EP3423354A1 - Système comprenant un groupe de conditionnement d'air hybride pour cabine d'aéronef - Google Patents

Système comprenant un groupe de conditionnement d'air hybride pour cabine d'aéronef

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Publication number
EP3423354A1
EP3423354A1 EP17711709.0A EP17711709A EP3423354A1 EP 3423354 A1 EP3423354 A1 EP 3423354A1 EP 17711709 A EP17711709 A EP 17711709A EP 3423354 A1 EP3423354 A1 EP 3423354A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
conditioning unit
air conditioning
aircraft
electric motor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17711709.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
David Lavergne
Jérôme ROCCHI
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.)
Liebherr Aerospace Toulouse SAS
Original Assignee
Liebherr Aerospace Toulouse SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Aerospace Toulouse SAS filed Critical Liebherr Aerospace Toulouse SAS
Publication of EP3423354A1 publication Critical patent/EP3423354A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D2013/0603—Environmental Control Systems
    • B64D2013/0618—Environmental Control Systems with arrangements for reducing or managing bleed air, using another air source, e.g. ram air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D2013/0603—Environmental Control Systems
    • B64D2013/0644—Environmental Control Systems including electric motors or generators
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency

Definitions

  • the present invention relates generally to a system comprising an air conditioning unit for a cabin of an aircraft.
  • the invention finds applications, in particular, in aircraft whose air intake is essentially sized for supplying the cabin air conditioning unit.
  • the air conditioning unit has several functions, namely, to deliver a certain fresh air flow to the pressurized zone to ensure a sufficient oxygen turnover rate for cabin occupants and a sufficient amount of air for the cabin occupant. Pressurizing system, dry the air sent to the pressurized zone and also provide air conditioning and heating functions.
  • the air conditioning unit uses as power source the air intake on the engines of the aircraft through two sampling ports, namely, the IP sampling port (in English, Intermediate Pressure) to an intermediate pressure and the HP port (in English, High Pressure) at a higher pressure.
  • the air sampled via the IP and HP ports is known in English as "bleed air”.
  • the IP port is used when the engine speed of the aircraft is high, for example during the rise and cruise phases while the HP port is used when the engine speed of the aircraft is low, for example, in the taxiing, descent and waiting phases.
  • some known aircraft such as the B787 propose the use of an air conditioning unit based on a source of electrical energy instead of air sampling on the engines.
  • electrical energy is used to supply motor compressors that themselves supply the air conditioning unit.
  • this type of architecture requires the use of large motor compressors arranged upstream of the air conditioning unit, which causes significant power consumption.
  • the power electronics of an electric air conditioning unit requires liquid loop cooling. This type of cooling is known to be heavy, complex and unreliable. This solution is therefore not satisfactory.
  • D1 In another hybrid approach that seems to have not yet put into production, the document US 2013/0040545 A1 (hereinafter D1) plans to use only the IP port to supply the air conditioning unit.
  • D1 has identified that in flight phases where the engine speed of the aircraft is low, the pressure of the air drawn on the IP port is not sufficient to properly operate the air conditioning unit.
  • D1 proposes to use an auxiliary compressor arranged upstream of the air conditioning unit and which is powered by an electric motor.
  • the auxiliary compressor is activated to compress the air taken from the IP port in order to obtain air at a required pressure and then injected into the air conditioning unit.
  • the object of the present invention is to propose a system having a new architecture comprising an air conditioning unit that can operate solely on the basis of a single air intake port without, however, requiring the addition of an auxiliary compressor for ensure the operation of the air conditioning unit during flight phases where the engine speed of the aircraft is low.
  • the invention proposes a system comprising an air conditioning unit for a cabin of an aircraft, the air conditioning unit of which comprises an air cycle machine (ACM).
  • the ACM of the air conditioning unit comprises at least one expansion turbine and a compressor, the turbine being mechanically coupled to the compressor via a first rotary shaft so as to drive the compressor.
  • the system is characterized by:
  • a single port designed to take air on at least one of the engines of the aircraft so as to supply an inlet of the air conditioning unit, the air taken from having at least one fluidic characteristic making it suitable supplying the air conditioning unit when the aircraft is in the climbing or cruising phase;
  • At least one measuring sensor designed to measure the fluidic characteristic of the air entering the inlet of the air conditioning unit
  • the ACM further comprising a first electric motor coupled to the first shaft;
  • the control unit coupled to the measurement sensor and to the first electric motor, the control unit being configured to control the operation of the first electric motor, when the measurement of the fluidic characteristic is lower than a predetermined threshold, so that the rotation of the first shaft is accelerated so that the air output of the compressor has a fluidic characteristic making it able to feed the cabin when the aircraft is in flight phase taxiing, descent or waiting.
  • the first electric motor has an electric power of less than 30 kW, for example between 10 and 20 kW.
  • the fluidic characteristic of the air is chosen from: a pressure and a flow rate.
  • the predetermined threshold is of the order of 18 psia or 0.30 kg / s when, respectively, the fluidic characteristic is a pressure or a flow rate.
  • the system may further comprise a fan disposed on a second rotary shaft disjoint from the first rotary shaft.
  • the second rotary shaft is provided to be driven by a second electric motor disposed on the second shaft and configured to supply the fan.
  • the second electric motor has an electric power greater than 3 kW, for example between 4 and 5 kW.
  • the second rotary shaft is provided to be driven by a second turbine mechanically coupled to the fan via the second shaft so as to drive the fan.
  • the second turbine is pneumatically coupled to the compressor inlet.
  • the second turbine is pneumatically coupled to the inlet of the air conditioning unit.
  • FIG. 2 is a functional diagram showing an improvement of the system of FIG. 1, according to a first embodiment
  • - Figure 3 is a functional diagram showing an improvement of the system of Figure 1, according to a second embodiment
  • the invention proposes to use an electric motor coupled to the rotary shaft of the ACM so that the rotation of the ACM shaft is accelerated during phases of flight where the engine speed of the The aircraft is weak when a pressure or flow rate of air entering the air conditioning unit is below a predetermined threshold.
  • the compressor can increase the compression rate of the air treated by the ACM when the pressure or the flow of the incoming air is not sufficient to supply the air conditioning unit.
  • the system proposed appears less complex and lighter than the system of the prior art, because a cooling of the power electronics by air is possible and a single compressor is used instead of two.
  • turboprop type aircraft such as a regional transport aircraft.
  • this choice is only illustrative and the invention can be applied to other types of aircraft having the characteristics of air sampling as described above, in the phases of flight where the engine speed is low.
  • FIG. 1 illustrates the general structure of an embodiment of a system according to the invention, comprising an air conditioning unit (hereinafter air conditioning unit) 100.
  • the system according to the invention comprises a single port (not shown) for taking air on at least one of the engines of the aircraft.
  • the air conditioning unit 100 includes an inlet 110 which is configured to be powered by air drawn from the single port of the system.
  • the air conditioning unit 100 then comprises a flow control valve FCV 130 which is configured to regulate the flow rate of the air entering the inlet 1 10.
  • FCV 130 which is configured to regulate the flow rate of the air entering the inlet 1 10.
  • the withdrawn air is directed to a heat exchanger 130 which comprises a primary heat exchanger (PHX 131) and a main heat exchanger (MHX 132.) heat exchanger 130 also includes an outside air circulation circuit (in English, "ram air") 133 extending between an inlet 1331 and an outside air outlet 1332.
  • the air received at the inlet 1 10 which passes through the heat exchanger 130 is cooled by the absorption of its heat by the air circulation circuit 133.
  • a fan 141 is used to ventilate the heat exchanger 130, the fan 141 being disposed downstream of the heat exchanger 130. 1332.
  • pneumatic energy is supplied by a small turbine engine, forming an Auxiliary Power Unit (APU 170).
  • the heat exchanger PHX 131 is configured to cool the air regulated by the valve FCV 120.
  • a compressor 142 coupled to the heat exchanger PHX 131 and the heat exchanger MHX 132
  • the compressor 142 is configured to compress the air cooled by the PHX heat exchanger while the heat exchanger MHX 132 is configured to cool the compressed air by the compressor 142.
  • This air cooled by the heat exchanger MHX 132 is then injected into a water extraction device 150 which is configured to dehydrate the air.
  • the water extraction device 150 generally comprises a condenser (not shown) and a water separator (not shown) mounted downstream of the condenser.
  • the condenser is configured to cool the cooled air by the MHX heat exchanger 132.
  • a turbine 143 coupled to the water extraction device 150, is provided to vent the dehydrated air by the water extraction device 150.
  • the turbine 143 is also configured to direct the relaxed air in heat exchange through the condenser of the water extraction device 150 for cooling the compressed air by the compressor 142 to the temperature required for the separation of water in the water extraction device 150.
  • the Expelled air is directed out of the air conditioning unit 100 to be mixed in a mixing chamber (not shown) in the form of fresh air to recirculate air from the cabin of the aircraft.
  • the turbine 143, the compressor 142 and the fan 141 are disposed on a rotary common shaft 144 and form an air cycle machine (in English, "Air cycle Machine").
  • ACM 140 also referred to as a three-wheel machine.
  • the air conditioning unit 100 of Figure 1 further comprises an electric motor 145 disposed in the ACM 140 and coupled to the rotary shaft 144.
  • the electric motor 145 is a permanent magnet synchronous motor.
  • the electric motor 145 has an electric power of less than 30 kW, where appropriate between 10 and 20 kW.
  • the air conditioning unit 100 of FIG. 1 also comprises a measurement sensor 160 disposed at the inlet 1 10 and configured to measure a fluidic characteristic of the air entering the inlet 1 10.
  • the fluidic characteristic of the received air is chosen from an air pressure and an air flow rate. In the remainder of the description, it will be considered by way of example that the fluidic characteristic measured by the measurement sensor 160 is an air pressure.
  • the control unit 146 is configured to control the start-up of the electric motor 145, when a measurement of the fluidic characteristic is lower than a predetermined threshold, so that the rotation of the rotary shaft 144 is accelerated so that the air at the outlet of the compressor or at the outlet of the turbine has a fluidic characteristic on the making it possible to feed the cabin when the airplane is in the taxi phase of taxiing, descent or waiting.
  • the fluidic characteristic is a pressure at the outlet of the compressor or a flow rate at the outlet of the turbine.
  • the control unit 146 may be cooled by cabin outlet air 10.
  • the electric motor 145 is not started and the compressor 142 is only energized. mechanical mechanism via the rotary shaft 144 driven by the turbine 143.
  • the predetermined value is of the order of 18 psia when the fluidic characteristic is an air pressure.
  • the predetermined value is of the order of 0.30 kg / s.
  • the control unit 146 controls the starting of the electric motor 145 to accelerate the rotation of the the rotary shaft 144 so that the air output of the compressor 142 has a pressure making it able to provide the right level of flow in the cabin when the aircraft is in the rolling phase, descent or waiting.
  • the actuation of the electric motor 145 has the effect that the air at the outlet of the compressor 142 has an air pressure that corresponds to that which it would have had if the air pressure at the level of the input 1 10 was sufficient to power the air conditioning unit 100 without the need to start the electric motor 145.
  • the predetermined value is of the order of 18 psia. at the level of the input 1 10.
  • the effect of the start of the electric motor 145 would have the effect that the pressure measurement at the input 1 10 is the same. order of 23 psia.
  • an air pressure of 23 psia at the inlet 1 10 is sufficient to supply the group 100 without requiring the start of the electric motor 145, when the aircraft is in the rolling phase, descent or waiting.
  • the effect of starting the electric motor 145 will have the effect that the measurement of flow rate at the input 1 10 is of the order of 0.30 kg / s while without the start of the electric motor 145, the flow measurement at the input 1 10 would be of the order of 0.20 kg / s.
  • the new architecture of the system according to the invention thus relates to a hybrid configuration of the air conditioning unit 100 insofar as the compressor 142 can be powered by a source of pneumatic energy generated by the turbine 143 or by the source of pneumatic energy combined with a source of electrical energy generated by the electric motor 145.
  • Figure 2 illustrates an improvement of the system of Figure 1, comprising an air conditioning unit 200, according to a first embodiment.
  • the air conditioning unit 200 the same elements are designated by references similar to those of the air conditioning unit 100.
  • the fan 241 is not disposed on the rotary shaft 244 of the motorized turbocharger (242, 243, 245). In the particular embodiment of Figure 2, the fan 241 is disposed on another rotating shaft 247 disjoint from the rotary shaft 244 of the motorized turbocharger (242, 243, 245). Thus, in Figure 2, the fan 241 is no longer part of the ACM 240.
  • the rotary shaft 247 is configured to be driven by an electric motor 248 disposed on the rotary shaft 247 and which is configured to supply the fan 241.
  • the electric motor 248 is a permanent magnet synchronous motor.
  • the electric motor 248 has an electric power greater than 3 kW, where applicable between 4 and 5 kW.
  • the control unit 246 as described above is also used to control the electric motor 248 of the fan 241. In this case, it is possible to use a known switching device, such as a switch for the control unit 246 to control the electric motor 245 when the air conditioning unit 200 needs it or only the electric motor 248 of the fan 241. when the ACM 240 does not need it, as mentioned above.
  • the air conditioning unit 200 also comprises a conventional arrangement with a non-return valve 249 disposed in the air-conditioning circuit.
  • outside air recirculation 233 which allows either the use of the dynamic outside air in flight, or the use of the fan 241 on the ground, to cool the heat exchanger 230.
  • the architecture of the system of FIG. 2 thus presents an electric fan (241, 248) no longer part of the ACM 240 and therefore no longer being powered mechanically via the common shaft 244 of the ACM 240 as it does.
  • the electric fan (241, 248) of Figure 2 is adapted to circulate air at a temperature of about 150 ° C. This distinguishes it from electric recirculating or cabin extracting fans which have a lower power ranging from 1 to 5 kW and can not circulate air at a temperature of less than 70 ° C.
  • FIG. 2 illustrates an improvement of the system of Figure 1, comprising an air conditioning unit 300, according to a second embodiment.
  • the air conditioning unit 300 the same elements are designated by references similar to those of the air conditioning unit 100.
  • the fan 341 is not disposed on the rotary shaft 344 of the motorized turbocharger (342, 343, 345).
  • the fan 344 is also disposed on another rotating shaft 347 disjoint from the rotational shaft 344 of the motorized turbocharger (342, 343, 345).
  • the fan 341 is no longer part of the ACM 340.
  • the rotary shaft 347 is configured to be driven by a second turbine 390 mechanically coupled to the fan 341 via the rotary shaft 347 to drive the fan 341.
  • the turbine 390 is pneumatically coupled to the input 1 10.
  • the turbine 390 is pneumatically coupled to the inlet of the compressor 340.
  • the architecture of FIG. 3 therefore has a turbofan (341, 390) that is not part of the ACM 340 and is therefore no longer fed mechanically by the common shaft 344 of the ACM 340.
  • FIGS. 2 and 3 have the advantage of being particularly suitable in cases where the dynamics of the rotary shaft (244, 344) would not allow integration on a single common shaft. , a turbine wheel, an electric motor, a compressor wheel and a fan wheel.
  • this possible tree dynamics problem can be overcome.
  • This solution also has the advantage of allowing the operation of the fan at its optimum speed and therefore to improve its efficiency.
  • the present invention makes it possible to propose a system comprising an air conditioning unit which relies on the withdrawal of air from a single sampling port without, however, requiring the addition of an auxiliary compressor to ensure the operation of the air conditioning unit during flight phases where the engine speed of the aircraft is low, as is the case in the known prior art.
  • This particular arrangement makes it possible to envisage reducing or even eliminating the pre-cooler of the airplane (in English, precooler), whose function is to ensure the cooling of the air taken before sending it, in particular to the air conditioning unit and / or the wing de-icing system. Reducing the pre-cooler is particularly beneficial for planes flying at more than 25,000 feet, as it will no longer be necessary to cool the air taken from the HP port.
  • Another advantage of the invention lies in the cooling of the control unit (146, 246, 346) which can be achieved by the cabin exhaust air 10.
  • the control unit 146, 246, 3466
  • the power electronics used does not cause an electrical consumption comparable to that which is generated by the all-electric air conditioning unit.
  • the system comprising the air conditioning unit (100, 200, 300) as described above can in particular, find applications on all ranges of regional aviation such as turboprops or aircraft using a defrost fully electric wing that does not require air sampling on the compression stages of the aircraft engines.
  • the present invention is not limited to the preferred embodiment and embodiments described above by way of non-limiting examples. It also relates to the variants within the scope of those skilled in the art within the scope of the claims below. For example, it is also to use the invention in a plane several groups of air conditioners.
  • all power and flow values provided in the description as well as in the claims are valid for a hundred-passenger airplane. However, it is contemplated that those skilled in the art will be able to extrapolate these values for other capabilities of the number of passengers of a particular aircraft.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

La présente invention propose un système comprenant un groupe de conditionnement d'air utilisant un moteur électrique couplé à l'arbre rotatif d'une machine à cycle à air (ACM) de sorte que la rotation de l'arbre de l'ACM est accélérée lors des phases de vol où le régime moteur de l'avion est faible, et ce, quand une pression un débit de l'air entrant dans le groupe de conditionnement d'air est inférieure à un seuil prédéterminé. Par ce mécanisme, le compresseur peut augmenter le taux de compression de l'air traité par l'ACM lorsque la pression ou le débit de l'air entrant n'est pas suffisant pour alimenter le groupe de conditionnement d'air. Le système proposé apparaît moins complexe et plus léger que le système de l'art antérieur, car un refroidissement de l'électronique de puissance par air est possible et un seul compresseur est utilisé au lieu de deux.

Description

SYSTÈME COMPRENANT UN GROUPE DE CONDITIONNEMENT D'AIR HYBRIDE POUR CABINE D'AÉRONEF
Domaine Technique
La présente invention se rapporte de manière générale à un système comprenant un groupe de conditionnement d'air pour une cabine d'un aéronef.
L'invention trouve des applications, en particulier, dans les aéronefs dont le prélèvement d'air est essentiellement dimensionné pour l'alimentation du groupe de conditionnement d'air cabine.
Art antérieur
La plupart des avions commercialisés de nos jours comprennent, un groupe de conditionnement d'air cabine faisant partie d'un système de conditionnement d'air (en anglais, ECS pour Environmental Control System). Le groupe de conditionnement d'air a plusieurs fonctions, à savoir, délivrer un certain débit d'air neuf dans la zone pressurisée pour assurer un taux de renouvellement de dioxygène suffisant pour les occupants de la cabine et une quantité d'air suffisante pour le système de mise en pression, assécher l'air envoyé à la zone mise sous pression et également assurer les fonctions de climatisation et de chauffage. Généralement, le groupe de conditionnement d'air utilise comme source d'énergie le prélèvement d'air sur les moteurs de l'avion grâce à deux ports de prélèvement, à savoir, le port de prélèvement IP (en anglais, Intermediate Pressure) à une pression intermédiaire et le port HP (en anglais, High Pressure) à une pression plus élevée. L'air prélevé via les ports IP et HP est connu en anglais sous l'expression "bleed air".
Classiquement, le port IP est utilisé lorsque le régime moteur de l'avion est élevé, par exemple, pendant les phases de montée et de croisière tandis que le port HP est utilisé lorsque le régime moteur de l'avion est faible, par exemple, dans les phases de roulage, descente et d'attente.
Toutefois, ce genre d'architecture nécessite l'utilisation de pré- refroidisseurs lourds qui ont un impact négatif sur la consommation de l'avion.
Dans une première approche pour résoudre ce problème, certains avions connus, tel le B787, proposent l'utilisation d'un groupe de conditionnement d'air se basant sur une source d'énergie électrique au lieu du prélèvement d'air sur les moteurs. Dans ce cadre, de l'énergie électrique est utilisée pour alimenter des motocompresseurs qui alimentent eux-mêmes le groupe de conditionnement d'air. Toutefois, ce genre d'architecture nécessite l'utilisation d'imposants motocompresseurs disposés en amont du groupe de conditionnement d'air, ce qui occasionne une consommation électrique importante. De plus, l'électronique de puissance d'un groupe de conditionnement d'air électrique nécessite un refroidissement par boucle liquide. Or ce genre de refroidissement est connu pour être lourd, complexe et peu fiable. Cette solution n'est donc pas satisfaisante.
Dans une autre approche hybride qui semble ne pas avoir encore mise en production, le document US 2013/0040545 A1 (ci-après D1 ) envisage de n'utiliser que le port IP pour alimenter le groupe de conditionnement d'air. D1 a identifié que dans les phases de vol où le régime moteur de l'avion est faible, la pression de l'air prélevé sur le port IP n'est pas suffisante pour faire fonctionner correctement le groupe de conditionnement d'air. Pour résoudre ce problème, D1 propose d'utiliser un compresseur auxiliaire disposé en amont du groupe de conditionnement d'air et qui alimenté par un moteur électrique. Ainsi, lorsque le régime moteur de l'avion est faible et que la pression de l'air prélevé sur le port IP est inférieure à un certain seuil, le compresseur auxiliaire est activé pour compresser l'air prélevé sur le port IP afin d'obtenir de l'air à une pression requise et qui est ensuite injecté dans le groupe de conditionnement d'air.
Cependant, cette solution n'est pas totalement satisfaisante, car elle nécessite l'ajout d'un compresseur auxiliaire pour chaque groupe de conditionnements d'air, ce qui est coûteux, complexe et entraîne une augmentation du poids que doit supporter l'avion.
Résumé de l'invention
La présente invention a pour objet de proposer un système présentant une nouvelle architecture comprenant un groupe de conditionnement d'air pouvant fonctionner seulement sur la base d'un seul port de prélèvement d'air sans toutefois nécessiter l'ajout d'un compresseur auxiliaire pour assurer le fonctionnement du groupe de conditionnement d'air lors des phases de vol où le régime moteur de l'avion est faible. À cet effet, l'invention propose un système comprenant un groupe de conditionnement d'air pour une cabine d'un aéronef, dont le groupe de conditionnement d'air comprend une machine à cycle à air (ACM). L'ACM du groupe de conditionnement d'air comprend au moins une turbine de détente et un compresseur, la turbine étant couplée mécaniquement au compresseur via un premier arbre rotatif de façon à entraîner le compresseur. Le système est caractérisé par :
- un port unique prévu pour prélever de l'air sur au moins l'un des moteurs de l'aéronef de manière à alimenter une entrée du groupe de conditionnement d'air, l'air prélevé présentant au moins une caractéristique fluidique le rendant apte à alimenter le groupe de conditionnement d'air lorsque l'aéronef est en phase de montée ou de croisière ;
- au moins un capteur de mesure prévu pour mesurer la caractéristique fluidique de l'air pénétrant dans l'entrée du groupe de conditionnement d'air ;
- l'ACM comprenant en outre un premier moteur électrique couplé au premier arbre; et,
- une unité de commande couplée au capteur de mesure et au premier moteur électrique, l'unité de commande étant configurée pour commander le fonctionnement du premier moteur électrique, lorsque la mesure de la caractéristique fluidique est inférieure à un seuil prédéterminé, de sorte que la rotation du premier arbre est accélérée afin que l'air en sortie du compresseur présente une caractéristique fluidique le rendant apte à alimenter la cabine lorsque l'aéronef est en phase de vol de roulage, descente ou d'attente. Le cas échéant, le premier moteur électrique présente une puissance électrique inférieure à 30 kW, par exemple entre 10 et 20 kW.
Dans une mise en œuvre, la caractéristique fluidique de l'air est choisie parmi : une pression et un débit.
Dans un exemple, le seuil prédéterminé est de l'ordre de 18 psia ou de 0,30 kg/s lorsque, respectivement, la caractéristique fluidique est une pression ou un débit. Avantageusement, le système peut comprendre, en outre, un ventilateur disposé sur un deuxième arbre rotatif disjoint du premier arbre rotatif.
Dans un premier exemple, le second arbre rotatif est prévu pour être entraîné par un second moteur électrique disposé sur le deuxième arbre et configuré pour alimenter le ventilateur.
Le cas échéant, le second moteur électrique présente une puissance électrique supérieure à 3 kW, par exemple entre 4 et 5 kW.
Dans un deuxième exemple, le second arbre rotatif est prévu pour être entraîné par une seconde turbine couplée mécaniquement au ventilateur via le second arbre de façon à entraîner le ventilateur.
Dans une première mise en œuvre du deuxième exemple, la seconde turbine est couplée pneumatiquement à l'entrée du compresseur.
Dans une deuxième mise en œuvre du deuxième exemple, la seconde turbine est couplée pneumatiquement à l'entrée du groupe de conditionnement d'air.
Brève Description des Dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme fonctionnel représentant un système selon l'invention ;
- la figure 2 est un diagramme fonctionnel représentant une amélioration du système de la figure 1 , selon un premier mode de réalisation ; et, - la figure 3 est un diagramme fonctionnel représentant une amélioration du système de la figure 1 , selon un deuxième mode réalisation ;
Les références similaires utilisées dans des figures différentes désignent des éléments semblables.
Description détaillée de modes de réalisation Dans le cadre de cette description, toutes les valeurs de puissance et de débit fournis sont relatives à un avion d'environ cent passagers. L'homme du métier sera capable d'extrapoler ces valeurs pour d'autres capacités du nombre de passagers. Dans le cadre de l'invention, contrairement aux techniques connues, il n'est pas proposé d'ajouter un compresseur auxiliaire au groupe de conditionnement d'air pour assurer le fonctionnement du groupe lors des phases de vol où le régime moteur de l'avion est faible. Dans l'invention, il est proposé de se servir du compresseur de la machine à cycle à air (en anglais, "Air cycle Machine") ACM qui est déjà compris dans le groupe de conditionnement d'air. En outre, l'invention propose d'utiliser un moteur électrique couplé à l'arbre rotatif de l'ACM de sorte que la rotation de l'arbre de l'ACM est accélérée lors des phases de vol où le régime moteur de l'avion est faible, et ce, quand une pression ou un débit de l'air entrant dans le groupe de conditionnement d'air est inférieure à un seuil prédéterminé. Par ce mécanisme, le compresseur peut augmenter le taux de compression de l'air traité par l'ACM lorsque la pression ou le débit de l'air entrant n'est pas suffisant pour alimenter le groupe de conditionnement d'air. Le système proposé apparaît moins complexe et plus léger que le système de l'art antérieur, car un refroidissement de l'électronique de puissance par air est possible et un seul compresseur est utilisé au lieu de deux.
Dans le cadre de l'invention, on considérera un avion dont le prélèvement d'air est essentiellement dimensionné pour l'alimentation du groupe de conditionnement d'air. Cela concerne par exemple, les avions qui privilégient l'utilisation de l'énergie électrique pour réaliser la fonction de protection givrage de sorte que le prélèvement d'air sur les moteurs peut être dédié à l'alimentation du groupe de conditionnement d'air. Cela pourra également concerner, par exemple, les avions qui réalisent la fonction de dégivrage de manière pneumatique, notamment grâce à des boudins gonflables.
Dans la suite de la description, on considérera pour illustration, un avion de type turbopropulseur tel un avion de transport régional. Toutefois, ce choix n'est qu'illustratif et l'invention peut s'appliquer à d'autres types d'aéronefs présentant les caractéristiques de prélèvement d'air telles que décrites plus haut, dans les phases de vol où le régime moteur est faible.
La figure 1 illustre la structure générale d'une forme de réalisation d'un système selon l'invention, comprenant un groupe de conditionnement d'air (ci- après groupe de conditionnement d'air) 100. Le système selon l'invention comporte un port unique (non représenté) prévu pour prélever de l'air sur au moins l'un des moteurs de l'avion.
Dans la figure 1 , le groupe de conditionnement d'air 100 comprend une entrée 1 10 qui est configurée pour être alimentée par l'air prélevé sur le port unique du système. Le groupe de conditionnement d'air 100 comprend ensuite une vanne de régulation (en anglais, "flow control valve") FCV 130 qui est configurée pour réguler le débit de l'air pénétrant dans l'entrée 1 10. Par la suite, l'air prélevé est dirigé vers un échangeur thermique 130 qui comprend un échangeur thermique primaire (en anglais, "primary heat exchanger") PHX 131 ainsi qu'un échangeur thermique principal (en anglais, "main heat exchanger") MHX 132. L'échangeur thermique 130 comprend également un circuit de circulation d'air extérieur (en anglais, "ram air") 133 s'étendant entre une entrée d'air extérieur 1331 et une sortie d'air extérieur 1332. L'air reçut au niveau de l'entrée 1 10 qui traverse l'échangeur thermique 130 est refroidi par l'absorption de sa chaleur par le circuit de circulation d'air extérieur 133. De manière connue, comme l'avion est au sol, on utilise un ventilateur (en anglais, "Fan") 141 pour ventiler l'échangeur thermique 130, le ventilateur 141 étant disposé en aval de l'échangeur thermique 130 à proximité de la sortie d'air extérieur 1332. De manière classique, au sol, de l'énergie pneumatique est fournie par un petit turbomoteur, formant un groupe auxiliaire de puissance (en anglais, "Auxiliary Power Unit") APU 170. Toujours dans la figure 1 , l'échangeur thermique PHX 131 est configuré pour refroidir l'air régulé par la vanne FCV 120. Par la suite, on trouve un compresseur 142, couplé à l'échangeur thermique PHX 131 et à l'échangeur thermique MHX 132. Le compresseur 142 est configuré pour comprimer l'air refroidi par l'échangeur thermique PHX tandis que l'échangeur thermique MHX 132 est configuré pour refroidir l'air comprimé par le compresseur 142. Cet air refroidi par l'échangeur thermique MHX 132 est ensuite injecté dans un dispositif d'extraction d'eau 150 qui est configuré pour réaliser une déshydratation de l'air.
Le dispositif d'extraction d'eau 150 comprend généralement un condenseur (non représenté) ainsi qu'un séparateur d'eau (non représenté) monté en aval du condenseur. Le condenseur est configuré pour refroidir l'air refroidi par l'échangeur thermique MHX 132.
Par la suite, une turbine 143, couplée au dispositif d'extraction d'eau 150, est prévue pour détendre l'air déshydraté par le dispositif d'extraction d'eau 150. La turbine 143 est également configurée pour diriger l'air détendu en échange thermique au travers du condenseur du dispositif d'extraction d'eau 150 pour refroidir l'air comprimé par le compresseur 142 à la température requise pour la séparation d'eau dans le dispositif d'extraction d'eau 150. Enfin, l'air détendu est dirigé hors du groupe de conditionnement d'air 100 pour être mélangé dans une chambre de mélange (non représentée), sous forme d'air frais à l'air de recirculation de la cabine de l'avion. Dans le groupe de conditionnement d'air 100 de la figure 1 , la turbine 143, le compresseur 142 et le ventilateur 141 sont disposés sur un arbre commun rotatif 144 et forment une machine à cycle à air (en anglais, "Air cycle Machine") ACM 140, également qualifiée de machine à trois roues. L'ensemble constitué par la turbine 143 et le compresseur 142, qui sont liés mécaniquement, est également appelé turbocompresseur. Par cet arrangement, l'énergie produite par la turbine 143 permet d'entraîner le compresseur 142 ainsi que le ventilateur 141 .
Le groupe de conditionnement d'air 100 de la figure 1 comprend en outre un moteur électrique 145 disposé dans l'ACM 140 et couplé à l'arbre rotatif 144. Dans un exemple, le moteur électrique 145 est un moteur synchrone à aimant permanent. Dans une mise en œuvre particulière, le moteur électrique 145 présente une puissance électrique inférieure à 30 kW, le cas échéant entre 10 et 20 kW. Le groupe de conditionnement d'air 100 de la figure 1 comprend également un capteur de mesure 160 disposé au niveau de l'entrée 1 10 et configuré pour mesurer une caractéristique fluidique de l'air pénétrant dans l'entrée 1 10. Par exemple, la caractéristique fluidique de l'air reçu est choisie parmi une pression d'air et un débit d'air. Dans la suite de la description, on considérera à titre d'exemple, que la caractéristique fluidique mesurée par le capteur de mesure 160 est une pression d'air. En outre, le groupe de conditionnement d'air 100 de la figure 1 comprend une unité de commande 146 couplée au moteur électrique 145 et au capteur de mesure 160. L'unité de commande 146 est configurée pour commander la mise en marche du moteur électrique 145, lorsqu'une mesure de la caractéristique fluidique est inférieure à un seuil prédéterminé, de sorte que la rotation de l'arbre rotatif 144 est accélérée afin que l'air en sortie du compresseur ou en sortie de la turbine présente une caractéristique fluidique le rendant apte à alimenter la cabine lorsque l'avion est en phase de vol de roulage, descente ou d'attente. Dans un exemple, la caractéristique fluidique est une pression en sortie du compresseur ou un débit en sortie de la turbine. Dans une mise en œuvre particulière, l'unité de commande 146 peut être refroidie par de l'air de sortie de cabine 10. Ainsi, en opération, lorsque, par exemple, une pression d'air mesurée par le capteur de mesure 160 est supérieure une valeur prédéterminée de pression, le moteur électrique 145 n'est pas mis en marche et le compresseur 142 est seulement alimenté en énergie mécanique via l'arbre rotatif 144 entraîné par la turbine 143. Dans un exemple, la valeur prédéterminée est de l'ordre de 18 psia lorsque la caractéristique fluidique est une pression d'air. Dans un autre exemple, lorsque la caractéristique fluidique est un débit d'air, la valeur prédéterminée est de l'ordre de 0,30 kg/s.
En poursuivant l'opération, lorsque, par exemple, la pression d'air mesurée par le capteur de mesure 160 est inférieure à la valeur prédéterminée, l'unité de commande 146 commande la mise en marche du moteur électrique 145 pour accélérer la rotation de l'arbre rotatif 144 de sorte que l'air en sortie du compresseur 142 présente une pression le rendant apte à fournir le bon niveau de débit en cabine lorsque l'avion est en phase de roulage, descente ou d'attente. En d'autres termes, l'actionnement du moteur électrique 145 a pour effet que l'air en sortie du compresseur 142 présente une pression d'air qui correspond à celle qu'elle aurait eue si la pression d'air au niveau de l'entrée 1 10 était suffisante pour alimenter le groupe de conditionnement d'air 100 sans nécessiter la mise en marche du moteur électrique 145. Dans l'exemple plus haut, il a été indiqué que la valeur prédéterminée est de l'ordre de 18 psia au niveau de l'entrée 1 10. En continuant sur la base de cet exemple, l'effet de la mise en marche du moteur électrique 145 aurait pour effet que la mesure de pression au niveau de l'entrée 1 10 soit de l'ordre de 23 psia. Or, une pression d'air de 23 psia au niveau de l'entrée 1 10 est suffisante pour alimenter le groupe 100 sans nécessiter la mise en marche du moteur électrique 145, lorsque l'avion est en phase de roulage, descente ou d'attente. Dans un autre exemple, si l'on considère le débit d'air comme caractéristique pertinente pour une valeur prédéterminée de 0,30 kg/s alors l'effet de la mise en marche du moteur électrique 145, aura pour effet que la mesure de débit au niveau de l'entrée 1 10 soit de l'ordre de 0,30 kg/s tandis que sans la mise en marche du moteur électrique 145, la mesure de débit au niveau de l'entrée 1 10 serait de l'ordre de 0,20 kg/s. La nouvelle architecture du système selon l'invention, telle que représentée dans la figure 1 , concerne ainsi une configuration hybride du groupe de conditionnement d'air 100 dans la mesure où le compresseur 142 peut être alimenté par une source d'énergie pneumatique générée par la turbine 143 ou par la source d'énergie pneumatique combinée à une source d'énergie électrique générée par le moteur électrique 145.
La figure 2 illustre une amélioration du système de la figure 1 , comprenant un groupe de conditionnement d'air 200, selon un premier mode de réalisation. Dans le groupe de conditionnement d'air 200, les mêmes éléments sont désignés par des références similaires à ceux du groupe de conditionnement d'air 100.
Dans le groupe de conditionnement d'air 200 de la figure 2, le ventilateur 241 n'est pas disposé sur l'arbre rotatif 244 du turbocompresseur motorisé (242, 243, 245). Dans la mise en œuvre particulière de la figure 2, le ventilateur 241 est disposé sur un autre arbre rotatif 247 disjoint de l'arbre rotatif 244 du turbocompresseur motorisé (242, 243, 245). Ainsi, dans la figure 2, le ventilateur 241 ne fait plus partie de l'ACM 240.
Dans l'exemple de la figure 2, l'arbre rotatif 247 est configuré pour être entraîné par un moteur électrique 248 disposé sur l'arbre rotatif 247 et qui est configuré pour alimenter le ventilateur 241 . Par exemple, le moteur électrique 248 est un moteur synchrone à aimant permanent. Dans une mise en œuvre particulière, le moteur électrique 248 présente une puissance électrique supérieure à 3 kW, le cas échéant entre 4 et 5 kW. Dans une autre mise en œuvre, l'unité de commande 246 telle que décrit plus haut, est également utilisée pour commander le moteur électrique 248 du ventilateur 241 . Dans ce cas, on peut utiliser un dispositif de commutation connu, tel un commutateur pour que l'unité de commande 246 commande le moteur électrique 245 lorsque le groupe de conditionnement d'air 200 en a besoin ou seulement le moteur électrique 248 du ventilateur 241 lorsque l'ACM 240 n'en a pas besoin, comme indiqué plus haut.
Enfin, le groupe de conditionnement d'air 200 comprend également un arrangement classique avec un clapet anti-retour 249 disposé dans le circuit de recirculation d'air extérieur 233 qui permet soit, l'utilisation de l'air extérieur dynamique en vol, soit l'utilisation du ventilateur 241 au sol, pour refroidir l'échangeur thermique 230.
L'architecture du système de la figure 2 présente donc un ventilateur électrique (241 , 248) ne faisant plus partie de l'ACM 240 et n'étant donc plus alimenté mécaniquement via l'arbre commun 244 de l'ACM 240 comme c'était le cas dans le groupe de conditionnement d'air 100 de la figure 1 . De préférence, le ventilateur électrique (241 , 248) de la figure 2, est apte à faire circuler de l'air à une température de l'ordre de 150°C. Cette caractéristique le distingue des ventilateurs électriques de recirculation ou d'extraction cabine qui disposent d'une puissance plus faible allant de 1 à 5 kW et ne pouvant faire circuler de l'air à une température de moins de 70° C.
L'architecture de la figure 2 présente comme avantage de pouvoir fonctionner au sol en mode de refroidissement à basse puissance (en anglais, "low cooling power") sans groupe APU 270, uniquement avec le compresseur motorisé (242, 246). Dans ce cas, l'alimentation du compresseur motorisé (242, 246) et du ventilateur 241 pourrait se faire à partir d'un groupe électrique de parc. Cette solution permettrait de réduire les émissions polluantes et acoustiques sur le tarmac. La figure 3 illustre une amélioration du système de la figure 1 , comprenant un groupe de conditionnement d'air 300, selon un deuxième mode de réalisation. Dans le groupe de conditionnement d'air 300, les mêmes éléments sont désignés par des références similaires à ceux du groupe de conditionnement d'air 100. Comme dans le groupe de conditionnement d'air 200 de la figure 2, le ventilateur 341 n'est pas disposé sur l'arbre rotatif 344 du turbocompresseur motorisé (342, 343, 345). Dans la mise en œuvre particulière de la figure 3, le ventilateur 344 est aussi disposé sur un autre arbre rotatif 347 disjoint de l'arbre rotatif 344 du turbocompresseur motorisé (342, 343, 345). Ainsi, comme dans la figure 2, le ventilateur 341 ne fait plus partie de l'ACM 340. Toutefois, dans l'exemple de la figure 3, l'arbre rotatif 347 est configuré pour être entraîné par une seconde turbine 390 couplée mécaniquement au ventilateur 341 via l'arbre rotatif 347 de façon à entraîner le ventilateur 341 .
Dans une première mise en œuvre de l'architecture du système de la figure 3, la turbine 390 est couplée pneumatiquement à l'entrée 1 10. Dans une deuxième mise en œuvre de l'architecture du système de la figure 3, la turbine 390 est couplée pneumatiquement à l'entrée du compresseur 340.
L'architecture de la figure 3 présente donc un turboventilateur (341 , 390) ne faisant pas partie de l'ACM 340 et n'étant donc plus alimenté mécaniquement par l'arbre commun 344 de l'ACM 340.
De manière générale, on peut noter que les architectures des figures 2 et 3 présentent comme avantage d'être particulièrement adaptées dans les cas où la dynamique de l'arbre rotatif (244, 344) ne permettrait pas d'intégrer sur un seul arbre commun, une roue turbine, un moteur électrique, une roue compresseur et une roue ventilateur. Ainsi, en retirant la fonction de ventilateur de l'ACM (240, 340), on peut contourner cet éventuel problème de dynamique d'arbre. Cette solution a également l'avantage de permettre le fonctionnement du ventilateur à sa vitesse optimale et donc d'améliorer son rendement.
La présente invention permet de proposer un système comprenant un groupe de conditionnement d'air qui se fonde sur le prélèvement d'air à partir d'un seul port de prélèvement sans toutefois nécessiter l'ajout d'un compresseur auxiliaire pour assurer le fonctionnement du groupe de conditionnement d'air lors des phases de vol où le régime moteur de l'avion est faible, comme c'est le cas dans l'art antérieur connu. Cet agencement particulier permet d'envisager la réduction, voire la suppression du pré- refroidisseur de l'avion (en anglais, precooler) qui a pour fonction d'assurer le refroidissement de l'air prélevé avant de l'envoyer, notamment, vers le groupe de conditionnement d'air et/ou le système de dégivrage voilure. La réduction du pré-refroidisseur est particulièrement avantageuse pour les avions volant à plus de 25000 pieds, car il ne sera plus nécessaire de refroidir l'air prélevé sur le port HP. Par contre, pour les avions volant jusqu'à 25 000 pieds, il est possible de supprimer le PCE. Un autre avantage que présente l'invention réside dans le refroidissement de l'unité de commande (146,246, 346) qui peut être réalisé par de l'air de sortie de cabine 10. En effet, contrairement à un groupe de conditionnement d'air tout électrique, il n'est pas nécessaire d'utiliser une boucle liquide pour refroidir la chaleur dissipée par l'électronique de puissance requise pour son fonctionnement. En effet, comme expliqué plus haut, dans le cadre de l'invention, l'électronique de puissance utilisée n'occasionne pas une consommation électrique comparable à celle qui est générée par le groupe de conditionnement d'air tout électrique.
Le système comprenant le groupe de conditionnement d'air (100, 200, 300) tel que décrit ci-dessus peut en particulier, trouver des applications sur toutes les gammes de l'aviation régionale telle que les turbopropulseurs ou encore les avions utilisant un dégivrage voilure totalement électrique ne nécessitant pas de prélèvement d'air sur les étages de compression des moteurs de l'avion. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée et aux variantes de réalisation présentées ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs. Elle concerne également les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. Par exemple, il est également d'utiliser l'invention dans un avion plusieurs groupes de conditionnements d'air. De plus, l'homme du métier notera que toutes les valeurs de puissance et de débit fournies dans la description ainsi que dans les revendications sont valables pour un avion de cent passagers. Toutefois, il est envisagé que l'homme du métier sera capable d'extrapoler ces valeurs pour d'autres capacités du nombre de passagers d'un aéronef particulier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système comprenant un groupe de conditionnement d'air (100, 200, 300) pour une cabine d'un aéronef, l'aéronef étant agencé de sorte le prélèvement d'air est essentiellement dimensionné pour alimenter le groupe de conditionnement d'air, le groupe de conditionnement d'air comprenant une machine à cycle à air (ACM, 140), l'ACM comprenant une turbine de détente (143, 243, 343) et un compresseur (142, 242, 342), la turbine étant couplée mécaniquement au compresseur via un premier arbre rotatif (144, 244, 344) de façon à entraîner le compresseur, le système étant caractérisé par :
- un port unique prévu pour prélever de l'air sur au moins l'un des moteurs de l'aéronef de manière à alimenter une entrée d'air (110, 210, 310) du groupe de conditionnement d'air, l'air prélevé présentant au moins une caractéristique fluidique le rendant apte à alimenter le groupe de conditionnement d'air lorsque l'aéronef est en phase de montée ou de croisière ;
- au moins un capteur de mesure (160, 260, 360) prévu pour mesurer la caractéristique fluidique de l'air pénétrant dans l'entrée du groupe de conditionnement d'air ;
- l'ACM comprenant en outre un premier moteur électrique (145, 245, 345) couplé au premier arbre rotatif ;
- une unité de commande (146, 246, 346) couplée au capteur de mesure et au premier moteur électrique, l'unité de commande étant configurée pour commander le fonctionnement du premier moteur électrique, lorsque la mesure de la caractéristique fluidique est inférieure à un seuil prédéterminé, de sorte que la rotation du premier arbre est accélérée afin que l'air en sortie du compresseur ou en entrée de la turbine présente, une caractéristique fluidique le rendant apte à alimenter la cabine lorsque l'aéronef est en phase de vol de roulage, descente ou d'attente; et,
caractérisé en ce que le système est agencé de sorte à refroidir l'unité de commande à partir de l'air de refroidissement provenant de l'intérieur et/ ou de l'extérieur de l'aéronef.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel,
- l'aéronef comprend un turbopropulseur, et
- l'air de refroidissement provient d'une sortie d'air de la cabine de l'aéronef et/ ou d'une entrée d'air extérieur de l'aéronef.
3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le premier moteur électrique présente une puissance électrique inférieure à 30 kW, le cas échéant entre 10 et 20 kW.
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, dans lequel la caractéristique fluidique de l'air est choisie parmi : une pression et un débit et dans lequel le seuil prédéterminé est de l'ordre de 18 psia ou de 0,30 kg/ s lorsque, respectivement, la caractéristique fluidique est une pression ou un débit.
5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 , 2, 3 ou 4, comprenant en outre un ventilateur (141, 241, 341) disposé sur un deuxième arbre rotatif (247, 347) disjoint du premier arbre rotatif.
6. Système selon la revendication 5, dans lequel le second arbre est prévu pour être entraîné par un second moteur électrique (248) disposé sur le deuxième arbre et configuré pour alimenter le ventilateur.
7. Système selon la revendication 6, dans lequel le second moteur électrique présente une puissance électrique supérieure à 3 kW, le cas échéant entre 4 et 5 kW.
8. Système selon la revendication 5, dans lequel le second arbre est prévu pour être entraîné par une seconde turbine (390) couplée mécaniquement au ventilateur via le second arbre de façon à entraîner le ventilateur.
9. Système selon la revendication 8, dans lequel la seconde turbine est couplée pneumatiquement à l'entrée du compresseur.
10. Système selon la revendication 8, dans lequel la seconde turbine est couplée pneumatiquement à l'entrée du groupe de conditionnement d'air (110, 210, 310). REVENDICATIONS
1 . Système comprenant un groupe de conditionnement d'air (100, 200, 300) pour une cabine d'un aéronef, le groupe de conditionnement d'air comprenant une machine à cycle à air (ACM, 140), l'ACM comprenant une turbine de détente (143, 243, 343) et un compresseur (142, 242, 342), la turbine étant couplée mécaniquement au compresseur via un premier arbre rotatif (144, 244, 344) de façon à entraîner le compresseur, le système étant caractérisé par :
- un port unique prévu pour prélever de l'air sur au moins l'un des moteurs de l'aéronef de manière à alimenter une entrée d'air (1 10, 210, 310) du groupe de conditionnement d'air, l'air prélevé présentant au moins une caractéristique fluidique le rendant apte à alimenter le groupe de conditionnement d'air lorsque l'aéronef est en phase de montée ou de croisière ;
- au moins un capteur de mesure (160, 260, 360) prévu pour mesurer la caractéristique fluidique de l'air pénétrant dans l'entrée du groupe de conditionnement d'air ;
- l'ACM comprenant en outre un premier moteur électrique (145, 245, 345) couplé au premier arbre rotatif ; et,
- une unité de commande (146, 246, 346) couplée au capteur de mesure et au premier moteur électrique, l'unité de commande étant configurée pour commander le fonctionnement du premier moteur électrique, lorsque la mesure de la caractéristique fluidique est inférieure à un seuil prédéterminé, de sorte que la rotation du premier arbre est accélérée afin que l'air en sortie du compresseur ou en entrée de la turbine présente, une caractéristique fluidique le rendant apte à alimenter la cabine lorsque l'aéronef est en phase de vol de roulage, descente ou d'attente.
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel le premier moteur électrique présente une puissance électrique inférieure à 30 kW, le cas échéant entre 10 et 20 kW.
3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la caractéristique fluidique de l'air est choisie parmi : une pression et un débit.
4. Système selon la revendication 3, dans lequel le seuil prédéterminé est de l'ordre de 18 psia ou de 0,30 kg/s lorsque, respectivement, la caractéristique fluidique est une pression ou un débit.
5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 , 2, 3 ou 4, comprenant en outre un ventilateur (141 , 241 , 341 ) disposé sur un deuxième arbre rotatif (247, 347) disjoint du premier arbre rotatif.
6. Système selon la revendication 5, dans lequel le second arbre est prévu pour être entraîné par un second moteur électrique (248) disposé sur le deuxième arbre et configuré pour alimenter le ventilateur.
7. Système selon la revendication 6, dans lequel le second moteur électrique présente une puissance électrique supérieure à 3 kW, le cas échéant entre 4 et 5 kW.
8. Système selon la revendication 5, dans lequel le second arbre est prévu pour être entraîné par une seconde turbine (390) couplée mécaniquement au ventilateur via le second arbre de façon à entraîner le ventilateur. 9. Système selon la revendication 8, dans lequel la seconde turbine est couplée pneumatiquement à l'entrée du compresseur.
10. Système selon la revendication 8, dans lequel la seconde turbine est couplée pneumatiquement à l'entrée du groupe de conditionnement d'air (1 10, 210, 310).
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