FR3062420A1 - Dispositif d'entrainement d'une pompe a carburant pour turbomachine - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de transmission (6') destiné à entraîner une pompe (1) à carburant pour une turbomachine à partir d'un axe moteur de ladite turbomachine, comportant un réducteur (11) à train épicycloïdal comprenant trois éléments, un planétaire (11 A) central, une couronne (11 B) externe et un porte-satellites (11 U) dont les satellites (11 S) engrènent sur le planétaire et la couronne, un premier (11 U) des trois éléments étant destiné à être relié à l'axe moteur et un second (11 B) des trois éléments étant destiné à être relié à un arbre de la pompe, caractérisé en ce que lesdits trois éléments sont mobiles en rotation autour d'un axe du réducteur et en ce qu'il comporte en outre des moyens électriques (12) agencés pour entraîner en rotation le troisième (11 A) desdits éléments du réducteur (11), de manière à modifier un rapport de vitesse de rotation entre le premier et le second desdits éléments.
Description
@ Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES.
O Demande(s) d’extension :
Mandataire(s) :
GEVERS & ORES Société anonyme.
*54) DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT D'UNE POMPE A CARBURANT POUR TURBOMACHINE.
FR 3 062 420 - A1 (57) L'invention concerne un dispositif de transmission (6') destiné à entraîner une pompe (1 ) à carburant pour une turbomachine à partir d'un axe moteur de ladite turbomachine, comportant un réducteur (11) à train épicycloïdal comprenant trois éléments, un planétaire (11 A) central, une couronne (11 B) externe et un porte-satellites (11 U) dont les satellites (11 S) engrènent sur le planétaire et la couronne, un premier (11 U) des trois éléments étant destiné à être relié à l'axe moteur et un second (11 B) des trois éléments étant destiné à être relié à un arbre de la pompe, caractérisé en ce que lesdits trois éléments sont mobiles en rotation autour d'un axe du réducteur et en ce qu'il comporte en outre des moyens électriques (12) agencés pour entraîner en rotation le troisième (11 A) desdits éléments du réducteur (11 ), de manière à modifier un rapport de vitesse de rotation entre le premier et le second desdits éléments.
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Dispositif d’entraînement d’une pompe à carburant pour turbomachine
Domaine de l’invention:
La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines. Elle concerne plus particulièrement le circuit d’alimentation en carburant et la régulation du débit de carburant dans ce circuit.
Etat de la technique :
Les turbomachines installées sur un aéronef sont équipées d’un circuit d’alimentation en carburant, délivrant le carburant à la chambre de combustion, qui doit être régulé en fonction du besoin selon les conditions de vol. En référence à la figure 1, le circuit de carburant comprend généralement une pompe 1 principale haute pression de type volumétrique qui envoie le carburant vers un groupe hydromécanique 2 avant l’injection vers la chambre de combustion 3. L’ensemble est agencé pour assurer, en sortie vers la chambre de combustion, un débit de carburant adapté au besoin. Un boîtier de commande 4 pilote généralement le groupe hydromécanique 2 pour qu’il adapte le débit envoyé par la pompe 1 au besoin de la chambre de combustion 3.
En général, la pompe 1 est entraînée par un arbre de sortie du boîtier d’accessoires 5 de la turbomachine, lui-même entraîné par un axe moteur du corps primaire de la turbomachine, non représenté sur la figure 1. Un dispositif de transmission 6 est généralement installé entre l’arbre du boîtier de relais d’accessoires 5 et la pompe 1 pour adapter les régimes de rotation entre ces deux équipements. Ce dispositif détermine un rapport K entre la vitesse de la pompe 1 et la vitesse de rotation ω de l’axe moteur de la turbomachine. Ce dispositif entraîne généralement aussi un moyen d’alimentation 7 du circuit à partir des réservoirs de carburant 8.
La caractéristique linéaire Cyl de la pompe 1 entre le débit de carburant et sa vitesse d’entraînement dépend en particulier de sa cylindrée. La pompe 1 doit être dimensionnée de telle manière que cette cylindrée permette de délivrer les débits requis pour tous les régimes de fonctionnement de la turbomachine, donc de vitesse de l’arbre de sortie du boîtier de relais d’accessoires 5, aussi bien à basse vitesse qu’à haute vitesse.
Comme on peut le voir sur la figure 2, représentant les variations de débit F en fonction de la vitesse de rotation ω de l’axe moteur de la turbomachine, le besoin F1 en carburant varie de façon non linéaire en fonction du régime de la turbomachine. La vitesse de rotation ω de l’axe moteur de la turbomachine varie entre une valeur minimale cumin, pour l’allumage de la turbomachine, et une valeur maximale œmax pour le décollage. Le régime correspondant à un vol de croisière se situe entre ces deux extrêmes.
Suivant l’application, le point crucial est situé soit à l’allumage basse vitesse soit au décollage, à haute vitesse. Sur la figure 2, ce point crucial se situe au niveau de l’allumage, il faut choisir la cylindrée de la pompe de telle manière que sa caractéristique linéaire soit égale à la valeur Cyl1, pour assurer un débit suffisant lors de toutes les conditions de vol. Cette valeur Cyl1 peut être significativement supérieure à la valeur minimale Cylmin nécessaire dans certaines conditions de vol, voire à celle Cyl2 nécessaire lors du décollage.
Suivant ce dimensionnement, le débit fourni par la pompe suit donc la droite L1 sur le diagramme débit/vitesse de rotation de la figure 2. Pendant une large phase de vitesse d’entraînement, notamment en vol de croisière, la pompe délivre donc un débit supérieur au besoin en débit carburant, donc un surplus F2 de carburant.
Le groupe hydromécanique 2 doit donc renvoyer vers la pompe, par une boucle de recirculation 9, le surplus de carburant F2 par rapport au besoin.
Ce problème de régulation du débit de carburant est encore accentué lorsque le circuit de carburant est utilisé, comme indiqué sur la figure 1, pour actionner des géométries variables 10 de la turbomachine. L’actionnement des géométries variables 10 crée des variations de besoin en carburant dans le circuit qui doivent être prises en compte dans le dimensionnement de la pompe 1, dans le fonctionnement du groupe hydromécanique 2 et dans les caractéristiques de la boucle de recirculation 9.
Cette architecture du système d’alimentation en carburant présente plusieurs inconvénients. Le surplus de débit injecté par la pompe 1 induit un surplus de prélèvement de puissance sur le boîtier de relais d’accessoires 5 par rapport au besoin, préjudiciable au rendement de la turbomachine. Le surplus de puissance mécanique se transforme en puissance thermique dissipée dans la boucle de recirculation 9 qui doit être évacuée. Cela a une influence négative sur la taille et la masse du circuit de carburant, notamment pour des échangeurs thermiques, non représentés, placés pour évacuer la chaleur dans ce circuit.
L’invention a pour objectif de remédier au moins à certains de ces inconvénients.
Exposé de l’invention :
A cet effet, l’invention concerne un dispositif de transmission destiné à entraîner une pompe à carburant pour une turbomachine à partir d’un axe moteur de ladite turbomachine, comportant un réducteur à train épicycloïdal comprenant trois éléments, un planétaire central, une couronne externe et un porte-satellites dont les satellites s’engrènent avec le planétaire et la couronne, un premier des trois éléments étant destiné à être relié à l’axe moteur et un second des trois éléments étant destiné à être relié à un arbre de la pompe, caractérisé en ce que lesdits trois éléments sont mobiles en rotation autour d’un axe du réducteur et en ce qu’il comporte en outre des moyens électriques agencés pour entraîner en rotation le troisième desdits éléments du réducteur, de manière à modifier un rapport de vitesse de rotation entre le premier et le second desdits éléments.
Le dispositif de transmission ainsi agencé permet de modifier la vitesse de la pompe pour un régime moteur donné de la turbomachine. Ainsi, on peut adapter la vitesse de la pompe pour qu’elle délivre le bon débit de carburant aux différents points de fonctionnement de la turbomachine. En se fixant une vitesse maximale admissible de la pompe, la cylindrée de la pompe ne dépend plus que du point de fonctionnement au décollage et non de celui à l’allumage.
D’un point de vue énergétique, la puissance prélevée sur l’axe moteur sera dans certaines phases de vol inférieure au besoin de puissance hydraulique de la pompe et dans certaines phases de vol supérieure au besoin de phase de vol mais l’énergie globale durant toute la phase de vol sera proche du besoin minimum. On obtient donc un gain sur la puissance prélevée pour le fonctionnement du circuit carburant.
Cela permet également de diminuer très fortement le dimensionnement de la boucle de recirculation de carburant, ainsi que les réjection thermiques.
De préférence, les moyens électriques sont agencés pour avoir une fonction de générateur d’électricité lorsqu’ils travaillent en frein dans le dispositif.
De manière encore plus préférentielle, le dispositif de transmission comporte en outre des moyens d’accumulation agencés pour accumuler au moins une partie de l’énergie électrique lorsque les moyens électriques fonctionnent en générateur et pour restituer de l’énergie électrique aux moyens électriques lorsque ces derniers sont moteurs.
L’équilibre approché entre l’énergie motrice et l’énergie génératrice se traduit par la possibilité d’optimisation des paramètres du dispositif tels que la raison du train du réducteur et des paramètres d’intégration dans la turbomachine tels que la rotation d’entrée côté axe moteur, ce qui influence par exemple la conception d’un boîtier de relais d’accessoires sur lequel est monté le dispositif.
Dans une variante préférentielle de réalisation, le dispositif de transmission est agencé de sorte que le premier desdits éléments du réducteur est la couronne, le second desdits éléments est le porte-satellites et le troisième desdits éléments est le planétaire.
Cette variante de réalisation permet de répondre à deux contraintes technologiques : une vitesse de rotation de la pompe inférieure à celle en entrée du dispositif, une vitesse de rotation des moyens électriques limitée à une valeur maximale.
Ces contraintes permettent de minimiser le dimensionnement de la pompe, du moteur des moyens électriques et d’un boîtier de relais d’accessoire transmettant la puissance de l’axe moteur au dispositif.
L’invention concerne également un système d’alimentation en carburant d’une turbomachine comportant une pompe agencée pour fournir un débit de carburant qui est une fonction croissante de la vitesse de rotation d’un arbre de ladite pompe et un dispositif de transmission tel que décrit précédemment dans lequel le second desdits éléments est relié audit arbre de la pompe.
L’invention concerne également une turbomachine comportant un tel système d’alimentation.
Avantageusement, un boîtier de relais d’accessoires est placé entre l’axe moteur et le premier desdits éléments du réducteur.
L’invention concerne aussi un procédé d’entraînement d’une pompe à carburant pour turbomachine dans un aéronef à partir d’un axe moteur de ladite turbomachine, la pompe étant agencée pour fournir un débit de carburant qui est une fonction croissante de la vitesse de rotation d’un arbre de ladite pompe, ledit arbre étant entraîné au moyen un réducteur à train épicycloïdal comprenant trois éléments, un planétaire central, une couronne externe et un porte-satellites dont les satellites s’engrènent avec le planétaire et la couronne, un premier des trois éléments étant relié à un axe moteur de la turbomachine et un second des trois éléments étant relié à l’arbre de la pompe, caractérisé en ce qu’on modifie la vitesse de rotation de l’arbre de la pompe en pilotant la vitesse de rotation du troisième élément du réducteur, de manière à ce que le débit de carburant délivré par la pompe soit adapté aux conditions de vol de l’aéronef.
Préférentiellement, on entraîne le troisième élément par des moyens électriques.
Encore plus préférentiellement, on récupère de l’énergie électrique lorsque lesdits moyens électriques fonctionnent en générateurs.
Brève description des figures :
La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 présente très schématiquement un circuit de carburant selon l’état de la technique ;
la figure 2 présente un diagramme en vitesse de rotation de la turbomachine et débit montrant l’écart entre le débit fourni par la pompe de carburant et le besoin, pour un circuit selon la figure 1 ;
la figure 3 présente très schématiquement une demi coupe d’une turbomachine pouvant utiliser l’invention ;
la figure 4 présente des vues en éclaté et un schéma pour un réducteur à train épicycloïdal pouvant être utilisé par l’invention ;
la figure 5 présente le schéma d’un dispositif de transmission selon l’invention entre la turbomachine et la pompe utilisant un réducteur de la figure 4 ; et la figure 6 présente très schématiquement un circuit de carburant utilisant le dispositif de la figure 5.
Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures.
Description d’un mode de réalisation :
Dans une turbomachine, par exemple une turbomachine à double flux représentée sur la figure 3, le flux d’air en sortie de soufflante 20 se divise en un flux primaire P entrant dans le moteur et en un flux secondaire S entourant ce dernier. Le flux primaire traverse alors des compresseurs basse pression 21 et haute pression 22, la chambre de combustion 3 alimentée par le circuit de carburant précédemment évoqué, puis des turbines haute pression 24 et basse pression 25. Généralement, l’ensemble des compresseurs haute pression 22 et des turbines haute pression 24 tourne d’un bloc sur un axe commun 26 et forme la partie moteur de la turbomachine avec la chambre de combustion.
Généralement, l’axe moteur 26 entraîne le boîtier de relais d’accessoires 5 qui peut comporter plusieurs trains d’engrenages reliés à des arbres de sortie pour entraîner divers équipements. Ici un des arbres de sortie du boîtier d’engrenage, tournant à une vitesse ω5 proportionnelle à la vitesse ω de l’axe moteur 26, entraîne, par un dispositif de transmission 6’, la pompe volumétrique 1 qui alimente le groupe hydromécanique 2 injectant le carburant dans la chambre de combustion 3. Généralement aussi, le boîtier de relais d’accessoires fait le lien entre l’axe moteur 26 et un démarreur/générateur, non représenté sur cette figure, qui peut être utilisé pour entraîner la turbomachine lors des phases de démarrage ou générer un courant électrique lorsque la turbomachine est allumée.
La turbomachine peut aussi comporter des géométries variables 10, précédemment évoquées, que l’on peut activer dans certaines conditions d’utilisation. Ces géométries variables 10 sont, par exemple, des aubes à calage variable en entrée de compresseur basse pression.
Ici, en référence à la figure 6, le système d’alimentation en carburant comporte un dispositif de transmission 6’ entre le boîtier de relais d’accessoires 5 et la pompe 1 différent du système de la figure 1. La pompe 1 peut être de même nature que pour la solution classique. C’est une pompe volumétrique rotative, dont le débit est une fonction croissante de la vitesse de rotation ω1, apte à fournir le débit nécessaire à l’injection dans la chambre de combustion 3 et à mettre le circuit carburant en pression. De préférence, elle a une caractéristique linéaire Cyl, dépendant de sa cylindrée, qui relie le débit de sortie à la vitesse de rotation ω1.
Le dispositif de transmission 6’ comporte un réducteur à train épicycloïdal dont on utilise les propriétés pour adapter la vitesse de rotation de la pompe 1 au besoin de débit de carburant suivant les différents régimes de fonctionnement de la turbomachine.
En référence, à la figure 4, le réducteur à train épicycloïdal 11 comporte :
- un planétaire central 11 A, agencé pour pouvoir tourner autour de l’axe du train à une vitesse ωΑ ;
- des satellites 11S s’engrenant avec le planétaire central 11A et portés par un porte-satellites 11 U, le porte-satellites 11U étant agencé pour pouvoir tourner autour de l’axe du train à une vitesse ωΙΙ ;
- Une couronne 11B externe avec laquelle les satellites 11S s’engrènent également, la couronne 11B étant agencée pour pouvoir tourner autour de l’axe du train à une vitesse ωΒ.
Une caractéristique du réducteur à train épicycloïdal 11 est donc que ses trois éléments, le planétaire central 11 A, le porte-satellites 11U et la couronne 11 B, sont capables de tourner. Ici, par exemple, la couronne 11B est libre de tourner à l’intérieur d’un carter fixe 11C protégeant le réducteur 11.
Le fonctionnement du train du réducteur 11 est régi par la formule de Willis qui montre qu’il s’agit d’un mécanisme à deux degrés de liberté et que la connaissance des vitesses de rotation de deux éléments parmi le planétaire central 11 A, le porte-satellites 11U et la couronne 11 B, permet le calcul de la vitesse de rotation du troisième.
Rotation du planétaire central 11A : ωΑ
Rotation du porte-satellites 11U : cüU
Rotation de la couronne 11B : ωΒ
Formule de WILLIS : (ωΑ - uuU) / (ωΒ- uuU) = k ou ωΑ - k* ωΒ + (k-1 )* uuU = 0
Dans la formule de Willis, le facteur k, aussi appelé raison du train, est une constante déterminée par la géométrie des engrenages. Pour le réducteur 11 de la figure 4, k = - ZB/ZA, où ZA est le nombre de dents du planétaire central A et ZB le nombre de dents de la couronne B. Le facteur k est donc négatif avec un module inférieur à 1.
On comprend donc que, si l’arbre de sortie du boîtier de relais d’accessoires 5 est couplé à l’un des trois éléments et l’arbre de la pompe 1 est couplé à un deuxième élément, on peut faire varier la vitesse de rotation de la pompe 1 pour une vitesse donnée de l’arbre du boîtier 5 en faisant varier la vitesse de rotation du troisième élément.
Selon l’invention, un moteur électrique 12 est couplé audit troisième élément pour piloter la vitesse de rotation de ce dernier.
La figure 5 illustre une configuration particulière où un arbre de sortie du boîtier 5 est relié à la couronne 11 B, l’arbre de la pompe 1 au porte-satellites 11U et le rotor du moteur électrique 12 au planétaire central 11A.
Avantageusement, comme on peut le voir sur la figure 5, le moteur électrique 12 est relié à une batterie 13 par l’intermédiaire d’un convertisseur de tension réversible 14, de manière à ce que la batterie puisse servir de réservoir d’énergie, alimentant le moteur 12 lorsqu’il a besoin de puissance et stockant l’énergie lorsque le moteur fonctionne en frein pour ralentir le planétaire central 11 A.
Le moteur 12 comporte un stator et un rotor. Le moteur est pilotable en couple appliqué sur le rotor pour atteindre une vitesse de rotation ω12 du rotor. II s’agit par exemple d’un moteur asynchrone en courant alternatif. Dans ce cas, le convertisseur réversible 14 est donc un convertisseur AC/DC entre courant alternatif et courant continu. Le couple et la vitesse du moteur 12 sont alors pilotés par la puissance électrique et la fréquence du courant envoyé par le convertisseur
14.
Six combinaisons sont possibles pour positionner les trois équipements par rapport aux trois éléments du réducteur à train épicycloïdal 11. Elles sont répertoriées dans le tableau ci-dessous. Ce tableau 1 indique également la fonction donnant la vitesse ω1 de la pompe à partir de la vitesse ω5 de l’arbre du boîtier 5 et de la vitesse ω12 du moteur 12, en les associant aux vitesses de rotation ωΑ, ωΒ, ωΙΙ, des éléments correspondants du réducteur 11 dans la configuration.
| Boîtier 5 relié au porte-satellites 11U | Vitesse de la pompe | |
| 1A | Moteur 12 relié à la couronne 11B et Pompe 1 reliée au planétaire 11A | ω1 = (1-k)*cu5 + k * ω12 |
| 1B | Moteur 12 relié au planétaire 11A et Pompe 1 reliée à la couronne 11B | ω1 = -ω5*(1 -k)/k + ω12/k |
| Boîtier 5 relié à la couronne 11B | Vitesse de la pompe | |
| 2A | Moteur 12 relié au porte-satellites 11U et Pompe 1 reliée au planétaire 11A | ω1 = k *ω5 + (1-k)*cu12 |
| 2B | Moteur 12 relié au planétaire 11A et Pompe 1 reliée au porte-satellites 11U | ω1 = -üù5*k/(1-k) + ω12/(1 -k) |
| Boîtier 5 relié au planétaire 11A | Vitesse de la pompe | |
| 3A | Moteur 12 relié à la couronne 11B et Pompe 1 reliée au porte-satellites 11U | ω1 = ω5/(1 -k) - cu12*k/(1-k) |
| 3B | Moteur 12 relié au porte-satellites 11U et Pompe 1 reliée à la couronne 11B | ω1 = ωδ/k - ω12*(1 -k)/k |
Tableau 1.
Par ailleurs, en référence à la figure 6, le système d’alimentation en carburant diffère également de celui de la figure 1 en ce que le boîtier de commande 4’ est 5 relié au convertisseur 14, pour piloter la vitesse ω12 et le couple du moteur 12 en vue d’adapter la vitesse ω1 de la pompe 1 pour une valeur donnée de la vitesse de rotation ω5 de l’arbre de sortie du boîtier 5, elle-même déterminée par la vitesse de rotation ω de l’arbre moteur 26.
Le choix des paramètres du dispositif que sont la raison k du train 10 épicycloïdal du réducteur 11, le rapport de la vitesse de rotation ω5 en sortie du boîtier 5 par rapport à la vitesse de rotation ω de l’axe 26 de la turbine, la caractéristique linéaire Cyl de la pompe 1, et le choix parmi les configurations 1A à 3B, doit être fait pour atteindre en particulier les objectifs suivants :
- permettre à la pompe 1 de tourner à une vitesse ω1 qui s’ajuste pour fournir un débit 0γΙ*ω1 correspondant au besoin F1, tel que représenté par exemple dans la figure 2, lorsque la vitesse de rotation de l’axe moteur 26 de la turbomachine varie entre ses valeurs minimale cumin et maximale œmax ;
- minimiser la puissance dépensée dans le moteur 12 pour ajuster la vitesse ω1 de la pompe 1 sur la plage de fonctionnement de la turbomachine.
Par ailleurs, les contraintes technologiques sur les équipements utilisés impliquent généralement que :
- la vitesse ω1 de la pompe 1 doit être inférieure à celle ω5 de l’arbre de sortie du boîtier de relais d’accessoires 5 ; et
- la vitesse ω12 du moteur électrique 12 doit limitée à une valeur maximale.
II a été trouvé que la configuration 2B du tableau 1, en particulier, permet de répondre à ces contraintes.
L’architecture de cette configuration est schématiquement représentée sur la figure 5.
On rappelle que dans cet exemple, la vitesse ω1 de la pompe 1 est donnée par la formule du tableau 1 :
ω1 = -uu5*k/(1-k) + ω12/(1 -k)
Lors du fonctionnement de la turbomachine sur l’aéronef, le boîtier de commande 4’ ajuste la vitesse ω1 de la pompe 1 au besoin en carburant de la chambre d’allumage 3 faisant varier la vitesse ω12 du moteur 12.
Selon que la vitesse de rotation du moteur 12 est positive ou négative, le moteur 12 apporte de la puissance pour augmenter la vitesse de la pompe 1 ou en récupère pour diminuer cette vitesse. La puissance prélevée sur l’arbre de sortie du boîtier de relais d’accessoires 5 est, dans certaines phases de vol, inférieure au besoin de puissance hydraulique de la pompe 1 et, dans certaines phases de vol, supérieure au besoin de phase de vol.
En fonctionnement, le train épicycloïdal se comporte de trois façons différentes.
Premièrement, si la vitesse ω5 de l’arbre du boîtier 5 est telle que la vitesse ω1 de la pompe 1 correspond au besoin, la vitesse de pilotage ω12 du moteur 12 est nulle et la vitesse de la pompe 1 est reliée à la vitesse de l’arbre du boîtier 5 par le rapport de réduction du train épicycloïdal à vitesse du moteur 12 nulle.
Deuxièmement, si la vitesse ω5 de l’arbre du boîtier 5 est telle que la vitesse ω1 de la pompe 1 est supérieure au besoin, le moteur 12 sera piloté pour fonctionner dans un certain sens de rotation en mode générateur à une vitesse ω12 adaptée pour réduire la vitesse ω1 de la pompe 1.
Troisièmement, si la vitesse ω5 de l’arbre du boîtier 5 est telle que la vitesse ω1 de la pompe 1 est inférieure au besoin, le moteur 12 sera piloté pour fonctionner dans l’autre sens de rotation en mode moteur à une vitesse ω12 adaptée pour augmenter la vitesse de la pompe 1.
La batterie 13 et le convertisseur réversible 14 permettent de récupérer l’énergie prélevée par le moteur 12 lors des phases de vol où il fonctionne en générateur d’énergie et de la restituer lors des phases de vol où la pompe 1 doit être accélérée par l’action du moteur 12.
Lors de la conception de la pompe 1, il n’est donc plus nécessaire de la dimensionner avec une cylindrée correspondant à la valeur maximale de Cyl mais, par exemple, pour une valeur intermédiaire. Si l’on se réfère au cas de la figure 2, par exemple, en se fixant une vitesse maximale admissible pour la pompe 1, on peut dimensionner la pompe 1 pour le point de décollage et non plus pour le point d’allumage, plus contraignant. Cela permet de diminuer la cylindrée de la pompe par rapport à l’état de la technique.
De plus, le système permet de fournir toujours à la pompe 1 la puissance minimale pour répondre au besoin en débit de carburant. Cela a deux conséquences positives.
Premièrement, la puissance prélevée directement sur l’arbre de sortie du boîtier de relais d’accessoires 5 est tantôt supérieure tantôt inférieure au besoin mais la différence par rapport à la puissance nécessaire au besoin est stockée puis restituée par le moteur 12 et sa batterie 13. Globalement la puissance prélevée sur la turbomachine est donc inférieure à celle qui est prélevée dans une architecture telle que celle décrite dans la figure 1.
Deuxièmement, le débit délivré par la pompe 1 étant adapté au besoin, il n’y a plus besoin d’une boucle de recirculation sortant du groupe hydromécanique 2 5 de régulation pour les phases de fonctionnement stationnaire. II n’y a donc plus besoin d’évacuer le surplus d’énergie thermique créé par le surplus de débit. Cela permet donc de simplifier le circuit de carburant et de minimiser la taille des échangeurs thermiques sur le circuit de carburant.
En référence à la figure 6, le circuit de carburant conserve une boucle de 10 recirculation 9’ qui est seulement dimensionnée pour permettre au circuit de s’adapter lors des transitoires, en tenant compte des temps de réaction des équipements tels que le groupe hydromécanique 2, la pompe 1 et les capteurs non représentés qui sont utilisés pour la régulation.
Claims (10)
- Revendications1. Dispositif de transmission (6’) destiné à entraîner une pompe (1) à carburant pour une turbomachine à partir d’un axe moteur (26) de ladite turbomachine, comportant un réducteur (11) à train épicycloïdal comprenant trois éléments, un planétaire (11 A) central, une couronne (11 B) externe et un portesatellites (11 U) dont les satellites (11 S) s’engrènent avec le planétaire et la couronne, un premier des trois éléments étant destiné à être relié à l’axe moteur et un second des trois éléments étant destiné à être relié à un arbre de la pompe, caractérisé en ce que lesdits trois éléments sont mobiles en rotation autour d’un axe du réducteur et en ce qu’il comporte en outre des moyens électriques (12) agencés pour entraîner en rotation le troisième desdits éléments du réducteur (11), de manière à modifier un rapport de vitesse de rotation entre le premier et le second desdits éléments.
- 2. Dispositif de transmission (6’) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens électriques (12) sont agencés pour avoir une fonction de générateur d’électricité lorsqu’ils travaillent en frein dans le dispositif (6’).
- 3. Dispositif de transmission (6’) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte en outre des moyens d’accumulation (13) agencés pour accumuler au moins une partie de l’énergie électrique lorsque les moyens électriques (12) fonctionnent en générateur et pour restituer de l’énergie électrique aux moyens électriques (12) lorsque ces derniers sont moteurs.
- 4. Dispositif de transmission (6’) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier desdits éléments du réducteur (11) est la couronne (11 B) , le second desdits éléments est le porte-satellites (11 U) et le troisième desdits éléments est le planétaire (11 A).
- 5. Système d’alimentation en carburant d’une turbomachine comportant une pompe (1) agencée pour fournir un débit de carburant qui est une fonction croissante de la vitesse de rotation (ω1) d’un arbre de ladite pompe et un dispositif de transmission (6’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le second desdits éléments est relié audit arbre de la pompe (1).
- 6. Turbomachine comportant un système d’alimentation selon la revendication précédente.
- 7. Turbomachine selon la revendication précédente, dans laquelle un boîtier (5) de relais d’accessoires est placé entre l’axe moteur (26) et le premier desdits éléments du réducteur (11 ).
- 8. Procédé d’entraînement d’une pompe (1) à carburant pour turbomachine dans un aéronef à partir d’un axe moteur (26) de ladite turbomachine, la pompe étant agencée pour fournir un débit de carburant qui est une fonction croissante de la vitesse de rotation (ω1) d’un arbre de ladite pompe, ledit arbre étant entraîné au moyen un réducteur (11) à train épicycloïdal comprenant trois éléments, un planétaire (11 A) central, une couronne (11 B) externe et un porte-satellites (11 U) dont les satellites (11 S) s’engrènent avec le planétaire et la couronne, un premier des trois éléments étant relié à l’axe moteur (26) de la turbomachine et un second des trois éléments étant relié à l’arbre de la pompe, caractérisé en ce qu’on modifie la vitesse de rotation de l’arbre de la pompe en pilotant la vitesse de rotation du troisième élément du réducteur, de manière à ce que le débit de carburant délivré par la pompe soit adapté aux conditions de vol de l’aéronef.
- 9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on entraîne le troisième élément par des moyens électriques (12).
- 10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on récupère de l’énergie électrique lorsque lesdits moyens électriques (12) fonctionnent en générateurs.1/3
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1750741A FR3062420B1 (fr) | 2017-01-30 | 2017-01-30 | Dispositif d'entrainement d'une pompe a carburant pour turbomachine |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR1750741 | 2017-01-30 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR3062420A1 true FR3062420A1 (fr) | 2018-08-03 |
| FR3062420B1 FR3062420B1 (fr) | 2021-02-12 |
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ID=58228335
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|---|---|
| FR (1) | FR3062420B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114026313A (zh) * | 2019-07-26 | 2022-02-08 | 赛峰飞机发动机公司 | 包括具有起动器-发电机功能的电机的涡轮机以及用于控制这种电机的速度的方法 |
| CN114026313B (zh) * | 2019-07-26 | 2024-06-07 | 赛峰飞机发动机公司 | 包括具有起动器-发电机功能的电机的涡轮机以及用于控制这种电机的速度的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000027720A (ja) * | 1998-07-09 | 2000-01-25 | Zexel Corp | 内燃機関用燃料ポンプの制御装置 |
| AU730265B2 (en) * | 1997-04-18 | 2001-03-01 | Transport Energy Systems Pty Ltd | Hybrid propulsion system for road vehicles |
| FR2934321A1 (fr) * | 2008-07-25 | 2010-01-29 | Hispano Suiza Sa | Regulation du debit de carburant preleve dans un circuit carburant d'un aeronef propulse par un moteur. |
-
2017
- 2017-01-30 FR FR1750741A patent/FR3062420B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3062420B1 (fr) | 2021-02-12 |
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