EP2895719A1 - Device and method for supplying non-propulsive power for an aircraft - Google Patents

Device and method for supplying non-propulsive power for an aircraft

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Publication number
EP2895719A1
EP2895719A1 EP13767043.6A EP13767043A EP2895719A1 EP 2895719 A1 EP2895719 A1 EP 2895719A1 EP 13767043 A EP13767043 A EP 13767043A EP 2895719 A1 EP2895719 A1 EP 2895719A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
turbine
starter
aircraft
generator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13767043.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fabien Silet
Jean-François RIDEAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Power Units SAS
Original Assignee
Safran Power Units SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Power Units SAS filed Critical Safran Power Units SAS
Publication of EP2895719A1 publication Critical patent/EP2895719A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00Power installations for auxiliary purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/32Arrangement, mounting, or driving, of auxiliaries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D2013/0603Environmental Control Systems
    • B64D2013/0611Environmental Control Systems combined with auxiliary power units (APU's)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to the field of supply of non-propulsive power for an aircraft, including the production of electric and pneumatic power, allowing the pressurization and air conditioning of a cabin for passengers of an aircraft.
  • the temperature and pressure regulation of a passenger cabin is conventionally carried out by a system known to those skilled in the art under its English designation ECS for "Environmental Control System”.
  • ECS Electronic Control System
  • the supply of pneumatic and / or electrical power is provided by an auxiliary power unit known to those skilled in the art under the English designation APU for "Auxiliary Power Unit".
  • an ECS system 1 is adapted to take an ambient air flow A amb from the external pressure pressure vessel PO and an external temperature T0 to cool or reheat it beforehand. to distribute it in a passenger cabin 2.
  • an ECS system 1 comprises a charge compressor 1 1 and a turbine 12 connected by a connecting shaft 13, a heat exchanger 14 and a condenser 15.
  • the ECS system 1 draws air A M on the main engines of the aircraft in order to drive the charge compressor 1 1 in rotation.
  • the charge compressor 1 1 draws ambient air A amb via a supply valve 17 and compresses it in the heat exchanger 14 to regulate its temperature and then in the condenser 15 to dehumidify it.
  • the cooled air flow then relaxes in the cold turbine 12 before being conveyed into the passenger cabin 2 as illustrated in FIG. 1 A.
  • the air of the passenger cabin 2 can be introduced into a mixer 1 6 with ambient air A amb , the mixture then being sucked by the charge compressor 1 1 to improve the efficiency of the DHW system 1 by limiting the amount of air A M taken from the main engines.
  • the power draw of the ECS system 1 on the main engines penalizes, on the one hand, the fuel consumption of the aircraft and, on the other hand, the configuration of the main engines which must be adapted to cooperate with the ECS system 1 .
  • the ECS system 1 is redundant in an aircraft which increases the constraints relating to the main engines.
  • the invention relates to a method for providing non-propulsive power to an aircraft, comprising driving a shaft of an aircraft environmental control system through a combination of energy sources selected from:
  • the environmental control system ECS can be activated by several energy sources such as pneumatic and electrical sources.
  • the auxiliary power unit APU can for example provide pneumatic energy (by delivering a flow of air) and / or electrical energy (for example when it is equipped with a starter / generator).
  • the APU group supplies pneumatic energy to the ECS system and comprises a starter / generator that supplies electrical energy to a starter / generator of the ECS system, to transmit a boost of power to this ECS system.
  • the starter / generator is able to provide electrical energy and the auxiliary air supply means are able to provide pneumatic energy.
  • the invention thus makes it possible to operate the ECS system in several modes, which will be described in detail in the following.
  • the auxiliary power unit can generate a drive air flow of a free turbine integral with the shaft of the environmental control system.
  • the starter / generator can be supplied with electricity by power supply means, such as electrical servitudes of an airport, or the electrical network of the aircraft. Alternatively or additionally, it can be supplied with electricity by a generator / starter of the auxiliary power group.
  • Auxiliary air supply means may cause a free turbine integral with the shaft of the environmental control system. They can be formed by the main engines of the aircraft or by servitudes of air supply of an airport.
  • the invention also relates to a non-propulsive power supply device for an aircraft, the device comprising: an auxiliary power unit comprising a power compressor, a combustion chamber and a power turbine connected to said power compressor by a power shaft; and
  • an environmental control system that includes a regulated air distribution turbine for an aircraft cabin and a charge compressor connected to the distribution turbine by a connecting shaft,
  • the environmental control system comprising a free drive turbine integral with the link shaft, and the environmental control system and the auxiliary power unit being configured in such a way that the power turbine provides a flow of air to the free drive turbine so as to drive the charge compressor integral with the connecting shaft.
  • the device according to the invention is autonomous and integrates the functions of an auxiliary power unit APU, but also a control system of the environment ECS which is advantageous.
  • an aircraft comprises an auxiliary power unit, known by its abbreviation APU for "Auxiliary Power Unit", to provide a pneumatic or electrical power to the equipment of the aircraft when the latter is on the ground and its turbojets are not lit.
  • APU auxiliary Power Unit
  • the power unit APU is not used and is considered a "dead weight”.
  • the power unit and the environmental control system are coupled in order, firstly, to limit sampling on the main engines of the aircraft and, secondly, to make full use of the APU power group capabilities that were traditionally used only at startup.
  • the power unit APU makes it possible to supply the power supply of the ECS system, which must not necessarily be redundant. The efficiency of the aircraft is thus improved.
  • the power unit APU and the ECS system are traditionally considered as distinct functional modules, that is to say, devoid of interactions. This technical bias translates concretely into a clear differentiation in the specificities of the aircraft manufacturers who consider the power unit APU and the ECS system as belonging to different and remote functional classes.
  • the power unit APU and the ECS system respectively belong to the functional classes ATA 49 and ATA class 21 well known to those skilled in the art.
  • the device further comprises at least one of the following energy sources:
  • an accessory starter / generator adapted to rotate the link shaft, and - Auxiliary air supply means arranged to drive in rotation the free drive turbine of the environmental control system so as to drive the load compressor secured to the connecting shaft.
  • the invention is particularly advantageous because it enables the environmental control system to be activated by means of several different sources, which can be used independently of one another or in combination with each other.
  • connection shaft of the ECS system can be rotated by (i) the power unit APU or (ii) the starter / generator of the ECS system, the latter being connectable to power supply means in electricity.
  • connection shaft of the ECS system can be rotated by (i) the APU power unit or (iii) the compressed air supply means.
  • connection shaft of the ECS system can be rotated by (i) the power unit APU, (ii) the starter / generator of the ECS system or (iii) ) the compressed air supply means.
  • the invention proposes a device that is configured to be able to choose the activation source of the ECS system from at least two available sources. This makes it possible to operate the device according to several modes, among which:
  • the autonomous operating mode A in which the power turbine of the power unit APU supplies a flow of air to the free driving turbine of the ECS system so as to drive the charge compressor integral with the connection shaft,
  • the electric operating mode E in which the connecting shaft is rotated by the generator / starter of the ECS system, which is for example connected to an auxiliary electrical source, and
  • the supply means (auxiliary pneumatic source) supply compressed air to the free driving turbine of the ECS system so as to drive the charge compressor integral with the linkage shaft .
  • the non-propulsive power device is mounted in the same housing of an aircraft.
  • the cooperation between the power unit APU and the ECS system is not only functional but also physical in order to reduce the size of the control device while enabling high efficiency coupling.
  • the power turbine and the free turbine are separated by a distance of less than 30 cm so as to allow efficient pneumatic coupling.
  • the auxiliary power unit comprises a starter / power generator adapted to rotate the power shaft. More preferably, the starter / power generator is adapted to generate electrical energy during the rotation of the power turbine.
  • the starter / generator thus makes it possible to start the power unit APU and to provide a surplus of electrical power to the DHW system in case of need of additional compressed air.
  • the starter / generator advantageously makes it possible to store electrical energy during the autonomous operation of the power unit APU, which improves the energy efficiency of the control device.
  • the accessory starter / generator of the environmental control system is electrically connected to the auxiliary power group, preferably to the starter / power generator.
  • the starter / accessory generator can provide a surplus of energy to the ECS system according to the need for compressed air (called T mode of operation).
  • the regulating device comprises means for venting the free drive turbine so as to allow rotation of the free drive turbine when the ECS system is powered by auxiliary power sources other than the auxiliary power group.
  • the free drive turbine is mounted directly in the vicinity of the charge compressor on the link shaft which makes it possible to limit the size and complexity of the ECS system.
  • the invention further relates to a method of regulating a passenger aircraft cabin, by means of a system as described above, wherein the linkage shaft is driven by at least one of following sources of energy:
  • the auxiliary power unit the free turbine of which supplies a flow of air to the free drive turbine so as to drive the charge compressor secured to the link shaft
  • the supply means which supply an auxiliary air flow to the free driving turbine of the environmental control system so as to drive the charge compressor integral with the connecting shaft.
  • Figure 1A is a simplified schematic representation of an ECS system according to the prior art driven by air A M main engines of the aircraft (already commented);
  • Figure 1 B is a simplified schematic representation of an ECS system according to the prior art driven by a dedicated electric motor (already commented);
  • FIG. 2 is a schematic representation of a non-propulsive power supply device for an aircraft according to the invention comprising an ECS system coupled to an auxiliary power unit;
  • Figure 3 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a first embodiment (MODE-A) in which the operation of the device is autonomous;
  • FIG. 4 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a second mode of implementation (MODE-T) in which the auxiliary power group supplies pneumatic energy and energy. electric to drive the ECS system;
  • MODE-T second mode of implementation
  • FIG. 5 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a third mode of implementation (MODE-E) in which the device is powered by an auxiliary electrical source, the auxiliary power unit not being active; and
  • FIG. 6 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a fourth mode of implementation (MODE-P) in which the device is powered by an auxiliary pneumatic source, the auxiliary power unit not being active.
  • MODE-P fourth mode of implementation
  • the invention will be presented for an aircraft comprising one or more main engines to allow the movement of the aircraft.
  • the aircraft further comprises a passenger cabin which must be regulated in pressure and / or temperature.
  • a non-propulsive power supply device 10 will be presented.
  • the non-propulsive power supply device 1 0 comprises an environmental control system 1, known to those skilled in the art under the designation ECS system, and an auxiliary power unit 4, known to those skilled in the art. under the APU group designation.
  • ECS system environmental control system
  • APU group 4 auxiliary power unit 4
  • the ECS system 1 and the APU group 4 are coupled in such a way that the APU group 4 supplies power to the ECS unit 1 and thus reduces its power draws on the main engines of the aircraft.
  • the ECS system 1 comprises a regulated air distribution turbine A reg intended for the aircraft cabin 2 and a charge compressor 1 connected to the distribution turbine 12 by a linkage shaft. 13.
  • the ECS system 1 comprises a heat exchanger 14 and a condenser 1 5 so that the amb ambient A taken by the charge compressor 1 1 via the supply means 17 can be regulated in temperature by the heat exchanger 14 and dehumidified by the condenser 15 to obtain a regulated air flow A reg adapted to be introduced into the passenger cabin 2.
  • the ECS system 1 comprises an accessory starter / generator 18 mounted on the connection shaft 13 of the ECS system 1 so as to be able, on the one hand, to drive the linking shaft 13 in rotation during a operating "starter” from its reserves of electrical energy, and, on the other hand, accumulate electrical energy during the rotation of the connecting shaft 13 ("generator" operation).
  • starter the starter / accessory generator 18 makes it possible to precisely regulate the supply of pressurized air to the passenger cabin 2.
  • the supply means 17 are in this example in the form of a feed valve 17 but it is obvious that other means could be suitable. More preferably, the ECS system 1 comprises a mixer 16 adapted to mix the ambient air flow Amb A coming from the supply valve 17 with a flow of air from the passenger cabin 2. Such a recirculation of the flow The air flow of the passenger cabin 2 advantageously makes it possible to improve the efficiency of the ECS system 1.
  • the APU group 4 of the non-propulsive power supply device 10 comprises a power compressor 41, a combustion chamber 44 and a power turbine 42 connected to said power compressor 41 by a power shaft 41. power 43.
  • the APU group 4 forms a gas generator and allows the electrical and / or pneumatic supply of equipment of the aircraft.
  • the APU 4 comprises a starter / power generator 46 mounted on the power shaft 43 of the APU 4 so as to be able, on the one hand, to drive the power shaft 43 in rotation when a "starter" operation from its electrical energy reserves, and, on the other hand, accumulating electrical energy during the rotation of the power shaft 43.
  • the starter / power generator 46 is mounted on the power shaft 43 via a relay box 45, that is to say a multiplier, so as to adapt the speed of rotation of the motor. power shaft 43 to that of the starter / power generator 46.
  • the starter / power generator 46 can be driven by the power shaft 43 to generate electric power or drive the power shaft 43, that is, generating mechanical energy from electrical energy.
  • the accessory starter / generator 18 of the ECS system 1 is electrically connected to the APU group 4, preferably to its starter / power generator 46 so as to allow electrical drive of the link shaft 13 of ECS 1 as will be detailed later. Furthermore, the starter / accessory generator 18 of the ECS system 1 can also be electrically connected to electrical servitudes of an airport as will be detailed later. Since the APU unit and the ECS system each have a starter / generator 18, 46, the speed of each shaft can be freely regulated in order to respond responsively to the needs of the non-propulsive power supply device 10.
  • such a group APU 4 is used only during ground phases, that is to say, before the actual ignition of the main engines of the aircraft, and after their shutdown.
  • the APU group 4 and the ECS system 1 are typically separate devices that do not interact with each other when the aircraft is in flight. According to the invention, the APU group 4 and the ECS system 1 cooperate during a flight of the aircraft in order to limit the power draws on the main engines of the aircraft and thus increase the energy efficiency of the aircraft. In addition, this allows to form a device whose size and whose mass are limited.
  • the ECS system 1 comprises a free drive turbine 5 integral with the connecting shaft 13 as illustrated in FIG. 2.
  • the ECS system 1 and the APU group 4 are configured so that the turbine of power 42 provides a flow of air A A PU to the free drive turbine 5 so as to drive the charge compressor 1 1 integral with the connecting shaft 13.
  • the air expelled from the combustion chamber 44 of the APU 4 unit expands in the power turbine 42 and then in the free turbine 5 as illustrated in FIG. 2.
  • the energy coming from the combustion chamber 44 participates, on the one hand, in the drive of the power compressor 41 of the APU 4 and, on the other hand, in the drive of the charge compressor 11 of the ECS system 1.
  • the non-propulsive power supply device 10 comprises means 63 for supplying auxiliary air A to the free turbine 5.
  • Auxiliary air A aux means a flow of air from, for example, the main engines of the aircraft or provided by servitudes of an airport.
  • the means 63 for auxiliary air supply A aux are in the form of a supply valve.
  • the regulation device 10 comprises means 64 for venting the free turbine 5 when the APU group 4 is not activated.
  • the venting means 64 are in the form of a vent valve.
  • the non-propulsive power supply device 10 comprises a mixer 62 arranged to mix a stream of air coming from the auxiliary air supply means A to the air flow coming from the setting means. free air 64 and a flow of air A APU from the power turbine 42.
  • the non-propulsive power supply device 10 comprises means 61 for regulating the air flow A APU supplied by the turbine of power 42 to the mixer 62, preferably a control valve. The invention proposes to gather the power unit APU 4 and the ECS system 1 to form a non-propulsive power supply device 10 of low mass and limited space.
  • the power unit APU 4 and the ECS system 1 belong to the same housing of the aircraft, the housing can be unitary or compartmentalized.
  • the power turbine 42 of the APU group 4 and the free turbine 5 of the ECS system 1 are separated by a distance of less than 30 cm, preferably of the order of 5 cm.
  • the proximity of the power turbine 42 APU group 4 with the free turbine 5 of the ECS system 1 makes it possible to take advantage of the expansion of the gases coming from the combustion chamber 44 of the APU group.
  • the free drive turbine 5 is mounted directly near the charge compressor 1 1 on the connection shaft 13, that is to say without intermediate, so as to limit the size and complexity of the device for providing non-propulsive power 10. The invention will be better understood with reference to FIGS. 3 to 6 which present various embodiments of the invention.
  • Standalone Operation With reference to Figure 3, in stand-alone operation, APU 4 is active.
  • the power compressor 41 draws ambient air A amb which is conducted and compressed in the combustion chamber 44.
  • the gases from the combustion chamber 44 are expanded in the power turbine 42.
  • an air flow A A PU is received by the free drive turbine 5 to drive the load compressor 1 1 of the ECS system 1 via the connecting shaft 13.
  • the charge compressor 1 1 draws outside air A amb through the supply means 17 which is conducted and compressed in the exchanger 14 and cooled by an outside air flow A ext . Once cooled, the air flow is dried by the condenser 15 before being expanded in the distribution turbine 12 to be then conducted in the passenger cabin 2. Recirculated air of the passenger cabin 2 can also be picked up by the charge compressor 1 1. The mixer 16 can also adjust the proportion of ambient air A amb in the air sucked by the charge compressor 1 1.
  • the starter / power generator 46 of the APU group 4 after being used to start the assembly, can supply electrical energy via the relay box 45.
  • the starter / power generator 18 of the ECS system 1 can also provide electrical power.
  • the auxiliary air supply means 63 and the venting means 64 are closed.
  • the ECS system 1 is supplied pneumatically by the APU group 4. This pneumatic energy is transformed by the free drive turbine 5 into a rotation of the connecting shaft 13. The APU group is thus used during the start of the aircraft but also during the flight. Operation with electric energy transfer (MODE-T)
  • the APU 4 in electrical energy transfer operation, the APU 4 is active and the gases coming from the combustion chamber 44 are expanded in the power turbine 42.
  • a flow of air A A PU is received by the free drive turbine 5 to drive the charge compressor 1 1 through the connecting shaft 13.
  • the starter / power generator 46 electrically supplies the starter / accessory generator 18 of the ECS system 1 so as to accelerate the drive speed of the link shaft 13.
  • the starter / power generator 46 can provide electrical energy that comes to supplement the pneumatic energy provided by the power turbine 42 which is very advantageous.
  • the link shaft 13 thus receives a temporary power "boost" which is advantageous in the flight phases of the aircraft where the pressurized air requirements are high (so-called “pull-up” or “pull-up” phases). down ").
  • the auxiliary air supply means 63 and the venting means 64 are closed.
  • the ECS system 1 is powered pneumatically and electrically by the APU group 4.
  • the surplus electrical energy provided by the APU 4 group is not necessary to oversize the non-propulsive power supply device 10 to meet transient efforts, the surplus electrical energy provided by the APU 4 group to absorb transient efforts.
  • the APU group 4 is inactive.
  • the ECS system 1 is driven by the starter / accessory generator 18 which is electrically powered by an auxiliary power source E to , for example, electrical servitudes of an airport.
  • the connecting shaft 13 is driven by the auxiliary electrical source E aux . Since the free drive turbine 5 is integral with the connecting shaft 13, it is important to vent the free drive turbine 5 in order to avoid any malfunction in the absence of power supply. In this case, the air valve 64 is open in electrical operation while the auxiliary air supply means 63 remain closed.
  • the ECS system 1 is electrically powered by an auxiliary electrical source E to the advantage and does not take resources unique to the aircraft.
  • MODE-P Pneumatic Operation
  • the free drive turbine 5 is driven by the auxiliary pneumatic source A aux .
  • the auxiliary air supply means 63 are open in pneumatic operation while the venting means 64 remain closed.
  • the ECS system 1 is pneumatically powered by an auxiliary pneumatic source A aux .
  • This source of pneumatic power can be either external to the aircraft (servitudes of an airport for example) or come from a source of compressed air integrated in the aircraft (main engines, recovery of pressurization cabin ...) -

Abstract

The invention relates to a method for supplying non-propulsive power of an aircraft, comprising driving a shaft (13) of a system (1) for controlling the environment of the aircraft by a combination of energy sources selected from: an auxiliary power group (4); a starter/generator (18); and means (63) for supplying auxiliary air.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE FOURNITURE DE PUISSANCE NON PROPULSIVE POUR UN  DEVICE AND METHOD FOR PROVIDING NON-PROPULSIVE POWER FOR A
AERONEF  AIRCRAFT
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR GENERAL TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART
La présente invention concerne le domaine de la fourniture de puissance non propulsive pour un aéronef, incluant la production de puissance électrique et pneumatique, permettant la pressurisation et la climatisation d'une cabine pour passagers d'un aéronef. La régulation en température et en pression d'une cabine de passagers est classiquement réalisée par un système connu de l'homme du métier sous sa désignation anglaise ECS pour « Environmental Control System ». Lorsque les moteurs principaux de l'aéronef sont arrêtés, la fourniture de puissance pneumatique et/ou électrique est assurée par un groupe de puissance auxiliaire connu de l'homme du métier sous la désignation anglaise APU pour « Auxiliary Power Unit ». De manière simplifiée, en référence à la figure 1 A, un système ECS 1 est adapté pour prélever un flux d'air ambiant Aamb à l'aéronef de pression extérieur PO et de température extérieure T0 afin de le refroidir ou de le réchauffer avant de le distribuer dans une cabine de passagers 2. En pratique, en référence à la figure 1 A, un système ECS 1 comporte un compresseur de charge 1 1 et une turbine 12 reliés par un arbre de liaison 13, un échangeur de chaleur 14 et un condenseur 15. The present invention relates to the field of supply of non-propulsive power for an aircraft, including the production of electric and pneumatic power, allowing the pressurization and air conditioning of a cabin for passengers of an aircraft. The temperature and pressure regulation of a passenger cabin is conventionally carried out by a system known to those skilled in the art under its English designation ECS for "Environmental Control System". When the main engines of the aircraft are stopped, the supply of pneumatic and / or electrical power is provided by an auxiliary power unit known to those skilled in the art under the English designation APU for "Auxiliary Power Unit". In a simplified manner, with reference to FIG. 1A, an ECS system 1 is adapted to take an ambient air flow A amb from the external pressure pressure vessel PO and an external temperature T0 to cool or reheat it beforehand. to distribute it in a passenger cabin 2. In practice, with reference to FIG. 1A, an ECS system 1 comprises a charge compressor 1 1 and a turbine 12 connected by a connecting shaft 13, a heat exchanger 14 and a condenser 15.
En fonctionnement, le système ECS 1 prélève de l'air AM sur les moteurs principaux de l'aéronef afin d'entraîner en rotation le compresseur de charge 1 1 . Le compresseur de charge 1 1 aspire de l'air ambiant Aamb via une valve d'alimentation 17 et le comprime dans l'échangeur de chaleur 14 afin de réguler sa température puis dans le condenseur 15 afin de le déshumidifier. Le flux d'air refroidi se détend ensuite dans la turbine froide 12 avant d'être acheminé dans la cabine de passagers 2 comme illustré sur la figure 1 A. In operation, the ECS system 1 draws air A M on the main engines of the aircraft in order to drive the charge compressor 1 1 in rotation. The charge compressor 1 1 draws ambient air A amb via a supply valve 17 and compresses it in the heat exchanger 14 to regulate its temperature and then in the condenser 15 to dehumidify it. The cooled air flow then relaxes in the cold turbine 12 before being conveyed into the passenger cabin 2 as illustrated in FIG. 1 A.
De manière optionnelle, après circulation dans la cabine de passagers 2, l'air de la cabine de passagers 2 peut être introduit dans un mélangeur 1 6 avec de l'air ambiant Aamb, le mélange étant ensuite aspiré par le compresseur de charge 1 1 afin d'améliorer le rendement du système ECS 1 en limitant la quantité d'air AM prélevée sur les moteurs principaux. Optionally, after circulation in the passenger cabin 2, the air of the passenger cabin 2 can be introduced into a mixer 1 6 with ambient air A amb , the mixture then being sucked by the charge compressor 1 1 to improve the efficiency of the DHW system 1 by limiting the amount of air A M taken from the main engines.
Le prélèvement de puissance du système ECS 1 sur les moteurs principaux pénalise, d'une part, la consommation en carburant de l'aéronef et, d'autre part, la configuration des moteurs principaux qui doivent être adaptés pour coopérer avec le système ECS 1 . En pratique, pour des questions de fiabilité, le système ECS 1 est redondé dans un aéronef ce qui augmente les contraintes relatives aux moteurs principaux. The power draw of the ECS system 1 on the main engines penalizes, on the one hand, the fuel consumption of the aircraft and, on the other hand, the configuration of the main engines which must be adapted to cooperate with the ECS system 1 . In practice, for reasons of reliability, the ECS system 1 is redundant in an aircraft which increases the constraints relating to the main engines.
En référence à la figure 1 B, il a été proposé d'entraîner le système ECS 1 au moyen d'un moteur électrique 3 afin d'éviter de prélever de la puissance sur les moteurs principaux de l'aéronef. Néanmoins un tel entraînement électrique possède un rendement énergétique faible ce qui présente un inconvénient. Referring to Figure 1 B, it has been proposed to drive the ECS system 1 by means of an electric motor 3 in order to avoid drawing power on the main engines of the aircraft. Nevertheless, such an electric drive has a low energy efficiency which has a disadvantage.
PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION GENERAL PRESENTATION OF THE INVENTION
Pour éliminer au moins certains de ces inconvénients, l'invention concerne un procédé de fourniture de puissance non propulsive d'un aéronef, comprenant l'entraînement d'un arbre d'un système de contrôle de l'environnement de l'aéronef par une combinaison de sources d'énergie choisies parmi : To eliminate at least some of these drawbacks, the invention relates to a method for providing non-propulsive power to an aircraft, comprising driving a shaft of an aircraft environmental control system through a combination of energy sources selected from:
- un groupe de puissance auxiliaire,  an auxiliary power group,
un démarreur/générateur, et  a starter / generator, and
des moyens d'alimentation en air auxiliaire.  means for supplying auxiliary air.
Selon l'invention, le système de contrôle de l'environnement ECS peut être activé par plusieurs sources d'énergie telles que des sources pneumatique et électrique. Le groupe de puissance auxiliaire APU peut par exemple fournir de l'énergie pneumatique (en délivrant un flux d'air) et/ou de l'énergie électrique (par exemple lorsqu'il est équipé d'un démarreur/générateur). Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, le groupe APU fournit de l'énergie pneumatique au système ECS et comprend un démarreur/générateur qui fournit de l'énergie électrique à un démarreur/générateur du système ECS, pour transmettre un boost de puissance à ce système ECS. According to the invention, the environmental control system ECS can be activated by several energy sources such as pneumatic and electrical sources. The auxiliary power unit APU can for example provide pneumatic energy (by delivering a flow of air) and / or electrical energy (for example when it is equipped with a starter / generator). In a particular embodiment of the invention, the APU group supplies pneumatic energy to the ECS system and comprises a starter / generator that supplies electrical energy to a starter / generator of the ECS system, to transmit a boost of power to this ECS system.
Le démarreur/générateur est apte à fournir une énergie électrique et les moyens d'alimentation en air auxiliaire sont aptes à fournir une énergie pneumatique.  The starter / generator is able to provide electrical energy and the auxiliary air supply means are able to provide pneumatic energy.
L'invention permet ainsi de faire fonctionner le système ECS selon plusieurs modes, qui seront décrits dans le détail dans ce qui suit.  The invention thus makes it possible to operate the ECS system in several modes, which will be described in detail in the following.
Le groupe de puissance auxiliaire peut générer un flux d'air d'entraînement d'une turbine libre solidaire de l'arbre du système de contrôle de l'environnement. The auxiliary power unit can generate a drive air flow of a free turbine integral with the shaft of the environmental control system.
En fonctionnement démarreur, le démarreur/générateur peut être alimenté en électricité par des moyens d'alimentation électrique, tels que des servitudes électriques d'un aéroport, ou le réseau électrique de l'aéronef. En variante ou en complément, il peut être alimenté en électricité par un générateur/démarreur du groupe de puissance auxiliaire.  In starter operation, the starter / generator can be supplied with electricity by power supply means, such as electrical servitudes of an airport, or the electrical network of the aircraft. Alternatively or additionally, it can be supplied with electricity by a generator / starter of the auxiliary power group.
Les moyens d'alimentation en air auxiliaire peuvent entraîner une turbine libre solidaire de l'arbre du système de contrôle de l'environnement. Ils peuvent être formés par les moteurs principaux de l'aéronef ou par des servitudes d'alimentation en air d'un aéroport.  Auxiliary air supply means may cause a free turbine integral with the shaft of the environmental control system. They can be formed by the main engines of the aircraft or by servitudes of air supply of an airport.
L'invention concerne également un dispositif de fourniture de puissance non propulsive pour un aéronef, le dispositif comportant : un groupe de puissance auxiliaire comportant un compresseur de puissance, une chambre de combustion et une turbine de puissance reliée au dit compresseur de puissance par un arbre de puissance ; et The invention also relates to a non-propulsive power supply device for an aircraft, the device comprising: an auxiliary power unit comprising a power compressor, a combustion chamber and a power turbine connected to said power compressor by a power shaft; and
un système de contrôle de l'environnement qui comprend une turbine de distribution d'air régulé destiné à une cabine d'aéronef et un compresseur de charge relié à la turbine de distribution par un arbre de liaison,  an environmental control system that includes a regulated air distribution turbine for an aircraft cabin and a charge compressor connected to the distribution turbine by a connecting shaft,
le système de contrôle de l'environnement comportant une turbine libre d'entraînement solidaire de l'arbre de liaison, et le système de contrôle de l'environnement et le groupe de puissance auxiliaire étant configurés de manière à ce que la turbine de puissance fournisse un flux d'air à la turbine libre d'entraînement de manière à entraîner le compresseur de charge solidaire de l'arbre de liaison. the environmental control system comprising a free drive turbine integral with the link shaft, and the environmental control system and the auxiliary power unit being configured in such a way that the power turbine provides a flow of air to the free drive turbine so as to drive the charge compressor integral with the connecting shaft.
Le dispositif selon l'invention est autonome et intègre les fonctions d'un groupe de puissance auxiliaire APU, mais aussi d'un système de contrôle de l'environnement ECS ce qui est avantageux. The device according to the invention is autonomous and integrates the functions of an auxiliary power unit APU, but also a control system of the environment ECS which is advantageous.
De manière classique, un aéronef comporte un groupe de puissance auxiliaire, connus sous son abréviation anglaise APU pour « Auxiliary Power Unit », afin de fournir une puissance pneumatique ou électrique aux équipements de l'aéronef lorsque ce dernier est au sol et que ses turboréacteurs ne sont pas allumés. Au cours du vol de l'aéronef, le groupe de puissance APU n'est pas utilisé et est considéré comme un « poids mort ». Conventionally, an aircraft comprises an auxiliary power unit, known by its abbreviation APU for "Auxiliary Power Unit", to provide a pneumatic or electrical power to the equipment of the aircraft when the latter is on the ground and its turbojets are not lit. During the flight of the aircraft, the power unit APU is not used and is considered a "dead weight".
De manière avantageuse, le groupe de puissance et le système de contrôle de l'environnement sont couplés afin, d'une part, de limiter les prélèvements sur les moteurs principaux de l'aéronef et, d'autre part, d'utiliser pleinement les capacités du groupe de puissance APU qui n'était traditionnellement utilisé qu'au démarrage. En outre, le groupe de puissance APU permet de suppléer l'alimentation du système ECS qui ne doit plus être nécessairement redondé. Le rendement de l'aéronef est ainsi amélioré. Le groupe de puissance APU et le système ECS sont traditionnellement considérés comme des modules fonctionnels distincts, c'est-à-dire, dénués d'interactions. Ce préjugé technique se traduit concrètement par une différentiation claire dans les spécificités des avionneurs qui considèrent le groupe de puissance APU et le système ECS comme appartenant à des classes fonctionnelles différentes et éloignées. Le groupe de puissance APU et le système ECS appartiennent respectivement aux classes fonctionnelles ATA 49 et classe ATA 21 bien connues de l'homme du métier. Advantageously, the power unit and the environmental control system are coupled in order, firstly, to limit sampling on the main engines of the aircraft and, secondly, to make full use of the APU power group capabilities that were traditionally used only at startup. In addition, the power unit APU makes it possible to supply the power supply of the ECS system, which must not necessarily be redundant. The efficiency of the aircraft is thus improved. The power unit APU and the ECS system are traditionally considered as distinct functional modules, that is to say, devoid of interactions. This technical bias translates concretely into a clear differentiation in the specificities of the aircraft manufacturers who consider the power unit APU and the ECS system as belonging to different and remote functional classes. The power unit APU and the ECS system respectively belong to the functional classes ATA 49 and ATA class 21 well known to those skilled in the art.
L'invention est remarquable en ce que le dispositif comprend en outre au moins l'une quelconque des sources d'énergie suivantes : The invention is remarkable in that the device further comprises at least one of the following energy sources:
- un démarreur/générateur accessoire adapté pour entraîner en rotation l'arbre de liaison, et - des moyens d'alimentation en air auxiliaire agencés pour entraîner en rotation la turbine libre d'entraînement du système de contrôle de l'environnement de manière à entraîner le compresseur de charge solidaire de l'arbre de liaison. L'invention est particulièrement avantageuse car elle permet d'activer le système de contrôle de l'environnement par l'intermédiaire de plusieurs sources différentes, qui peuvent être utilisées indépendamment l'une de l'autre ou en combinaison les unes avec les autres. an accessory starter / generator adapted to rotate the link shaft, and - Auxiliary air supply means arranged to drive in rotation the free drive turbine of the environmental control system so as to drive the load compressor secured to the connecting shaft. The invention is particularly advantageous because it enables the environmental control system to be activated by means of several different sources, which can be used independently of one another or in combination with each other.
Dans un premier cas, l'arbre de liaison du système ECS peut être entraîné en rotation par (i) le groupe de puissance APU ou (ii) le démarreur/générateur du système ECS, ce dernier pouvant être relié à des moyens d'alimentation en électricité. In a first case, the connection shaft of the ECS system can be rotated by (i) the power unit APU or (ii) the starter / generator of the ECS system, the latter being connectable to power supply means in electricity.
Dans un second cas, l'arbre de liaison du système ECS peut être entraîné en rotation par (i) le groupe de puissance APU ou (iii) les moyens d'alimentation en air comprimé.  In a second case, the connection shaft of the ECS system can be rotated by (i) the APU power unit or (iii) the compressed air supply means.
Dans un troisième cas, correspondant à la combinaison des deux premiers cas, l'arbre de liaison du système ECS peut être entraîné en rotation par (i) le groupe de puissance APU, (ii) le démarreur/générateur du système ECS ou (iii) les moyens d'alimentation en air comprimé.  In a third case, corresponding to the combination of the first two cases, the connection shaft of the ECS system can be rotated by (i) the power unit APU, (ii) the starter / generator of the ECS system or (iii) ) the compressed air supply means.
Autrement dit, l'invention propose un dispositif qui est configuré de façon à pouvoir choisir la source d'activation du système ECS parmi au moins deux sources disponibles. Ceci permet de faire fonctionner le dispositif selon plusieurs modes, parmi lesquels : In other words, the invention proposes a device that is configured to be able to choose the activation source of the ECS system from at least two available sources. This makes it possible to operate the device according to several modes, among which:
le mode A de fonctionnement autonome, dans lequel la turbine de puissance du groupe de puissance APU fournit un flux d'air à la turbine libre d'entraînement du système ECS de manière à entraîner le compresseur de charge solidaire de l'arbre de liaison,  the autonomous operating mode A, in which the power turbine of the power unit APU supplies a flow of air to the free driving turbine of the ECS system so as to drive the charge compressor integral with the connection shaft,
le mode E de fonctionnement électrique, dans lequel l'arbre de liaison est entraîné en rotation par le générateur/démarreur du système ECS, qui est par exemple relié à une source électrique auxiliaire, et  the electric operating mode E, in which the connecting shaft is rotated by the generator / starter of the ECS system, which is for example connected to an auxiliary electrical source, and
le mode P de fonctionnement pneumatique, dans lequel les moyens d'alimentation (source pneumatique auxiliaire) fournissent de l'air comprimé à la turbine libre d'entraînement du système ECS de manière à entraîner le compresseur de charge solidaire de l'arbre de liaison.  pneumatic operating mode P, in which the supply means (auxiliary pneumatic source) supply compressed air to the free driving turbine of the ECS system so as to drive the charge compressor integral with the linkage shaft .
De préférence, le dispositif de puissance non propulsive est monté dans un même logement d'un aéronef. Ainsi, la coopération entre le groupe de puissance APU et le système ECS est non seulement fonctionnelle mais également physique afin de pouvoir diminuer l'encombrement du dispositif de régulation tout en permettant un couplage à fort rendement. Preferably, the non-propulsive power device is mounted in the same housing of an aircraft. Thus, the cooperation between the power unit APU and the ECS system is not only functional but also physical in order to reduce the size of the control device while enabling high efficiency coupling.
De manière préférée, la turbine de puissance et la turbine libre sont séparées d'une distance inférieure à 30 cm de manière à permettre un couplage pneumatique performant. De préférence, le groupe de puissance auxiliaire comporte un démarreur/générateur de puissance adapté pour entraîner en rotation l'arbre de puissance. De préférence encore, le démarreur/générateur de puissance est adapté pour générer de l'énergie électrique lors de la mise en rotation de la turbine de puissance. Preferably, the power turbine and the free turbine are separated by a distance of less than 30 cm so as to allow efficient pneumatic coupling. Preferably, the auxiliary power unit comprises a starter / power generator adapted to rotate the power shaft. More preferably, the starter / power generator is adapted to generate electrical energy during the rotation of the power turbine.
Le démarreur/générateur permet ainsi de démarrer le groupe de puissance APU et de fournir un surplus de puissance électrique au système ECS en cas de besoin en air comprimé additionnel. De plus, le démarreur/générateur permet avantageusement d'emmagasiner de l'énergie électrique lors du fonctionnement autonome du groupe de puissance APU ce qui améliore le rendement énergétique du dispositif de régulation. The starter / generator thus makes it possible to start the power unit APU and to provide a surplus of electrical power to the DHW system in case of need of additional compressed air. In addition, the starter / generator advantageously makes it possible to store electrical energy during the autonomous operation of the power unit APU, which improves the energy efficiency of the control device.
De préférence, le démarreur/générateur accessoire du système de contrôle de l'environnement est relié électriquement au groupe de puissance auxiliaire, de préférence, au démarreur/générateur de puissance. Ainsi, le démarreur/générateur accessoire permet de fournir un surplus d'énergie au système ECS en fonction des besoins en air comprimé (appelé mode T de fonctionnement). Preferably, the accessory starter / generator of the environmental control system is electrically connected to the auxiliary power group, preferably to the starter / power generator. Thus, the starter / accessory generator can provide a surplus of energy to the ECS system according to the need for compressed air (called T mode of operation).
Selon un aspect préféré de l'invention, le dispositif de régulation comporte des moyens de mise à l'air libre de la turbine libre d'entraînement de manière à autoriser une rotation de la turbine libre d'entraînement lorsque le système ECS est alimenté par des sources d'énergie auxiliaires autres que le groupe de puissance auxiliaire. According to a preferred aspect of the invention, the regulating device comprises means for venting the free drive turbine so as to allow rotation of the free drive turbine when the ECS system is powered by auxiliary power sources other than the auxiliary power group.
De manière préférée, la turbine libre d'entraînement est montée directement à proximité du compresseur de charge sur l'arbre de liaison ce qui permet de limiter l'encombrement et la complexité du système ECS. Preferably, the free drive turbine is mounted directly in the vicinity of the charge compressor on the link shaft which makes it possible to limit the size and complexity of the ECS system.
L'invention concerne en outre un procédé de régulation d'une cabine d'aéronef pour passagers, au moyen d'un système tel que décrit ci-dessus, dans lequel l'arbre de liaison est entraîné par au moins l'une quelconque des sources d'énergie suivantes : The invention further relates to a method of regulating a passenger aircraft cabin, by means of a system as described above, wherein the linkage shaft is driven by at least one of following sources of energy:
- le groupe de puissance auxiliaire, dont la turbine libre fournit un flux d'air à la turbine libre d'entraînement de manière à entraîner le compresseur de charge solidaire de l'arbre de liaison the auxiliary power unit, the free turbine of which supplies a flow of air to the free drive turbine so as to drive the charge compressor secured to the link shaft
- le démarreur/générateur accessoire du système de contrôle de l'environnement, et - the starter / generator accessory of the environmental control system, and
- les moyens d'alimentation qui fournissent un flux d'air auxiliaire à la turbine libre d'entraînement du système de contrôle de l'environnement de manière à entraîner le compresseur de charge solidaire de l'arbre de liaison.  the supply means which supply an auxiliary air flow to the free driving turbine of the environmental control system so as to drive the charge compressor integral with the connecting shaft.
PRESENTATION DES FIGURES PRESENTATION OF FIGURES
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 A est une représentation schématique simplifiée d'un système ECS selon l'art antérieur entraîné par de l'air AM des moteurs principaux de l'aéronef (déjà commentée) ; la figure 1 B est une représentation schématique simplifiée d'un système ECS selon l'art antérieur entraîné par un moteur électrique dédié (déjà commentée) ; The invention will be better understood on reading the description which will follow, given solely by way of example, and referring to the appended drawings in which: Figure 1A is a simplified schematic representation of an ECS system according to the prior art driven by air A M main engines of the aircraft (already commented); Figure 1 B is a simplified schematic representation of an ECS system according to the prior art driven by a dedicated electric motor (already commented);
- la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif de fourniture de puissance non propulsive pour un aéronef selon l'invention comportant un système ECS couplé à un groupe de puissance auxiliaire ;  FIG. 2 is a schematic representation of a non-propulsive power supply device for an aircraft according to the invention comprising an ECS system coupled to an auxiliary power unit;
la figure 3 est une représentation schématique du dispositif de fourniture de puissance non propulsive selon l'invention selon un premier mode de mise en œuvre (MODE-A) dans lequel le fonctionnement du dispositif est autonome ;  Figure 3 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a first embodiment (MODE-A) in which the operation of the device is autonomous;
la figure 4 est une représentation schématique du dispositif de fourniture de puissance non propulsive selon l'invention selon un deuxième mode de mise en œuvre (MODE-T) dans lequel le groupe de puissance auxiliaire fournit de l'énergie pneumatique et de l'énergie électrique pour entraîner le système ECS ;  FIG. 4 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a second mode of implementation (MODE-T) in which the auxiliary power group supplies pneumatic energy and energy. electric to drive the ECS system;
- la figure 5 est une représentation schématique du dispositif de fourniture de puissance non propulsive selon l'invention selon un troisième mode de mise en œuvre (MODE-E) dans lequel le dispositif est alimenté par une source électrique auxiliaire, le groupe de puissance auxiliaire n'étant pas actif ; et  FIG. 5 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a third mode of implementation (MODE-E) in which the device is powered by an auxiliary electrical source, the auxiliary power unit not being active; and
la figure 6 est une représentation schématique du dispositif de fourniture de puissance non propulsive selon l'invention selon un quatrième mode de mise en œuvre (MODE-P) dans lequel le dispositif est alimenté par une source pneumatique auxiliaire, le groupe de puissance auxiliaire n'étant pas actif.  FIG. 6 is a schematic representation of the non-propulsive power supply device according to the invention according to a fourth mode of implementation (MODE-P) in which the device is powered by an auxiliary pneumatic source, the auxiliary power unit not being active.
Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. It should be noted that the figures disclose the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention where appropriate.
DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE DESCRIPTION OF ONE OR MORE MODES OF REALIZATION AND IMPLEMENTATION
L'invention va être présentée pour un aéronef comportant un ou plusieurs moteurs principaux afin de permettre le déplacement de l'aéronef. L'aéronef comporte en outre une cabine pour passager qui doit être régulée en pression et/ou en température. En référence à la figure 2, il va être présenté un dispositif de fourniture de puissance non propulsive 1 0. The invention will be presented for an aircraft comprising one or more main engines to allow the movement of the aircraft. The aircraft further comprises a passenger cabin which must be regulated in pressure and / or temperature. With reference to FIG. 2, a non-propulsive power supply device 10 will be presented.
Le dispositif de fourniture de puissance non propulsive 1 0 comporte un système de contrôle de l'environnement 1 , connu de l'homme du métier sous la désignation de système ECS, et un groupe de puissance auxiliaire 4, connu de l'homme du métier sous la désignation de groupe APU. Selon l'invention, le système ECS 1 et le groupe APU 4 sont couplés de manière à ce que le groupe APU 4 fournisse de la puissance au groupe ECS 1 et ainsi diminue ses prélèvements de puissance sur les moteurs principaux de l'aéronef. Système ECS 1 The non-propulsive power supply device 1 0 comprises an environmental control system 1, known to those skilled in the art under the designation ECS system, and an auxiliary power unit 4, known to those skilled in the art. under the APU group designation. According to the invention, the ECS system 1 and the APU group 4 are coupled in such a way that the APU group 4 supplies power to the ECS unit 1 and thus reduces its power draws on the main engines of the aircraft. DHW system 1
Comme illustré à la figure 2, le système ECS 1 comporte une turbine 12 de distribution d'air régulé Areg destiné à la cabine d'aéronef 2 et un compresseur de charge 1 1 relié à la turbine de distribution 12 par un arbre de liaison 13. De manière préférée, le système ECS 1 comporte un échangeur de chaleur 14 et un condenseur 1 5 afin que l'air ambiant Aamb prélevé par le compresseur de charge 1 1 via des moyens d'alimentation 17 puisse être régulé en température par l'échangeur de chaleur 14 et déshumidifié par le condenseur 15 afin d'obtenir un flux d'air régulé Areg apte à être introduit dans la cabine de passagers 2. As illustrated in FIG. 2, the ECS system 1 comprises a regulated air distribution turbine A reg intended for the aircraft cabin 2 and a charge compressor 1 connected to the distribution turbine 12 by a linkage shaft. 13. Preferably, the ECS system 1 comprises a heat exchanger 14 and a condenser 1 5 so that the amb ambient A taken by the charge compressor 1 1 via the supply means 17 can be regulated in temperature by the heat exchanger 14 and dehumidified by the condenser 15 to obtain a regulated air flow A reg adapted to be introduced into the passenger cabin 2.
De manière préférée, le système ECS 1 comporte un démarreur/générateur accessoire 18 monté sur l'arbre de liaison 13 du système ECS 1 de manière à pouvoir, d'une part, entraîner l'arbre de liaison 13 en rotation lors d'un fonctionnement « démarreur » à partir de ses réserves d'énergie électrique, et, d'autre part, accumuler de l'énergie électrique lors de la rotation de l'arbre de liaison 13 (fonctionnement « générateur »). De manière avantageuse, en fonctionnement démarreur, le démarreur/générateur accessoire 18 permet de réguler de manière précise l'alimentation en air pressurisé de la cabine de passagers 2. Preferably, the ECS system 1 comprises an accessory starter / generator 18 mounted on the connection shaft 13 of the ECS system 1 so as to be able, on the one hand, to drive the linking shaft 13 in rotation during a operating "starter" from its reserves of electrical energy, and, on the other hand, accumulate electrical energy during the rotation of the connecting shaft 13 ("generator" operation). Advantageously, in starter operation, the starter / accessory generator 18 makes it possible to precisely regulate the supply of pressurized air to the passenger cabin 2.
Les moyens d'alimentation 17 se présentent dans cet exemple sous la forme d'une valve d'alimentation 17 mais il va de soi que d'autres moyens pourraient convenir. De préférence encore, le système ECS 1 comprend un mélangeur 16 adapté pour mélanger le flux d'air ambiant Aamb issu de la valve d'alimentation 17 avec un flux d'air issu de la cabine de passagers 2. Une telle recirculation du flux d'air de la cabine de passagers 2 permet avantageusement d'améliorer le rendement du système ECS 1 . The supply means 17 are in this example in the form of a feed valve 17 but it is obvious that other means could be suitable. More preferably, the ECS system 1 comprises a mixer 16 adapted to mix the ambient air flow Amb A coming from the supply valve 17 with a flow of air from the passenger cabin 2. Such a recirculation of the flow The air flow of the passenger cabin 2 advantageously makes it possible to improve the efficiency of the ECS system 1.
Groupe APU 4 APU Group 4
Toujours en référence à la figure 2, le groupe APU 4 du dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10 comporte un compresseur de puissance 41 , une chambre de combustion 44 et une turbine de puissance 42 reliée au dit compresseur de puissance 41 par un arbre de puissance 43. Autrement dit, le groupe APU 4 forme un générateur de gaz et permet l'alimentation électrique et/ou pneumatique d'équipements de l'aéronef. Still with reference to FIG. 2, the APU group 4 of the non-propulsive power supply device 10 comprises a power compressor 41, a combustion chamber 44 and a power turbine 42 connected to said power compressor 41 by a power shaft 41. power 43. In other words, the APU group 4 forms a gas generator and allows the electrical and / or pneumatic supply of equipment of the aircraft.
De manière préférée, le groupe APU 4 comporte un démarreur/générateur de puissance 46 monté sur l'arbre de puissance 43 du groupe APU 4 de manière à pouvoir, d'une part, entraîner l'arbre de puissance 43 en rotation lors d'un fonctionnement « démarreur » à partir de ses réserves d'énergie électrique, et, d'autre part, accumuler de l'énergie électrique lors de la rotation de l'arbre de puissance 43. De préférence, le démarreur/générateur de puissance 46 est monté sur l'arbre de puissance 43 par l'intermédiaire d'une boîte relais 45, c'est-à-dire un multiplicateur, de manière à adapter la vitesse de rotation de l'arbre de puissance 43 à celle du démarreur/générateur de puissance 46. Ainsi, le démarreur/générateur de puissance 46 peut être entraîné par l'arbre de puissance 43 pour générer de l'énergie électrique ou entraîner l'arbre de puissance 43, c'est-à-dire, générer de l'énergie mécanique à partir d'énergie électrique. Preferably, the APU 4 comprises a starter / power generator 46 mounted on the power shaft 43 of the APU 4 so as to be able, on the one hand, to drive the power shaft 43 in rotation when a "starter" operation from its electrical energy reserves, and, on the other hand, accumulating electrical energy during the rotation of the power shaft 43. Preferably, the starter / power generator 46 is mounted on the power shaft 43 via a relay box 45, that is to say a multiplier, so as to adapt the speed of rotation of the motor. power shaft 43 to that of the starter / power generator 46. Thus, the starter / power generator 46 can be driven by the power shaft 43 to generate electric power or drive the power shaft 43, that is, generating mechanical energy from electrical energy.
Selon un aspect de l'invention, le démarreur/générateur accessoire 18 du système ECS 1 est relié électriquement au groupe APU 4, de préférence, à son démarreur/générateur de puissance 46 de manière à permettre un entraînement électrique de l'arbre de liaison 13 du système ECS 1 comme cela sera détaillé par la suite. Par ailleurs, le démarreur/générateur accessoire 18 du système ECS 1 peut également être relié électriquement à des servitudes électriques d'un aéroport comme cela sera détaillé par la suite. Comme le groupe APU et le système ECS possèdent chacun un démarreur/générateur 18, 46, on peut réguler de manière libre la vitesse de chaque arbre afin de s'adapter de manière réactive aux besoins du dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10. According to one aspect of the invention, the accessory starter / generator 18 of the ECS system 1 is electrically connected to the APU group 4, preferably to its starter / power generator 46 so as to allow electrical drive of the link shaft 13 of ECS 1 as will be detailed later. Furthermore, the starter / accessory generator 18 of the ECS system 1 can also be electrically connected to electrical servitudes of an airport as will be detailed later. Since the APU unit and the ECS system each have a starter / generator 18, 46, the speed of each shaft can be freely regulated in order to respond responsively to the needs of the non-propulsive power supply device 10.
De manière classique, un tel groupe APU 4 n'est utilisé que lors des phases au sol, c'est-à-dire, avant l'allumage effectif des moteurs principaux de l'aéronef, ainsi qu'après leur arrêt. Le groupe APU 4 et le système ECS 1 sont classiquement des dispositifs distincts qui n'interagissent pas l'un avec l'autre lorsque l'aéronef est en vol. Selon l'invention, le groupe APU 4 et le système ECS 1 coopèrent lors d'un vol de l'aéronef afin de limiter les prélèvements de puissance sur les moteurs principaux de l'aéronef et ainsi augmenter le rendement énergétique de l'aéronef. En outre, cela permet de former un dispositif dont l'encombrement et dont la masse sont limités. Conventionally, such a group APU 4 is used only during ground phases, that is to say, before the actual ignition of the main engines of the aircraft, and after their shutdown. The APU group 4 and the ECS system 1 are typically separate devices that do not interact with each other when the aircraft is in flight. According to the invention, the APU group 4 and the ECS system 1 cooperate during a flight of the aircraft in order to limit the power draws on the main engines of the aircraft and thus increase the energy efficiency of the aircraft. In addition, this allows to form a device whose size and whose mass are limited.
Selon l'invention, le système ECS 1 comporte une turbine libre d'entraînement 5 solidaire de l'arbre de liaison 13 comme illustré à la figure 2. Le système ECS 1 et le groupe APU 4 sont configurés de manière à ce que la turbine de puissance 42 fournisse un flux d'air AAPU à la turbine libre d'entraînement 5 de manière à entraîner le compresseur de charge 1 1 solidaire de l'arbre de liaison 13. According to the invention, the ECS system 1 comprises a free drive turbine 5 integral with the connecting shaft 13 as illustrated in FIG. 2. The ECS system 1 and the APU group 4 are configured so that the turbine of power 42 provides a flow of air A A PU to the free drive turbine 5 so as to drive the charge compressor 1 1 integral with the connecting shaft 13.
L'air expulsé de la chambre de combustion 44 du groupe APU 4 se détend dans la turbine de puissance 42 puis dans la turbine libre 5 comme illustré à la figure 2. Ainsi, l'énergie issue de la chambre de combustion 44 participe, d'une part, à l'entraînement du compresseur de puissance 41 du groupe APU 4 et, d'autre part, à l'entraînement du compresseur de charge 1 1 du système ECS 1 . The air expelled from the combustion chamber 44 of the APU 4 unit expands in the power turbine 42 and then in the free turbine 5 as illustrated in FIG. 2. Thus, the energy coming from the combustion chamber 44 participates, on the one hand, in the drive of the power compressor 41 of the APU 4 and, on the other hand, in the drive of the charge compressor 11 of the ECS system 1.
De manière préférée, le dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10 comporte des moyens 63 d'alimentation en air auxiliaire Aaux de la turbine libre 5. Par air auxiliaire Aaux, on entend un flux d'air issu par exemple des moteurs principaux de l'aéronef ou fourni par des servitudes d'un aéroport. Dans cet exemple, les moyens 63 d'alimentation en air auxiliaire Aaux se présentent sous la forme d'une valve d'alimentation. De manière préférée, le dispositif de régulation 10 comporte des moyens 64 de mise à l'air libre de la turbine libre 5 lorsque le groupe APU 4 n'est pas activé. Dans cet exemple, les moyens de mise à l'air libre 64 se présentent sous la forme d'une valve de mise à l'air libre. Preferably, the non-propulsive power supply device 10 comprises means 63 for supplying auxiliary air A to the free turbine 5. Auxiliary air A aux , means a flow of air from, for example, the main engines of the aircraft or provided by servitudes of an airport. In this example, the means 63 for auxiliary air supply A aux are in the form of a supply valve. Preferably, the regulation device 10 comprises means 64 for venting the free turbine 5 when the APU group 4 is not activated. In this example, the venting means 64 are in the form of a vent valve.
De préférence encore, le dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10 comporte un mélangeur 62 agencé pour mélanger un flux d'air issu des moyens 63 d'alimentation en air auxiliaire Aaux, un flux d'air issu des moyens de mise à l'air libre 64 et un flux d'air AAPU issu de la turbine de puissance 42. De manière préférée, le dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10 comporte des moyens 61 de régulation du débit d'air AAPU fourni par la turbine de puissance 42 au mélangeur 62, de préférence, une valve de régulation. L'invention se propose de rassembler le groupe de puissance APU 4 et le système ECS 1 afin de former un dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10 de faible masse et d'encombrement limité. More preferably, the non-propulsive power supply device 10 comprises a mixer 62 arranged to mix a stream of air coming from the auxiliary air supply means A to the air flow coming from the setting means. free air 64 and a flow of air A APU from the power turbine 42. Preferably, the non-propulsive power supply device 10 comprises means 61 for regulating the air flow A APU supplied by the turbine of power 42 to the mixer 62, preferably a control valve. The invention proposes to gather the power unit APU 4 and the ECS system 1 to form a non-propulsive power supply device 10 of low mass and limited space.
Selon un aspect de l'invention, le groupe de puissance APU 4 et le système ECS 1 appartiennent à un même logement de l'aéronef, le logement pouvant être unitaire ou compartimenté. De préférence, la turbine de puissance 42 du groupe APU 4 et la turbine libre 5 du système ECS 1 sont séparées d'une distance inférieure à 30 cm, de préférence, de l'ordre de 5 cm. La proximité de la turbine de puissance 42 du groupe APU 4 avec la turbine libre 5 du système ECS 1 permet de profiter de manière efficace de la détente des gaz issus de la chambre de combustion 44 du groupe APU. De préférence, la turbine libre d'entraînement 5 est montée directement à proximité du compresseur de charge 1 1 sur l'arbre de liaison 13, c'est-à-dire sans intermédiaire, de manière à limiter l'encombrement et la complexité du dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10. L'invention sera mieux comprise en référence aux figures 3 à 6 qui présentent différents modes de mise en œuvre de l'invention. According to one aspect of the invention, the power unit APU 4 and the ECS system 1 belong to the same housing of the aircraft, the housing can be unitary or compartmentalized. Preferably, the power turbine 42 of the APU group 4 and the free turbine 5 of the ECS system 1 are separated by a distance of less than 30 cm, preferably of the order of 5 cm. The proximity of the power turbine 42 APU group 4 with the free turbine 5 of the ECS system 1 makes it possible to take advantage of the expansion of the gases coming from the combustion chamber 44 of the APU group. Preferably, the free drive turbine 5 is mounted directly near the charge compressor 1 1 on the connection shaft 13, that is to say without intermediate, so as to limit the size and complexity of the device for providing non-propulsive power 10. The invention will be better understood with reference to FIGS. 3 to 6 which present various embodiments of the invention.
Fonctionnement autonome (MODE-A) En référence à la figure 3, en fonctionnement autonome, le groupe APU 4 est actif. Le compresseur de puissance 41 aspire de l'air ambiant Aamb qui est conduit et comprimé dans la chambre de combustion 44. Les gaz issus de la chambre de combustion 44 sont détendus dans la turbine de puissance 42. En aval de la turbine de puissance 42, un flux d'air AAPU est reçu par la turbine libre d'entraînement 5 afin d'entraîner le compresseur de charge 1 1 du système ECS 1 par l'intermédiaire de l'arbre de liaison 13. Autrement dit, on tire avantage de l'énergie du flux d'air AAPU pour alimenter en énergie le système ECS 1 et ainsi éviter de prélever de l'énergie sur les moteurs principaux de l'aéronef. Standalone Operation (MODE-A) With reference to Figure 3, in stand-alone operation, APU 4 is active. The power compressor 41 draws ambient air A amb which is conducted and compressed in the combustion chamber 44. The gases from the combustion chamber 44 are expanded in the power turbine 42. Downstream of the power turbine 42, an air flow A A PU is received by the free drive turbine 5 to drive the load compressor 1 1 of the ECS system 1 via the connecting shaft 13. In other words, takes advantage of the energy of the airflow A A PU to supply energy to the ECS system 1 and thus avoid taking energy from the main engines of the aircraft.
Le compresseur de charge 1 1 aspire de l'air extérieur Aamb via les moyens d'alimentation 17 qui est conduit et comprimé dans l'échangeur 14 et refroidi par un flux d'air extérieur Aext. Une fois refroidi, le flux d'air est asséché par le condenseur 15 avant d'être détendu dans la turbine de distribution 12 pour être ensuite conduit dans la cabine de passagers 2. De l'air recirculé de la cabine de passager 2 peut également être prélevé par le compresseur de charge 1 1 . Le mélangeur 16 peut également adapter la proportion d'air ambiant Aamb dans l'air aspiré par le compresseur de charge 1 1 . The charge compressor 1 1 draws outside air A amb through the supply means 17 which is conducted and compressed in the exchanger 14 and cooled by an outside air flow A ext . Once cooled, the air flow is dried by the condenser 15 before being expanded in the distribution turbine 12 to be then conducted in the passenger cabin 2. Recirculated air of the passenger cabin 2 can also be picked up by the charge compressor 1 1. The mixer 16 can also adjust the proportion of ambient air A amb in the air sucked by the charge compressor 1 1.
De manière avantageuse, au cours du MODE-A, le démarreur/générateur de puissance 46 du groupe APU 4 après avoir servi au démarrage de l'ensemble, peut fournir de l'énergie électrique par l'intermédiaire de la boîte relais 45. De préférence, le démarreur/générateur de puissance 18 du système ECS 1 peut également fournir de l'énergie électrique. Advantageously, during the MODE-A, the starter / power generator 46 of the APU group 4 after being used to start the assembly, can supply electrical energy via the relay box 45. Preferably, the starter / power generator 18 of the ECS system 1 can also provide electrical power.
Dans cet exemple, les moyens d'alimentation en air auxiliaire 63 et les moyens de mise à l'air libre 64 sont fermés. En fonctionnement autonome MODE-A, le système ECS 1 est alimenté de manière pneumatique par le groupe APU 4. Cette énergie pneumatique est transformée par la turbine libre d'entraînement 5 en une rotation de l'arbre de liaison 13. Le groupe APU est ainsi utilisé lors du démarrage de l'aéronef mais également lors du vol. Fonctionnement avec transfert d'énergie électrique (MODE-T) In this example, the auxiliary air supply means 63 and the venting means 64 are closed. In autonomous operation MODE-A, the ECS system 1 is supplied pneumatically by the APU group 4. This pneumatic energy is transformed by the free drive turbine 5 into a rotation of the connecting shaft 13. The APU group is thus used during the start of the aircraft but also during the flight. Operation with electric energy transfer (MODE-T)
En référence à la figure 4, en fonctionnement de transfert d'énergie électrique, le groupe APU 4 est actif et les gaz issus de la chambre de combustion 44 sont détendus dans la turbine de puissance 42. De manière similaire au MODE-A, en aval de la turbine de puissance 42, un flux d'air AAPU est reçu par la turbine libre d'entraînement 5 afin d'entraîner le compresseur de charge 1 1 par l'intermédiaire de l'arbre de liaison 13. With reference to FIG. 4, in electrical energy transfer operation, the APU 4 is active and the gases coming from the combustion chamber 44 are expanded in the power turbine 42. In a manner similar to the MODE-A, in FIG. downstream of the power turbine 42, a flow of air A A PU is received by the free drive turbine 5 to drive the charge compressor 1 1 through the connecting shaft 13.
De manière avantageuse, au cours du MODE-T, le démarreur/générateur de puissance 46 alimente électriquement le démarreur/générateur accessoire 18 du système ECS 1 de manière à accélérer la vitesse d'entraînement de l'arbre de liaison 13. Autrement dit, si le système ECS 1 requiert, pour des conditions particulières, une énergie importante, le démarreur/générateur de puissance 46 peut fournir de l'énergie électrique qui vient suppléer l'énergie pneumatique fournie par la turbine de puissance 42 ce qui est très avantageux. L'arbre de liaison 13 reçoit ainsi un « boost » de puissance temporaire ce qui est avantageux dans les phases de vol de l'aéronef où les besoins en air pressurisé sont importants (phases dites de « pull-up » ou de « pull-down »). Dans cet exemple, les moyens d'alimentation en air auxiliaire 63 et les moyens de mise à l'air libre 64 sont fermés. En fonctionnement autonome MODE-A, le système ECS 1 est alimenté de manière pneumatique et électrique par le groupe APU 4. De manière avantageuse, il n'est pas nécessaire de sur- dimensionner le dispositif de fourniture de puissance non propulsive 10 pour répondre à des efforts transitoires, le surplus d'énergie électrique fourni par le groupe APU 4 permettant d'absorber les efforts transitoires. Advantageously, during the MODE-T, the starter / power generator 46 electrically supplies the starter / accessory generator 18 of the ECS system 1 so as to accelerate the drive speed of the link shaft 13. In other words, if the ECS system 1 requires, for particular conditions, a high energy, the starter / power generator 46 can provide electrical energy that comes to supplement the pneumatic energy provided by the power turbine 42 which is very advantageous. The link shaft 13 thus receives a temporary power "boost" which is advantageous in the flight phases of the aircraft where the pressurized air requirements are high (so-called "pull-up" or "pull-up" phases). down "). In this example, the auxiliary air supply means 63 and the venting means 64 are closed. In autonomous operation MODE-A, the ECS system 1 is powered pneumatically and electrically by the APU group 4. Advantageously, it is not necessary to oversize the non-propulsive power supply device 10 to meet transient efforts, the surplus electrical energy provided by the APU 4 group to absorb transient efforts.
Fonctionnement électrique (MODE-E) Electrical operation (MODE-E)
En référence à la figure 5, en fonctionnement électrique, le groupe APU 4 est inactif. Le système ECS 1 est entraîné par le démarreur/générateur accessoire 18 qui est alimenté électriquement par une source électrique auxiliaire Eaux, par exemple, des servitudes électriques d'un aéroport. With reference to FIG. 5, in electrical operation, the APU group 4 is inactive. The ECS system 1 is driven by the starter / accessory generator 18 which is electrically powered by an auxiliary power source E to , for example, electrical servitudes of an airport.
Ainsi, lors du fonctionnement en mode électrique, l'arbre de liaison 13 est entraîné par la source électrique auxiliaire Eaux. Étant donné que la turbine libre d'entraînement 5 est solidaire de l'arbre de liaison 13, il est important de mettre à l'air libre la turbine libre d'entraînement 5 afin d'éviter tout dysfonctionnement en l'absence d'alimentation en air du groupe APU 4. A cet effet, la valve de mise à l'air libre 64 est ouverte en fonctionnement électrique tandis que les moyens d'alimentation en air auxiliaire 63 demeurent fermés. Thus, during operation in electrical mode, the connecting shaft 13 is driven by the auxiliary electrical source E aux . Since the free drive turbine 5 is integral with the connecting shaft 13, it is important to vent the free drive turbine 5 in order to avoid any malfunction in the absence of power supply. In this case, the air valve 64 is open in electrical operation while the auxiliary air supply means 63 remain closed.
En fonctionnement électrique MODE-E, le système ECS 1 est alimenté de manière électrique par une source électrique auxiliaire Eaux ce qui est avantageux et ne prélève pas de ressources propres à l'aéronef. In electrical operation MODE-E, the ECS system 1 is electrically powered by an auxiliary electrical source E to the advantage and does not take resources unique to the aircraft.
Fonctionnement pneumatique (MODE-P) En référence à la figure 6, en fonctionnement pneumatique, le groupe APU 4 est inactif. Le système ECS 1 est entraîné par la turbine libre d'entraînement 5 via une source pneumatique auxiliaire Aaux, par exemple, des servitudes d'alimentation en air comprimé d'un aéroport. Pneumatic Operation (MODE-P) Referring to Figure 6, in pneumatic operation, the APU 4 is inactive. The ECS system 1 is driven by the free drive turbine 5 via an auxiliary pneumatic source A to , for example, compressed air supply servitudes of an airport.
Ainsi, lors du fonctionnement en mode pneumatique, la turbine libre d'entraînement 5 est entraînée par la source pneumatique auxiliaire Aaux. A cet effet, les moyens d'alimentation en air auxiliaire 63 sont ouverts en fonctionnement pneumatique tandis que les moyens de mise à l'air libre 64 demeurent fermés. Thus, when operating in pneumatic mode, the free drive turbine 5 is driven by the auxiliary pneumatic source A aux . For this purpose, the auxiliary air supply means 63 are open in pneumatic operation while the venting means 64 remain closed.
En fonctionnement pneumatique MODE-P, le système ECS 1 est alimenté de manière pneumatique par une source pneumatique auxiliaire Aaux. Cette source de puissance pneumatique peut être soit externe à l'aéronef (servitudes d'un aéroport par exemple) soit provenir d'une source d'air comprimé intégrée à l'aéronef (moteurs principaux, récupération de pressurisation cabine...)- In pneumatic mode MODE-P, the ECS system 1 is pneumatically powered by an auxiliary pneumatic source A aux . This source of pneumatic power can be either external to the aircraft (servitudes of an airport for example) or come from a source of compressed air integrated in the aircraft (main engines, recovery of pressurization cabin ...) -

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de fourniture de puissance non propulsive d'un aéronef, comprenant l'entraînement d'un arbre (13) d'un système de contrôle de l'environnement (1 ) de l'aéronef par une combinaison de sources d'énergie choisies parmi : A method of providing non-propulsive power to an aircraft, comprising driving a shaft (13) of an aircraft environmental control system (1) by a combination of energy sources selected from :
un groupe de puissance auxiliaire (4),  an auxiliary power group (4),
un démarreur/générateur (18), et  a starter / generator (18), and
des moyens (63) d'alimentation en air auxiliaire.  means (63) for supplying auxiliary air.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le groupe de puissance auxiliaire (4) génère un flux d'air d'entraînement d'une turbine libre (5) solidaire de l'arbre (13) du système de contrôle de l'environnement (1 ). Method according to claim 1, wherein the auxiliary power unit (4) generates a drive air flow of a free turbine (5) integral with the shaft (13) of the environmental control system ( 1).
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le démarreur/générateur (18) est, en fonctionnement démarreur, alimenté en électricité par des moyens d'alimentation électrique, tels que des servitudes électriques d'un aéroport, ou le réseau électrique de l'aéronef. A method according to claim 1 or 2, wherein the starter / generator (18) is, in starter operation, supplied with electricity by power supply means, such as electrical servitudes of an airport, or the electrical network of the 'aircraft.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le démarreur/générateur (18) est, en fonctionnement démarreur, alimenté en électricité par un générateur/démarreur (46) du groupe de puissance auxiliaire (4). Method according to one of claims 1 to 3, wherein the starter / generator (18) is, in starter operation, powered by a generator / starter (46) of the auxiliary power group (4).
Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens (63) d'alimentation en air auxiliaire entraînent une turbine libre (5) solidaire de l'arbre (13) du système de contrôle de l'environnement (1 ). Method according to one of claims 1 to 4, wherein the means (63) for supplying auxiliary air drive a free turbine (5) integral with the shaft (13) of the environmental control system (1) .
Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens d'alimentation en air auxiliaire (63) sont formés par les moteurs principaux de l'aéronef ou par des servitudes d'alimentation en air d'un aéroport. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the auxiliary air supply means (63) are formed by the main engines of the aircraft or by air supply servitudes of an airport.
Dispositif de fourniture de puissance non propulsive d'un aéronef, le dispositif comportant : un groupe de puissance auxiliaire (4) comportant un compresseur de puissance (41 ), une chambre de combustion (44) et une turbine de puissance (42) reliée au dit compresseur de puissance (41 ) par un arbre de puissance (43) ; Device for supplying non-propulsive power of an aircraft, the device comprising: an auxiliary power unit (4) comprising a power compressor (41), a combustion chamber (44) and a power turbine (42) connected to the said power compressor (41) by a power shaft (43);
un système de contrôle de l'environnement (1 ) qui comprend une turbine (12) de distribution d'air régulé (Areg) destiné à une cabine d'aéronef (2) et un compresseur de charge (1 1 ) relié à la turbine de distribution (12) par un arbre de liaison (13) ; le système de contrôle de l'environnement (1 ) comportant une turbine libre d'entraînement (5) solidaire de l'arbre de liaison (13), et le système de contrôle de l'environnement (1 ) et le groupe de puissance auxiliaire (4) étant configurés de manière à ce que la turbine de puissance (42) fournisse un flux d'air (AAPU) à la turbine libre d'entraînement (5) de manière à entraîner le compresseur de charge (1 1 ) solidaire de l'arbre de liaison (13), dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins l'une quelconque des sources d'énergie suivantes : an environmental control system (1) which comprises a regulated air distribution turbine (12) (A reg ) for an aircraft cabin (2) and a charge compressor (1 1) connected to the distribution turbine (12) by a connecting shaft (13); the environmental control system (1) comprising a free drive turbine (5) integral with the link shaft (13), and the environmental control system (1) and the auxiliary power unit (4) being configured so that the turbine of power supply (42) provides a flow of air (A A PU) to the free drive turbine (5) so as to drive the charge compressor (1 1) integral with the connecting shaft (13), characterized in that it further comprises at least one of the following energy sources:
- un démarreur/générateur accessoire (1 8) adapté pour entraîner en rotation l'arbre de liaison (13), et  an accessory starter / generator (1 8) adapted to rotate the link shaft (13), and
- des moyens d'alimentation en air auxiliaire (63) agencés pour entraîner en rotation la turbine libre d'entraînement (5) du système de contrôle de l'environnement de manière à entraîner le compresseur de charge (1 1 ) solidaire de l'arbre de liaison (13).  - auxiliary air supply means (63) arranged to drive in rotation the free drive turbine (5) of the environmental control system so as to drive the charge compressor (1 1) integral with the connecting shaft (13).
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de fourniture de puissance non propulsive est monté dans un même logement d'un aéronef. 8. Device according to claim 7, wherein the non-propulsive power supply device is mounted in the same housing of an aircraft.
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 8, dans lequel la turbine de puissance (42) et la turbine libre (5) sont séparées d'une distance inférieure à 30 cm . 9. Device according to one of claims 7 to 8, wherein the power turbine (42) and the free turbine (5) are separated by a distance of less than 30 cm.
10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel le démarreur/générateur de puissance (46) est adapté pour générer de l'énergie électrique lors de la mise en rotation de la turbine de puissance (42). 10. Device according to one of claims 7 to 9, wherein the starter / power generator (46) is adapted to generate electrical energy during the rotation of the power turbine (42).
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel le système de contrôle de l'environnement (1 ) comporte un démarreur/générateur accessoire (18) adapté pour entraîner en rotation l'arbre de liaison (13). 1 1. Device according to one of claims 7 to 10, wherein the environmental control system (1) comprises an accessory starter / generator (18) adapted to rotate the link shaft (13).
12. Dispositif selon la revendication 1 1 , dans lequel le démarreur/générateur accessoire (18) du système de contrôle de l'environnement (1 ) est relié électriquement au groupe de puissance auxiliaire (4). 12. Device according to claim 1 1, wherein the starter / accessory generator (18) of the environmental control system (1) is electrically connected to the auxiliary power group (4).
13. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 12 comportant des moyens (64) de mise à l'air libre de la turbine libre d'entraînement (5). 13. Device according to one of claims 7 to 12 comprising means (64) for venting the free drive turbine (5).
14. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 13, dans lequel la turbine libre d'entraînement (5) est montée directement à proximité du compresseur de charge (1 1 ) sur l'arbre de liaison (13). 14. Device according to one of claims 7 to 13, wherein the free drive turbine (5) is mounted directly near the charge compressor (1 1) on the connecting shaft (13).
15. Procédé de fourniture de puissance non propulsive d'un aéronef au moyen d'un dispositif selon l'une des revendications 7 à 14, dans lequel l'arbre de liaison est entraîné par au moins l'une quelconque des sources d'énergie suivantes: - le groupe de puissance auxiliaire (4), dont la turbine de puissance (42) fournit un flux d'air (AAPU) à la turbine libre d'entraînement (5) de manière à entraîner le compresseur de charge (1 1 ) solidaire de l'arbre de liaison (13), ou 15. A method of supplying non-propulsive power of an aircraft by means of a device according to one of claims 7 to 14, wherein the link shaft is driven by at least one of the energy sources. following: the auxiliary power unit (4), whose power turbine (42) provides an air flow (A A PU) to the free drive turbine (5) so as to drive the charge compressor (1 1 ) integral with the connecting shaft (13), or
- le démarreur/générateur accessoire (18) du système de contrôle de l'environnement (1 ), et  the accessory starter / generator (18) of the environmental control system (1), and
- les moyens d'alimentation (63) qui fournissent un flux d'ai auxiliaire à la turbine libre d'entraînement (5) du système de contrôle de l'environnement (1 ) de manière à entraîner le compresseur de charge (1 1 ) solidaire de l'arbre de liaison (13).  the supply means (63) supplying a flow of auxiliary ai to the free driving turbine (5) of the environmental control system (1) so as to drive the charge compressor (1 1) secured to the connecting shaft (13).
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