FR3037106A1

FR3037106A1 - Turbomachine d’aeronef

Info

Publication number: FR3037106A1
Application number: FR1555010A
Authority: FR
Inventors: Lambert Olivier Marie Demoulin; Nicolas Claude Parmentier; Baptiste Jean-Marie Renault; Nicolas Jerome Jean Tantot
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-09
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: FR3037106B1

Abstract

Turbomachine (10) d'aéronef, comportant un moteur (12) et au moins un échangeur de chaleur (42, 50), caractérisée en ce que ledit échangeur (42) comprend au moins un circuit de fluide, dont un circuit de circulation d'eau comportant une entrée (43a) qui est configurée pour être reliée à une sortie (66b) d'eau ou de vapeur d'eau d'un dispositif (60) de pile à combustible.

Description

1 Turbomachine d'aéronef DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une turbomachine d'aéronef, du type 5 comportant un moteur et au moins un échangeur de chaleur. ETAT DE L'ART Une turbomachine d'aéronef comprend classiquement un moteur ou générateur de gaz comportant d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz dans la turbomachine, au moins un compresseur, une chambre 10 annulaire de combustion, et au moins une turbine. Le moteur est alimenté en air par une manche d'entrée d'air et une tuyère permet d'évacuer les gaz de combustion sortant de la turbine du moteur. Dans le cas d'une turbomachine à double corps, son moteur comprend un compresseur et une turbine basse pression (BP) dont les 15 rotors sont reliés ensemble par un arbre BP et forment avec cet arbre un corps BP, et un compresseur et une turbine haute pression (HP) dont les rotors sont reliés ensemble par un arbre HP et forment avec cet arbre un corps HP. Dans le cas d'une turbomachine à soufflante, une hélice de 20 soufflante est montée dans la manche d'entrée d'air (et est donc carénée) et est entraînée par l'arbre BP, soit de manière directe soit de manière indirecte via une boite d'engrenages formant réducteur. Dans le cas d'un turbopropulseur, une hélice externe non carénée est entraînée par l'arbre BP, par l'intermédiaire d'une boîte d'engrenages formant réducteur. En 25 général, l'entrée de l'air dans un moteur de turbopropulseur se fait par l'avant et la sortie des gaz de combustion se fait par l'arrière. On connaît toutefois un turbopropulseur du type inversé, dans lequel l'entrée de l'air se fait par l'arrière et la sortie des gaz de combustion se fait par l'avant. ENP est l'acronyme de « Energies Non Propulsives » et englobe 30 tous les postes de génération d'énergies sur un moteur de turbomachine ne participant pas à la poussée. Trois sources d'énergies générées par un 3037106 2 moteur peuvent être utilisées pour les ENP : mécanique, pneumatique (air comprimé chaud), et thermique (chaleur résultant du fonctionnement du moteur). Deux sources d'energies sont traditionnellement utilisées en terme de recupération d'énergies non propulsives pour pouvoir alimenter des fonctions auxilaires sur une turbomachine ou sur un avion : énergie mécanique par prélèvement via une chaîne mécanique, et énergie pneumatique par prélèvement d'air notamment au niveau des compresseurs.

Le prélevement mécanique peut être utilisé pour l'entraînement d'un générateur électrique et la production d'énergie électrique à destination de l'avion par exemple. Du fait de l'augmentation constante de l'utilisation de l'électricité dans les chaînes énergétiques avions, le besoin en énergie, en particulier électrique, est de plus en plus important et le prélèvement mécanique pourrait ne pas suffire pour produire l'énergie attendue. Par ailleurs, un groupe auxiliaire de puissance (ou APU, acronyme de l'anglais Auxiliary power Unit) permet de générer de l'énergie électrique, pour l'alimentation de l'aéronef équipé de la turbomachine, et pneumatique, pour le démarrage du moteur par exemple. Un APU est en général formé par un moteur thermique. Afin de réduire la consommation en carburant, il est envisagé par les avionneurs d'utiliser un dispositif de pile à combustible en tant que groupe auxiliaire de puissance. La présente invention propose un perfectionnement de ces technologies, qui est simple, efficace et économique. L'invention est applicable à tout type de turbomachine et par exemple à une turbomachine comportant au moins une hélice, telle que du type open rotor putier (i.e., équipée d'un doublet d'hélices situé à l'avant de la turbomachine). Elle peut être applicable à n'importe quelle turbomachine ayant un échappement des gaz chauds libre de contrainte. Toutefois, énergétiquement parlant, le système est particulièrement avantageux appliqué à des turbomachines pour lesquelles la poussée du flux primaire alimentant le moteur est 3037106 3 négligeable par rapport à la poussée produite par le flux secondaire s'écoulant autour du moteur. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet une turbomachine d'aéronef, 5 comportant un moteur et au moins un échangeur de chaleur, caractérisée en ce que ledit échangeur comprend au moins un circuit de fluide, dont un circuit de circulation d'eau comportant une entrée qui est configurée pour être reliée à une sortie d'eau ou de vapeur d'eau d'un dispositif de pile à combustible.

10 Selon un mode de réalisation de l'invention, la turbomachine comprend au moins deux échangeurs de chaleur, dont - un premier échangeur comportant un circuit de vaporisation, dont une entrée de fluide est reliée à un système comportant au moins une pompe et un réservoir de fluide et dont une sortie de fluide est reliée à une entrée de 15 fluide d'une turbine, et - un second échangeur de chaleur comportant un premier circuit de condensation, dont une entrée de fluide est reliée à une sortie de fluide de la turbine et dont une sortie de fluide est reliée audit système, et un second circuit de circulation d'eau dont une entrée est configurée pour être reliée à 20 la sortie d'eau ou de vapeur d'eau du dispositif de pile à combustible. Dans ce mode de réalisation, l'eau fournie par la pile à combustible est utilisée comme fluide de refroidissement d'un fluide caloporteur d'un cycle de Rankine. A mêmes conditions de température et de pression, ce fluide de refroidissement est plus efficace que l'air, car il possède un 25 coefficient de transmission thermique bien meilleur. Selon une variante de réalisation de l'invention, la turbomachine comprend un premier échangeur comportant un circuit de vaporisation, dont une entrée de fluide est reliée à la sortie d'eau ou de vapeur d'eau du dispositif de pile à combustible, et dont une sortie de fluide est reliée à une 30 entrée de fluide d'une turbine. Ladite entrée de fluide du circuit de vaporisation du premier échangeur peut être reliée à ladite sortie du 3037106 4 dispositif par un système comportant une pompe et éventuellement un réservoir de fluide. Dans cette variante, l'eau fournie par la pile à combustible est utilisée comme fluide caloporteur dans un cycle de Rankine.

5 La présente invention propose ainsi de mettre en oeuvre un cycle de Rankine pour transformer en énergie mécanique (par la turbine) ou électrique (par la turbine associée à un générateur électrique) de l'énergie thermique produite par la turbomachine et non valorisée dans le type de cycle actuellement utilisé (cycle de Brayton), et ainsi augmenter le 10 rendement énergétique de la turbomachine. Le cycle de Rankine théorique est un cycle endoréversible, c'est-à-dire que les seules irréversibilités proviennent des échanges, ici de chaleur, avec l'extérieur. Le cycle est composé des quatre transformations suivantes et met donc en jeu des changements de phase d'un fluide : 15 - compression au moyen de la pompe du système, qui met en pression le fluide sous forme liquide, - vaporisation isobare et irréversible, au moyen du premier échangeur, qui permet de transformer le fluide en gaz par chauffage, - détente au moyen de la turbine, 20 - et liquéfaction isobare et irréversible, au moyen du second échangeur, qui permet de transformer le gaz en liquide par refroidissement. Le fluide caloporteur utilisé dans le système de Rankine peut être tout fluide apte à passer d'un état liquide à un état gazeux, et inversement, dans la gamme de température disponible dans une turbomachine. Dans le 25 premier mode de réalisation, il peut s'agir d'eau ou d'un autre fluide caloporteur, tel que R-245 fa (pentafluoropropane). Dans la variante de réalisation, il s'agit d'eau. La turbomachine selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en 30 combinaison les unes avec les autres : 3037106 5 - la turbomachine comprend une conduite de sortie d'un flux de gaz de combustion dudit moteur, ledit premier échangeur comprenant une surface d'échange thermique destinée à être balayée par ledit flux ou à être accolée à une paroi balayée par ledit flux ; 5 - ladite conduite est une tuyère d'échappement de gaz de combustion ; environ 30% de l'énergie thermique libérée à la combustion est dissipée sous forme de chaleur via l'échappement des gaz. Les gaz d'échappement ont donc une haute température et la tuyère d'échappement a également une température élevée, sans pour autant que cette température contribue 10 à la génération de poussée. Le premier échangeur permet de vaporiser un fluide caloporteur grâce à ces températures élevées. Le fluide vaporisé alimente la turbine afin de récupérer un travail mécanique, par exemple pour l'entraînement d'un générateur électrique et la génération d'énergie électrique ; 15 - ladite tuyère est située à une extrémité avant de la turbomachine ; - la turbomachine comporte au moins une hélice, telle un turbopropulseur ; l'invention est en effet particulièrement avantageuse pour un turbopropulseur du fait de la faible participation d'un flux primaire (destiné à alimenter le générateur de gaz principal), à la poussée moteur ; en effet, les 20 pertes de pression totale probablement induites par la réalisation de l'invention dans la tuyère d'échappement ne pénalisent que ce flux primaire, contributeur mineur à la poussée globale fournie par le moteur ; de la chaleur peut donc être récupérée dans le flux primaire (qui comporte les premier et second flux précités) ; dans le cas d'un turbopropulseur du 25 type inversé, la manche d'entrée d'air a une dimension longitudinale importante ce qui est bénéfique pour l'invention car cela permet d'avoir une longueur significative pour assurer le changement d'état du fluide vers la phase liquide ; - ladite pompe est montée sur une boîte d'engrenages de la turbomachine, 30 et en particulier sur un réducteur d'entraînement d'une hélice de propulsion de la turbomachine ; et 3037106 6 - la turbomachine comprend ledit dispositif de pile à combustible. La présente invention concerne encore un aéronef, comportant au moins une turbomachine telle que décrite ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de pile à combustible formant un groupe auxiliaire 5 de puissance. L'aéronef peut comprendre des moyens de condensation de vapeur d'eau sortant dudit dispositif, et des moyens d'amenée de l'eau condensée jusqu'à l'entrée dudit circuit de circulation d'eau. La présente invention concerne encore un procédé d'alimentation 10 d'un circuit d'un échangeur de chaleur dans une turbomachine, caractérisé en ce qu'il est alimenté par de l'eau provenant d'un dispositif de pile à combustible. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 15 et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un turbopropulseur inversé, selon un mode de réalisation de l'invention, 20 - la figure 2 est une vue schématique en perspective partielle du turbopropulseur de la figure 1, - la figure 3 est une vue très schématique d'un mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue très schématique d'un dispositif de pile à 25 combustible, et - la figure 5 est une vue très schématique d'une variante de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent une 30 turbomachine, en particulier d'aéronef.

3037106 7 Bien que l'invention soit décrite en relation avec une turbomachine d'un type particulier, ce type de turbomachine n'est qu'un exemple non limitatif et à titre illustratif de l'invention. Dans l'exemple représenté, la turbomachine est un turbopropulseur 5 10 d'aéronef, ici du type inversé. Le turbopropulseur 10 peut comporter un moteur 12 d'axe longitudinal A et comportant un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 16, une chambre annulaire de combustion 18, et au moins une turbine 20. L'axe A correspond à l'axe de rotation des 10 rotors du moteur 12 et en particulier des compresseurs 14, 16 et de la turbine 20. Les rotors du compresseur basse pression 14 et de la turbine basse pression forment un corps basse pression ou BP, et est relié à un arbre basse pression ou BP centré sur l'axe A. Les rotors du compresseur haute 15 pression 16 et de la turbine haute pression forment un corps haute pression ou HP, et sont reliés l'un à l'autre par un arbre haute pression ou HP centré sur l'axe A. Comme indiqué dans ce qui précède, l'exemple illustré est non limitatif et le turbopropulseur peut être indifféremment du type monocorps 20 et à turbine liée, du type double corps et à turbine liée, du type double corps et à turbine libre, etc. La nature de l'architecture interne de la turbomachine importe peu vis-à-vis du système considéré dans l'invention. Le turbopropulseur 10 comporte par ailleurs, à l'avant du moteur 12, une boîte d'engrenages 24 dont un arbre d'entrée est entraîné par une 25 turbine libre et dont un arbre de sortie entraîne une hélice externe 26 du turbopropulseur. La boîte d'engrenages 24 est connue sous le nom de PGB, qui est l'acronyme de Power Gear Box. Le compresseur basse pression 14 est alimenté en air par un carter 28 d'entrée d'air qui est lui-même relié à une manche 30 d'entrée d'air. La 30 turbine 20 est reliée à un carter 32 d'échappement des gaz de combustion, qui est lui-même relié à une tuyère d'échappement 34.

3037106 8 Le turbopropulseur 10 est inversé, le compresseur basse pression 14 étant situé à l'arrière du moteur et la turbine BP étant située à l'avant du moteur, c'est-à-dire du côté de la boîte d'engrenage 24 et de l'hélice 26. Ceci est avantageux notamment par le fait que la turbine libre est reliée 5 directement à la boîte 24, sans nécessiter un arbre traversant le corps HP. La tuyère 34 peut être disposée sur un côté du moteur (par exemple à 3h ou 9h, par analogie avec le cadran d'une horloge). Elle comprend un orifice d'entrée de gaz débouchant dans le carter 32 et un orifice 36 de sortie de gaz débouchant sur un côté du turbopropulseur, au voisinage de 10 son extrémité avant. La tuyère 34 a en section une forme parallélépipédique allongée dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe A, ici sensiblement verticale. La tuyère définit une conduite de passage d'un flux de gaz 40, appelé second flux de gaz ou flux chaud.

15 La manche d'entrée d'air 30 est préférentiellement disposée sous le moteur (à 6h). Elle a une forme allongée, son axe d'allongement étant sensiblement parallèle à l'axe A. Elle s'étend sur sensiblement toute la dimension longitudinale du moteur et comprend un orifice d'entrée d'air située à l'avant du turbopropulseur et un orifice de sortie d'air débouchant 20 dans le carter 28 d'entrée d'air. La manche 30 a en section une forme parallélépipédique allongée dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe A, ici sensiblement horizontale. La manche définit une conduite de passage d'un flux de gaz 38, appelé premier flux de gaz ou flux froid.

25 Le flux primaire qui alimente le moteur comprend le flux froid 38 qui pénètre et s'écoule dans la manche 30, et le flux chaud 40 qui s'écoule dans la tuyère 34 et en sort (figure 2). Le turbopropulseur 10 est ici équipé d'un système de Rankine, c'est-à-dire d'un système configuré pour mettre en oeuvre un cycle de Rankine.

30 Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté sur les dessins, la manche 30 d'entrée d'air est équipée d'un échangeur thermique 3037106 9 42, qui a ici une forme générale plane et allongée. Cet échangeur 42 peut se présenter sous la forme d'une plaque rapportée sur une paroi, ici inférieure, de la manche 30 d'entrée d'air ou encore former cette paroi. L'échangeur 42 comprend un premier circuit de fluide, dont une 5 entrée 42a de fluide, et en particulier de gaz, est reliée à une sortie de gaz d'une turbine 44, et une sortie 42b de fluide, et en particulier de liquide, est reliée à un système comportant un réservoir de fluide 46 et une pompe 48. L'échangeur 42 comprend un second circuit de fluide, comportant une entrée 43a et une sortie 43b.

10 La tuyère 34 est également équipée d'un échangeur thermique 50, qui a ici une forme générale plane et allongée. Ce premier échangeur 50 peut se présenter sous la forme d'une plaque rapportée sur une paroi, ici latérale ou arrière, de la tuyère 34. En variante, la plaque pourrait directement remplacer une paroi de la tuyère et être destinée à être 15 balayée par le flux d'air chaud 40. L'échangeur 50 comprend un circuit de fluide, dont une entrée 50a de fluide, et en particulier de liquide, est reliée à une sortie de liquide du système comportant le réservoir 46 et la pompe 48, et une sortie 50b de fluide, et en particulier de gaz, est reliée à une entrée de gaz de la turbine 20 44. Le réservoir 46 est ici monté sur un côté du turbopropulseur 10 (à 3h ou 9h), au voisinage des compresseurs 14, 16. Il est ainsi localisé dans la nacelle du moteur. La pompe 48 est montée sur la boîte 24 et comprend un rotor entraîné par les engrenages de cette boîte 24. Ceci permet à la 25 pompe de fonctionner à régime constant. En variante, elle pourrait être reliée mécaniquement à toute partie tournante du moteur, tel que l'arbre du générateur de gaz. La turbine 44 est montée sur le dessus du turbopropulseur (à 12h) et s'étend parallèlement à l'axe A. Il s'agit d'une turbine à gaz dont le rotor 30 peut être relié à un rotor d'un générateur électrique 52 pour la génération d'électricité (flèche 54). La turbine 44 et le générateur 52 sont situés dans 3037106 10 une zone relativement froide du turbopropulseur, et ne sont donc pas trop contraints thermiquement en fonctionnement. La turbine 44 et le générateur 52 sont de préférence situés à proximité des équipements du moteur, à l'extrémité arrière du moteur, afin de minimiser les contraintes de routage 5 des énergies non propulsives ainsi générées (via les équipements classiques du moteur et via la sortie du générateur 52). L'invention propose d'utiliser de l'eau générée par un dispositif 60 de pile à combustible pour l'alimentation du second circuit de l'échangeur 42 (figures 2 et 3).

10 La figure 4 représente de manière très schématique un dispositif 60 de pile à combustible. Un dispositif 60 de ce type est une pile qui permet de générer de l'électricité grâce à l'oxydation sur une électrode 62 d'un combustible réducteur, tel que de l'hydrogène, couplée à la réduction sur une autre 15 électrode 64 d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air. Un tel dispositif 60 peut comprendre : - deux circuits 65, 66, un pour distribuer l'hydrogène et un autre pour distribuer l'oxygène et évacuer l'eau, - les deux électrodes 62, 64, une anode et une cathode pour faire circuler le 20 courant électrique (électrons), - une membrane 68 échangeuse de protons entre les deux électrodes 62, 64, cette membrane 68 faisant fonction d'électrolyte qui bloque le passage des électrons et laisse passer les ions H+, et - un catalyseur (platine), qui accélère les réactions chimiques.

25 L'hydrogène distribué par le premier circuit 65 arrive à l'anode 62, et une réaction chimique d'oxydation a lieu, le dihydrogène se transformant en protons et en électrons selon : 2H2 = 4H+ + 4e-. Les protons traversent alors la membrane 68 et les électrons, bloqués, sont contraints d'emprunter un circuit extérieur, ce qui va générer un courant électrique. À la cathode 30 64, les protons, les électrons, et du dioxygène (pur ou provenant de l'air) se rencontrent pour former de l'eau dans le second circuit 66, selon : 4H+ + 4e- 3037106 11 + 02 = 2H20. Cette réaction chimique permet donc de produire de l'eau, qui est utilisée dans la présente invention pour alimenter le second circuit de l'échangeur 42. A titre indicatif, sur une application type aéronef moyen courrier, la production d'eau par le dispositif 60 est de l'ordre de 30kg pour 5 100kW/h produit. La sortie 66b du circuit 66 du dispositif 60 peut délivrer de l'eau liquide ou de la vapeur d'eau. Dans ce dernier cas, des moyens 70 de condensation peuvent être utilisés pour transformer la vapeur d'eau en eau liquide, avant son acheminement par une conduite 72 jusqu'à l'échangeur 10 42 (figure 3). Le schéma de la figure 3 représente l'invention utilisée en combinaison avec un système de Rankine tel que décrit précédemment. Le réservoir 46 comprend un fluide caloporteur, sous forme liquide. La pompe 48 permet d'alimenter le circuit de l'échangeur 50, monté sur la tuyère 34.

15 Cet échangeur 50 a une fonction de vaporisation du fluide sous pression et assure donc son passage de la phase liquide à la phase gazeuse. Ceci est rendu possible par chauffage du liquide, l'énergie calorifique étant apportée par le flux de gaz chaud 40 s'écoulant dans la tuyère 34 et/ou par la tuyère elle-même chauffée par ces gaz. Le fluide vaporisé pénètre dans la turbine 20 à gaz 44 et y est détendu pour produire de l'énergie mécanique. L'énergie mécanique dernière peut entraîner le rotor du générateur électrique pour produire de l'électricité (flèche 54). A la sortie de la turbine 44, le gaz passe dans un des circuits de l'autre échangeur 42. Cet échangeur 42 a une fonction de condensation des gaz et assure donc son passage de la phase 25 gazeuse à la phase liquide. Ceci est rendu possible par refroidissement des gaz, l'énergie calorifique étant évacuée par l'eau ou la vapeur d'eau provenant du dispositif 60 et circulant dans l'autre des circuits de l'échangeur 42. Le fluide à l'état liquide est alors réinjecté dans le réservoir 46. L'eau, quant à elle, qui sort de l'échangeur 42, par la sortie 43b, sous 30 forme de vapeur ou d'eau, est évacuée à l'extérieur du turbopropulseur. Comme on le voit en figure 3, le dispositif 60 peut être situé dans l'aéronef 3037106 12 74, et donc à distance du turbopropulseur 10. Le positionnement du dispositif 60 dépend de la configuration de l'aéronef. En variante, il pourrait être monté sur le turbopropulseur 10. Bien que l'échangeur 42 associé au dispositif 60 à pile à combustible 5 soit monté sur la manche 30 d'entrée d'air dans l'exemple représenté, cet exemple n'est pas limitatif. L'échangeur 42 peut être monté ailleurs sur le turbopropulseur. L'invention n'est d'ailleurs pas limitée à un turbopropulseur mais concerne tout type de turbomachine d'aéronef. Le mode de réalisation de la figure 3 concerne un système de 10 Rankine à circuit fermé, dans lequel l'eau ou la vapeur d'eau issue du dispositif 60 est utilisée comme fluide de refroidissement. La figure 5 représente une variante de réalisation dans laquelle le système de Rankine est à circuit ouvert et l'eau issue du dispositif 60 est le fluide caloporteur impliqué dans le cycle de Rankine.

15 Dans cette variante, la sortie d'eau ou de vapeur d'eau 66b du dispositif 60 est reliée à l'entrée 50a de l'échangeur 50, par l'intermédiaire de la pompe 48 dans l'exemple représenté. Comme dans le cas précédent, des moyens de condensation 70 peuvent être prévus sur la conduite 72 d'acheminement de l'eau depuis le dispositif 60 jusqu'à la pompe 48.

20 En général, de l'eau est générée en continu par le dispositif 60. Il n'y a donc pas nécessairement besoin d'un réservoir 46 ni d'un échangeur 42 permettant de transformer le fluide caloporteur du cycle de Rankine sous forme liquide. A défaut d'un fonctionnement permanent du dispositif 60 et donc de production sans interruption d'eau, la récupération de l'eau en 25 sortie du dispositif 60 dans un réservoir 46 permettrait de réduire la taille de ce dernier par rapport à un système de Rankine non associé à un dispositif 60 à pile à combustible. La sortie 50b de l'échangeur est reliée à l'entrée de la turbine 44 dont le rotor peut être relié à un rotor d'un générateur électrique 52 pour la 30 génération d'électricité (flèche 54) 3037106 13 Le dispositif 60 produit de l'eau en continu ou non, comme indiqué dans ce qui précède. La pompe 48 achemine l'eau sortant du dispositif 60 ou depuis le réservoir 46, jusqu'à l'échangeur 50, monté sur la tuyère 34. Cet échangeur 50 a une fonction de vaporisation du fluide sous pression et 5 assure donc son passage de la phase liquide à la phase gazeuse. Ceci est rendu possible par chauffage du liquide, l'énergie calorifique étant apportée par le flux de gaz chaud 40 s'écoulant dans la tuyère 34 et/ou par la tuyère elle-même chauffée par ces gaz. Le fluide vaporisé pénètre dans la turbine à gaz 44 et y est détendu pour produire de l'énergie mécanique, cette 10 dernière pouvant entraîner le rotor du générateur électrique et produire de l'électricité (flèche 54). A la sortie de la turbine 44, la vapeur d'eau est évacuée vers l'extérieur du turbopropulseur.

Claims

REVENDICATIONS1. Turbomachine (10) d'aéronef, comportant un moteur (12) et au moins un échangeur de chaleur (42, 50), caractérisée en ce que ledit échangeur (42, 50) comprend au moins un circuit de fluide, dont un circuit de circulation d'eau comportant une entrée (43a, 50a) qui est configurée pour être reliée à une sortie (66b) d'eau ou de vapeur d'eau d'un dispositif (60) de pile à combustible.
2. Turbomachine (10) selon la revendication 1, comprenant au moins deux échangeurs de chaleur, dont - un premier échangeur (50) comportant un circuit de vaporisation, dont une entrée de fluide (50a) est reliée à un système comportant au moins une pompe (48) et un réservoir de fluide (46) et dont une sortie de fluide (50b) est reliée à une entrée de fluide d'une turbine (44), et - un second échangeur de chaleur (42) comportant un premier circuit de condensation, dont une entrée de fluide (42a) est reliée à une sortie de fluide de la turbine et dont une sortie de fluide (42b) est reliée audit système, et le second circuit de circulation d'eau dont une entrée (43a) est configurée pour être reliée à la sortie (66b) d'eau ou de vapeur d'eau du dispositif (60) de pile à combustible.
3. Turbomachine (10) selon la revendication 1, comprenant un premier échangeur (50) comportant un circuit de vaporisation, dont une entrée de fluide (50a) est reliée à la sortie (66b) d'eau ou de vapeur d'eau du dispositif (60) de pile à combustible, et dont une sortie de fluide (50b) est reliée à une entrée de fluide d'une turbine (44).
4. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, dans lequel ladite entrée de fluide (50a) du circuit de vaporisation du premier échangeur (50) est reliée à ladite sortie (66b) du dispositif (60) par un système comportant une pompe (48) et éventuellement un réservoir de fluide (46). 3037106 15
5. Turbomachine (10) selon la revendication 2 ou 4, dans laquelle ladite pompe (48) est montée sur une boîte d'engrenages (24) de la turbomachine, et en particulier sur un réducteur d'entraînement d'une hélice de propulsion (26) de la turbomachine. 5
6. Turbomachine (10) selon l'une des revendications 2 à 5, comprenant une conduite (34) de sortie d'un flux de gaz de combustion (40) dudit moteur, ledit premier échangeur (42) comprenant une surface d'échange thermique destinée à être balayée par ledit flux ou à être accolée à une paroi balayée par ledit flux. 10
7. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite conduite est une tuyère (34) d'échappement de gaz de combustion.
8. Aéronef (74), comportant au moins une turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (60) de pile à combustible formant un groupe auxiliaire de 15 puissance.
9. Aéronef (74) selon la revendication 8, comprenant des moyens (70) de condensation de vapeur d'eau sortant dudit dispositif (60), et des moyens (72) d'amenée de l'eau condensée jusqu'à l'entrée (43a, 50a) dudit circuit de circulation d'eau de l'échangeur (42, 50). 20
10. Procédé d'alimentation d'un circuit d'un échangeur de chaleur (42) dans une turbomachine, caractérisé en ce qu'il est alimenté par de l'eau provenant d'un dispositif (60) de pile à combustible.