FR2829465A1 - Procede et dispositif de conditionnement d'air a mode de refroidissement accelere - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de conditionnement d'air pour cabine (30) d'aéronef. Dans au moins un mode turbo-froid, on crée un flux de calories, dit flux élevé, depuis l'air de la cabine (30) vers l'air circulant d'un circuit d'air réfrigérant (9a) interposé entre deux étages de turbine (13, 23).

Description

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PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONDITIONNEMENT D'AIR
A MODE DE REFROIDISSEMENT ACCELERE
L'invention concerne un procédé et un dispositif de conditionnement d'air pour contrôler la température et la pression de l'air dans une cabine d'aéronef (avion, hélicoptère, aérostat,...).

Lorsqu'un aéronef est resté pendant une certaine durée exposé au soleil à l'arrêt, la température à l'intérieur de la cabine s'élève jusqu'à des valeurs qui peuvent être très importantes, classiquement supérieures à 45 C.

Or, la durée nécessaire à la mise en route d'un aéronef, c'est-à-dire celle s'écoulant entre son arrêt complet et le décollage doit être minimisée dans de nombreuses applications diverses où il peut constituer un paramètre critique. Par exemple, dans le cas de l'aviation militaire, il est important que le décollage puisse intervenir dans des délais aussi brefs que possible après un long stationnement au sol et au soleil. De même les compagnies aériennes civiles imposent dans leur cahier des charges une durée maximum-typiquement de l'ordre de 30 min-pour atteindre en cabine une température acceptable pour l'embarquement des passagers.

Or, les dispositifs de conditionnement d'air connus délivrent en général un débit constant correspondant au débit minimum nécessaire à la pressurisation de la cabine pour le vol à haute altitude. En effet, on sait que tout prélèvement de débit d'air extérieur ou d'air en provenance des turbo-réacteurs de motorisation principaux de l'aéronef, pénalise la consommation énergétique globale de l'appareil. En outre, les dispositifs de conditionnement d'air qui comprennent un ou plusieurs étages de compression et un ou plusieurs étages de turbine de détente/refroidissement sont optimisés pour un débit nominal, et leur performance se dégrade dans de grandes proportions lorsque le débit est différent de ce débit nominal.

En conséquence, jusqu'à maintenant, pour obtenir un refroidissement accéléré de la cabine, on se contente de faire fonctionner le dispositif de conditionnement d'air pour obtenir un refroidissement maximum en température. Mais ce refroidissement accéléré doit être obtenu avant la mise en route des turbo-réacteurs de motorisation principaux de l'aéronef, à partir de

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l'énergie fournie par un groupe auxiliaire de puissance, dit"APU"qui délivre de l'énergie pneumatique et de l'énergie électrique, et est démarré avant la mise en route des turbo-réacteurs de motorisation. Mais un tel groupe APU, optimisé pour fournir l'énergie électrique n'est pas adapté pour fournir de l'énergie pneumatique dans de bonnes conditions de rendement aux systèmes de conditionnement d'air, dans toute la gamme de fonctionnement de l'aéronef.

Ainsi, il est nécessaire de sur-dimensionner le groupe APU et/ou le système de conditionnement d'air, pour obtenir un refroidissement suffisant dans la durée maximum impartie.

Par ailleurs, on a déjà proposé (FR-2.609. 686 ; US-4.419. 926 ; US-2.479. 991,...) des dispositifs de conditionnement d'air à turbomachine motorisée à partir d'énergie non pneumatique (notamment à moteur électrique). Ces dispositifs de conditionnement d'air ne sont pas exploités en pratique à ce jour car ils sont considérés comme n'étant pas compétitifs avec les dispositifs de conditionnement d'air à prélèvement d'air sur les étages de compression des turbo-réacteurs ou des groupes APU, c'est-à-dire à énergie pneumatique.

Parmi les critères qui affectent la compétitivité des dispositifs de conditionnement d'air, la capacité de procurer un refroidissement accéléré, dans des conditions économiques satisfaisantes du point de vue de la durée et du poids, est un paramètre important.

Dans ces conditions, l'invention vise à proposer un procédé et un dispositif de conditionnement d'air qui permette d'obtenir un refroidissement accéléré de la cabine dans une durée suffisamment faible et ce avec des groupes APU de moindre puissance et/ou des groupes de froid de moindres dimensions. Plus particulièrement, l'invention vise à proposer un procédé et un dispositif de conditionnement d'air qui soit notamment compatible avec l'utilisation d'une ou plusieurs turbomachine (s) à moteur à énergie non pneumatique. L'invention vise à proposer un tel procédé et un tel dispositif qui soit particulièrement simple, économique, compatible avec un dispositif de conditionnement d'air à plusieurs étages de turbine de détende/refroidissement, et

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ne grève pas le fonctionnement du dispositif de conditionnement d'air dans les situations où le refroidissement accéléré n'est pas utilisé.

Plus particulièrement, l'invention vise à proposer un tel procédé et un tel dispositif de conditionnement d'air permettant de réaliser un gain global sur la consommation énergétique de l'aéronef.

Pour ce faire, l'invention concerne un procédé de conditionnement d'air pour contrôler la température et la pression de l'air dans une cabine d'aéronef, mis en oeuvre dans un dispositif de conditionnement d'air comprenant au moins deux étages de turbine de détente/refroidissement d'air ayant chacun au moins une entrée d'air, et au moins une sortie d'air délivrant de l'air détendu et refroidi et dans lequel, dans au moins un mode de fonctionnement, on alimente au moins une entrée d'air de la cabine par un débit d'air provenant d'au moins une sortie d'air d'au moins un étage de turbine, caractérisé en ce que : - dans au moins un mode de fonctionnement, dit mode turbo-froid : on interpose un circuit d'air réfrigérant appartenant à des moyens d'échange thermique entre une sortie d'air d'au moins un étage de turbine, dit premier étage de turbine, et une entrée d'air d'au moins un autre étage de turbine, dit deuxième étage de turbine, et on fait circuler un débit d'air dans ledit circuit d'air réfrigérant en alimentant au moins une entrée d'air du premier étage de turbine par ce débit d'air, . on crée un flux de calories, dit flux élevé, depuis l'air de la cabine vers l'air circulant dans le circuit d'air réfrigérant.

Ainsi, en mode turbo-froid qui correspond à un mode où on réalise un refroidissement accéléré de la cabine, l'air de cabine peut être refroidi à travers les moyens d'échange thermique. De ce fait, il est possible d'obtenir un refroidissement très rapide d'une température élevée à une température moyenne acceptable, et ce notamment en minimisant la puissance consommée sur la source d'énergie fournie par le groupe APU (le dispositif de conditionnement d'air pouvant notamment être dans cette situation motorisé par de l'énergie non pneumatique, suffisante pour obtenir le degré de refroidissement nécessaire). En

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outre, ce mode turbo-froid est aussi compatible avec l'emploi d'un dispositif de conditionnement à turbomachine (s) motorisée (s) à partir d'énergie non pneumatique, et notamment à moteur électrique.

Pour créer ce flux calorifique, on peut utiliser par exemple un simple échangeur thermique (la température d'entrée du circuit d'air réfrigérant devant être inférieure à la température dans la cabine). Mais on peut aussi, en variante, utiliser plusieurs échangeurs reliés entre eux par un circuit de transport calorifique utilisant ou non des fluides frigorigènes (c'est-à-dire avec ou sans changement de phases).

Avantageusement et selon l'invention, dans au moins un autre mode de fonctionnement, dit mode normal, le flux de calories est réduit ou interrompu. Avantageusement et selon l'invention, en mode turbo-froid, on fait circuler un débit, dit débit élevé, d'air de la cabine, dans un circuit de refroidissement appartenant aux moyens d'échange thermique, et en mode normal, on fait circuler dans le circuit de refroidissement, un débit d'air, dit débit réduit, inférieur au débit élevé ou on inactive la circulation d'air dans le circuit de refroidissement, et/ou on ne fait pas circuler le débit d'air issu de la sortie d'air du premier étage de turbine dans le circuit d'air réfrigérant.

Avantageusement et selon l'invention, on mesure la température de l'air dans la cabine, et : - on active un mode turbo-froid lorsque l'écart de température entre la température mesurée dans la cabine et une température de consigne est supérieur à un seuil supérieur d'écart de température, - on active un mode normal si l'écart de température est inférieur à un seuil inférieur d'écart de température.

De préférence, le mode turbo-froid est activé uniquement lorsque l'altitude est inférieure à une valeur prédéterminée, correspondant au seuil supérieur de pression atmosphérique, et lorsque l'écart de température dans la cabine est trop importante. En particulier pour des raisons de sécurité de pressurisation de la cabine, il est préférable de limiter les possibilités de fonctionnement en mode turbo-froid aux altitudes basses, par exemple inférieures à 15 000 pieds (5 220 m).

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Lorsque le circuit d'air réfrigérant et le circuit de refroidissement appartiennent à un même échangeur thermique, dit échangeur cabine, ou à un ensemble d'échangeurs thermiques associés entre eux sans production intermédiaire de frigories, pour créer ledit flux de calories, la température à l'entrée du circuit d'air réfrigérant est inférieure à la température à l'entrée du circuit de refroidissement.

Avantageusement et selon l'invention, en mode turbo-froid, on fournit au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air du deuxième étage de turbine à au moins une entrée d'air de la cabine.

Avantageusement et selon l'invention, en mode turbo-froid, on fournit au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air du deuxième étage de turbine à au moins un circuit de source froide d'un échangeur.

Avantageusement et selon l'invention, en mode turbo-froid, on fournit au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air du deuxième étage de turbine à un circuit de source froide d'un échangeur de chaleur, dit échangeur intermédiaire, comprenant un circuit de refroidissement recevant de l'air comprimé délivré par des moyens de compression mécaniques, le premier étage de turbine étant alimenté par au moins une fraction de l'air comprimé refroidi issu du circuit de refroidissement de l'échangeur intermédiaire.

L'invention s'étend à un dispositif de conditionnement d'air dans lequel le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre. L'invention concerne donc un dispositif de conditionnement d'air adapté pour contrôler la température et la pression de l'air dans une cabine d'aéronef, comprenant au moins deux étages de turbine de détente/refroidissement d'air ayant chacun au moins une entrée d'air et au moins une sortie d'air délivrant de l'air détendu et refroidi, des moyens d'alimentation de la cabine adaptés pour alimenter au moins une entrée d'air de la cabine par un débit d'air provenant, dans au moins un mode de fonctionnement, d'au moins une sortie d'air d'au moins un étage de turbine, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens d'échange thermique, - au moins une vanne commandée et des moyens de commande automatique de chaque vanne commandée adaptés pour, dans au

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moins un mode de fonctionnement, dit mode turbo-froid, interposer le circuit d'air réfrigérant entre une sortie d'air d'au moins un étage de turbine, dit premier étage de turbine, et une entrée d'air d'au moins un autre étage de turbine, dit deuxième étage de turbine, et alimenter au moins une entrée d'air du premier étage de turbine par un débit d'air, de façon que le circuit d'air réfrigérant reçoive un débit d'air réfrigérant issu de cette sortie d'air et délivre au moins une fraction de ce débit d'air au deuxième étage de turbine, et en ce que les moyens d'échange thermique sont adaptés pour créer un flux de calories, dit flux élevé, depuis l'air de la cabine vers l'air circulant dans le circuit d'air réfrigérant.

Avantageusement et selon l'invention, au moins une vanne commandée et les moyens de commande automatique sont adaptés pour, dans au moins un autre mode de fonctionnement, dit mode normal, réduire ou interrompre ledit flux de calories. Avantageusement et selon l'invention, au moins une vanne commandée et les moyens de commande automatique sont adaptés pour : - en mode turbo-froid, interposer un circuit de refroidissement appartenant aux moyens d'échange thermique entre au moins une sortie d'air de la cabine et au moins une entrée d'air de la cabine, et activer des moyens de circulation d'air aptes à faire circuler un débit, dit débit élevé, d'air de la cabine dans ce circuit de refroidissement, - en mode normal, réduire le fonctionnement des moyens de circulation d'air ou inactiver les moyens de circulation d'air, de sorte qu'un débit d'air, dit débit réduit, inférieur au débit élevé, circule dans le circuit de refroidissement, et/ou interrompre la circulation d'air dans le circuit d'air réfrigérant.

Lesdits moyens d'échange thermique peuvent être constitués d'un échangeur thermique unique, dit échangeur cabine, comprenant ledit circuit de refroidissement et ledit circuit d'air réfrigérant (circuit de source froide), les circuits étant associés en échange thermique. En variante, les moyens d'échange thermique peuvent comprendre plusieurs échangeurs distincts, par exemple deux échangeurs comprenant un circuit de transport calorifique commun, comprenant un fluide frigorigène ou non.

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Avantageusement et selon l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de la température de l'air dans la cabine, et en ce que les moyens de commande automatique sont adaptés pour activer un mode turbo-froid lorsque l'écart de température entre la température mesurée dans la cabine et une température de consigne est supérieur à un seuil supérieur d'écart de température, et pour activer un mode normal si l'écart de température est inférieur à un seuil inférieur d'écart de température.

Avantageusement et selon l'invention, le premier étage de turbine et le deuxième étage de turbine sont montés sur des arbres rotatifs indépendants.

Avantageusement et selon l'invention, le premier étage de turbine appartient à une première turbomachine à motorisation à énergie non pneumatique, et le deuxième étage de turbine appartient à une deuxième turbomachine à motorisation à énergie non pneumatique, cette deuxième turbomachine étant distincte de la première turbomachine.

Avantageusement et selon l'invention, les moyens d'alimentation de la cabine et les moyens de commande automatique sont adaptés pour, en mode froid, fournir au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air du deuxième étage de turbine à au moins une entrée d'air de la cabine.

Avantageusement et selon l'invention, les turbomachines comportent chacune un moteur électrique. L'invention est en effet plus particulièrement avantageuse dans le cas de turbomachines à motorisation à énergie non pneumatique-notamment à énergie électrique-, et plus particulièrement encore avec un montage de type"'boot-strat". Ainsi, avantageusement et selon l'invention, les moyens d'alimentation de la cabine et les moyens de commande automatique sont adaptés pour, en mode froid, fournir au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air du deuxième étage de turbine à un circuit de source froide d'un échangeur de chaleur, dit échangeur intermédiaire, comprenant un circuit de refroidissement recevant de l'air comprimé délivré par des moyens de compression mécanique, le premier

1. 1 étage de turbine étant alimenté par au moins une fraction de l'air comprimé

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refroidi issu du circuit de refroidissement de l'échangeur intermédiaire. Avantageusement et selon l'invention, la première turbomachine comprend un étage de compression délivrant de l'air comprimé dans un échangeur de chaleur, dit échangeur intermédiaire, couplé à une source froide pour refroidir l'air comprimé, et délivrant un débit d'air comprimé refroidi à l'entrée du premier étage de turbine. Dans le dispositif selon l'invention, la première turbomachine est une turbomachine haute pression, alors que la deuxième turbomachine est une turbomachine basse pression.

Plus généralement, avantageusement et selon l'invention, les moyens d'alimentation de la cabine et les moyens de commande automatique sont adaptés pour, en mode froid, fournir au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air du deuxième étage de turbine à au moins un circuit de source froide d'un échangeur.

L'invention concerne également un procédé et un dispositif caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées illustrant un mode de réalisation préférentiel donné uniquement à titre d'exemple et dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'ensemble d'un dispositif de conditionnement d'air selon l'invention, - la figure 2 est un schéma de principe du dispositif de la figure 1 illustrant la circulation de l'air en mode froid de fonctionnement,

- la figure 3 est un schéma de principe du dispositif de la figure 1 illustrant la circulation de l'air en mode économique de fonctionnement, - la figure 4 est un schéma de principe du dispositif de la figure 1 illustrant la circulation de l'air en mode turbo-froid, de fonctionnement, - la figure 5 est un schéma de principe du dispositif de la figure 1, illustrant la circulation de l'air dans un mode de fonctionnement, dit mode de dégivrage,

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- la figure 6 est un diagramme illustrant un exemple de commande de sélection d'un mode économique, - la figure 7 est un diagramme illustrant un exemple de commande de sélection d'un mode turbo-froid.

Le dispositif de conditionnement d'air représenté figure 1 constitue un ensemble autonome ("pack") capable de délivrer de l'air dans tous les modes de fonctionnement d'un aéronef (avion civil ou militaire, hélicoptère...) pour contrôler la température et la pression de l'air dans la cabine 30 close et pressurisée de cet aéronef à partir d'une source 15 d'air extérieur sous pression dynamique. Cette source 15 est en pratique formée d'une bouche de prélèvement d'air ménagée sur la carlingue de l'aéronef, et permet donc de prélever de l'air atmosphérique. L'aéronef comprend en général deux dispositifs de conditionnement d'air semblables, afin d'éviter une panne totale du conditionnement d'air en vol.

Le dispositif de conditionnement d'air comprend essentiellement deux turbomachines 1,2 motorisées à moteur électrique 12, respectivement 22, à savoir une turbomachine haute pression 1 et une turbomachine basse pression 2. La première turbomachine 1 haute pression comprend un étage de compression 11, dit premier étage de compression, et un étage de turbine 13, dit premier étage de turbine 13, reliés entre eux par un arbre de transmission auquel est accouplé un moteur électrique 12. Ces étages 11, 13 de compression et de turbine peuvent comprendre un ou plusieurs éléments tournants de compression ou de turbine, c'est-à-dire un ou plusieurs compresseurs et, respectivement, une ou plusieurs turbines. Ces étages peuvent être réalisés sous forme de turbomachines axiales ou centrifuges, ou mixtes.

La deuxième turbomachine 2 peut être identique à la première, et comprend un étage de compression, dit deuxième étage de compression 21, et un étage de turbine, dit deuxième étage de turbine 23, accouplés et reliés entre eux par un arbre de transmission auquel est accouplé un moteur électrique 22.

Dans tout le texte, les termes"première"et"deuxième"ou leurs dérivés sont utilisés uniquement pour distinguer les éléments d'une

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turbomachine de ceux d'une autre turbomachine ; ils ne doivent donc pas être compris comme imposant un ordre quelconque des éléments-notamment par rapport au sens de circulation de l'air, aux variations de pression, ou aux variations de température-.

Dans chaque turbomachine 1,2, l'arbre de transmission solidarise en rotation le moteur électrique 12,22 à l'étage de turbine 13,23 et à l'étage de compression 11,21. L'accouplement ainsi réalisé est donc de préférence mécanique, l'étage de compression 11, 21, l'étage de turbine 13,23 et le moteur électrique 12,22 ayant un rotor commun unique. En variante, cet accouplement peut néanmoins être réalisé sous forme électrique, l'étage de turbine 13,23 entraînant un générateur électrique qui alimente le moteur électrique 12,22 entraînant l'étage de compression 11,21 sur un rotor différent.

L'accouplement peut également être réalisé, en variante, selon tout autre mode de fonctionnement distinct, par exemple magnétique, hydraulique,...

Sur la figure 1, les flèches représentent les sens de circulation possibles de l'air. L'air extérieur sous pression dynamique issu de la source 15 est alimenté par une conduite 40 via une première sortie d'une vanne de distribution V14 sur une entrée d'air 41 du deuxième étage de compression 21. Une deuxième sortie de la vanne V14 est reliée par une conduite 79 à une entrée d'air 44 du premier étage de compression 11 pour son alimentation directe en air provenant de la source 15, sans passer par le deuxième étage de compression 21. L'air comprimé sortant de ce deuxième étage de compression 21 par une sortie d'air 42 de ce dernier est alimenté par une conduite 43 à une entrée d'air 44 du premier étage de compression Il. Une conduite 18 est connectée en parallèle à la conduite 43 via une vanne V9 de distribution entre les deux étages de compression 11,21 pour pouvoir délivrer de l'air comprimé à un dispositif 16 auxiliaire qui est par exemple un système de dégivrage. Une sortie d'air 45 du premier étage de compression 11 est reliée par une conduite 46 à l'entrée 47 d'un circuit de refroidissement 3b d'un échangeur de chaleur 3, dit échangeur intermédiaire, permettant de refroidir l'air comprimé issu des étages de compression 11,21 en série. L'échangeur intermédiaire 3 comprend un circuit de source froide 3a alimenté à partir de la source 15 d'air extérieur qui fait office de

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source froide, grâce à un ventilateur 4. L'air circulant ainsi dans le circuit de source froide de l'échangeur intermédiaire 3 est ensuite rejeté à l'atmosphère. Le débit d'air entrant à l'entrée d'air 47 du circuit de refroidissement de l'échangeur 3 en provenance des étages de compression 11,21 sort du circuit de refroidissement de l'échangeur intermédiaire 3 par une sortie d'air 48 de ce dernier, à une température plus faible mais à l'état comprimé.

La conduite 49 reliée à la sortie d'air 48 du circuit de refroidissement de l'échangeur intermédiaire 3 permet de fournir l'air comprimé à l'une de trois conduites dérivées 50,51, 52. Par la conduite dérivée 52, l'air est délivré à une boucle de condensation 5. Une autre conduite dérivée 51 comprend une vanne VI, et permet d'alimenter l'air directement à une entrée d'air 57 du premier étage de turbine 13 sans passer par la boucle de condensation 5. Lorsque la vanne VI est fermée, l'air passe par la conduite dérivée 52 à travers la boucle de condensation 5, puis revient à la conduite dérivée 51 pour être alimenté à l'entrée d'air 57 du premier étage de turbine 13.

La boucle de condensation 5 comprend un premier échangeur refroidisseur 6 relié par une conduite 53 à un deuxième échangeur refroidisseur 7, lui-même relié par une conduite 54 à un extracteur d'eau liquide 8. L'extracteur 8 fournit l'air froid en tant que source froide au premier échangeur 6 pour le premier refroidissement de l'air arrivant par la conduite dérivée 52 dans la boucle de condensation 5. L'extracteur 8 est donc relié au circuit de source froide du premier échangeur 6 par une conduite 55, et la sortie de ce circuit de source froide est reliée par une conduite 56 à l'aval de la vanne VI à la conduite dérivée 51 connectée à l'entrée d'air 57 du premier étage de turbine 13. Le deuxième échangeur refroidisseur 7 fonctionne à une température plus basse et est traversé par l'air issu du deuxième étage de turbine 23 qui fait office de source froide pour ce deuxième échangeur refroidisseur 7. A la sortie de la boucle de condensation 5, l'air comprimé se trouve au moins sensiblement à la même pression et à la même température que celles qu'il avait à l'entrée de la boucle de condensation 5, mais il est débarrassé de toute trace de vapeur d'eau ou d'eau liquide.

Après détente et refroidissement à travers le premier étage de turbine 13 à haute pression, l'air sort par une sortie d'air 58 de ce premier étage

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de turbine 13, reliée par une conduite 59 à une entrée d'air 60 d'un circuit de source froide 9a (formant un circuit d'air réfrigérant 9a) d'un échangeur thermique 9, dit échangeur cabine 9, dans lequel cet air provenant du premier étage de turbine 13 fait office de source froide. Cet échangeur cabine 9 comprend par ailleurs un circuit de refroidissement 9b associé en échange thermique avec le circuit de source froide 9a. Ce circuit de refroidissement 9b est traversé par de l'air provenant de la cabine 30 via une sortie 31 de cette cabine 30, un ventilateur motorisé 32, une vanne VI0 et une conduite 76 qui aboutit à l'entrée du circuit de refroidissement 9b de l'échangeur cabine 9. L'air ressort du circuit de refroidissement 9b de l'échangeur cabine 9 par une conduite 77 dans laquelle il est à l'état refroidi. L'échangeur cabine 9 permet ainsi de créer un flux de calories depuis l'air de cabine circulant dans le circuit de refroidissement 9b vers l'air réfrigérant traversant le circuit de source froide 9a. La sortie d'air 61 du circuit de source froide 9a de l'échangeur cabine 9 est reliée à une conduite principale 64, à l'amont d'une vanne V6 de sortie qui relie cette conduite principale 64 à une conduite 78 d'alimentation de la cabine arrivant à une entrée d'air 33 de la cabine 30. La conduite d'alimentation 78 est aussi dotée d'une vanne V13 de décharge qui permet, si nécessaire, de déconnecter complètement le dispositif de conditionnement d'air de la cabine en délivrant l'air issu de ce dispositif dans une conduite 79 dont la sortie est rejetée à l'atmosphère extérieure 17.

Par ailleurs, la conduite principale 64 peut être alimentée par de l'air comprimé chaud issu des étages de compression par une conduite 19 reliant la conduite 46 de sortie des étages de compression 11, 21 à la conduite principale 64 par l'intermédiaire d'une vanne V5. Grâce à cette vanne V5, on peut ainsi alimenter la cabine 30 au moins partiellement en air chaud comprimé, et régler la température TE dans la conduite 78 d'alimentation.

Une autre conduite dérivée 50 est reliée à la conduite 49 par l'intermédiaire d'une vanne V7, et cette conduite dérivée 50 aboutit directement à l'aval de la vanne V6 de sortie de la conduite principale 64 mais à l'amont de la vanne V13 de décharge, de façon à permettre également l'alimentation de la cabine 30 par de l'air comprimé issu du circuit de refroidissement de l'échangeur

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intermédiaire 3, sans passer par les étages de turbine 13,23, c'est-à-dire sans passer par le groupe froid du dispositif de conditionnement d'air.

La conduite principale 64 est aussi reliée par une conduite 65 comprenant une vanne V3 à une entrée d'air 66 du deuxième étage de turbine 23.

Par ailleurs, la sortie d'air 58 du premier étage de turbine 13 peut être reliée directement à la conduite principale 64 par l'intermédiaire d'une conduite 63 comprenant une vanne V2. Cette conduite 63 et cette vanne V2 permettent de déconnecter le circuit de source froide de l'échangeur cabine 9 du circuit pneumatique d'alimentation de la cabine.

Les deux étages de turbine 13,23 peuvent être connectés en série, le débit d'air issu de la sortie d'air 58 du premier étage de turbine 13 étant fourni à l'entrée d'air 66 du deuxième étage de turbine 23, soit directement via les vannes V2 et V3 et les conduites 63, 64, 65 ; soit indirectement, si la vanne V2 est fermée, via le circuit de source froide 9a de l'échangeur cabine 9, et les conduites 59,62, 64 et 65, et la vanne V3.

La sortie d'air 71 du deuxième étage de turbine 23 est reliée par une conduite 72 au circuit de source froide du deuxième échangeur refroidisseur 7 de la boucle de condensation 5, dont il ressort par une conduite 73 aboutissant à une vanne de distribution V8. Cette vanne de distribution V8 est reliée d'un côté par une conduite 74 à la conduite 78 d'alimentation de la cabine à l'aval de la vanne V6 de la conduite principale 64, mais à l'amont de la vanne de décharge V13. Cette conduite 74 relie donc une première sortie V8a de la vanne V8 à la conduite 78 d'alimentation. La vanne V8 présente une deuxième sortie V8b qui est reliée par une conduite 75 au circuit de source froide 3a de l'échangeur intermédiaire 3 dont le circuit de refroidissement 3b est disposé à l'aval des étages de compression 12,21. De la sorte, au moins une fraction du débit d'air froid détendu issu du deuxième étage de turbine 23 peut être utilisée comme source froide en mélange à l'air extérieur, ou à la place de cet air extérieur, pour refroidir l'air comprimé à l'aval des étages de compression 11, 21.

Cet air délivré par la conduite 75 à l'échangeur intermédiaire 3 est ensuite rejeté à l'atmosphère extérieure grâce au ventilateur 4.

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La cabine 30 comprend une vanne de pressurisation et d'évacuation V12 permettant d'évacuer le surplus d'air dans la cabine dans l'atmosphère extérieure 17 via une conduite d'évacuation 70 et une vanne Vil de fermeture de l'évacuation. Cette vanne de pressurisation et d'évacuation V12 est reliée en parallèle à l'amont de la vanne de fermeture VI 1 à une conduite 68 qui permet de délivrer l'air issu de la cabine 30 à une entrée 67 du deuxième étage de turbine 23, et ce par l'intermédiaire d'une vanne V4. Lorsque cette vanne V4 est ouverte, et que la cabine 30 est pressurisée, un débit d'air sort donc via la vanne de pressurisation et d'évacuation V12 et est alimenté dans le deuxième étage de turbine 23 à l'entrée d'air 67, par l'intermédiaire de la conduite 68.

Le procédé de conditionnement mis en oeuvre dans ce dispositif est illustré par les figures 2 à 5 qui représentent respectivement, différents modes de fonctionnement. Sur ces figures, le cheminement de l'air est représenté par les flèches, l'absence de flèches signifiant que l'air ne circule pas dans les conduites. Selon le mode de fonctionnement, les deux étages de turbine 13,23 sont connectés en série pour fournir le maximum de froid, ou au contraire, le deuxième étage de turbine 23 est déconnecté du circuit d'alimentation de la cabine 30, seul le premier étage de turbine 13 fournissant l'air froid à la cabine 30. Dans ce dernier cas, le deuxième étage de turbine 23 est alimenté par la conduite 68 par de l'air provenant de la cabine, dont on récupère l'énergie pneumatique, soit sous forme mécanique par entraînement du premier étage de compression 21 (et/ou tout autre organe rotatif pouvant être couplé au rotor de la deuxième turbomachine 2, par exemple l'un des ventilateurs 4,32) et/ou sous forme frigorifique en utilisant l'air froid issu du deuxième étage de turbine 23 comme source froide dans l'échangeur 3.

La figure 2 représente un premier mode de fonctionnement, dit mode froid, dans lequel les deux étages de turbine 13,23 sont en série et alimentent tous deux la conduite 78 d'alimentation de la cabine 30. Dans une variante de réalisation du mode froid, la vanne V2 est ouverte de sorte que l'air issu du premier étage de turbine 13 est directement alimenté à l'entrée 66 du deuxième étage de turbine 23, sans passer par l'échangeur cabine 9. Tout le débit d'air froid arrivant à la vanne V8 et fourni à l'entrée 33 de la cabine 30. Il est à

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noter que, en mode froid, il est possible d'utiliser ou non une fraction du débit issu de la sortie 71 du deuxième étage de turbine 23, non pas pour alimenter directement la cabine 30, mais pour alimenter le circuit de source froide 3a de l'échangeur intermédiaire 3, et ce en fonction de la température qui règne à l'intérieur de la cabine 30. Si cette température est déjà suffisamment froide, on peut donc utiliser une fraction du débit froid fourni par les étages de turbine 13, 23 pour refroidir l'échangeur intermédiaire 3, et ce grâce à la vanne de distribution V8 qui pourra diriger une fraction de ce débit vers sa sortie V8b par la conduite 75 retournant au circuit de source froide de l'échangeur intermédiaire 3.

Dans le mode de fonctionnement, dit mode économique, représenté figure 3, la vanne V3 est fermée et la vanne V6 est ouverte, de sorte que l'air issu du premier étage de turbine 13 est directement fourni dans la cabine 30 par la conduite 78 d'alimentation, sans passer par le deuxième étage de turbine 23, ce dernier étant déconnecté du circuit d'alimentation en air de la cabine 30.

La vanne V4 est ouverte et la conduite 68 alimente l'entrée d'air 67 du deuxième étage de turbine 23 avec de l'air issu de la cabine 30. L'air froid issu du deuxième étage de turbine 23, à une pression plus faible que celle de la cabine 30, est totalement fourni par l'intermédiaire de la vanne de distribution V8 à la conduite 75 d'alimentation du circuit de source froide de l'échangeur 3.

La figure 4 représente un mode, dit mode turbo-froid, dans lequel le refroidissement de la cabine 30 est le plus important et qui peut être utilisé, par exemple, lorsque la température à l'intérieur de la cabine 30 est très élevée, comme cela se présente après un long séjour de l'aéronef au sol au soleil.

Dans ce cas, le ventilateur 32 à la sortie de la cabine 30 est activé de façon à faire passer un débit d'air élevé extrait de la cabine 30 à travers le circuit de refroidissement 9b de l'échangeur cabine 9. Ce débit d'air élevé, qui est par exemple de l'ordre de 80% du débit d'air total entrant dans la cabine 30, retourne à la cabine 30 par la conduite d'alimentation 78 après refroidissement par passage dans le circuit de refroidissement 9b de l'échangeur cabine 9. Pour le refroidissement de ce grand débit d'air, le circuit de source froide 9a de l'échangeur cabine 9, qui est interposé entre la sortie 58 du premier étage de

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turbine 13 et l'entrée 66 du deuxième étage de turbine 23, est alimenté par l'air froid issu du premier étage de turbine 13. On crée ainsi un flux de calories élevé depuis l'air de la cabine 30, vers l'air circulant dans le circuit de source froide 9a, la température de l'air à l'entrée de ce circuit de source froide 9a étant inférieure à celle de l'air issu de la cabine 30 entrant dans le circuit de refroidissement 9b.

Pour le reste, le schéma est similaire à celui de la figure 2 correspondant au mode froid. Le débit d'air froid issu du deuxième étage de turbine 23 peut être fourni en partie seulement (par exemple 20%) à la conduite 78 d'alimentation de la cabine, l'autre partie (par exemple 80%) étant fournie au circuit de source froide 3a de l'échangeur intermédiaire 3. En effet, dans ce mode turbo-froid, le refroidissement est principalement obtenu par l'échangeur cabine 9, et la faible température de l'air à la sortie du deuxième étage de turbine 23 (obtenue avec un débit plus faible que celui circulant dans le circuit de refroidissement de l'échangeur cabine 9) a une moindre efficacité de refroidissement.

La figure 5 représente un autre mode de fonctionnement possible, dit mode de dégivrage. Dans ce mode de fonctionnement, les deux étages de compression 11, 21 sont alimentés en parallèle à partir de la source d'air extérieur 15, via la vanne de distribution V14 qui alimente les deux conduites 40,79. En outre, l'air comprimé issu du deuxième étage de compression 21 est fourni, non pas au premier étage de compression 11, mais, par la conduite 18 et la vanne de distribution V9, à un dispositif auxiliaire 16 qui est par exemple un dispositif de dégivrage. Au lieu d'être alimentée directement à partir de la source d'air extérieur 15, le deuxième étage de compression 11,21 peut être alimenté par l'air sortant à la sortie du circuit de source froide 3a de l'échangeur intermédiaire 3, c'est-à-dire à l'aval du ventilateur 4. Cet air est en effet réchauffé, de sorte que l'air alimenté au dispositif auxiliaire 16 sera plus chaud. Dans la variante représentée de ce mode de fonctionnement, le deuxième étage de turbine 23 est totalement déconnecté du dispositif de conditionnement d'air, mis en roue libre, et ne sert plus. L'air froid arrivant dans la conduite d'alimentation 78 n'est délivré que par le premier étage de turbine 13, via la vanne V2 et la vanne V6.

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Le tableau 1 ci-après représente l'état des différentes vannes du dispositif selon l'invention selon les modes de fonctionnement.

Le tableau 2 ci-après indique des ordres de grandeur, à titre d'exemple, des températures et pressions pouvant être obtenues en différents points du circuit représentés par des lettres majuscules sur les schémas, selon les différents modes de fonctionnement. Les valeurs de pression sont des pressions statiques (c'est-à-dire telles qu'elles pourraient être affichées par une sonde de pression absolue connectée à un tube de prélèvement de paroi).

Il est à noter que dans les tableaux, on a considéré en mode dégivrage que les deux étages de turbine 13,23 sont en série, contrairement à la variante représentée figure 5. En mode économique, à haute altitude, la vanne VI peut être ouverte lorsque la boucle de condensation n'est pas utile, ou fermée dans le cas contraire.

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<tb>
<tb>

TABLEAU <SEP> 1
<tb> MODE <SEP> V1 <SEP> V2 <SEP> V3 <SEP> V4 <SEP> V5 <SEP> V6 <SEP> V8a <SEP> V8b <SEP> V9 <SEP> V10 <SEP> V11 <SEP> V14
<tb> Variable <SEP> pour
<tb> ouvert <SEP> ouvert
<tb> Froid <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> contrôle <SEP> de <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> fermé <SEP> ouvert
<tb> vers <SEP> 11 <SEP> vers <SEP> 21
<tb> température
<tb> fermé
<tb> fermé <SEP> ouvert <SEP> ouvert
<tb> Economique <SEP> ou <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> fermé
<tb> vers <SEP> 11 <SEP> vers <SEP> 21
<tb> ouvert
<tb> partiellement <SEP> partiellement
<tb> ouvert <SEP> (par <SEP> ouvert <SEP> (par <SEP> ouvert <SEP> ouvert
<tb> Turbo-froid <SEP> fermé <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> fermé <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> ouvert
<tb> exemple <SEP> exemple <SEP> vers <SEP> 11 <SEP> vers <SEP> 21
<tb> 20%) <SEP> 80%)
<tb> Variable <SEP> pour <SEP> ouvert <SEP> ouvert
<tb> ouvert
<tb> Dégivrage <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> contrôle <SEP> de <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> fermé <SEP> ouvert <SEP> ouvert <SEP> vers <SEP> 11
<tb> vers <SEP> 16
<tb> température <SEP> et <SEP> 21
<tb>

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<tb>
<tb> TABLEAU <SEP> 2
<tb> MODE <SEP> A <SEP> B <SEP> CD <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H) <SEP> J <SEP> K <SEP> L <SEP> M <SEP> NOPQ <SEP> R
<tb> oc <SEP> 15 <SEP> 100 <SEP> 200 <SEP> 40 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 35-5-5 <SEP> à <SEP> 20-5-5-35 <SEP> 10-25 <SEP> 10 <SEP> 20
<tb> Froid
<tb> 105 <SEP> Pa <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> (V4 <SEP> est <SEP> 1,2 <SEP> 1, <SEP> 2-1, <SEP> 1 <SEP> 1,1 <SEP> 1,0
<tb> fermée)
<tb> oc-30 <SEP> 90 <SEP> 230 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 0 <SEP> Oà20 <SEP> 0 <SEP> 24-50-50 <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 0 <SEP> 24
<tb> Economique
<tb> 105 <SEP> Pa <SEP> 0,2 <SEP> 0,6 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 0,9 <SEP> 0,9 <SEP> 0,75 <SEP> (V4 <SEP> est <SEP> 0,15 <SEP> 0,15 <SEP> 0,8 <SEP> 0,8 <SEP> 0,85 <SEP> 0,75
<tb> ouverte)
<tb> oc <SEP> 40 <SEP> 150 <SEP> 250 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 45 <SEP> 0 <SEP> 35 <SEP> 35 <SEP> 35-10 <SEP> 20 <SEP> 45 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 45
<tb> Turbo-froid
<tb> 105 <SEP> Pa <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> (V4 <SEP> est <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1,2 <SEP> 1,2 <SEP> 1,1 <SEP> 1,1 <SEP> 1, <SEP> 0
<tb> fermée)
<tb> C-20 <SEP> 60 <SEP> 150 <SEP> 40 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 40 <SEP> 5 <SEP> 5à20 <SEP> 5 <SEP> 5-20 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 20
<tb> Dégivrage
<tb> 105 <SEP> Pa <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 1,5 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1,5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> (V4 <SEP> est <SEP> 1,1 <SEP> 1,1 <SEP> 1,1 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 1,0 <SEP> 0,9
<tb> fermée)
<tb>

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Les vannes du circuit pneumatique peuvent être constituées de tout dispositif apte à faire varier le débit (sections d'injection variables ; électrovannes ; vannes papillons ; vannes à boisseaux ; vannes guillotines...)
Le dispositif de conditionnement selon l'invention comprend en outre un automatisme électronique de commande de l'état des différentes vannes. Il est à noter que les deux vannes V3, V4 permettant l'alimentation sélective en air du deuxième étage de turbine 23 sont des vannes dont l'une seulement peut être ouverte (et non les deux à la fois). La vanne V3 est fermée en mode économique et ouverte en mode froid. Cette vanne V3 peut être une vanne tout ou rien. La vanne V4 est fermée en mode froid, et ouverte en mode économique. On peut faire varier l'ouverture de la vanne V4 en mode économique pour moduler la puissance fournie par le deuxième étage de turbine 23. Dans ce cas, la vanne V4 est une vanne de modulation à ouverture réglable.

Pour le reste, les autres vannes doivent être des vannes de modulation, régulées ou non, ou des vannes tout ou rien. De préférence, on utilise des électrovannes commandées électriquement par l'automatisme de commande.

Cet automatisme de commande sélectionne ou non le mode économique à partir de la mesure d'au moins un paramètre représentant de l'écart de pression entre la pression dans la cabine et la pression atmosphérique extérieure, qui correspond à l'altitude de l'aéronef. En effet, le principe de récupération d'énergie par le deuxième étage de turbine 23 ne devient utile et efficace que lorsque la pression régnant à l'intérieur de la cabine 30 est supérieure à la pression atmosphérique extérieure, d'une valeur suffisante. Or, cet écart de pression est directement lié à l'altitude, c'est-à-dire en pratique à la pression atmosphérique extérieure mesurée. Dès lors, il suffit de mesurer la pression atmosphérique extérieure en tant que paramètre représentatif de l'écart de pression. Néanmoins, en variante ou en combinaison, tout (s) autre (s) paramètre (s) représentatif (s) de cet écart de pression peut (peuvent) être mesuré (s) : pression de l'air dans la cabine ; altitude de l'appareil ; écart de pression (directement mesuré par un capteur de pression différentiel).

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Si nécessaire, l'automatisme de commande peut être adapté pour présenter une hystérésis (figure 6), c'est-à-dire que le seuil supérieur d'écart de pression APsup, permettant le déclenchement du mode économique peut être supérieur (correspondant à une altitude supérieure Zsup) au seuil inférieur de pression APinf, à partir duquel le mode froid est à nouveau sélectionné. Le mode économique est en effet sélectionné lorsque l'écart de pression est supérieur au seuil supérieur d'écart de pression et le mode froid est au contraire sélectionné lorsque l'écart de pression est inférieur au seuil inférieur d'écart de pression. Ces seuils d'écart de pression peuvent, en variante, être égaux. De préférence, la différence entre les seuils APsup-APinf est choisie constante et suffisante pour éviter le basculement d'un mode à l'autre pour de faibles variations d'altitude de l'aéronef.

Dans l'exemple représenté figure 6, le mode économique ME est sélectionné à la montée de l'aéronef (traits pleins) lorsque APsup est atteint. A partir de cette altitude Zsup, V3 est fermée et V4 est modulée pour soulager le moteur 22 de la deuxième turbomachine 2. A la descente (traits pointillés), le mode froid MF n'est enclenché que lorsque APinf est atteint, à l'altitude Zinf, où V3 est ouverte est V4 est fermée.

Par exemple, le seuil supérieur d'écart de pression APsup permettant la sélection du mode économique, et correspondant à un vol à haute altitude, peut être choisi pour correspondre à une altitude de l'ordre de 22 000 pieds (6 700 mètres). A une altitude inférieure à cette valeur, le mode sélectionné peut être soit le mode froid, soit le mode turbo-froid (au sol pour refroidir l'aéronef si la température mesurée en cabine est trop importante), soit encore le mode de dégivrage au sol ou en basse altitude si la nécessité d'un dégivrage est détectée et/ou commandée par l'équipage.

Chaque seuil d'écart de pression APinf et APsup peut être une valeur fixe prédéfinie, ou, au contraire, être déterminée et ajustée en fonction de la puissance frigorifique PF à fournir à la cabine.

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Le dispositif comprend des moyens de mesure d'au moins un paramètre représentatif de la demande frigorifique de la cabine, c'est-à-dire de la puissance frigorifique nécessaire pour maintenir l'environnement thermique désiré en cabine. En particulier, on mesure au moins la température de l'air en cabine TC. La puissance frigorifique PF fournie à l'entrée 33 de la cabine est :

où : C est la capacité calorifique de l'air,
Q est le débit fourni,
TE est la température de l'air à l'entrée 33 de la cabine 30.

L'automatisme de commande est adapté pour ajuster la puissance frigorifique PF afin de minimiser l'écart TC-TSEL, où TSEL est la température de consigne, pouvant être réglée par l'équipage, souhaitée en cabine.

Selon l'invention, on ajuste la vitesse d'au moins l'un des moteurs 12,22 et donc d'au moins un étage de compression 11, 21 correspondant, ce qui fait varier les valeurs de TE et Q, donc celle de PF. On peut aussi avantageusement faire varier la position de vannes pour faire varier TE et Q.

Par exemple, on mesure TC et Q, on pilote la vitesse du moteur 22 de la deuxième turbomachine 2 pour atteindre un débit requis (prédéfmi pour obtenir un renouvellement d'air et une pressurisation minimum dans la cabine), et on règle la position de la vanne V5 de façon à maintenir la température TC égale à la température de consigne TSEL. Dans cet exemple, la vitesse du moteur 12 de la première turbomachine 1 est maintenue constante en permanence. Egalement à titre d'exemple, les seuils APinf et APsup sont dépendants de la mesure de la température atmosphérique extérieure (permettant d'estimer le besoin en frigories à fournir à la cabine) : ils sont d'autant plus élevés que la température atmosphérique extérieure mesurée est élevée.

Les seuils permettant le déclenchement et l'interruption du mode turbo-froid peuvent aussi être distincts, pour présenter une hystérésis, comme décrit cidessus pour les seuils d'écart de pression, ou au contraire égaux.

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Par exemple, l'hystérésis de sélection du mode turbo-froid est celui représenté figure 7. Dans cet exemple, si l'écart de température TC-TSEL est supérieur au seuil supérieur d'écart de température AT (par exemple de l'ordre de 10 C), le mode turbo-froid est sélectionné, et reste actif (A ; traits pointillés) jusqu'à obtention de la température de consigne TSEL en cabine (TC-TSEL = 0 correspondant, dans cet exemple, au seuil inférieur d'écart de température). A partir de ce point, on inactive (I) le mode turbo-froid et on sélectionne un mode normal, par exemple le mode froid. De façon à éviter l'activation intempestive du mode turbo-froid, celui-ci ne peut être sélectionné, lorsque TC-TSEL augmente, qu'à partir du seuil supérieur AT (traits pleins).

Le procédé de contrôle utilisé peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation par rapport à l'exemple sus-décrit, selon les contraintes et applications spécifiques à chaque aéronef.

Un tel automatisme de commande peut être réalisé de façon traditionnelle bien connue pour réaliser les fonctions sus-décrites et n'a pas à être décrit plus en détail.

L'invention peut faire l'objet de très nombreuses variantes de réalisation par rapport aux exemples non limitatifs décrits ci-dessus et représentés sur les figures. Par exemple, la boucle de condensation 5 peut être réalisée de façon très différente, ou voire même être supprimée si cela est possible. Le deuxième étage de turbine 23 permettant de récupérer l'énergie peut être aussi accouplé à un ventilateur.

De même, le dispositif de conditionnement peut comprendre plus de deux étages de turbines et/ou plus de deux étages de compression, c'est-à-dire plus de deux turbomachines 1,2. En tout état de cause, l'étage de turbine de plus basse pression d'alimentation sera utilisé en tant que deuxième étage de turbine pour la récupération d'énergie par alimentation à partir d'air provenant de la cabine 30 comme décrit cidessus, en mode économique.

En outre, l'air extrait de la cabine 30 par la conduite 68 et alimenté à l'entrée 67 du deuxième étage de turbine 23 peut être éventuellement traité,

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- notamment nettoyé, désinfecté, filtré...-et même chauffé ou refroidi avant passage dans le deuxième étage de turbine 23. il peut par exemple être utilisé pour traverser un échangeur de chaleur avant d'arriver à l'entrée 67 du deuxième étage de turbine 23.

Par ailleurs, en mode froid, on peut, contrairement à l'exemple donné ci-dessus dans le tableau 1, fermer la vanne V2 et ouvrir la vanne V10 et activer le ventilateur 32 de recirculation, de façon à utiliser en partie l'échangeur cabine 9, avec un débit réduit (par exemple de l'ordre de 50% du débit total entrant dans la cabine 30) plus faible que le débit élevé utilisé avec le mode turbo-froid. Le flux de calories allant de l'air de la cabine au circuit d'air réfrigérant 9a est plus faible en mode froid que le flux élevé créé en mode turbo-froid. Le mode froid est ainsi un mode, dit mode normal, comparativement au mode turbo-froid. Il en va de même du mode économique et du mode de dégivrage, chacun d'eux étant qualifié de mode normal par rapport au mode turbo-froid. En mode économique et en mode de dégivrage, le débit circulant dans le circuit de refroidissement 9b de l'échangeur cabine 9 est nul, le ventilateur 32 de circulation étant inactivé. En outre, à la place d'un échangeur cabine 9 unique, on peut utiliser des moyens d'échange thermique plus complexes entre le circuit d'air réfrigérant 9a incorporé dans le circuit pneumatique d'alimentation de la cabine et le circuit de refroidissement 9b. Par exemple, on peut prévoir deux échangeurs thermiques distincts reliés par un circuit de transport calorifique commun comprenant un fluide frigorigène (avec des moyens de réfrigération intermédiaire) ou non frigorigène, l'un de ces échangeurs comprenant le circuit d'air réfrigérant 9a tandis que l'autre comprend le circuit de refroidissement 9b, ce dernier pouvant être totalement incorporé dans la cabine 30.

On peut aussi en variante ajuster la vitesse des deux moteurs 12,22, par exemple en asservissant la vitesse du moteur 12 sur celle du moteur 22. Dans d'autres variantes, l'un des deux moteurs 12 ou 22 peut être supprimé.

Enfin, l'air alimentant le dispositif de conditionnement d'air provient de préférence (directement) intégralement de la source 15 d'air atmosphérique extérieur (qui n'est pas préalablement comprimé mécaniquement ni issu des turboréacteurs). En

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variante, une fraction de l'air peut néanmoins provenir des étages de compression des turboréacteurs ou de moyens de compression mécanique préalable autres que ceux des deux turbomachines sus-décrites.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS 1/-Procédé de conditionnement d'air pour contrôler la température et la pression de l'air dans une cabine (30) d'aéronef, mis en oeuvre dans un dispositif de conditionnement d'air comprenant au moins deux étages de turbine (13, 23) de détente/refroidissement d'air ayant chacun au moins une entrée d'air (57,66) et au moins une sortie d'air (58,71) délivrant de l'air détendu et refroidi, et dans lequel, dans au moins un mode de fonctionnement, on alimente au moins une entrée d'air (33) de la cabine (30) par un débit d'air provenant d'au moins une sortie d'air (58,71) d'au moins un étage de turbine (13,23), caractérisé en ce que : - dans au moins un mode de fonctionnement, dit mode turbofroid : on interpose un circuit d'air réfrigérant (9a) appartenant à des moyens (9) d'échange thermique entre une sortie d'air (58) d'au moins un étage de turbine (13), dit premier étage de turbine (13), et une entrée d'air (66) d'au moins un autre étage de turbine (23), dit deuxième étage de turbine (23), et on fait circuler un débit d'air dans ledit circuit d'air réfrigérant (9a) en alimentant au moins une entrée d'air (57) du premier étage de turbine (13) par ce débit d'air, . on crée un flux de calories, dit flux élevé, depuis l'air de la cabine (30) vers l'air circulant dans le circuit d'air réfrigérant (9a).
2. 2/-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans au moins un autre mode de fonctionnement, dit mode normal, le flux de calories est réduit ou interrompu.
3. 3/-Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - en mode turbo-froid, on fait circuler un débit, dit débit élevé d'air, de la cabine (30), dans un circuit de refroidissement (9b) appartenant aux moyens (9) d'échange thermique, - en mode normal, on fait circuler dans le circuit de refroidissement (9b), un débit d'air, dit débit réduit, inférieur au débit élevé ou on inactive la circulation d'air dans le circuit de refroidissement (9b), et/ou on ne fait pas

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   circuler le débit d'air issu de la sortie d'air (58) du premier étage de turbine (13) dans le circuit d'air réfrigérant (9a).
4. 4/-Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que : - on mesure la température de l'air dans la cabine (30), - on active un mode turbo-froid lorsque l'écart de température entre la température mesurée dans la cabine et une température de consigne est supérieur à un seuil supérieur d'écart de température, - on active un mode normal si l'écart de température est inférieur à un seuil inférieur d'écart de température.
5. 5/-Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, en mode turbo-froid, on fournit au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air (71) du deuxième étage de turbine (23) à au moins une entrée d'air (33) de la cabine (30).
6. 6/-Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, en mode turbo-froid, on fournit au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air (71) du deuxième étage de turbine (23) à au moins un circuit de source froide d'un échangeur (7,3).
7. 7/-Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on fournit au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air (71) du deuxième étage de turbine (23) à un circuit de source froide (3a) d'un échangeur de chaleur, dit échangeur intermédiaire (3) comprenant un circuit de refroidissement (3b) recevant de l'air comprimé délivré par des moyens (11, 21) de compression mécanique, le premier étage de turbine (13) étant alimenté par au moins une fraction de l'air comprimé refroidi issu du circuit de refroidissement (3b) de l'échangeur intermédiaire (3).
8. 8/-Dispositif de conditionnement d'air adapté pour contrôler la température et la pression de l'air dans une cabine (30) d'aéronef, comprenant au moins deux étages de turbine (13,23) de détente/refroidissement d'air ayant chacun au

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   moins une entrée d'air (57,66) et au moins une sortie d'air (58,71) délivrant de l'air détendu et refroidi, des moyens (V2,63, 64, V6, V13,65, V3,72, 73, V8,78) d'alimentation de la cabine (30) adaptés pour alimenter au moins une entrée d'air (33) de la cabine par un débit d'air provenant, dans au moins un mode de fonctionnement, d'au moins une sortie d'air (58,71) d'au moins un étage de turbine (13,23), caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens (9) d'échange thermique, comprenant un circuit d'air réfrigérant (9a), - au moins une vanne commandée et des moyens de commande automatique de chaque vanne commandée adaptés pour, dans au moins un mode de fonctionnement, dit mode turbo-froid, interposer le circuit d'air réfrigérant (9a) entre une sortie d'air (58) d'au moins un étage de turbine (13), dit premier étage de turbine (13), et une entrée d'air (66) d'au moins un autre étage de turbine dit deuxième étage de turbine (23), et alimenter au moins une entrée d'air (57) du premier étage de turbine (13) par un débit d'air, de façon que le circuit d'air réfrigérant (9a) reçoive un débit d'air réfrigérant issu de cette sortie d'air (58) et délivre au moins une fraction de ce débit d'air au deuxième étage de turbine (23), et en ce que les moyens (9) d'échange thermique sont adaptés pour créer un flux de calories, dit flux élevé, depuis l'air de la cabine (30) vers l'air circulant dans le circuit d'air réfrigérant (9a).
9. 9/-Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une vanne commandée et les moyens de commande automatique sont adaptés pour, dans au moins un autre mode de fonctionnement, dit mode normal, réduire ou interrompre ledit flux de calories.
10. 10/-Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins une vanne commandée et les moyens de commande automatique sont adaptés pour : - en mode turbo-froid, interposer un circuit de refroidissement (9b) appartenant aux moyens (9) d'échange thermique entre au moins une sortie d'air

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    (31) de la cabine (30) et au moins une entrée d'air (33) de la cabine (30), et activer des moyens (32) de circulation d'air aptes à faire circuler un débit, dit débit élevé d'air, de la cabine (30) dans ce circuit de refroidissement (9b), - en mode normal, réduire le fonctionnement des moyens (32) de circulation d'air ou inactiver les moyens de circulation d'air, de sorte qu'un débit d'air, dit débit réduit, inférieur au débit élevé, circule dans le circuit de refroidissement (9b) et/ou interrompre la circulation d'air dans le circuit d'air réfrigérant (9a).
11. 11/-Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de la température de l'air dans la cabine (30), et en ce que les moyens de commande automatique sont adaptés pour activer un mode turbo-froid lorsque l'écart de température entre la température mesurée dans la cabine (30) et une température de consigne est supérieur à un seuil supérieur d'écart de température, et pour activer un mode normal si l'écart de température est inférieur à un seuil inférieur d'écart de température.
12. 12/-Dispositif selon l'une des revendications Sali, caractérisé en ce que le premier étage de turbine (13) et le deuxième étage de turbine (23) sont montés sur des arbres rotatifs indépendants.
13. 13/-Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le premier étage de turbine (13) appartient à une première turbomachine (1) à motorisation à énergie non pneumatique, et le deuxième étage de turbine (23) appartient à une deuxième turbomachine (2) à motorisation à énergie non pneumatique, distincte de la première turbomachine (1).
14. 14/-Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les turbomachines (1, 2) comportent chacune un moteur électrique (2,22).
15. 15/-Dispositif selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la première turbomachine (1) comprend un étage de compression (11) délivrant de l'air comprimé dans un échangeur thermique, dit échangeur intermédiaire (3), couplé à une source froide pour refroidir l'air comprimé, et délivrant un débit d'air comprimé refroidi à l'entrée (57) du premier étage de turbine (13).

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16. 16/-Dispositif selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que les moyens (V2,63, 64, V6, V13, 65, V3,72, 73, V8,78) d'alimentation de la cabine et les moyens de commande automatique sont adaptés pour, en mode froid, fournir au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air (71) du deuxième étage de turbine (23) à au moins une entrée d'air (33) de la cabine (30).
17. 17/-Dispositif selon l'une des revendications 8 à 16, caractérisé en ce que les moyens de commande automatique sont adaptés pour, en mode froid, fournir au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air (71) du deuxième étage de turbine (23) à au moins un circuit de source froide d'un échangeur (7,3).
18. 18/-Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les moyens (V2,63, 64, V6, V13, 65, V3,72, 73, V8,78) d'alimentation de la cabine et les moyens de commande automatique sont adaptés pour, en mode froid, fournir au moins une fraction du débit d'air issu d'au moins une sortie d'air (71) du deuxième étage de turbine (23) à un circuit de source froide (3a) d'un échangeur thermique, dit échangeur intermédiaire (3), comprenant un circuit de refroidissement (3b) recevant de l'air comprimé délivré par des moyens (11, 21) de compression mécanique, le premier étage de turbine (13) étant alimenté par au moins une fraction de l'air comprimé refroidi issu du circuit de refroidissement (3b) de l'échangeur intermédiaire (3).