INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon l’invention, le système de démarrage comprend deux machines électriques 28VDC à balais 30, 32 alimentées depuis une batterie et qui seront activées séquentiellement pour assurer le démarrage de la turbomachine aéronautique. Cette batterie qui peut être une batterie unique ou un groupe de batteries délivrant la tension continue nominale de 28V assure également l’alimentation du réseau électrique de bord principal de l’aéronef.
On notera pour la suite de description, que la tension de 28V est une valeur nominale de fonctionnement, la tension à vide d’une batterie 28V étant typiquement susceptible de varier plutôt entre 18V et 26V selon son état de charge et sa température, et la tension réellement appliquée aux bornes du démarreur-générateur étant encore inférieure du fait des chutes de tension dans les câbles et les contacteurs.
Plus précisément, il est prévu de commencer le démarrage avec une seule machine électrique, sous un couple permettant d’assurer une montée en vitesse modérée du générateur de gaz permettant d’optimiser les probabilités d’allumage de la chambre de combustion, la seconde machine électrique n’étant démarrée qu’après détection de l’allumage du générateur de gaz et avant d’atteindre une vitesse critique correspondant au couple résistant maximum du générateur de gaz, la somme des couples de démarrage développés par les deux machines électriques étant suffisante pour garantir en toutes circonstances que la marge de couple au point critique (c’est-à-dire au couple résistant maximum correspondant au point de trainée maximale du générateur de gaz) soit positive.
Les figures 2 et 3 montrent deux exemples de réalisations possibles pour l’architecture électrique du système de démarrage selon l’invention dans lequel, selon le mode de réalisation envisagé, les deux machines électriques 28VDC à balais attelées à la boite d’accessoires 26 sont respectivement deux démarreurs-générateurs identiques, ou un démarreur-générateur et un simple démarreur série (machine électrique à excitation série).
Chaque machine électrique 30, 32 ; 30, 34 est équipée de son propre contacteur de démarrage 30A, 32A, 34A qui assure sa liaison avec une batterie 28VDC de démarrage commune 36. Bien entendu, si l’on a représenté une batterie commune aux deux machines électriques, on peut aussi envisager que chaque machine électrique soit alimentée par une batterie distincte, ou que la batterie soit constituée de deux batteries différentes de mêmes tensions nominales connectées en parallèle pendant le démarrage. Les démarreurs-générateurs à balais sont équipés chacun d’un boitier électronique de régulation 30B, 32B (GCU pour « Generator Control Unit »), alors que le simple démarreur série en est dépourvu (de sorte qu’il ne peut fonctionner en générateur).
Sur la , les deux machines électriques 30, 32 qui sont deux démarreurs-générateurs identiques ont donc deux prises de mouvement ayant le même rapport de réduction. Par contre sur la , les deux machines électriques étant différentes, la prise de mouvement du démarreur série 34 aura donc un rapport de réduction différent de celui du démarreur-générateur 30, puisqu’une fois le démarreur série coupé, il se désolidarise du générateur de gaz et n’a donc pas à être dimensionné pour les contraintes mécaniques liées à la vitesse nominale de fonctionnement NG du générateur de gaz.
En effet, la prise de mouvement (ou prise de force correspondant à l’arbre de transmission) du démarreur série sur la boite d’accessoires 26 est généralement équipée d’une roue libre, afin de désolidariser mécaniquement le rotor de la machine électrique du boitier d’accessoires lorsque le démarreur série est coupé. Ceci permet d’optimiser la vitesse maximale et donc le dimensionnement de ce démarreur série, qui n’a pas à supporter l’entraînement par le générateur de gaz à sa vitesse nominale de fonctionnement, mais seulement la vitesse de coupure du démarreur série qui est généralement de l’ordre de 50 à 60% de la vitesse de rotation NG nominale de l’arbre du générateur de gaz de la turbomachine. En raison de la présence de cette roue libre, il est préférable que le démarreur série soit mis sous tension en premier, et le démarreur-générateur en second. En effet, si le démarreur série est mis en sous tension en second alors que le générateur de gaz est déjà en rotation sous l’effet de l’entraînement par le démarreur-générateur, son rotor, initialement à l’arrêt car découplé de la boite d’accessoires par la roue libre, va accélérer extrêmement rapidement (car à vide) jusqu’à ce que la roue libre se resynchronise brutalement avec la boite d’accessoires, ce qui pourrait l’endommager.
La illustre les courbes de variation du couple de démarrage 40 du système de démarrage et du couple résistant ou de trainée 42 du générateur de gaz en fonction de la vitesse de rotation NG de l’arbre principal de la turbomachine. Dans une première partie (I) de ces courbes 40, 42, seule une machine électrique est mise sous tension par la fermeture de son contacteur de démarrage associé. Compte tenu du couple résistant et de l’inertie élevée du générateur de gaz simple corps, la montée en vitesse est relativement lente, ce qui est favorable à l’allumage de la chambre de combustion de la turbomachine. D’autre part, le couple initial à la mise sous tension sous vitesse nulle (point A) n’est pas plus élevé que pour une configuration double corps standard, ce qui évite de sur-dimensionner mécaniquement la boite d’accessoires. Puis, lorsque dans une deuxième partie (II) de la courbe 42, le couple de trainée commence à fortement augmenter et que le couple de démarrage de la première machine électrique risque d’être insuffisant pour continuer à accélérer le générateur de gaz, la seconde machine électrique est mise sous tension par la fermeture de son contacteur de démarrage associé, de manière à fournir le couple supplémentaire nécessaire pour assurer une marge d’accélération M positive au point de trainée maximale, situé vers 30 à 40% de NG (point B). S’engage alors une troisième partie (III), où les couples de démarrage et de trainée diminuent et si le démarrage de la turbomachine est un succès, les deux machines électriques sont coupées simultanément vers 50 à 60% de NG, le générateur de gaz continuant à accélérer par ses propres moyens sous le contrôle du calculateur de régulation de la turbomachine (EECU), jusqu’à atteindre sa vitesse nominale de ralenti.
Un logigramme de contrôle des machines électriques est illustré à la . La turbomachine étant initialement à l’arrêt dans une première étape 50, un ordre de démarrage de la turbomachine est donné par le pilote dans une étape 52 afin que le calculateur de régulation de la turbomachine (EECU) commande simultanément dans une étape suivante 54 la mise sous tension du démarreur n°1 (via la fermeture du contacteur associé), l’injection de carburant selon une loi de démarrage appropriée, et la mise sous tension des bougies d’allumage. Au fur et à mesure de la montée en vitesse du générateur de gaz, l’air est admis dans la chambre de combustion, les étincelles des bougies enflamment le mélange air-carburant et la chambre de combustion s’allume. Lorsque l’allumage de la chambre a été détecté par l’EECU dans une nouvelle étape 56, ce qui se fait habituellement en constatant l’augmentation de température des gaz de combustion en entrée de turbine (TIT pour « Turbine Inlet Température »), il est vérifié dans une étape 58 si la vitesse NG de la turbomachine est supérieure à une vitesse prédéterminée N1. Ce seuil N1 est un compromis entre d’une part une valeur suffisamment basse permettant, dans les conditions les plus pénalisantes (moteur et huile imprégnés à très basse température, densité d’air maximale, tension d’alimentation du démarreur la plus basse), d’assurer que la mise sous tension du démarreur n°2 permettra au couple démarreur conjugué des deux machines électriques de franchir le point de couple de trainée maximal du générateur de gaz, et d’autre part une valeur suffisamment élevée permettant de rester le plus longtemps possible dans la fenêtre d’allumage idéale de la chambre de combustion avec le seul démarreur n°1 sous tension, de manière à minimiser l’accélération du générateur de gaz dans cette plage de vitesse et ainsi optimiser les conditions d’allumage. Une condition alternative peut consister, dans cette étape 58, à vérifier directement si l’accélération du générateur de gaz dNG/dt devient inférieure à un seuil d’accélération DN2, signifiant que la marge entre le couple moteur fourni par le démarreur n°1 d’une part et le couple résistant du générateur de gaz à l’approche du point B d’autre part devient insuffisante pour continuer à accélérer le générateur de gaz (phénomène dit de stagnation, potentiellement endommageant pour la turbomachine).
Lorsqu’au moins l’une ou l’autre de ces deux conditions est vérifiée, on commande alors la mise sous tension du démarreur n°2 dans une étape suivante 60 par fermeture du contacteur associé. Le couple additionné des deux démarreurs permet de conserver une marge d’accélération positive lorsque le couple de trainée du générateur de gaz est au plus haut. Lorsque dans une nouvelle étape 62 la vitesse NG de la turbomachine atteint la vitesse de fin de démarrage N CUTOFF généralement de l’ordre de 50 à 60% de NG, c’est-à-dire celle où la turbomachine sous l’effet de la détente des gaz de combustion dans la turbine du générateur de gaz est capable d’accélérer d’elle-même jusqu’au régime de ralenti, l’EECU, dans une étape 64, éteint les bougies, ouvre les contacteurs et ainsi désactive les deux démarreurs, la turbomachine étant alors considérée comme démarrée dans l’étape finale 66. Une fois le régime de ralenti atteint, le ou les démarreurs-générateurs peuvent être commutés en mode génération électrique et alimenter le réseau électrique de bord 28VDC de l’aéronef, permettant notamment de recharger la batterie utilisée pour fournir aux deux machines électriques l’énergie nécessaire au démarrage.
On notera qu’à tout moment (étapes 68 ou 70), le pilote peut lancer un ordre d’arrêt de la turbomachine, engageant une nouvelle étape 72 dans laquelle l’EECU coupe l’injection de carburant, éteint les bougies, ouvre les contacteurs et ainsi désactive les deux démarreurs, le générateur de gaz se retrouvant dans un régime d’autorotation dans l’étape suivante 74 avant que la turbomachine ne revienne dans sa position initiale d’arrêt de l’étape 50 lorsque la vitesse NG devient nulle.
L’invention présente ainsi de nombreux avantages par rapport à un système de démarrage nécessitant un APU ou une architecture double corps : Elle ne nécessite que du matériel standard disponible sur étagères (génératrices 28VDC à balais, démarreur série, contacteurs pour fort courant), Elle est entièrement compatible avec un réseau électrique de bord 28VDC (à condition de disposer d’une ou de batteries de démarrage d’une capacité suffisante), Elle évite de sur-dimensionner la boite d’accessoires pour le couple que fourniraient les deux démarreurs lors de la fermeture du contacteur de démarrage s’ils étaient mis simultanément sous tension, Elle permet de démarrer une turbomachine de moyenne puissance à générateur de gaz simple corps et à couple de trainée élevé, en limitant le couple dans la fenêtre d’allumage de la chambre de combustion, Dans la variante à deux génératrices-démarreurs, elle permet d’offrir une redondance de la génération électrique 28VDC, et Les modifications logicielles associées pour la gestion de la séquence de démarrage sont simples et donc techniquement peu risquées en termes de développement.
Optimisation du comportement de la soufflante dans un système propulsif aéronautique La présente demande concerne de manière générale le domaine des systèmes propulsifs, et plus particulièrement des systèmes propulsifs aéronautiques comprenant une soufflante carénée et présentant un taux de dilution est élevé, voire très élevé.
On notera que les soudures d’assemblage des pontons inférieurs des blocs externes sur ces différentes structures centrales à branches peuvent être externes avec le recours à des raidisseurs externes.
On notera également qu’en alternative à des soudures, l’assemblage des pontons inférieurs des blocs externes sur ces différentes structures centrales à branches peut être réalisé par l’intermédiaire de connecteurs mécaniques.
De même, ces assemblages peuvent être réalisés en mer sur une barge flottante ou bien en mer à flot.
CARTOUCHE DE PALIER D’ORIENTATION POUR AUBE A CALAGE VARIABLE DE ROTOR D’HELICE DE TURBOMACHINE Domaine de l’invention La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines et concerne plus particulièrement les turbomachines de type à hélice ou soufflante à calage variable, carénées ou non carénées.
Plus particulièrement, l’invention concerne la lubrification des paliers à roulement mis en œuvre dans les cartouches de palier d’orientation.
L’invention concerne tous les types de turbomachine d’aéronef, en particulier les turboréacteurs et les turbopropulseurs présentant une hélice à aubes à calage variable.
Etat de la technique antérieure Les rotors d’hélices à aubes à calage variable de turbomachine tournant autour d’un axe de rotation X longitudinal comprennent classiquement un cercle d’aubes réparties autour de l’axe de rotation X.
Les aubes ou pales à calage variable, sont fixées au niveau d’une cartouche de palier d’orientation montée autour d’un axe central Y qui est sensiblement orthogonal à l’axe de rotation X du moteur d’aéronef. La rotation des aubes à calage variable est guidée par des roulements ou des paliers lisses.
Plus particulièrement, chacune des aubes à calage variable comprend un pied d’aube dont l’arbre support est logé dans une cartouche de palier d’orientation et qui est guidé par un minimum de deux roulements ménagés autours de l’arbre du pied d’aube, à savoir un palier à roulement radialement interne et un palier à roulement radialement externe.
Les forces centrifuges qui s’exercent sur les roulements pendant la rotation de l’hélice sont dirigées suivant l’axe de l’arbre du pied d’aube, c’est-à-dire selon l’axe Y. De ce fait, un joint d’étanchéité doit être ajouté au niveau de chacun des paliers de sorte à fermer le logement du roulement du côté radialement extérieur aux roulements, et à former une enceinte étanche. Cela empêche ainsi l’entrée d’humidité ou de particules polluantes dans le logement, et empêche également un écoulement du lubrifiant (quelle que soit sa nature) sous l’effet des forces centrifuges.
Pour leurs besoins théoriques, chacun des paliers à roulement est graissé indépendamment, avec un rapport d’environ 20% entre le lubrifiant et l’air.
Cependant, l’ensemble du rotor d’hélice à aubes à calage variable étant soumis à la force centrifuge lors de la rotation de la turbomachine, le lubrifiant a tendance à être projeté vers le palier à roulement radialement externe sans toutefois redescendre une fois la turbomachine à l’arrêt.
Cela engendre une surcharge en lubrifiant du palier à roulement radialement externe, nuisant ainsi à son fonctionnement optimal.
Cela engendre également un assèchement du palier à roulement radialement interne, ce qui entraine un risque de détérioration de ce palier à roulement radialement interne et donc un risque d’apparition d’un moment résistant excessif, de mauvais guidage de l’aube à calage variable, voire une casse du palier à roulement radialement interne et donc une impossibilité de rotation de l’aube à calage variable, engendrant une détérioration de la turbomachine.
Il existe donc un besoin d’améliorer la lubrification des cartouches de paliers à roulement pour rotor d’hélice à aubes à calage variable de turbomachine.
C’est avantageusement le mouvement du verrou lui-même (pour passer de sa position de verrouillage à sa position de déverrouillage) qui permet de venir créer un contact permettant de détecter la position de verrouillage du verrou.
De plus, la détection se fait au niveau du verrou par simple contact verrou/couche de matériau électriquement conductrice sans nécessiter de capteur particulier à ce niveau (type capteur à effet Hall, capteur de contact …).
On note ainsi que l’on détecte un contact sec entre le verrou et le caisson pour déterminer la position de verrouillage du verrou c’est-à-dire un contact mécanique direct entre le verrou et le caisson sans élément intermédiaire (autre que la couche en matériau électriquement conducteur) et notamment sans capteur.
On note que la couche en matériau électriquement conducteur permet un contact électrique direct entre le verrou et le caisson.
Comme on le verra par la suite, ladite couche peut-être rapportée sur le caisson ou peut être formée par une couche du caisson directement (i.e. formée en même temps que le reste du caisson).
Optionnellement, le verrou du système de verrouillage est mobile en translation dans la chambre entre sa position de verrouillage et sa position de déverrouillage.
Optionnellement, la chambre s’étend longitudinalement selon un premier axe (A), le verrou étant monté mobile dans la chambre selon ledit premier axe.
Optionnellement, le verrou est configuré pour coopérer magnétiquement avec au moins un élément magnétique agencé dans la chambre.
Optionnellement, le système comprend au moins un ressort lié à une première extrémité au caisson et à une deuxième extrémité au verrou, le ressort étant configuré pour pousser le verrou vers sa position de verrouillage.
Optionnellement, un orifice traversant est ménagé dans le verrou, et présente au moins un premier tronçon avec une section transversale d’un premier diamètre et au moins un deuxième tronçon avec une section transversale d’un deuxième diamètre, le deuxième diamètre étant inférieur au premier diamètre, les billes étant logées au moins en partie dans le deuxième tronçon en position de verrouillage et dans le premier tronçon en position de déverrouillage.
Optionnellement, la couche en matériau électriquement conductrice est également magnétiquement isolante.
Optionnellement, le système comprend une isolation électrique d’au moins deux éléments du système entre eux.
Optionnellement, ladite isolation électrique comporte au moins une couche en matériau électriquement isolante agencée entre le verrou et au moins une paroi de la chambre avec laquelle le verrou est en permanence en contact.
Optionnellement, ladite isolation électrique comporte au moins une couche en matériau électriquement isolante agencée entre la chambre et, en service, l’organe.
Optionnellement, la paroi de la chambre contre laquelle le verrou vient appuyer en position de verrouillage est un fond de la chambre.
L’invention concerne également un mécanisme d’entraînement comprenant au moins un actionneur, un organe coulissant associé à une de ses extrémités à l’actionneur et un système de verrouillage permettant de bloquer dans une position donnée l’organe coulissant lorsque le verrou est en position de verrouillage.
Par exemple, l’augmentation de la température du débit de fluide de refroidissement parcourant l’échangeur est continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir, ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois de l’échangeur.
Selon un mode de réalisation dans lequel le véhicule automobile est un véhicule hybride comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, l’étape de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur comprend une étape de commande du régime et du couple du moteur électrique pour augmenter le débit aspiré par le moteur thermique de sorte à évacuer ponctuellement le film d’eau stocké sur les parois de l’échangeur.
Selon un second aspect, l’invention concerne une unité électronique de commande d’un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre, un collecteur d’admission d’air frais alimenté en air frais par une conduite pourvue d’un débitmètre, d’un compresseur d’un turbocompresseur et d’un échangeur de chaleur en aval dudit compresseur et en amont du collecteur d’admission.
Le moteur comprend en outre un circuit d’échappement comprenant, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés, un collecteur d’échappement, une turbine du turbocompresseur et un système de dépollution des gaz de combustion du moteur, et un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission prenant naissance en un point du circuit d’échappement, en aval de ladite turbine, et notamment en aval du système ou d’une partie du système de dépollution des gaz, et débouchant dans la conduite d’alimentation en air frais, en amont du compresseur du turbocompresseur, ledit circuit de recirculation partielle EGR comprenant une vanne de réglage EGR.
L’unité électronique de commande comprend un système de commande du moteur comprenant : - un module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur des parois internes de l’échangeur ; - un module de détermination d’un écart de masses d’eau entre la masse d’eau et une masse d’eau liquide critique prédéterminée; et - un module de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur configuré pour réduire un taux d’EGR par pilotage de la vanne de réglage EGR et/ou réduire le débit d’un fluide de refroidissement parcourant l’échangeur par pilotage d’une pompe configurée pour faire circuler le fluide de refroidissement dans l’échangeur et/ou augmenter la température du fluide de refroidissement de l’échangeur, lorsque la valeur absolue de l’écart de masses d’eau est inférieur à une valeur de seuil.
De manière générale, le système de commande d’un moteur à combustion interne suralimenté est configuré pour gérer le stockage et la désorption d’eau liquide dans un refroidisseur d’air de suralimentation.
Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur est configuré pour estimer le débit massique de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis en fonction de la température d’air frais admis, du débit d’air obtenu par le débitmètre, et d’une estimation de l’humidité relative ambiante, soit au travers d’un capteur de taux d’hygrométrie disposé dans le circuit d’admission, par exemple dans le débitmètre, soit à l’extérieur du véhicule, soit par un service de météorologie notamment si le véhicule est un véhicule dit « connecté ».
Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement en fonction du débit d’air frais, du débit de carburant injecté, la composition moyenne dudit carburant et la richesse de combustion, et pour en déduire le débit massique de vapeur d’eau dans le conduit EGR en fonction dudit débit de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement et du taux d’EGR.
Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit massique de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air en sommant le débit massique de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis et le débit massique de vapeur d’eau dans le conduit EGR.
Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit massique d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur en fonction dudit débit massique de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés en amont du compresseur d’air, de la température desdites parois internes, par exemple au travers d’une mesure de température du liquide de refroidissement parcourant ledit échangeur, via un ou plusieurs capteurs disposés en amont et/ou en aval dudit échangeur, et d’une valeur de pression de suralimentation.
Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit massique du moteur en fonction du débit d’air, du débit de carburant et du taux d’EGR et d’en déduire une estimation de la masse d’eau évaporée dans l’échangeur et une estimation du débit volumique du moteur en fonction de la température des gaz traversant l’échangeur.