FR2628481A1 - Groupe de secours pour aeronef a reaction et procede pour fournir de l'energie de secours a bord d'un aeronef a reaction - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un groupe de secours 28 destiné à fournir de l'énergie de secours à bord d'un aéronef à réaction comportant des rotors à haute vitesse 14 et basse vitesse 22, ce groupe étant destiné à fonctionner au-dessus des altitudes limite de fonctionnement de groupes auxiliaires de puissance. Une prise 56 de puissance est réalisée sur le rotor à basse vitesse du moteur à réaction pour entraîner un groupe de secours 28 destiné à fournir de l'énergie électrique et/ou de l'énergie hydraulique à bord de l'aéronef afin de maintenir la maîtrise de ce dernier dans les conditions d'urgence au cours desquelles le groupe auxiliaire de puissance n'est pas opérationnel ou ne peut pas fournir suffisamment d'énergie pour maintenir les besoins en énergie hydraulique et en énergie électrique de bord pour des charges non interruptibles utilisant de l'énergie électrique et de l'énergie hydraulique. Domaine d'application : systèmes de secours pour les commandes d'aéronefs, d'avions, etc.
Description
L'invention concerne des groupes de secours destinés à être utilisés pour
fournir sans interruption de l'énergie électrique et de l'énergie hydraulique pour aéronefs à turbine à gaz comportant des rotors à haute vitesse et à faible vitesse. Ii est bien connu que les aéronefs à réaction volant à haute altitude sont soumis à des extinctions de réacteur, altitudes auxquelles il n'est pas possible
d'obtenir de l'énergie électrique et de l'énergie hydrau-
lique de secours, à bord, à partir de groupes auxiliaires de puissance avant que l'aéronef soit descendu à une plus basse altitude à laquelle les groupes auxiliaires de puissance, aérobies, peuvent être lancés. Les groupes auxiliaires de puissance sont utilisés pour fournir l'énergie demandée pour mettre en marche un aéronef à reaction au sol et en outre pour fournir de l'énergie à bord, dans l'air, lorsque le moteur de l'aéronef s'est éteint. Des groupes de secours existants (EPU) sont prévus dans des aéronefs à réaction pour fournir l'énergie de bord de secours à des altitudes supérieures à celles à laquelle les groupes auxiliaires de puissance fonctionnent. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 722 2"7, N 3 800 534 et NO 4 033 115 décrivent des systèmes destinés à fournir de l'énergie hydraulique de secours. Ces groupes de secours utilisent des systèmes à énergie chimique emmagasinée, qui comprennent des combustibles tels que de l'hydrazine pour fournir l'énergie de bord de secours. Ainsi qu'il est connu, un aéronef à réaction possède une force de propulsion produite par un ou plusieurs moteurs à réaction afin de maintenir la vitesse du vol, et une énergie de bord, sous forme d'énergie électrique et d'énergie hydraulique, pour commander les
gouvernes et les charges électriques de l'aéronef.
Malheureusement, ces groupes de secours à base chimique présentent.des inconvénients de coût et de manipulation du fait des caractéristiques de toxicité des combustibles des
systèmes utilisant l'énergie chimique.
Actuellement, et dans le futur, les aéronefs
conçus pour voler à haute altitude, ont besoin d'énergie.
électrique et d'énergie hydraulique de façon ininterrompue, à bord, sur leur enveloppe de vol en altitude entière. Les groupes de secours à base chimique, précités, représentent un inconvénient important de coût et de manipulation dans des aéronefs devant avoir de hautes performances. En conséquence, on a besoin d'un groupe de secours dont les inconvénients de coût et de performances sont minimaux, destinés à être utilisés dans des situations transitoires de secours à haute altitude, o l'extinction d'un réacteur peut se produire à une altitude à laquelle les groupe
auxiliaires de puissance ne sont pas opérationnels.
La figure 1 des dessins annexes et décrits ci-
après représente une enveloppe de vol typique d'un aéronef ou avion supersonique. Comme illustré ici, au-dessus de 12 000 mètres, le groupe auxiliaire de puissance n'est pas opérationnel pour fournir toute énergie nécessaire à l'alimentation hydraulique ou électrique de secours, à bord. Dans cette zone, les groupes de secours précités, tels que ceux utilisant de l'hydrazine ou d'autres systèmes d'accumulation d'énergie chimique, étaient utilisés précédemment à l'invention. Dans la zone comprise entre 9000 et 12 OOO mètres, le groupe auxiliaire de puissance est opérationnel, avec une puissance réduite, insuffisante pour satisfaire les besoins hydrauliques et électriques 'de bord, nécessaires au maintien de la maîtrise de l'aéronef
en cas d'extinction d'un réacteur. Comme illustré, au-
dessous de 9000 mètres, le groupe auxiliaire de puissance est opérationnel pour fournir la totalité de l'énergie électrique et hydraulique de bord, nécessaire au maintien de la commande de l'aéronef en cours d'extinction d'un
réacteur et pour relancer l'aéronef ou avion.
Des moteurs à réaction classiques à double flux, deux rotors, comportent une prise de puissance sur le rotor à haute vitesse. De la puissance était prise sur le rotor à basse vitesse pour l'entraînement des pompes de lubrification par huile. Le rotor à haute vitesse est relié mécaniquement à une transmission d'accessoire montée sur la cellule qui fournit l'énergie de bord, à la fois électrique
et hydraulique, pour la cellule. Cependant, l'art anté-
rieur, à ce jour, n'utilise pas une prise de puissance provenant du rotor à basse vitesse lors d'une perte de force de propulsion à haute altitude pour générer l'énergie hydraulique et l'énergie électrique de bord nécessaires à la commande de la cellule avant qu'une descente soit effectuée jusqu'à une altitude assez basse pour permettre aux moteurs de l'avion d'être remis en marche ou pour que l'énergie de bord soit fournie par le groupe auxiliaire -de puissance. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 2 952 973 décrit la génération de puissance auxiliaire pour faire fonctionner une pompe à carburant, une pompe à fluide hydraulique et un alternateur durant une marche à grande vitesse et pour faire fonctionner la pompe à carburant, la pompe hydraulique et l'alternateur précités au moyen de la turbine à basse pression à de faibles vitesses de l'avion. Cependant, ce dernier brevet ne mentionne pas la génération de l'énergie de secours par l'aéronef durant l'extinction d'un moteur ou dans d'autres
conditions de fonctionnement de moteur en urgence.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 662 975 décrit la génération d'énergie de secours à partir d'une source de gaz comprimé auxiliaire même dans le cas d'une perte de puissance de tous les moteurs à réaction, par l'application d'un gaz comprimé à la turbine
génératrice de puissance.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 834 161 décrit la.génération de puissance auxiliaire à partir d'une turbine de puissance libre. Cependant, ce dernier brevet ne décrit pas la génération de puissance de secours à partir d'une prise de puissance reliée au rotor à faible vitesse d'un moteur à réaction. L'invention propose une source d'énergie de bord de secours pour un aéronef ou avion à réaction comportant une ou plusieurs turbines à gaz, chaque turbine à gaz ayant un rotor à basse vitesse et un rotor à haute vitesse, en établissant une prise de puissance, en cas d'urgence, sur le rotor à basse vitesse. Durant une situation d'urgence telle qu'une extinction de moteur, l'inertie de rotation du rotor à basse vitesse et sa marche à la manière d'un mouiin à vent fournissent
suffisamment d'énergie pour générer de l'énergie électri-
que, de l'énergie hydraulique ou les deux, à bord, d'une amplitude suffisante pour maintenir la maîtrise de l'aéronef jusqu'a ce que celuici soit descendu à une altitude à laquelle un groupe auxiliaire de puissance aérobie puisse être mis en oeuvre pour générer l'énergie de bord jusqu'à ce que les moteurs à réaction de l'aéronef puissent être remis en marche. De plus, la présente invention propose une assistance pour le groupe auxiliaire
de puissance dans le domaine des altitudes indiquées ci-
dessus en référence à l'art antérieur, auquel le groupe auxiliaire de puissance n'est pas capable de générer suffisamment d'énergie de bord pour maintenir la maîtrise de l'aéronef dans un cas d'urgence tel qu'une extinction de moteur. La présente invention a pour avantage, sur les groupes de secours à emmagasinage d'énergie chimique de l'art antérieur, de ne pas nécessiter des éléments de coût et de poids élevés, qui affectent les performances de l'aéronef. Une source d'énergie de secours pour un aéronef à réaction, comportant une ou plusieurs turbines à gaz ayant chacune un rotor à basse vitesse et un rotor à haute vitesse pour fournir l'énergie de bord de secours à l'aéronef lorsque ce dernier est à une altitude empêchant un groupe auxiliaire de puissance de générer suffisamment d'énergie auxiliaire pour satisfaire aux besoins d'énergie de secours de bord de l'aéronef, comprend une prise de puissance couplée au rotor à basse vitesse pour délivrer de l'énergie sous forme de rotation à partir du rotor à basse vitesse; un générateur d'énergie de secours destiné à générer de l'énergie lorsqu'il est entraîné par l'énergie de rotation provenant de la prise de puissance; et un bloc d'accouplement destiné à accoupler sélectivement la prise de puissance au groupe de secours. En outre, l'invention utilise un capteur de perte de puissance destiné à détecter une perte de puissance propulsive d'une ou plusieurs turbines et à amener le bloc d'accouplement à accoupler la prise de puissance au générateur d'énergie de secours en réponse à la détection de la perte d'énergie propulsive. Le groupe auxiliaire de puissance et le groupe de secours sont
couplés chacun à des générateurs de puissance qui fournis-
sent à l'aéronef l'énergie de bord. Le groupe auxiliaire de puissance est une turbine a gaz qui ne fournit aucune puissance lorsque l'aéronef se trouve a une altitude maximale ou au-dessus de cette altitude, à laquelle de la puissance peut être générée; et le bloc d'accouplement accouple la prise de puissance sur le générateur d'énergie de secours, en continu, à partir de l'instant d'une perte de puissance de propulsion, lorsque l'aéronef est au-dessus de l'altitude maximale, jusqu'à un instant auquel l'aéronef descend au-dessous de l'altitude maximale à laquelle le groupe auxiliaire de puissance peut fournir à l'aéronef l'énergie de bord. Le groupe de secours délivre de l'énergie électrique et de l'énergie hydraulique à
l'aéronef.
Dans une première forme de réalisation de l'invention, le générateur d'énergie de secours comprend une boîte à engrenage couplée au bloc d'accouplement; une première pompe hydraulique entraînée par la boîte à engrenage pour produire un fluide hydraulique sous pression; un moteur hydraulique, couplé à la pompe hydraulique pour produire de l'énergie tournante; et un groupe de génération d'énergie de secours entraîné par le moteur hydraulique. Le groupe de secours comprend une seconde pompe hydraulique destinée à produire un fluide hydraulique sous pression; et un système générateur d'énergie électrique destiné à générer de l'énergie électrique. La première forme de réalisation comprend un accumulateur hydraulique couplé aux première et seconde pompes hydrauliques pour accumuler un fluide hydraulique
sous pression; un moteur de démarrage entraîné hydrauli-
quement, couplé à l'accumulateur hydraulique et fournissant de l'énergie tournante de sortie; et un compresseur de charge entraîné par le moteur de démarrage entraîné
hydrauliquement et par le groupe auxiliaire de puissance.
Le groupe de secours et le groupe auxiliaire de puissance sont couplés chacun au système de génération d'énergie auxiliaire et à la seconde pompe hydraulique pour leur
appliquer de façon indépendante une force d'entraînement.
Une deuxième forme de réalisation de l'inven-
tion comprend une boîte de transmission ou à engrenage couplée au bloc d'accouplement; une première pompe hydraulique entraînée par la boîte de transmission pour produire un fluide hydraulique sous pression; un moteur hydraulique couplé à la pompe hydraulique pour produire de l'énergie tournante; un groupe générateur de puissance de secours entraîné par 'le moteur hydraulique, le groupe de secours comprenant une seconde pompe hydraulique destinée à produire un fluide hydraulique sous pression et un système générateur d'énergie électrique destiné à générer de l'énergie électrique; un système de démarrage à air comprimé couplé à une source d'air comprimé; un moteur de démarrage, couplé au système de démarrage à air comprimé, destiné à fournir de l'énergie tournante sous l'effet de l'air comprimé provenant du système de démarrage à air comprimé; et un compresseur de charge, entraîné par le bloc auxiliaire de puissance pour fournir de l'air comprimé en réponse à l'énergie tournante qu'il reçoit du groupe auxiliaire de puissance. Le groupe de secours et le groupe auxiliaire de puissance sont couplés chacun au système générateur d'énergie électrique et à la seconde pompe hydraulique pour leur appliquer indépendamment de l'énergie d'entraînement; et le compresseur de charge est couplé à
la source d'air comprimé.
Une troisième forme de réalisation de l'inven-
tion comprend une boîte d'engrenage ou de transmission couplée au bloc d'accouplement; une pompe hydraulique entraînée par la boite de transmission pour produire un fluide hydraulique sous pression; un moteur hydraulique couplé à la pompe hydraulique pour produire de l'énergie tournante; et un premier système génerateur d'énergie électrique couplé au moteur hydraulique pour produire de l'énergie électrique en reponse à l'énergie tournante provenan: du moteur hydraulique. La trcisi-ème forme de réalisation comprend en outre une boite d'engrenage, couplée au groupe auxiliaire de puissance pour fournir de l'énergie tournante en réponse à l'énergie tournante
provenant du groupe auxiliaire de puissance; un compres-
seur de charge couplé à la boîte d'engrenage pour produire de l'air comprimé en réponse à de l'énergie tournante provenant de la boîte d'engrenage; une pompe hydraulique couplée à la boîte d'engrenage pour produire un fluide hydraulique sous pression en réponse à l'énergie tournante provenant de la boîte d'engrenage; un second système générateur. d'énergie électrique comportant un démarreur électrique, couplé à la boîte d'engrenage et au premier système générateur d'énergie électrique, pour fournir de l'énergie électrique en réponse à l'énergie tournante provenant de la boîte d'engrenage et pour appliquer de l'énergie tournante provenant du démarreur électrique à la boîte d'engrenage en réponse à l'énergie électrique
provenant du premier système générateur d'énergie électri-
que.
La quatrième forme de réalisation de l'inven-
tion comprend une boîte d'engrenage couplée au bloc d'accouplement pour produire de l'énergie tournante en
réponse à l'énergie tournante provenant du bloc d'accou-
plement; une pompe hydraulique entraînée par la boîte d'engrenage pour produire un fluide hydraulique sous pression; et un système générateur d'énergie électrique, couplé à la boîte d'engrenage, destiné à fournir de l'énergie électrique en réponse à l'énergie tournante provenant de la boîte d'engrenage. La quatrième forme de réalisation de l'invention comprend en outre un système de démarrage à air comprimé couplé à une source d'air comprimé; un moteur de démarrage couplé au système de démarrage à air comprimé pour produire de l'énergie tournante en réponse à l'air comprimé provenant du système de démarrage à air comprimé; et un compresseur de charge entraîné par le groupe auxiliaire de puissance pour fournir de l'air comprimé en réponse à l'énergie tournante qui lui est appliquée soit par le moteur de démarrage, soit par le groupe auxiliaire de puissance, soit par les deux. 'Le groupe de secours et le groupe auxiliaire de puissance sont couplés chacun au système générateur d'énergie électrique et à la pompe hydraulique pour leur appliquer de façon
indépendante de l'énergie d'entraînement par l'inter-
médiaire d'arbres transversaux couplés mécaniquement.
La cinquième forme de réalisation de l'inven-
tion comprend une boîte d'engrenage couplée au bloc d'accouplement pour fournir de l'énergie tournante en réponse à de l'énergie tournante provenant du bloc d'accouplement; une pompe hydraulique couplée à la boîte d'engrenage pour fournir un fluide hydraulique sous pression en réponse à l'énergie tournante provenant de la boîte d'engrenage; et un système générateur d'énergie électrique couplé à la boîte d'engrenage pour fournir de l'énergie électrique en réponse à de l'énergie tournante
provenant de la boîte d'engrenage.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est un graphique montrant la caractéristique de performance en fonction de l'altitude et
de la vitesse de groupes de secours et de groupes auxiliai-
res de puissance de l'art antérieur; - la figure 2 est un schéma fonctionnel simplifié de la présente invention; - la figure 3 est un schéma fonctionnel
simplifié d'une première forme de réalisation de l'inven-
tion; -!a figure 4 est un schéma fonctionnel
simplifié d'une deuxième forme de réalisation de l'inven-
tion; - la figure 5 est un schéma fonctionnel
simplifié d'une troisième forme de réalisation de l'inven-
tion; - la figure 6 est un schéma fonctionnel
simplifié d'une quatrième forme de réalisation de l'inven-
tion; et - la figure 7 est un- schéma fonctionnel
simplifié d'une cinquième forme de réalisation de l'inven-
tion. La figure 2 est un schéma fonctionnel simplifié dé la présente invention. Conformément à l'invention, de l'énergie de bord d'urgence est fournie par une prise de puissance provenant du rotor à faible vitesse d'un ou plusieurs moteurs à turbine à rotor double d'un aéronef ou avion à réaction afin de maintenir la maîtrise de l'aéronef à des altitudes supérieures à celles auxquelles le groupe auxiliaire de puissance n'est pas capable de fournir suffisamment d'énergie électrique et d'énergie hydraulique
de secours de bord pour maintenir la maîtrise de l'aéronef.
En outre, le groupe de secours de la présente invention peut être utilisé pour fournir de l'énergie afin de générer de l'énergie hydraulique ou électrique en cas de mauvais fonctionnement de la commande des accessoires montés sur la cellule. Il convient de noter que la figure 2 illustre un seul moteur à turbine à gaz à deux rotors, mais que la présente invention peut être utilisée avec un ou plusieurs moteurs à turbine à gaz à deux rotors dans un avion à réaction comme illustré dans les cinq formes de réalisation décrites ci-dessous en référence aux figures 3 à 7. La turbine à gaz 12 à deux rotors comporte un rotor 14 à haute vitesse de construction classique, à partir duquel une
prise 16 de puissance fournit de l'énergie à -une trans-
mission d'accessoire classique 18 montée sur la cellule, au moyen d'un embrayage 20. Bien que cela ne soit pas représenté, la transmission d'accessoire montée sur la cellule entraîne une ou plusieurs pompes hydrauliques et une ou plusieurs génératrices d'énergie électrique pour fournir l'énergie de bord à la cellule en fonctionnement normal. Cependant, dans des conditions d'urgence, lorsque la force de propulsion disparaît par suite, par exemple; d'une extinction de moteur, le rotor 14 à haute vitesse
perd rapidement de sa vitesse, ce qui empêche la transmis-
sion d'accessoire 18 de fournir l'énergie de bord pendant un temps suffisant pour permettre une descente maîtrisée de l'aéronef jusqu'à une altitude à laquelle la turbine 'à gaz à deux rotors peut être remise en marche. Comme expliqué 1 1 ci-dessus en référence à la figure 1, en l'absence d'un groupe de secours à des altitudes au-dessus de 12 000 mètres, le groupe auxiliaire de puissance n'est pas opérationnel, ce qui laisse l'aéronef sans énergie de bord pour entraîner des générateurs non interruptibles d'énergie électrique et d'énergie hydraulique qui sont nécessaires au maintien de'la maîtrise de l'aéronef. Le rotor 22 à faible vitesse comporte une prise de puissance 24 pour fournir de l'énergie tournante à un bloc 26 d'accouplement qui peut être analogue à l'embrayage 20 utilisé dans la prise de
puissance partant du rotor 14 à haute vitesse décrit ci-
dessus, ou tout autre bloc permettant sélectivement de transmettre de l'énergie tournante de la prise de puissance 22 au groupe de secours 28 au moyen d'un arbre 30 pour générer l'énergie de bord. Comme illustré, un capteur 32 de perte de puissance de propulsion actionne sélectivement le bloc d'accouplement 26 pour accoupler l'arbre 24 à l'arbre afin de fournir automatiquement (sans intervention du pilote) de l'énergie tournante au groupe de secours. A la différence du rotor 14 à haute vitesse, le rotor 22 à basse vitesse possède ur.e inertie de rotation plus élevée et tourne davantage sous l'effet d'une descente en altitude de l'aéronef, par un effet de moulin à vent, avec une energie combinée suffisante pour entraîner un groupe de secours afin qu'il génère l'énergie de bord. Lorsqu'il est utilisé en tant qu'assistance à la transmission d'accessoires, un actionneur manuel peut être prevu. La combinaison de l'inertie de rotation et de l'effet de moulin à vent fournit au groupe de secours 28 de l'énergie tournante en
cas d'urgence, par exemple une extinction de moteur au-
dessus de 12 000 mètres, ce qui permet à un système générateur d'énergie électrique et/ou à un groupe de
puissance hydraulique (non représenté) de générer suffisam-
ment d'énergie électrique et/ou hydraulique de bord pour maintenir la maîtrise de l'avion à réaction durant la descente jusqu'à une altitude à laquelle le groupe auxiliaire de puissance est opérationnel et la turbine à gaz à deux rotors 12 peut être remise en marche pour rétablir la commande de propulsion de l'aéronef et l'énergie de bord nécessaire à la maîtrise de l'aéronef. Les figures 3 à 7 illustrent cinq formes de
réalisation de l'invention. Les légendes définies ci-
dessous sont utilisées sur les figures 3 à 7 pour iden-
tifier des pièces de l'invention. Toutes les pièces identifiées cidessous sont classiques dans des cellules d'avion. Ces abréviations sont les suivantes:
AMAD - TRANSMISSION D'ACCESSOIRES MONTES SUR
LA CELLULE
APU - GROUPE AUXILIAIRE DE PUISSANCE
ATS/M - MOTEUR/DEMARREUR DE TURBINE A AIR
ECS - CLIMATISATION DU POSTE DE PILOTAGE ET
DE LA CABINE DES PASSAGERS
EPU - BLOC DE SECOURS
GB - BOITE D'ENGRENAGE OU DE TRANSMISSION
HP - POMPE HYDRAULIQUE
LC - COMPRESSEUR DE CHARGE
PASS - SYSTEME DE DEMARRAGE A AIR COMPRIME
SCV - VALVE DE COMMANDE DE DEMARREUR
SM - MOTEUR DE DEMARRAGE
LSS - ROTOR A BASSE VITESSE
HSS - ROTOR A HAUTE VITESSE
HSM - MOTEUR HYDRAULIQUE DE DEMARRAGE
ACCU. - ACCUMULATEUR
EPGS - SYSTEME GENERATEUR D'ENERGIE ELECTRI-
QUE
GEN - GENERATRICE
La figure 3 illustre un schéma fonctionnel
simplifié d'une première forme de réalisation de l'inven-
tion. Comme représenté, deux moteurs 12 à turbine à gaz à deux rotors, de construction identique, sont utilisés avec cette forme de réalisation. Chacun des moteurs 12 à deux rotors comporte un rotor 40 à haute vitesse qui entraîne une prise de puissance 42 comprenant un embrayage 44. La
prise de puissance 42 entraîne une transmission d'acces-
soire AMAD 18 qui actionne deux pompes hydrauliques 46 et un système générateur d'énergie électrique 48 pour fournir respectivement de l'énergie hydraulique de bord et de l'énergie électrique de bord à l'aéronef à partir du rotor à haute vitesse. En outre, un moteur/démarreur 50 de turbine à air est prévu pour fournir de l'énergie tournante
à la transmission 18 d'accessoire montée sur la cellule.
Une valve 52 de commande de démarreur permet d'accoupler sélectivement l'air comprimé au moteur/démarreur 50 de turbine à air afin d'appliquer de l'énergie tournante à la transmission d'accessoire pour lancer les moteurs 12. La prise de puissance précitée sur le rotor à haute vitesse, y compris la transmission d'accessoire montée sur la cellule,
sont classiques.
Le tiroir 54 à basse vitesse est relié à une prise de puissance 56 comprenant un arbre 24 et un bloc d'accouplement 26 pour appliquer de l'énergie tournante du tiroir à basse vitesse à une boîte d'engrenage ou de transmission 56 qui entraine une première pompe hydraulique 58. Le capteur de perte de force de propulsion n'a pas été représenté. La première pompe hydraulique 58 fournit un fluide hydraulique sous pression a un moteur hydraulique 60 qui est relié à une boîte d'engrenage ou de transmission d'un groupe de secours 62 pour lui appliquer de l'énergie tournante. La boîte de transmission ou d'engrenage du groupe de secours 62 entraîne une seconde pompe hydraulique 64 et un système générateur d'énergie électrique 66 produisant une source de fluide hydraulique sous pression de secours à bord et de l'énergie électrique de secours de bord. La pompe hydraulique 64 et la génératrice électrique 66 sont de construction classique. La sortie de la seconde pompe hydraulique 64 et celle de la première pompe hydraulique 58 sont couplées à un accumulateur hydraulique 68 qui fournit un fluide hydraulique sous pression à un moteur/démarreur hydraulique 70 fournissant de l'énergie tournante à un groupe auxiliaire de puissance 74. Ce dernier entraîne le compresseur de charge 72 et la boîte de transmission du groupe de secours 62. Le groupe auxiliaire de puissance 74 peut être un groupe à turbine à gaz classique du type ne fonctionnant pas au-dessus d'environ 12 000 mètres, mais qui peut fournir une quantité accrue de puissance de bord lorsque l'aéronef ou avion descend d'environ 12 000 mètres à 9 000 mètres, altitude à laquelle le groupe auxiliaire de puissance possède une capacité de génération de puissance suffisante pour subvenir aux besoins en énergie hydraulique et en énergie électrique de bord en entraînant la pompe hydraulique 64 et le système générateur d'énergie électrique 66 sans apport de puissance à partir du rotor 54 à basse vitesse. Il convient de noter qu'en fonctionnement normal, le bloc 26 d'accouplement désaccouple le rotor à basse vitesse de la boîte de
transmission 56. Ainsi qu'il ressort de la description
précédente, le rotor 54 à basse vitesse fournit la totalité de l'énergie tournante au groupe de secours 62 pour assurer l'entrainement de la pompe hydraulique 64 et du système générateur d'énergie électrique 66 lorsque l'aéronef est au-dessus. de 12 000 mètres, altitude à laquelle le groupe auxiliaire de puissance 74 n'est pas opérationnel. A des
altitudes inférieures à 12 000 mètres, le groupe aux*-
liai're de puissance fournit une quantité croissante d'énergie tandis que l'aéronef descend pour entraîner la pompe hydraulique 64, ce qui permet à l'avion ou aéronef d'être remis en marche une fois qu'il est descendu à une altitude permettant le fonctionnement du groupe auxiliaire
de puissance.
La figure 4. illustre un schéma fonctionnel
simplifié d'une deuxième forme de réalisation de l'inven-
tion. Les mêmes références numériques identifient les mêmes éléments sur les figures 3 et 4. La deuxième forme de réalisation de l'invention diffère par le fait que l'accumulateur hydraulique 68 de la première forme de réalisation a été supprimé et en outre par le fait qu'un système de démarrage 80 à air comprimé est utilisé pour fournir de l'air comprimé au moteur/démarreur 82 qui applique de l'énergie tournante au groupe auxiliaire de puissance 74. Le fonctionnement de cette deuxième forme de réalisation est identique à celui de la première forme de réalisation, sauf que l'énergie tournante fournie au groupe auxiliaire de puissance 74 au moyen du moteur/démarreur 82 est produite à partir de l'ait comprimé provenant du
système 80 de démarrage à air comprimé. La figure 5 illustre une troisième forme de realisation de l'invention.
Les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments sur les figures 3 et 5. La forme de réalisation de la figure 5 diffère des deux formes de réalisation précédentes par le fait que l'énergie de secours est fournie exclusivement par le moteur hydraulique entraînant un premier système générateur électrique 90 de construction classique qui applique de l'énergie électrique de bord à une ligne commune electrique 92 durant des conditions de secours pendant lesquelles de la puissance est prélevée sur le rotor 54 à basse vitesse. La configuration de la transmission pour accessoire 18 diffère quelque peu par le fait que la source génératrice d'énergie électrique 94 est munie d'un démarreur électrique. La puissance de sortie de la ligne commune électrique est appliquée en partie a un second système générateur d'énergie électrique, muni d'un démarreur électrique, pour appliquer de l'énergie tournante à la transmission d'accessoire 18 afin de permettre l'application d'énergie tournante au rotor 40 à haute vitesse afin de lancer les moteurs 12 à turbine à gaz. En outre, le groupe auxiliaire de puissance 74 entraîne une boîte de transmismsion 76 qui, elle-même, entraîne la pompe hydraulique 74, le compresseur de charge 72 et le second système générateur d'énergie électrique 98 au moyen d'un démarreur électrique. Dans des conditions d'urgence, lorsque de la puissance est prise sur un rotor 54 à faible vitesse, le moteur hydraulique 60 entraîne le premier système 90 de génération d'énergie électrique pour produire de l'énergie électrique qui est appliquée à la ligne commune électrique 92. Si le groupe auxiliaire de puissance 74 a cessé de fonctionner, de l'énergie électrique peut être appliquée de la ligne commune électrique 92 au second système générateur d'énergie électrique 98, avec le démarreur pour appliquer de l'énergie tournante à la boîte de transmission 96 afin
de lancer le groupe auxiliaire de puissance 74.
La figure 6 illustre une quatrième forme de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments sont identifiés par les mêmes références numériques sur les figures 3 à 6. La forme de réalisation de la figure 6 est similaire à celle de la figure 4, à l'exception que le mouvement de sortie de la prise de puissance du rotor 54 à basse vitesse est appliqué directement à la boîte de transmission 62, ce qui permet de se dispenser de la boîte de transmission 56, de la pompe hydraulique 58 et du moteur hydraulique 60 de la figure 5. Cette forme de réalisation peut être utilisée pour générer de l'énergie auxiliaire utilisée à des fins autres que la fourniture d'énergie électrique ou hydraulique de secours de bord, telle qu'un démarrage rapide du groupe auxiliaire de puissance à des altitudes auxquelles ce groupe est fonctionnel. L'énergie tournante provenant de l'arbre 30 entraîne la boîte de transmission du groupe de secours 62 qui, lui-même,
entraîne directement le groupe auxiliaire de puissance.
La figure 7 illustre une cinquième forme de réalisation de l'invention. Les mêmes références numériques sont utilisées sur les figures 3 à 7 pour identifier les mêmes éléments. La forme de réalisation de la figure 7
diffère de la forme de réalisation précédente par le fait.
que le mouvement de sortie de la prise de puissance provenant du rotor 54 à basse vitesse est appliqué à une boîte de transmission ou d'engrenage 100 qui entraîne une pompe hydraulique 102 et une génératrice électrique 104 qui, respectivement, appliquent un fluide hydraulique sous pression à une ligne hydraulique commune du système et de
l'énergie électrique à une ligne électrique commune.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au groupe de secours décrit et
représenté sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (25)
1. Groupe de secours pour aéronef ou avion à réaction, ayant chacun une ou plusieurs turbines à gaz (12), qui comprennent chacune un rotor (22) à basse vitesse et un rotor (14) à haute vitesse, pour fournir de l'énergie de secours de bord à l'aéronef lorsque ce dernier est à une altitude qui empêche la production de suffisamment de puissance auxiliaire par un groupe auxiliaire de puissance pour satisfaire la demande d'énergie de secours de bord de l'aéronef, caractérisé par une prise de puissance (24) couplée au rotor à basse vitesse afin de délivrer de l'énergie tournante à partir du rotor à basse vitesse, des moyens générateurs d'énergie de secours destinés à générer de l'énergie lorsque ces moyens sont entraînés par l'énergie tournante provenant de la prise de puissance, et des moyens d'accouplement (26) destinés à accoupler
sélectivement la prise de puissance aux moyens générateurs.
d'énergie de secours.
2. Groupe de secours selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande (32) destinés à détecter une perte de force propulsive d'une ou plusieurs turbines à gaz et à amener les moyens d'accouplement à accoupler la prise de puissance aux moyens générateurs d'énergie de secours en réponse à la
détection de la perte de puissance.
3. Groupe de secours selon la revendication 1, caractérisé.en ce que le groupe auxiliaire de puissance et les moyens générateurs d'énergie de secours sont accouplés tous les deux à des générateurs d'énergie qui fournissent l'énergie de bord à l'aéronef lorsque les générateurs d'énergie sont entraînés par l'un ou l'autre des moyens de génération d'énergie auxiliaire et par le groupe de
secours, ou par les deux.
4. Groupe de secours selon la revendication 3, caractérisé en ce que le groupe de puissance auxiliaire comprend une turbine à gaz (74) qui ne délivre aucune puissance lorsque l'aéronef est à une altitude maximale ou au-dessus de cette altitude à laquelle de l'énergie peut être générée par le groupe auxiliaire de puissance, les moyens d'accouplement accouplant la prise de puissance aux moyens générateurs d'énergie de secours en continu à partir d'un instant de perte de force propulsive lorsque l'aéronef est au-dessus de l'altitude maximale jusqu'à un instant o l'aéronef descend au-dessous de l'altitude maximale jusqu'a une altitude à laquelle les moyens générateurs d'énergie auxiliaire sont opérationnels pour
fournir de l'énergie à l'aéronef.
5. Groupe de secours selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours fournissent à l'aéronef de l'énergie électrique et
de l'énergie hydraulique de bord.
6. Groupe de secours selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours délivrent à l'aéronef de l'énergie électrique et de
l'énergie hydraulique.
7. Groupe de secours selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours délivrent à l'aéronef de l'énergie électrique et de
l'énergie hydraulique de bord.
8. Groupe de secours selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours délierent à l'aéronef de l'énergie électrique et de
l'énergie hydraulique de bord.
9. Groupe de secours selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours comprennent une boite de transmission (56) couplée aux moyens (26) d'accouplement, une première pompe hydraulique (58) entraînée par la boîte de transmission pour produire un fluide hydraulique sous pression, un moteur hydraulique (60) couplé à la pompe hydraulique pour produire de l'énergie tournante, et un groupe générateur
d'énergie de secours entraîné par le moteur hydraulique.
10. Groupe de secours selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bloc d'énergie de secours comprend une seconde pompe hydraulique (64) destinée à produire un fluide hydraulique sous pression, et des moyens générateurs d'énergie électrique (66) destinés à générer de l'énergie électrique.
11. Groupe de secours selon la revendication
10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un accu-
mulateur hydraulique (68) couplé aux première et seconde pompes hydrauliques pour accumuler un fluide hydraulique sous pression, un moteur de démarrage (70) à entraînement hydraulique couplé à l'accumulateur hydraulique.pour fournir de l'énergie tournante de sortie, et un compresseur de charge (72) entraîné par le groupe de puissance
auxiliaire pour produire de l'air comprimé.
12. Groupe de secours selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bloc d'énergie de secours et le groupe auxiliaire de puissance sont couplés chacun au système générateur d'énergie électrique et à la seconde pompe hydraulique pour leur appliquer indépendamment de
l'énergie d'entrainement.
13. Groupe de secours selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système (80) de démarrage à air comprimé couplé à une source d'air comprimé, un moteur (82) de démarrage couplé au système de démarrage à air comprimé pour produire de l'énergie tournante en réponse à l'air comprimé provenant du système de démarrage à air comprimé, et un compresseur de charge entraîné par le groupe auxiliaire de puissance pour fournir de l'air comprimé en réponse à de l'énergie tournante qui lui est appliquée soit par le moteur de démarrage, soit par
le groupe auxiliaire de.puissance, soit par les deux.
14. Groupe de secours selon la revendication 13, caractérisé en ce que le groupe de secours de puissance et le groupe auxiliaire de puissance sont couplés chacun au système générateur d'énergie électrique et à la seconde pompe hydraulique pour leur appliquer indépendamment de l'énergie d'entraînement, et le compresseur. de charge est
couplé au groupe auxiliaire de puissance.
15. Groupe de secours selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours comprennent une boîte de transmission couplée aux moyens d'accouplement, une pompe hydraulique entraînée par
la boîte de transmission pour produire un fluide hydrau-
lique sous pression, un moteur hydraulique (60) couplé à la pompe hydraulique pour produire de l'énergie tournante, et un premier moyen (90) de génération d'énergie électrique couplé au moteur hydraulique pour produire de l'énergie électrique en réponse à l'énergie tournante provenant du
moteur hydraulique.
16. Groupe de secours selon la revendication
, caractérisé en ce qu'il comporte une boîte de transmis-
sion (94) couplée au groupe auxiliaire de puissance pour produire de l'énergie tournante en reponse à l'énergie tournante provenant du groupe auxiliaire de puissance, un
compresseur de charge (72) couplé à la boîte de transmis-
sion pour produire de l'air comprimé en réponse à l'énergie tournante provenant de la boîte de transmission, une pompe hydraulique (64) couplée à la boîte de transmission pour produire un fluide hydraulique sous pression en réponse à
- de l'énergie tournante provenant de la boîte de transmis-
sion, et des seconds moyens générateurs d'énergie élec-
trique (98) comprenant un démarreur électrique, couplé à la boîte de transmission et aux premiers moyens générateurs d'énergie électrique, afin de produire de l'énergie électrique en réponse A l'énergie tournante provenant de la boîte de transmission et pour appliquer de l'énergie
tournante du démarreur électrique à la boîte de transmis-
sion en réponse à de l'énergie électrique provenant des
premiers moyens de génération d'énergie électrique.
17. Groupe de secours selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours comprennent une boîte de transmission (100) couplée aux moyens d'accouplement pour produire de l'énergie tournante en réponse à l'énergie tournante provenant des moyens d'accouplement, une pompe hydraulique (102) entraînée par la boîte de transmission pour produire un fluide hydraulique sous pression, et des moyens (104) de génération d'énergie électrique couplés à la boîte de transmission pour produire de l'énergie électrique en réponse a un mouvement tournant provenant de la boîte de transmission.
18. Groupe de secours selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de démarrage (80) à air comprimé couple a une source d'air comprimé, un moteur de démarrage (82) couplé à un système de démarrage à air comprimé pour produire de l'énergie tournante en réponse à de l'air comprimé provenant du système de démarrage a air comprimé, et un compresseur de charge entraîné par le groupe auxiliaire de puissance pour produire de l'air comprimé en réponse à de l'énergie tournante appliquée soit à partir du moteur de démarrage, soit à partir du groupe moteur auxiliaire, soit à partir
des deux.
19. Groupe de secours selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'énergie de secours comprennent une boîte de transmission (56) couplée aux moyens (26) d'accouplement pour produire de l'énergie tournante en réponse à de l'énergie tournante provenant des moyens d'accouplement, une pompe hydraulique (64) couplée à la boîte de transmission pour fournir un fluide hydraulique sous pression en réponse à de l'énergie tournante provenant de la boîte de transmission, et des moyens générateurs
-d'énergie électrique (90) couplés à la boîte de transmis-
sion pour produire de l'énergie électrique en réponse à de
l'énergie tournante provenant de la boîte de transmission.
20. Groupe de secours selon la revendication 19, caractérisé en ce que le groupe auxiliaire de puissance est couplé à un compresseur de charge qui fournit du gaz
comprime à l'aéronef.
21. Groupe de secours pour un aéronef ou avion à réaction comportant une ou plusieurs turbines à gaz (12) ayant chacune un rotor (14) à haute vitesse et un rotor (22) à basse vitesse pour fournir de l'énergie de secours à l'aéronef au moyen de groupes générateurs d'énergie de bord pour l'aéronef, à une atitude supérieure à celle à laquelle
un bloc auxiliaire de puissance aérobie est dans l'inca-
pacité de fournir de l'énergie aux groupes générateurs d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte une prise (24) de puissance couplée au rotor à basse vitesse pour délivrer de la puissance à partir de ce rotor à basse vitesse, des moyens générateurs d'énergie de secours (28) destinés à générer de l'énergie lorsque les moyens générateurs d'énergie de secours sont entraînes par la puissance
provenant de la prise de puissance, et des moyens d'accou-
plement (26) destinés à accoupler sélectivement la prise de
puissance aux moyens générateurs d'énergie de secours.
22. Groupe de secours selon la revendication 21, caractérisé en ce que les groupes générateurs d'énergie comprennent une pompe hydraulique (64) destinée à fournir un fluide hydraulique sous pression à l'aéronef, et des moyens générateurs d'énergie électrique (66) destinés à
fournir de l'énergie électrique à l'aéronef.
23. Procédé pour fournir de l'énergie de secours de.bord à un aéronef ou avion à réaction comportant une ou plusieurs turbines (12) à gaz ayant chacune un rotor (14) à haute vitesse et un rotor (22) à basse vitesse, à une altitude supérieure à celle à laquelle un groupe
26Z8481
auxiliaire de puissance aérobie ne fonctionne pas, pour fournir de la puissance à des groupes générateurs d'énergie de bord pour l'aéronef, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter un état exigeant la génération d'énergie de secours de bord lorsque l'aéronef à réaction est au-dessus de l'altitude, et à mettre en action une prise de puissance (24) sur le rotor à basse vitesse pour appliquer de la puissance du rotor à basse vitesse aux groupes générateurs
d'énergie afin de générer de l'énergie de bord de secours.
24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que la prise de puissance délivre de l'énergie générée à partir de l'inertie de rotation du rotor à basse vitesse et à partir de l'air s'écoulant à travers le rotor à basse vitesse par suite d'une descente
de l'aéronef en altitude.
25. Groupe auxiliaire de puissance pour un aéronef ou.avion à réaction comportant une ou plusieurs turbines à gaz (12) ayant chacune un rotor (22) à basse vitesse et un rotor (14) à haute vitesse, afin de fournir de l'énergie auxiliaire à l'aéronef lorsqu'une transmission d'accessoire, montée sur la cellule de l'aéronef, ne peut pas assurer la totalité des besoins en énergie hydraulique et électrique, caractérisé en ce qu'il comporte une prise de puissance (24) couplée au rotor à basse vitesse pour délivrer de l'énergie tournante pour le rotor à basse vitesse, un moyen générateur d'énergie (28) destiné à générer de l'énergie lorsqu'il est entraîné par l'énergie tournante provenant de la prise de puissance, et des moyens d'accouplement (26) destinés à accoupler sélectivement la prise de puissance aux moyens générateurs d'énergie lorsque la transmission d'accessoire ne satisfait pas la totalité des besoins en énergie hydraulique et en énergie
électrique de l'aéronef.
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