FR3039516A1 - METHOD FOR MANAGING THE POWER OF A PROPULSION SYSTEM, PARTICULARLY IN THE AERONAUTICAL SECTOR, AND ESPECIALLY A SYSTEM COMPRISING TWO DRIVING MACHINES, SUCH AS A TURBOMACHINE AND AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE. - Google Patents

METHOD FOR MANAGING THE POWER OF A PROPULSION SYSTEM, PARTICULARLY IN THE AERONAUTICAL SECTOR, AND ESPECIALLY A SYSTEM COMPRISING TWO DRIVING MACHINES, SUCH AS A TURBOMACHINE AND AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE. Download PDF

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Berr Fabrice Le
Thomas Wasselin
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Abstract

La présente invention concerne un procédé de gestion de la puissance d'un système de propulsion comprenant une machine motrice avec conversion d'énergie à flux continu (10) et une machine motrice avec conversion d'énergie à flux discontinu (12) couplées mécaniquement, lesdites machines produisant des puissances équivalentes (Pm, Ptm) à appliquer sur l'arbre de propulsion (26) dudit système. Selon l'invention, on transmet tout ou partie de la puissance générée par l'une et/ou l'autre des machines motrices en fonction de la puissance demandée (P) sur l'arbre de propulsion (26).The present invention relates to a method for managing the power of a propulsion system comprising a driving machine with continuous flow energy conversion (10) and a driving machine with mechanically coupled discontinuous flow energy conversion (12). said machines producing equivalent powers (Pm, Ptm) to be applied to the propulsion shaft (26) of said system. According to the invention, all or part of the power generated by one and / or the other of the engines is transmitted as a function of the requested power (P) on the propulsion shaft (26).

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de gestion de la puissance d'un système de propulsion, en particulier dans le secteur aéronautique, et plus particulièrement d'un système de propulsion associant deux machines motrices, telles qu'une turbomachine, qui est une machine de conversion d’énergie à flux continu, et un moteur à combustion interne, qui est une machine de conversion d’énergie à flux discontinu.The present invention relates to a method for managing the power of a propulsion system, in particular in the aeronautical sector, and more particularly to a propulsion system combining two engines, such as a turbomachine, which is a a continuous flow energy conversion machine, and an internal combustion engine, which is a discontinuous flow energy conversion machine.

Comme cela est mieux décrit dans le document US 2011/108663, une turbomachine permet de disposer d'une densité de puissance très élevée pour le système de propulsion qui le rend très compétitif sur les aéronefs et d'une grande simplicité mécanique.As is better described in the document US 2011/108663, a turbomachine provides a very high power density for the propulsion system that makes it very competitive on aircraft and a great mechanical simplicity.

Cependant, un des principaux inconvénients de cette turbomachine est la consommation spécifique élevée en carburant particulièrement à faible puissance. A l’inverse, le moteur à combustion interne, tel que celui à pistons, présente l’avantage d’avoir une très bonne consommation spécifique sur l’ensemble de sa plage de fonctionnement.However, one of the main drawbacks of this turbomachine is the high specific fuel consumption, particularly at low power. Conversely, the internal combustion engine, such as the piston, has the advantage of having a very good specific consumption over its entire operating range.

Cependant, il est limité du point de vue de la puissance spécifique (en kilowatt par kilogramme - kW/kg) qui reste environ quatre fois plus faible que celle d’une turbomachine.However, it is limited in terms of the specific power (in kilowatt per kilogram - kW / kg) which remains about four times lower than that of a turbomachine.

La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient en associant de manière optimisée la turbomachine et le moteur à combustion interne afin de limiter la consommation globale en carburant du système de propulsion en fonction de la puissance demandée. A cet effet, l'invention concerne un procédé de gestion de la puissance d'un système de propulsion, en particulier dans le secteur aéronautique, comprenant une machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu et une machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu couplées mécaniquement entre elles, lesdites machines produisant des puissances équivalentes à appliquer sur l'arbre de propulsion dudit système, caractérisé en ce qu'on transmet tout ou partie de la puissance générée par l'une et/ou l'autre des machines motrices en fonction de la puissance demandée sur l'arbre de propulsion.The present invention proposes to remedy this drawback by optimally combining the turbomachine and the internal combustion engine in order to limit the overall fuel consumption of the propulsion system as a function of the power required. To this end, the invention relates to a method for managing the power of a propulsion system, in particular in the aeronautical sector, comprising a driving machine with continuous flow energy conversion and a power machine with energy conversion. discontinuous flow mechanically coupled together, said machines producing equivalent powers to be applied to the propulsion shaft of said system, characterized in that transmits all or part of the power generated by one and / or the other of engines according to the power required on the propulsion shaft.

Pour une puissance demandée sur l'arbre de propulsion supérieure à la puissance de l'une ou l'autre des machines, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu peut être utilisée en premier lieu pour qu'elle transmette à l'arbre de propulsion sa puissance maximale, puis le complément de puissance peut être fourni à l’aide de la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu jusqu'à obtenir la puissance demandée sur l'arbre de propulsion.For a power demand on the propulsion shaft greater than the power of one or the other of the machines, the driving machine with continuous flow energy conversion can be used first of all for transmitting to the power plant. propulsion shaft its maximum power, then the power supplement can be provided using the power machine with discontinuous flow energy conversion until get the requested power on the propeller shaft.

Pour une puissance demandée sur l'arbre de propulsion légèrement inférieure à la puissance de l'une ou l'autre des machines, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu peut être est utilisée pour qu'elle transmette à l'arbre de propulsion une très grande partie de sa puissance jusqu'à la puissance demandée. Dès que la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu est utilisée, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu peut être activée et peut se substituer à la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu dès qu'elle a atteint la puissance de cette machine.For a requested power on the drive shaft slightly lower than the power of one or the other of the machines, the driving machine with continuous flow energy conversion can be used to transmit it to the shaft propulsion a very large part of its power up to the requested power. As soon as the driving machine with continuous flow energy conversion is used, the driving machine with discontinuous flow energy conversion can be activated and can replace the driving machine with continuous flow energy conversion as soon as it has reached the power of this machine.

La puissance légèrement inférieure demandée sur l'arbre de propulsion peut être supérieure à 80% et inférieure à 100% à la puissance de l'une ou l'autre des machines.The slightly lower power required on the drive shaft can be greater than 80% and less than 100% the power of one or the other of the machines.

Pour une puissance demandée sur l'arbre de propulsion inférieure d'environ 80% à la puissance de l'une ou l'autre des machines, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu peut fournir tout ou partie de sa puissance à l'arbre de propulsion.For a power demand on the propulsion shaft that is about 80% lower than the power of one or the other of the machines, the driving machine with discontinuous flow energy conversion can supply all or part of its power to the propulsion shaft.

Pendant le fonctionnement de l'une des machines, l'autre des machines peut fonctionner au ralenti.During the operation of one of the machines, the other of the machines can operate in slow motion.

Pendant le fonctionnement de l'une des machines, l'autre des machines peut être à l'arrêt.During the operation of one of the machines, the other machine may be stopped.

On peut utiliser la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu pour le fonctionnement au ralenti du système.The prime mover with discontinuous flow energy conversion can be used for idle operation of the system.

Les arbres moteurs des machines peuvent être solidaires mécaniquement de l'arbre de propulsion par l’intermédiaire de moyens d'accouplement et on peut contrôler l'un et/ou l'autre des moyens d'accouplement en fonction de la puissance demandée à l'arbre de propulsion.The motor shafts of the machines can be mechanically secured to the propulsion shaft by means of coupling means and one and / or the other of the coupling means can be controlled according to the power demanded from the drive shaft. propulsion shaft.

On peut utiliser une turbomachine en tant que machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu.A turbomachine can be used as a prime mover with continuous flow energy conversion.

On peut utiliser un moteur à combustion interne en tant que machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu.An internal combustion engine can be used as a prime mover with discontinuous flow energy conversion.

Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle est annexée la figure unique qui montre un système de propulsion utilisant le procédé selon l'invention.The other features and advantages of the invention will now appear on reading the following description, given solely by way of illustration and not limitation, and to which is appended the single figure which shows a propulsion system using the method according to the invention. 'invention.

La figure unique illustre de manière schématique un système de propulsion avec l'association de deux machines motrices : une turbomachine 10, qui est une machine de conversion d’énergie à flux continu, et un moteur thermique 12, comme un moteur à combustion interne, avantageusement un moteur à combustion interne suralimenté, qui est une machine de conversion d’énergie à flux discontinu.The single figure schematically illustrates a propulsion system with the combination of two engines: a turbomachine 10, which is a continuous flow energy conversion machine, and a heat engine 12, such as an internal combustion engine, advantageously a supercharged internal combustion engine, which is a discontinuous flow energy conversion machine.

La turbomachine comprend un étage de compression 14 qui alimente en air comprimé une chambre de combustion 16 dont les gaz d'échappement traversent un étage de détente 18. L'étage de compression comprend au moins un compresseur 20, ici deux, d'un comburant, comme de l'air extérieur (flèche AE), dont l'air comprimé est envoyé dans la chambre de combustion 16 où se produit une combustion avec l'aide d'un combustible, comme du kérosène introduit dans cette chambre. Les gaz brûlés issus de cette chambre traversent l'étage de détente 18 qui comprend au moins une turbine de détente 22, ici deux, et sont ensuite être évacués (flèche G) vers l'extérieur. L’énergie thermique ainsi récupérée des gaz d'échappement sur les turbines est convertie en énergie mécanique avec une puissance maximale Ptm sur l'arbre de sortie 24 de la turbomachine. Cette énergie pourra ensuite être transmise à l'arbre de propulsion de 26 de l'aéronef pour assurer son déplacement, par une hélice de propulsion par exemple.The turbomachine comprises a compression stage 14 which supplies compressed air to a combustion chamber 16 whose exhaust gas passes through an expansion stage 18. The compression stage comprises at least one compressor 20, here two, an oxidizer , such as outside air (arrow AE), the compressed air is sent into the combustion chamber 16 where combustion occurs with the aid of a fuel, such as kerosene introduced into this chamber. The flue gases from this chamber pass through the expansion stage 18 which comprises at least one expansion turbine 22, here two, and are then evacuated (arrow G) to the outside. The heat energy thus recovered from the exhaust gases on the turbines is converted into mechanical energy with a maximum power Ptm on the output shaft 24 of the turbomachine. This energy can then be transmitted to the propulsion shaft 26 of the aircraft to ensure its movement, for example by a propeller propeller.

Le moteur à combustion interne 12 comprend, de manière connue en soi, au moins un cylindre 28, ici quatre cylindres, à l'intérieur desquels se produit la combustion d'un mélange d'un comburant, comme de l'air suralimenté, et un combustible, ici à titre d'exemple du kérosène. Ce moteur comprend une ligne d'admission d'air suralimenté 30 vers les cylindres et une ligne de sortie de gaz d'échappement 32 provenant de la combustion du mélange carburé dans les cylindres.The internal combustion engine 12 comprises, in a manner known per se, at least one cylinder 28, here four cylinders, inside which the combustion of a mixture of an oxidant, such as supercharged air, takes place and a fuel, here as an example of kerosene. This engine includes a supercharged air intake line to the cylinders and an exhaust gas exit line 32 from the combustion of the fuel mixture in the cylinders.

Ce moteur est raccordé à des moyens de suralimentation 33, qui sont, dans le cas de la figure, un turbocompresseur.This engine is connected to supercharging means 33, which are, in the case of the figure, a turbocharger.

Le turbocompresseur comprend au moins un compresseur 34 et au moins une turbine 36 reliés entre eux par un arbre mécanique 38.The turbocharger comprises at least one compressor 34 and at least one turbine 36 connected to each other by a mechanical shaft 38.

Les gaz d'échappement provenant de la ligne d’échappement 32 traversent la turbine 36 en y effectuant une détente pour être ensuite évacués vers l'extérieur (flèche G'). Cette détente permet à la turbine de récupérer de l'énergie pour actionner mécaniquement le compresseur auquel elle est reliée par l'arbre 38.The exhaust gas from the exhaust line 32 passes through the turbine 36 by relaxing there and then being discharged to the outside (arrow G '). This expansion allows the turbine to recover energy to mechanically actuate the compressor to which it is connected by the shaft 38.

Le compresseur ainsi entraîné comprime un comburant, comme de l'air extérieur (flèche AE') et génère un débit d’air à pression élevée qui est introduit la chambre de combustion des cylindres par la ligne d'admission 30 avec une augmentation de la pression d’admission et de la quantité d’air ingérée par le moteur. L’énergie générée par la combustion dans les cylindres du moteur produit une puissance maximale Pm à l'arbre de sortie du moteur 40, ici le vilebrequin, qui peut être également transmise à l'arbre de propulsion de 26 de l'aéronef.The compressor thus driven compresses an oxidizer, such as outside air (arrow AE '), and generates a high pressure air flow which is introduced into the combustion chamber of the cylinders via the intake line 30 with an increase in the intake pressure and the amount of air ingested by the engine. The energy generated by combustion in the engine cylinders produces a maximum power Pm at the output shaft of the engine 40, here the crankshaft, which can also be transmitted to the propulsion shaft 26 of the aircraft.

Comme cela est généralement admis, et afin de garantir la conservation de la moitié de la puissance totale du système de propulsion en cas d’avarie sur une des machines de conversions d’énergie, la puissance maximale Pm produite au vilebrequin 40 du moteur est sensiblement équivalente à celle (Ptm) produite à l'arbre de sortie 24 de la turbomachine.As is generally accepted, and in order to guarantee the conservation of half of the total power of the propulsion system in the event of damage on one of the energy conversion machines, the maximum power Pm produced at the crankshaft 40 of the engine is substantially equivalent to that (Ptm) produced at the output shaft 24 of the turbomachine.

Dans ce cas, pour pouvoir obtenir une telle puissance, il peut être estimé que la masse du moteur à combustion interne est quatre fois supérieure à la masse de la turbomachine.In this case, to obtain such power, it can be estimated that the mass of the internal combustion engine is four times greater than the mass of the turbomachine.

Les arbres de sortie 24 et 40 de la turbomachine et du moteur comportent des moyens d'accouplement à commande contrôlée, respectivement 42 et 44, avec l’arbre de propulsion 26 ainsi que des moyens mécaniques (non représentés), comme des boites de réduction/multiplication, pour distribuer la puissance produite par les machines à cet arbre de propulsion.The output shafts 24 and 40 of the turbomachine and the motor comprise controlled-control coupling means, respectively 42 and 44, with the propulsion shaft 26 as well as mechanical means (not shown), such as reduction boxes. / multiplication, to distribute the power produced by the machines to this propulsion shaft.

Pour le fonctionnement du système de propulsion, il est prévu d'utiliser tout ou partie de la puissance potentiellement générable par l'une et/ou l'autre des machines motrices (turbomachine 10 et/ou le moteur à combustion interne 12) en fonction de la puissance demandée P sur l'arbre de propulsion 26.For the operation of the propulsion system, it is intended to use all or part of the power potentially generable by one and / or the other of the engines (turbomachine 10 and / or the internal combustion engine 12) in function the requested power P on the propulsion shaft 26.

La consommation spécifique du moteur à combustion interne 12 étant par conception inférieure à la consommation spécifique de la turbomachine 10, l’utilisation du moteur à combustion interne est à privilégier par rapport à l’utilisation de la turbomachine.The specific consumption of the internal combustion engine 12 being by design less than the specific consumption of the turbomachine 10, the use of the internal combustion engine is to be preferred over the use of the turbomachine.

Cependant, si la turbomachine doit être activée et comme sa consommation spécifique est minimale à forte puissance, il faut privilégier une utilisation près de ce point de fonctionnement, le complément de puissance étant fourni par le moteur à combustion interne.However, if the turbomachine must be activated and its specific consumption is minimal at high power, it is necessary to favor a use near this point of operation, the complement of power being provided by the internal combustion engine.

Ainsi, dans le cas où la demande de puissance P est supérieure à la puissance Ptm de la turbomachine ou à la puissance Pm du moteur à combustion interne, la turbomachine est utilisée en priorité jusqu'à l'application sur l'arbre de propulsion 26 de sa puissance maximale Ptm (point de fonctionnement de consommation spécifique minimale de la turbomachine) puis le complément de puissance est fourni à l’aide du moteur à combustion interne pour arriver à la puissance demandée P.Thus, in the case where the power demand P is greater than the power Ptm of the turbomachine or the power Pm of the internal combustion engine, the turbomachine is used in priority until the application on the propulsion shaft 26 of its maximum power Ptm (operating point of minimum specific consumption of the turbomachine) then the complement of power is provided by means of the internal combustion engine to arrive at the requested power P.

Avantageusement, pendant le fonctionnement de la turbomachine jusqu'à la production de la puissance Ptm, le moteur est arrêté ou, par défaut, fonctionne au ralenti sur un point de fonctionnement à faible consommation horaire.Advantageously, during the operation of the turbomachine until the production of the power Ptm, the engine is stopped or, by default, operates at an idle speed on a point of operation with low hourly consumption.

Ce mode de fonctionnement permet de faire fonctionner la turbomachine sur un point de faible consommation et d'obtenir ainsi une consommation réduite de carburant sur l’ensemble de la plage de fonctionnement tout en assurant un fonctionnement lissé de la turbomachine, les fluctuations de puissance étant réalisées par le moteur à combustion interne, reconnu pour ses capacités de fonctionnement en transitoire, ce qui permet d’optimiser la réactivité du système.This operating mode makes it possible to operate the turbomachine on a point of low consumption and thus to obtain a reduced consumption of fuel over the entire operating range while ensuring a smooth operation of the turbomachine, the power fluctuations being performed by the internal combustion engine, recognized for its transient operating capabilities, which optimizes the responsiveness of the system.

Cette stratégie permet donc également de garantir un fonctionnement fiable et durable du système.This strategy also makes it possible to guarantee a reliable and durable operation of the system.

Dans le cas où la demande de puissance P à l'arbre de propulsion 26 est légèrement inférieure à la puissance Pm du moteur à combustion interne ou à la puissance Pm du moteur à combustion interne (compris entre 80% et approximativement 100%), la turbomachine est utilisée en premier lieu pour qu'elle transmette à l'arbre de propulsion une très grande partie de sa puissance.In the case where the power demand P on the propulsion shaft 26 is slightly less than the power Pm of the internal combustion engine or the power Pm of the internal combustion engine (between 80% and approximately 100%), the The turbomachine is used primarily to transmit a large part of its power to the propulsion shaft.

Simultanément, le moteur est activé (dans le cas où il est à l'arrêt) et dès qu'il a atteint la puissance de la turbomachine, cette dernière est désactivée et le moteur transmet sa puissance à l'arbre jusqu'à la puissance demandée.Simultaneously, the engine is activated (in the case where it is stopped) and as soon as it reaches the power of the turbomachine, the latter is deactivated and the engine transmits its power to the shaft until the power requested.

Dans le cas d'une de demande de puissance P à l'arbre de propulsion 26 inférieure à environ 80% de la puissance Ptm de la turbomachine ou de la puissance Pm du moteur à combustion interne, le moteur thermique fournit tout ou partie de sa puissance à l'arbre de propulsion.In the case of a power demand P to the propulsion shaft 26 less than about 80% of the power Ptm of the turbomachine or the power Pm of the internal combustion engine, the engine provides all or part of its power to the propulsion shaft.

Egalement, pendant le fonctionnement du moteur jusqu'à la puissance Pm, la turbomachine est arrêtée ou fonctionne au ralenti sur un point de fonctionnement à faible consommation horaire.Also, during operation of the engine up to the power Pm, the turbomachine is stopped or operates at an idle speed on a point of operation with low hourly consumption.

Bien entendu, ce mode couvre le fonctionnement au ralenti du système de propulsion avec la seule utilisation du moteur à combustion interne.Of course, this mode covers the idling operation of the propulsion system with the sole use of the internal combustion engine.

Ainsi, dans les modes de fonctionnement, il est d'abord privilégié le fonctionnement qui active, soit le moteur à combustion interne, soit la turbomachine, en privilégiant toujours le fonctionnement du moteur à combustion interne du fait de sa faible consommation spécifique. Dans le cas d’une utilisation simultanée des deux machines pour des puissances élevées, il est à privilégier une utilisation de la turbomachine au plus près son point de consommation spécifique minimum (généralement près du point de puissance maximum) et de compléter le besoin de puissance par le moteur à combustion interne.Thus, in the modes of operation, it is first of all privileged operation that activates, either the internal combustion engine or the turbomachine, always favoring the operation of the internal combustion engine because of its low specific consumption. In the case of simultaneous use of the two machines for high power, it is preferred to use the turbomachine closer to its minimum specific consumption point (generally close to the maximum power point) and to complete the power requirement. by the internal combustion engine.

Ce mode de fonctionnement permet d’obtenir une faible consommation spécifique globale tout en assurant une réactivité maximale et une bonne durée de vie du fait d’un fonctionnement très stabilisé de la turbomachine.This operating mode makes it possible to obtain a low overall specific consumption while ensuring maximum reactivity and a good service life due to a very stable operation of the turbomachine.

Bien entendu, il est à la portée de l'homme du métier de prévoir tous moyens pour contrôler les moyens d'accouplement pour les rendre opérationnels en fonction de la puissance demandée. A titre d'exemple, l'accouplement 42 sera actif et l'accouplement 44 sera inactif dans le mode de fonctionnement où la demande de puissance P à l'arbre de propulsion 26 est inférieure à la puissance Pm du moteur de façon à ce que seul le moteur thermique puisse fournir toute la puissance demandée.Of course, it is within the abilities of those skilled in the art to provide any means for controlling the coupling means to make them operational as a function of the power demanded. For example, the coupling 42 will be active and the coupling 44 will be inactive in the operating mode where the power demand P to the propulsion shaft 26 is lower than the power Pm of the engine so that only the heat engine can provide all the required power.

Les avantages obtenus sont les suivants : • une meilleure consommation spécifique et une meilleure réponse transitoire par rapport à un système équivalent basé uniquement sur une turbomachine, • une plus forte densité de puissance par rapport à un système équivalent basé uniquement sur un moteur thermique, • une augmentation potentielle de la durée de vie de la turbomachine dans le cas d’une utilisation très stabilisée avec gestion des fluctuations de puissance par le moteur à combustion interne • une mutualisation de certains composants de façon à réduire le poids et le coût du système global, • une limitation de la production de polluants, en bénéficiant notamment des capacités de dépollution du moteur à combustion interne sur les points de puissance limitée (utilisation par exemple de gaz d’échappement recirculés ou de systèmes de post-traitement spécifiques) et des avantages des systèmes de combustion à faibles émissions de polluants d’une turbomachine quand elle fonctionne à forte puissance (système de combustion à fonctionnement très pauvre permettant une réduction des émissions polluants). • une gestion adéquate de certains fonctionnements critiques des deux machines en utilisant les avantages de l’une pour compenser les défauts de l’autre : fonctionnement en altitude optimisé grâce à la turbomachine, réduction des risques d’extinction de flamme sur la turbomachine à faible puissance en utilisant préférentiellement le moteur à combustion interne sur ces points de fonctionnement.The advantages obtained are: • a better specific consumption and a better transient response compared to an equivalent system based solely on a turbomachine, • a higher power density compared to an equivalent system based solely on a heat engine, • a potential increase in the life of the turbomachine in the case of a highly stabilized use with management of power fluctuations by the internal combustion engine • a pooling of certain components in order to reduce the weight and cost of the overall system • a limitation of the production of pollutants, in particular benefiting from the depollution capacities of the internal combustion engine on points of limited power (use for example recirculated exhaust gases or specific post-treatment systems) and advantages combustion systems with low emissions of pollutants A turbomachine when it operates at high power (combustion system with very poor operation to reduce pollutant emissions). • an adequate management of certain critical operations of the two machines by using the advantages of one to compensate for the defects of the other: operation at altitude optimized thanks to the turbomachine, reduction of the risks of extinction of flame on the turbomachine with weak preferably using the internal combustion engine at these operating points.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1) Procédé de gestion de la puissance d'un système de propulsion, en particulier dans le secteur aéronautique, comprenant une machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu (10) et une machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu (12) couplées mécaniquement entre elles, lesdites machines produisant des puissances équivalentes (Pm, Ptm) à appliquer sur l'arbre de propulsion (26) dudit système, caractérisé en ce qu'on transmet tout ou partie de la puissance générée par l'une et/ou l'autre des machines motrices en fonction de la puissance demandée (P) sur l'arbre de propulsion (26).1) A method for managing the power of a propulsion system, in particular in the aeronautical sector, comprising a driving machine with continuous flow energy conversion (10) and a driving machine with discontinuous flow energy conversion (12) mechanically coupled together, said machines producing equivalent powers (Pm, Ptm) to be applied to the propulsion shaft (26) of said system, characterized in that transmits all or part of the power generated by the one and / or the other of the engines according to the requested power (P) on the propulsion shaft (26). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour une puissance demandée (P) sur l'arbre de propulsion supérieure à la puissance de l'une ou l'autre des machines, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu (10) est utilisée en premier lieu pour qu'elle transmette à l'arbre de propulsion (26) sa puissance maximale (Ptm), puis le complément de puissance est fourni à l’aide de la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu (12) jusqu'à obtenir la puissance demandée sur l'arbre de propulsion.2) Method according to claim 1, characterized in that, for a requested power (P) on the propulsion shaft greater than the power of one or the other of the machines, the prime mover with energy conversion to continuous flow (10) is used firstly for transmitting to the propulsion shaft (26) its maximum power (Ptm), then the power supplement is supplied using the prime mover with power conversion. discontinuous flow energy (12) until the requested power is obtained on the propulsion shaft. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour une puissance demandée (P) sur l'arbre de propulsion légèrement inférieure à la puissance de l'une ou l'autre des machines, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu (10) est utilisée pour qu'elle transmette à l'arbre de propulsion une très grande partie de sa puissance jusqu'à la puissance (P) demandée.3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that, for a requested power (P) on the propulsion shaft slightly less than the power of one or the other of the machines, the prime mover with power conversion. continuous flow energy (10) is used to transmit to the propulsion shaft a very large portion of its power up to the requested power (P). 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dès que la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu (10) est utilisée, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu (12) est activée et se substitue à la machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu (10) dès qu'elle a atteint la puissance de cette machine.4) Process according to claim 3, characterized in that, as soon as the driving machine with continuous flow energy conversion (10) is used, the driving machine with discontinuous flow energy conversion (12) is activated and substitutes for the driving machine with continuous flow energy conversion (10) as soon as it has reached the power of this machine. 5) Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, la puissance légèrement inférieure demandée (P) sur l'arbre de propulsion est supérieure à 80% et inférieure à 100% à la puissance de l'une ou l'autre des machines.5) Method according to claim 3 or 4, characterized in that the slightly lower power required (P) on the propulsion shaft is greater than 80% and less than 100% the power of one or the other machines. 6) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour une puissance demandée (P) sur l'arbre de propulsion inférieure d'environ 80% à la puissance de l'une ou l'autre des machines, la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu (12) fournit tout ou partie de sa puissance à l'arbre de propulsion.6) Method according to claim 1, characterized in that, for a requested power (P) on the propulsion shaft of about 80% lower than the power of one or other of the machines, the prime mover with discontinuous flow energy conversion (12) provides all or part of its power to the propulsion shaft. 7) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement de l'une des machines, l'autre des machines fonctionne au ralenti.7) Method according to one of the preceding claims, characterized in that, during the operation of one of the machines, the other machines operates idle. 8) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement de l'une des machines, l'autre des machines est à l'arrêt.8) Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that, during the operation of one of the machines, the other machine is stopped. 9) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise la machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu (12) pour le fonctionnement au ralenti du système.9) Method according to one of the preceding claims, characterized in that the driving machine with discontinuous flow energy conversion (12) for the idling operation of the system. 10) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les arbres moteurs (24, 40) des machines sont solidaires mécaniquement de l'arbre de propulsion (26) par l’intermédiaire de moyens d'accouplement (42, 44), caractérisé en ce qu'on contrôle l'un et/ou l'autre des moyens d'accouplement en fonction de la puissance demandée (P) à l'arbre de propulsion (26).10) Method according to one of the preceding claims, wherein the motor shafts (24, 40) of the machines are mechanically secured to the propulsion shaft (26) by means of coupling means (42, 44), characterized by controlling one and / or the other of the coupling means as a function of the requested power (P) to the propulsion shaft (26). 11) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise une turbomachine (10) en tant que machine motrice avec conversion d’énergie à flux continu.11) Method according to one of the preceding claims, characterized in that a turbomachine (10) is used as a prime mover with continuous flow energy conversion. 12) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise un moteur à combustion interne (12) en tant que machine motrice avec conversion d’énergie à flux discontinu.12) Method according to one of the preceding claims, characterized in that an internal combustion engine (12) is used as a prime mover with energy conversion discontinuous flow.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB610495A (en) * 1946-04-08 1948-10-15 Stanley George Hooker Improvements in or relating to power plants
US3007302A (en) * 1958-09-30 1961-11-07 Continental Aviat & Eng Corp Compound turbine-diesel power plant
US4369630A (en) * 1981-02-19 1983-01-25 Avco Corporation Combination drive system for ships
US5033269A (en) * 1989-04-03 1991-07-23 Smith Roger R Compound power plant
US20110108663A1 (en) * 2006-11-29 2011-05-12 Airbus Deutschland Gmbh Propulsion device with a plurality of energy converters for an aircraft
US20130213048A1 (en) * 2010-09-29 2013-08-22 Airbus Operations Gmbh Diesel engine/gas turbine compound engine for a means of transport

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB610495A (en) * 1946-04-08 1948-10-15 Stanley George Hooker Improvements in or relating to power plants
US3007302A (en) * 1958-09-30 1961-11-07 Continental Aviat & Eng Corp Compound turbine-diesel power plant
US4369630A (en) * 1981-02-19 1983-01-25 Avco Corporation Combination drive system for ships
US5033269A (en) * 1989-04-03 1991-07-23 Smith Roger R Compound power plant
US20110108663A1 (en) * 2006-11-29 2011-05-12 Airbus Deutschland Gmbh Propulsion device with a plurality of energy converters for an aircraft
US20130213048A1 (en) * 2010-09-29 2013-08-22 Airbus Operations Gmbh Diesel engine/gas turbine compound engine for a means of transport

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