INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La pompe à carburant basse pression 902 est agencée pour distribuer du carburant à partir du réservoir de carburant 901 vers l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 par l'intermédiaire d'un agencement approprié de tuyaux, conduits, etc. (non montré). La pompe à carburant principale 904 est configurée pour distribuer du carburant à partir de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 vers les buses de pulvérisation de carburant de la chambre de combustion 16 par l'intermédiaire de la vanne de répartition de carburant 909 et d'un agencement approprié de tuyaux, conduits, etc. (non montré). La vanne de répartition de carburant 909 est agencée pour répartir le carburant entre un collecteur principal 909a et un collecteur primaire 909b. Le collecteur principal est raccordé fluidiquement aux injecteurs principaux de chacune des buses de pulvérisation de carburant 404, 403 comme montré sur la . Il fournit pour cette raison du carburant à toutes les buses de pulvérisation de carburant duplex 403 et à écoulement unique 404. Le collecteur primaire 909b est raccordé fluidiquement aux injecteurs primaires de chacune des buses de pulvérisation de carburant duplex 403. Le collecteur primaire 909b peut pour cette raison être utilisé pour fournir un plus grand débit de carburant vers le premier sous-ensemble de buses de pulvérisation de carburant (par exemple les buses de pulvérisation de carburant duplex 403 dans le présent exemple) par comparaison avec le débit de carburant fourni au second sous-ensemble de buses de pulvérisation d'écoulement par l'intermédiaire du collecteur principal 909a. Par exemple, en dessous d'une puissance de moteur seuil, du carburant peut être alimenté uniquement (ou à un débit de carburant plus grand) vers le premier sous-ensemble de buses de pulvérisation de carburant par l'intermédiaire du collecteur primaire 909b par comparaison avec le second sous-ensemble de buses de pulvérisation de carburant.
La pompe d'alimentation d'huile 906 est agencée pour distribuer de l'huile lubrifiante à partir du réservoir d'huile 905 vers l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 par l'intermédiaire d'un agencement approprié de tuyaux, conduits, etc. (non montré). La pompe à huile principale 907 est agencée pour distribuer de l'huile à partir de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 vers des composants du moteur 10 selon le besoin par l'intermédiaire d'un agencement approprié de répartition d'huile (non montré). Le trajet d'écoulement du carburant à partir du réservoir de carburant 901 jusqu'à la chambre de combustion 16, par l'intermédiaire des pompes 902, 904 et de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903, en fonctionnement est illustré sur la par des flèches en pointillés. Le trajet d'écoulement de l'huile à partir du réservoir d'huile 905 jusqu'à l'échangeur de chaleur carburant-huile 903, par l'intermédiaire de la d'alimentation d'huile 906, et sur les composants du moteur 10 en fonctionnement est illustré sur la par des flèches pleines.
L'organe de commande 908 comprend un agencement approprié de processeurs et de mémoire électronique. L'organe de commande 908 est en communication avec l'échangeur de chaleur carburant-huile 903, comme illustré par la ligne en pointillés et en tirets sur la , et est configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903. L'organe de commande 908 est configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903, en fournissant des signaux de commande à l'échangeur de chaleur carburant-huile 903. L'organe de commande 908 est configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour ajuster au moins un(e) propriété ou paramètre du carburant lors de l'entrée dans la chambre de combustion 16. Dans l'exemple montré, l'organe de commande 908 est configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour commander une viscosité du carburant lors de l'entrée dans la chambre de combustion 16. Dans d'autres exemples, l'organe de commande 908 peut en plus ou en variante être configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour commander une température du carburant lors de l'entrée dans la chambre de combustion. L'organe de commande 908 peut être un organe de commande séparé comme illustré, ou peut faire partie d'un organe de commande électronique de moteur (EEC) agencé pour commander d'autres fonctions de moteur.
Dans l'exemple montré, l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 est disposé entre la pompe à carburant basse pression 902 et la pompe à carburant principale 904, bien que l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 puisse être disposé à n'importe quelle localisation ou position appropriée par rapport aux autres composants du système de propulsion 900. Dans d'autres exemples, le système de propulsion 900 peut comprendre un ou plusieurs échangeurs thermiques supplémentaires agencés pour recevoir de l'huile à partir du système d'huile, ou le système de propulsion 900 peut comprendre un ou plusieurs systèmes d'huile supplémentaires agencés pour alimenter l'huile au ou aux échangeurs thermiques supplémentaires. On aura à l'esprit que le système de propulsion 900 comme montré sur la est seulement une vue schématique d'un système de propulsion servant d'illustration.
Dans un exemple, l'organe de commande 908 est configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour abaisser la viscosité de carburant à 0,58 mm 2 /s ou moins lors de l'entrée dans la chambre de combustion 16 aux conditions de croisière. L'organe de commande 908 peut en variante être configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour abaisser la viscosité de carburant à 0,48 mm 2 /s ou moins lors de l'entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.
En variante, l'organe de commande 908 peut être configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour abaisser la viscosité de carburant entre 0,58 mm 2 /s et 0,30 mm 2 /s, par exemple 0,58, 0,57, 0,56, 0,55, 0,54, 0,53, 0,52, 0,51, 0,50, 0,49, 0,48, 0,47, 0,46, 0,45, 0,44, 0,43, 0,42, 0,41, 0,40, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31 ou 0,30 mm 2 /s lors de l'entrée dans la chambre de combustion 16 aux conditions de croisière. L'organe de commande 908 peut être configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour abaisser la viscosité de carburant entre 0,54 mm 2 /s et 0,34 mm 2 /s, 0,50 mm 2 /s et 0,38 mm 2 /s, 0,50 mm 2 /s et 0,35 mm 2 /s, ou de préférence entre 0,48 mm 2 /s et 0,40 mm 2 /s, ou entre 0,44 mm 2 /s et 0,42 mm 2 /s lors de l'entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière. En variante, l'organe de commande 908 peut être configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour abaisser la viscosité de carburant à 0,57, 0,56, 0,55, 0,54, 0,53, 0,52, 0,51, 0,50, 0,49, 0,48, 0,47, 0,46, 0,45, 0,44, 0,43, 0,42, 0,41, 0,40, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31 ou 0,30 mm 2 /s ou moins lors de l'entrée dans la chambre de combustion 16 aux conditions de croisière. L'organe de commande 908 peut être configuré pour commander le fonctionnement de l'échangeur de chaleur carburant-huile 903 pour abaisser la viscosité de carburant de sorte qu'elle se trouve dans une plage définie entre deux quelconques des valeurs de la phrase précédente.
Les viscosités de carburant décrites ci-dessus peuvent être appropriées pour le fonctionnement du moteur à turbine à gaz 10 avec un carburant aéronautique durable. Le circuit de carburant peut pour cette raison être agencé pour alimenter à la chambre de combustion 16 un carburant aéronautique durable, par exemple en stockant un carburant aéronautique durable au sein du réservoir de carburant 901. Le carburant aéronautique durable (SAF) peut être tel que défini n'importe où dans le présent document. Selon n'importe quel aspect de la présente description, le carburant fourni à la pluralité de buses de pulvérisation de carburant peut comprendre un carburant aéronautique durable, ayant par exemple un % de SAF dans la plage comprise entre 10 % et 50 %, ou entre 50 % et 100 %, ou comprenant 100 % de SAF. La présente demande n'est cependant pas limitée à un fonctionnement à l'aide d'un carburant aéronautique durable, et n'importe lesquels des paramètres décrits ici peuvent être appropriés pour utilisation avec d'autres carburants.
Le carburant aéronautique durable peut avoir un pouvoir calorifique d'au moins 43,5 MJ/kg, par exemple entre 43,5 MJ/kg et 44 MJ/kg. Le carburant aéronautique durable peut avoir en variante un pouvoir calorifique d'au moins 43,8 MJ/kg, par exemple entre 43,8 MJ/kg et 44 MJ/kg. Dans certains exemples, le carburant aéronautique durable peut avoir un pouvoir calorifique de 43,5, 43,6, 43,7, 43,8, 43,9 ou 44,0 MJ/kg, ou au sein d'une plage définie entre deux quelconques des valeurs de cette phrase.
Le carburant aéronautique durable peut avoir une teneur en composés aromatiques de 10 % ou moins en volume. Dans certains exemples, le carburant aéronautique durable peut avoir une teneur en composés aromatiques de 5 % ou moins en volume, ou plus préférablement 1 % ou moins en volume. Dans certains exemples, le carburant aéronautique durable peut avoir une teneur en composés aromatiques en volume de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9 % ou moins, ou peut être au sein d'une plage définie entre deux quelconques des valeurs de cette phrase.
Bien que les propriétés de carburant données dans les deux paragraphes précédents (et ailleurs dans le présent document) se rapportent à un carburant aéronautique durable, d'autres types de carburant ayant les mêmes propriétés peuvent être fournis à la chambre de combustion par le système de carburant.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, un système propulsif aéronautique comprenant : - un rotor de soufflante raccordé à un arbre de soufflante ; - une première turbine configurée pour entrainer le rotor de soufflante(9) par l’intermédiaire d’un premier arbre ; - une deuxième turbine configurée pour entrainer un deuxième compresseur par l’intermédiaire d’un deuxième arbre, le deuxième arbre étant configuré pour tourner à une vitesse plus élevée que le premier arbre ; - un mécanisme de réduction couplant le premier arbre et l’arbre de soufflante afin d’entrainer l’arbre de soufflante à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse de rotation du premier arbre; dans lequel un rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte la formule suivante :
où : R ext_5 est le rayon externe moyen du deuxième compresseur en millimètres ; D 9 est le diamètre du rotor de soufflante en millimètres, mesuré dans un plan normal à un axe de rotation du rotor de soufflante au niveau d’une intersection entre un sommet et un bord d’attaque des aubes du rotor de soufflante ; BPR est le taux de dilution du système propulsif et est mesuré lorsque le système propulsif est stationnaire en régime de décollage dans une atmosphère standard et au niveau de la mer ; T e est la température en entrée de la première turbine lorsque le système propulsif est stationnaire en régime de décollage dans une atmosphère standard et au niveau de la mer et est exprimée en degrés Celsius (°C) ; N est la vitesse de rotation du deuxième arbre et est mesuré lorsque le système propulsif est stationnaire en régime de décollage dans une atmosphère standard et au niveau de la mer, en tours par minute (tr/min) ; S 7 est une surface moyenne de la deuxième turbine exprimée en millimètres carrés (mm²) ; et A = 1 (tr/min)².mm/°C et B = 8 977 (tr/min)²*mm².
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du système propulsif selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - le rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte en outre la formule suivante :
où : C = 7 668²*mm² ; - le rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte en outre la formule suivante :
où : n 5 est le nombre d’étages dans le deuxième compresseur ; R ext_7 est le rayon externe moyen de la deuxième turbine, en millimètres (mm) ; et E = - 23,9 * 10 -3 millimètres carrés (mm²) et F = 0,96 ; - le rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte en outre la formule suivante :
où : n 5 est le nombre d’étages dans le deuxième compresseur ; R ext_7 est le rayon externe moyen de la deuxième turbine, en millimètres (mm) ;et E = - 23,9 * 10 -3 millimètres carrés (mm²) et G = 1,06 ; - la deuxième turbine est biétage et le deuxième compresseur est axial ; - le deuxième compresseur comprend au moins huit étages et au plus onze étages ; - le diamètre du rotor de soufflante est compris entre 2 032 mm et 4 699 mm inclus, par exemple entre 2 159 mm et 3 048 mm inclus, par exemple de l’ordre de 2 286 mm ; - la section de soufflante est carénée et un taux de dilution du système propulsif est supérieur ou égal à 10, par exemple compris entre 10 et 35 inclus, par exemple entre 10 et 18 inclus ; - la section de soufflante est non carénée et un taux de dilution du système propulsif est supérieur ou égal à 40, par exemple compris entre 40 et 80 inclus ; - un rapport moyeu-tête en entrée du deuxième compresseur est compris entre 0,41 et 0,60 ; - la vitesse de rotation du deuxième arbre est supérieure ou égale à 15 000 tours par minute et inférieure ou égale à 27 000 tours par minutes ; - un taux de compression global du système propulsif, correspondant au rapport entre une pression en sortie du deuxième compresseur et une pression en entrée du rotor de soufflante, est supérieur ou égal à 40 et inférieur ou égal à 70 ; - la première turbine comprend au moins trois et au plus cinq étages ; - la première turbine entraine en outre un premier compresseur par l’intermédiaire du premier arbre, le premier compresseur comprenant au moins deux et au plus quatre étages ; et/ou - la section de soufflante présente en outre un taux de pression de soufflante, correspondant à un rapport de pression entre une sortie du rotor de soufflante et une entrée du rotor de soufflante inférieur ou égal à 1,45, par exemple inférieur ou égal à 1,30.
Selon un deuxième aspect, il est proposé un aéronef comprenant au moins un système propulsif selon le premier aspect fixé à l’aéronef par l’intermédiaire d’un mât.
Selon un troisième aspect, il est proposé un procédé de dimensionnement et de fabrication d’un système propulsif comprenant un mécanisme de réduction couplant une première turbine et un rotor de soufflante pour entrainer le rotor de soufflante à une vitesse inférieure à une vitesse de la première turbine, et une deuxième turbine configurée pour tourner à une vitesse plus élevée que la première turbine, dans lequel un rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte la formule suivante :
où : R ext_5 est le rayon externe moyen du deuxième compresseur en millimètres ; D 9 est le diamètre du rotor de soufflante en millimètres, mesuré dans un plan normal à un axe de rotation du rotor de soufflante au niveau d’une intersection entre un sommet et un bord d’attaque des aubes du rotor de soufflante. A noter que les figures 1 et 2 étant des vues partielles, le diamètre D 9 n’est que partiellement visible ;
BPR est le taux de dilution du système propulsif et est mesuré lorsque le système propulsif est stationnaire en régime de décollage dans une atmosphère standard et au niveau de la mer ; T e est la température en entrée de la première turbine lorsque le système propulsif est stationnaire en régime de décollage dans une atmosphère standard et au niveau de la mer et est exprimée en degrés Celsius (°C) ; N est la vitesse de rotation du deuxième arbre et est mesuré lorsque le système propulsif est stationnaire en régime de décollage dans une atmosphère standard et au niveau de la mer, en tours par minute (tr/min) ; S 7 est une surface moyenne de la deuxième turbine exprimée en millimètres carrés (mm²) ; et A = 1 (tr/min)².mm/°C et B = 8 977 (tr/min)²*mm².
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du procédé de dimensionnement ou de fabrication selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - le rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte la formule suivante :
où : C = 7 668 (tr/min)²*mm² ; - le rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte en outre la formule suivante :
où : n 5 est le nombre d’étages dans le deuxième compresseur ; R ext_7 est le rayon externe moyen de la deuxième turbine, en millimètres (mm) ; et E = - 23,9 * 10 -3 millimètres carrés (mm²) et F = 0,96 ; et/ou - le rayon externe moyen du deuxième compresseur respecte en outre la formule suivante :
où : n 5 est le nombre d’étages dans le deuxième compresseur ; R ext_7 est le rayon externe moyen de la deuxième turbine, en millimètres (mm) ; et E = - 23,9 * 10 -3 millimètres carrés (mm²) et G = 1,06.
Suivant divers modes de réalisation, le train épicycloïdal peut avoir notamment trois configurations qui induisent chacune un ensemble de conditions à satisfaire.
Suivant un premier mode de réalisation, le premier organe d’entrée du train épicycloïdal est un planétaire intérieur, l’organe de sortie du train épicycloïdal est une couronne dentée et le deuxième organe d’entrée du train épicycloïdal est un porte-satellites portant des satellites engrenant à la fois avec le planétaire intérieur et avec la couronne dentée. Des rapports de vitesses élevés peuvent notamment être obtenus en suivant, de préférence de manière cumulative, les prescriptions suivantes : le rapport du nombre de dents de la couronne dentée sur le nombre de dents du planétaire intérieur est compris entre 1,5 et 3, et/ou la première liaison cinématique et la deuxième liaison cinématique sont telles que le premier rapport de vitesses et le deuxième rapport de vitesses ont le même signe. Suivant un mode de réalisation particulièrement performant, la première liaison cinématique comporte au moins une roue dentée motrice solidaire de l’arbre moteur engrenant avec une roue dentée réceptrice solidaire du premier organe d’entrée du train épicycloïdal et la deuxième liaison cinématique comporte au moins une deuxième roue dentée motrice solidaire de l’arbre moteur engrenant avec une deuxième roue dentée réceptrice solidaire du deuxième organe d’entrée du train épicycloïdal. Dans ce mode de réalisation, la deuxième roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la première roue dentée réceptrice, la première roue dentée motrice a un diamètre primitif supérieur à la deuxième roue dentée motrice, la deuxième roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la deuxième roue dentée motrice, la première roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la première roue dentée motrice, et la couronne a un diamètre supérieur au planétaire intérieur.
Suivant un autre mode de réalisation, le premier organe d’entrée du train épicycloïdal est un porte-satellites, le deuxième organe d’entrée du train épicycloïdal est une couronne dentée et l’organe de sortie du train épicycloïdal est un planétaire intérieur, le porte-satellites portant des satellites engrenant à la fois avec le planétaire intérieur et avec la couronne dentée. Des rapports de vitesses élevés peuvent notamment être obtenus en suivant, de préférence de manière cumulative, les prescriptions suivantes : le rapport du nombre de dents de la couronne dentées sur le nombre de dents de planétaire intérieur est compris entre 1,5 et 9, et/ou la première liaison cinématique et la deuxième liaison cinématique sont telles que le premier rapport de vitesses et le deuxième rapport de vitesses ont le même signe. Suivant un mode de réalisation particulièrement performant, la première liaison cinématique comporte au moins une roue dentée motrice solidaire de l’arbre moteur engrenant avec une roue dentée réceptrice solidaire du premier organe d’entrée du train épicycloïdal et la deuxième liaison cinématique comporte au moins une deuxième roue dentée motrice solidaire de l’arbre moteur engrenant avec une deuxième roue dentée réceptrice solidaire du deuxième organe d’entrée du train épicycloïdal. Dans ce mode de réalisation, la première roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la deuxième roue dentée réceptrice, la deuxième roue dentée motrice a un diamètre primitif supérieur à la première roue dentée motrice, la première roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la première roue dentée motrice, la deuxième roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la deuxième roue dentée motrice, et la couronne a un diamètre primitif supérieur au planétaire intérieur.
Suivant un autre mode de réalisation, le premier organe d’entrée du train épicycloïdal est un planétaire intérieur, le deuxième organe d’entrée du train épicycloïdal est une couronne dentée et l’organe de sortie du train épicycloïdal est un porte-satellites, le porte-satellites portant des satellites engrenant à la fois avec le planétaire intérieur et avec la couronne dentée. Des rapports de vitesses élevés peuvent notamment être obtenus en suivant, de préférence de manière cumulative, les prescriptions suivantes : le rapport du nombre de dents de la couronne dentée sur le nombre de dents de planétaire intérieur est compris entre 1,5 et 4 et/ou la première liaison cinématique et la deuxième liaison cinématique sont telles que le premier rapport de vitesses et le deuxième rapport de vitesses ont des signes opposés. Cette différence de signe peut être obtenue notamment, pour des liaisons cinématiques réalisées par des engrenages, en ayant un nombre pair de roues dentée dans une liaison cinématique et un nombre impair dans l’autre. Pour des liaisons cinématiques réalisées par des courroies ou chaînes, l’inversion peut être réalisée en croisant une des courroies ou chaînes. Suivant un mode de réalisation particulièrement performant, la première liaison cinématique comporte au moins une roue dentée motrice solidaire de l’arbre moteur engrenant avec une roue dentée intermédiaire, engrenant avec une roue dentée réceptrice solidaire du premier organe d’entrée du train épicycloïdal et la deuxième liaison cinématique comporte au moins une deuxième roue dentée motrice solidaire de l’arbre moteur engrenant avec une deuxième roue dentée réceptrice solidaire du deuxième organe d’entrée du train épicycloïdal. Dans ce mode de réalisation, la deuxième roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la première roue dentée réceptrice, la première roue dentée motrice a un diamètre primitif supérieur à la deuxième roue dentée motrice, la deuxième roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la deuxième roue dentée motrice, la première roue dentée réceptrice a un diamètre primitif supérieur à la première roue dentée motrice et la couronne a un diamètre primitif supérieur au planétaire intérieur.
Suivant un mode de réalisation préféré, pour augmenter la compacité du mécanisme, l’organe récepteur tournant est un différentiel de sortie entraînant deux arbres de sorties coaxial avec l’axe de rotation principal du train épicycloïdal, l’un des deux arbres de sortie traversant le train épicycloïdal. Alternativement, l’organe tournant récepteur est un différentiel de sortie entraînant deux arbres de sorties parallèles avec l’axe de rotation principal du train épicycloïdal.
Suivant un mode de réalisation, l’organe récepteur tournant est un arbre entraînant une roue. Suivant un autre mode de réalisation, l’organe récepteur tournant est une prise de force.
Par ailleurs, l’invention a également trait à un ensemble d’entraînement comportant une machine électrique tournante et un mécanisme de transmission, la machine électrique tournante étant coaxiale à l’arbre moteur et positionnée axialement d’un même côté de l’organe d’entrée du train épicycloïdal que l’organe récepteur. L’ensemble d’entraînement peut être un ensemble d’entraînement pour entraîner une prise de force ou une charge, ou un ensemble de propulsion pour un véhicule automobile.
La illustre un train moteur de véhicule comportant un ensemble de propulsion et un mécanisme de transmission selon un premier mode de réalisation de l’invention.