FR3082560A1 - Systeme embarque et procede pour le drainage d'un moteur d'aeronef - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne le domaine de la propulsion aéronautique, et plus particulièrement un système embarqué (10) et un procédé pour le drainage d'un moteur d'aéronef. Le système embarqué (10) comporte un réservoir tampon (11) avec un passage d'admission (14) par gravité de fluide provenant du moteur (101) d'aéronef, un réservoir primaire (12), disposé au-dessus du réservoir tampon (11), avec un passage de vidange (17) du fluide provenant du moteur (101) d'aéronef, et un circuit de relevage (13), reliant le réservoir tampon (11) au réservoir primaire (12) pour transférer du réservoir tampon (11) au réservoir primaire (12) le fluide provenant du moteur (101) d'aéronef.

Description

Arrière-plan de l'invention
La présente divulgation concerne le domaine de la propulsion aéronautique, et plus particulièrement un système embarqué pour le drainage d'un moteur d'aéronef.
Dans le présent contexte, on entend par « moteur d'aéronef » tout propulseur embarqué à bord d'un aéronef et destiné à sa propulsion en vol, en particulier les moteurs à turbine à gaz, comme par exemple les turboréacteurs à simple ou double flux, les turbopropulseurs ou les turbomoteurs, mais aussi les moteurs à pistons ou électriques.
Normalement les moteurs d'aéronef comprennent des pièces mobiles soumises à des contraintes mécaniques et thermiques élevées. Il est donc généralement important d'alimenter en fluide lubrifiant certains éléments du moteur, notamment les paliers de support d'arbres rotatifs. En outre, les moteurs d'aéronef peuvent comprendre aussi des actionneurs hydrauliques, qui peuvent notamment utiliser du carburant comme fluide hydraulique et/ou comme lubrifiant. Une partie de ces fluides peut s'échapper par vaporisation ou écoulement liquide, et représente une source potentielle de pollution environnementale. Ainsi, pour réduire ou éviter cette pollution, des réservoirs embarqués ont été proposés, notamment dans la publication de demande internationale de brevet WO 2015/082833 Al, pour recevoir des fluides drainés du moteur, et les contenir jusqu'à leur vidange contrôlée.
Toutefois, s'il peut être préférable de disposer un tel réservoir embarqué sous le moteur, pour que le fluide soit naturellement drainé vers le réservoir par gravité, une telle disposition peut rendre sa vidange difficile. En effet, en particulier avec les turboréacteurs à double flux, avec l'accroissement graduel du taux de dilution et donc du diamètre de la soufflante, la garde au sol du moteur peut devenir très réduite, rendant ainsi très malaisé l'accès à un réservoir situé sous celui-ci. En outre, ce positionnement accroît le risque d'incendie en cas d'impact sur la partie basse des nacelles moteur, notamment lors d'un atterrissage dur ou train rentré.
Objet et résumé de l'invention
La présente divulgation vise à remédier à ces inconvénients en proposant un système embarqué pour le drainage d'un moteur d'aéronef, comportant un réservoir avec un passage d'admission par gravité de fluide provenant du moteur d'aéronef, qui permette néanmoins une vidange plus aisée de ce fluide et minimise le risque d'incendie.
Suivant un premier aspect, ce but peut être atteint grâce au fait que le réservoir avec le passage d'admission par gravité soit un réservoir tampon et que le système embarqué comporte aussi un réservoir primaire, disposé au-dessus du réservoir tampon, avec un passage de vidange du fluide provenant du moteur d'aéronef, et un circuit de relevage, reliant le réservoir tampon au réservoir primaire pour transférer du réservoir tampon au réservoir primaire le fluide provenant du moteur d'aéronef.
Ainsi, la vidange peut être effectuée à partir du réservoir primaire qui, grâce au circuit de relevage, peut être disposé dans une position d'accès plus aisé que le réservoir tampon.
Suivant un deuxième aspect, le circuit de relevage peut comprendre une pompe, comme par exemple une pompe à actionnement électrique ou mécanique ou à effet Venturi, interposée entre le réservoir tampon et le réservoir primaire.
Suivant un troisième aspect, toutefois, le système embarqué peut comprendre un dispositif de pressurisation du réservoir tampon pour impulser le fluide du réservoir tampon au réservoir primaire à travers le circuit de relevage.
Suivant un quatrième aspect, le système embarqué peut comprendre un dispositif d'aspiration relié au réservoir principal pour aspirer le fluide du réservoir tampon au réservoir primaire à travers le circuit de relevage. Ce dispositif d'aspiration peut notamment comprendre une chambre pneumatique de suspension de train d'atterrissage reliée au réservoir principal, par exemple à travers un clapet anti-retour, de telle manière qu'une détente du train d'atterrissage provoque une aspiration vers cette chambre pneumatique.
Suivant un cinquième aspect, la présente divulgation concerne aussi un groupe propulsif comprenant un moteur d'aéronef et le système embarqué susmentionné, avec le réservoir tampon situé sous le moteur d'aéronef, le réservoir principal pouvant être situé au-dessus du moteur d'aéronef, et notamment dans un pylône de support du moteur d'aéronef.
Dans le cadre de la présente divulgation, les termes « au-dessus » et « sous » doivent être compris comme référant à des positions relatives suivant un axe vertical selon l'orientation habituelle de l'aéronef en vol stable et au sol. Que le réservoir primaire soit situé au-dessus du réservoir tampon ne doit pas être interprété comme signifiant qu'il soit nécessairement situé directement au-dessus du réservoir tampon, c'est-àdire aligné avec celui-ci dans l'axe vertical : il est envisageable qu'il soit au moins partiellement décalé par rapport au réservoir tampon dans une projection dans un plan horizontal. Il en est de même pour les positions relatives du moteur d'aéronef et des réservoirs tampon et principal.
Un sixième aspect de la présente divulgation concerne un procédé de drainage d'un moteur d'aéronef, comportant une étape d'admission, dans un réservoir tampon, de fluide provenant du moteur d'aéronef par gravité à travers un passage d'admission du réservoir tampon, une étape de transfert du fluide, à travers un circuit de relevage, du réservoir tampon vers un réservoir primaire disposé au-dessus du réservoir tampon, et une étape de vidange du fluide à travers un passage de vidange du réservoir primaire.
Brève description des dessins
L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure IA illustre schématiquement un aéronef avec un moteur d'aviation équipé d'un système embarqué de drainage suivant un premier mode de réalisation,
- la figure IB illustre schématiquement une variante du premier mode de réalisation,
- la figure 2 illustre schématiquement un aéronef avec un moteur d'aviation équipé d'un système embarqué de drainage suivant un deuxième mode de réalisation,
- la figure 3 illustre schématiquement un aéronef avec un moteur d'aviation équipé d'un système embarqué de drainage suivant un troisième mode de réalisation, et
- la figure 4 illustre schématiquement un aéronef avec un moteur d'aviation équipé d'un système embarqué de drainage suivant un quatrième mode de réalisation.
Description détaillée de l'invention
La figure 1 illustre un aéronef 100 avec un groupe propulsif 50, comprenant un moteur 101 d'aéronef qui peut notamment être un moteur à turbine à gaz, et plus particulièrement un turboréacteur à double flux. Comme dans le mode de réalisation illustré, ce moteur 101 peut être installé dans une nacelle 102 et être soutenu par un pylône de support 103. Comme illustré, le groupe propulsif 50 peut aussi comprendre un système embarqué 10 pour le drainage de fluides du moteur 101, comme par exemple du lubrifiant échappant des paliers de support d'arbres rotatifs du moteur 101 et/ou du carburant échappant du circuit d'alimentation en carburant du moteur 101 et/ou d'actionneurs utilisant ce carburant comme fluide hydraulique. Ainsi, ce système embarqué 10 peut permettre d'éviter que ces fluides échappent à l'extérieur du moteur de manière incontrôlée, et constituent ainsi une source de pollution environnementale.
Comme illustré sur la figure IA, le système embarqué 10 peut comprendre un réservoir tampon 11, un réservoir primaire 12 et un circuit de relevage 13. Le réservoir tampon 11 peut en particulier être situé sous le moteur 101, dans la nacelle 102 enveloppant celui-ci, et présenter au moins un passage 14 d'admission par gravité de fluide provenant du moteur 101. Le réservoir primaire 12 peut être disposé au-dessus du réservoir tampon 11, notamment au-dessus du moteur 101, par exemple dans le pylône de support 103, de manière à présenter un accès plus facile, notamment pour sa vidange, et le circuit de relevage 13 relier le réservoir tampon 11 au réservoir primaire 12 pour transférer, du premier au second, le fluide provenant du moteur 101 d'aéronef.
Pour impulser ce transfert, le circuit de relevage 13 peut, comme dans l'exemple illustré, comprendre une pompe 15, interposée entre le réservoir tampon 11 et le réservoir primaire 12. Comme illustré sur la figure IA, cette pompe 15 peut être une pompe à actionnement électrique, couplée donc à un moteur électrique 16 pour son actionnement.
Le réservoir primaire 12 peut présenter aussi un passage de ventilation 30, éventuellement équipé d'un clapet anti-retour 31, pour permettre à l'air de s'échapper du réservoir primaire 12 quand son volume est progressivement occupé par du fluide arrivant par le circuit de relevage 13. Pour sa vidange, le réservoir primaire 12 peut présenter un passage de vidange 17, avec une vanne 18 pour son obturation et ouverture. Toutefois, d'autres moyens d'obturation et ouverture sélective du passage de vidange 17 sont également envisageables, comme par exemple un clapet ou un simple bouchon.
Ainsi, en fonctionnement, le fluide drainé du moteur 101, notamment en vol, peut être admis par gravité, dans le réservoir tampon 11, à travers son passage d'admission 14, pour être ensuite transféré, à travers le circuit de relevage 13, du réservoir tampon 11 vers le réservoir primaire 12, impulsé par la pompe 15, qui peut être entraînée par le moteur électrique 16. Le fluide ainsi transféré peut donc être reçu dans le réservoir primaire 12, plus facile d'accès, pour son éventuelle vidange à travers le passage de vidange 17, en ouvrant la vanne 18.
Bien que, dans le mode de réalisation illustré sur la figure IA la pompe 15 soit une pompe à actionnement électrique, d'autres alternatives pourraient être envisagées pour son actionnement, par exemple une prise de puissance mécanique à partir d'un arbre rotatif du moteur 101 d'aéronef, notamment à travers un boîtier d'entraînement d'accessoires moteur AGB, comme dans le système embarqué 10 illustré sur la figure IB. Les éléments restants dans cette variante sont équivalents à ceux de la figure IA, fonctionnent de manière analogue et reçoivent donc les mêmes repères.
D'autres types de pompe sont également envisageables pour la pompe interposée, dans le circuit de relevage, entre le réservoir tampon 11 et le réservoir primaire 12. Ainsi, comme dans l'exemple illustré sur la figure 2, cette pompe peut être une pompe 15' à effet Venturi, comprenant un éjecteur connecté à une source de fluide pressurisé, comme par exemple un compresseur du moteur 101. Les éléments restants du mode de réalisation illustré sont analogues à ceux de la figure IA, et reçoivent donc les mêmes repères sur la figure 2. En fonctionnement, l'éjection de fluide pressurisé à travers l'éjecteur de la pompe 15' peut donc entraîner le transfert du fluide drainé du moteur 101, à travers le circuit de relevage 13, du réservoir tampon 11 vers le réservoir primaire 12. Les autres étapes du procédé de drainage dans cet exemple peuvent être analogues à celles qui ont été décrites en référence à la figure IA.
Plutôt que d'interposer une pompe entre le réservoir tampon et le réservoir principal, il est également envisageable d'impulser le transfert du fluide du réservoir tampon vers le réservoir principal par pressurisation en amont et/ou par aspiration en aval. Ainsi, comme illustré sur la figure 3, le système embarqué 10 peut comprendre, alternativement ou en complément à une pompe interposée entre le réservoir tampon 11 et le réservoir primaire 12, un dispositif de pressurisation 19 pour pressuriser ponctuellement le réservoir tampon 11 afin de transférer son contenu, à travers le circuit de relevage 13, vers le réservoir primaire 12. Comme l'éjecteur de la pompe à effet Venturi de la figure 2, ce dispositif de pressurisation 19 peut être connecté à une source de fluide pressurisé comme par exemple un compresseur du moteur 101. Le dispositif de pressurisation 19 peut par ailleurs comprendre une vanne 20 pour ouvrir et fermer un conduit de pressurisation 21, afin de commencer et interrompre, respectivement, la pressurisation du réservoir tampon 11. Afin d'éviter que, lors de cette pressurisation, le contenu du réservoir tampon ne soit refoulé à travers le passage d'admission 14, plutôt que transféré au réservoir primaire 12 à travers le circuit de relevage 13, ce passage d'admission 14 peut comprendre un clapet anti-retour 22. Les éléments restants du mode de réalisation illustré sont analogues à ceux des figures IA, IB et 2, et reçoivent donc les mêmes repères sur la figure
3.
Ainsi, en fonctionnement, quand la vanne 20 est ouverte, par exemple à des intervalles réguliers ou quand un capteur de niveau (non illustré) indique qu'un seuil de niveau du réservoir tampon 11 est atteint, le dispositif de pressurisation 19 peut pressuriser le réservoir tampon 11 en y amenant du fluide pressurisé à travers le conduit de pressurisation 21. La surpression créée ainsi à l'intérieur du réservoir tampon 11 peut fermer le clapet anti-retour 22 pour éviter que le contenu du réservoir tampon 11 soit refoulé à travers le passage d'admission 14, et entraîner le transfert du fluide drainé du moteur 101, à travers le circuit de relevage 13, du réservoir tampon 11 vers le réservoir primaire 12. Les autres étapes du procédé de drainage dans cet exemple peuvent être analogues à celles qui ont été décrites en référence à la figure IA.
Finalement, comme illustré sur la figure 4, le système embarqué 10 peut comprendre, alternativement ou en complément à une pompe interposée entre le réservoir tampon 11 et le réservoir primaire 12 et/ou à un dispositif de pressurisation 19 pour pressuriser ponctuellement le réservoir tampon 11, un dispositif d'aspiration 23 pour aspirer le contenu du réservoir tampon 11, à travers le circuit de relevage 13, vers le réservoir primaire 12. Comme illustré, ce dispositif d'aspiration 23 peut être connecté au réservoir primaire 12 à travers un filtre 24 pour empêcher que le fluide drainé depuis le moteur 101 et transféré depuis le réservoir tampon 11 à travers le circuit de relevage 13 soit aspiré au-delà du réservoir primaire 12. Ce dispositif d'aspiration 23 peut notamment comprendre une chambre pneumatique 25 de suspension d'un train d'atterrissage 104 de l'aéronef 101 et un conduit 26, équipé d'un clapet anti-retour 27, reliant cette chambre pneumatique 25 au filtre 24. Afin de permettre un échappement d'air de la chambre pneumatique 25, un embranchement 28 peut être dérivé du conduit 26, entre la chambre pneumatique 25 et le clapet anti-retour 27, et équipé d'un autre clapet anti-retour 29 orienté en sens opposé au clapet anti-retour 27.
Ainsi, en fonctionnement, quand l'aéronef 100 roule sur le sol, toute détente de son train d'atterrissage 104 peut générer une expansion de la chambre pneumatique 25, laquelle peut provoquer une aspiration à travers le conduit 26, avec son clapet anti-retour 27, et le filtre 24, pour aspirer, à travers le circuit de relevage 13 le fluide drainé du moteur 101 et reçu dans le réservoir tampon 11. Par contre, quand le train d'atterrissage 104 est comprimé, l'air peut s'échapper de la chambre pneumatique 25 à travers l'embranchement 28 et son clapet anti-retour 29. Les autres étapes du procédé de drainage dans cet exemple peuvent être analogues à celles qui ont été décrites en référence à la figure IA.
Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système embarqué (10) pour le drainage d'un moteur (101) d'aéronef, comportant :
    un réservoir tampon (11) avec un passage d'admission (14) par gravité de fluide provenant du moteur (101) d'aéronef, un réservoir primaire (12), disposé au-dessus du réservoir tampon (11), avec un passage de vidange (17) du fluide provenant du moteur (101) d'aéronef, et un circuit de relevage (13), reliant le réservoir tampon (11) au réservoir primaire (12) pour transférer du réservoir tampon (11) au réservoir primaire (12) le fluide provenant du moteur (101) d'aéronef.
  2. 2. Système embarqué (10) suivant la revendication 1, dans lequel le circuit de relevage (13) comprend une pompe (15,15') interposée entre le réservoir tampon (11) et le réservoir primaire (12).
  3. 3. Système embarqué (10) suivant la revendication 2, dans lequel la pompe (15) interposée entre le réservoir tampon (11) et le réservoir primaire (12) est une pompe à actionnement électrique.
  4. 4. Système embarqué (10) suivant la revendication 2, dans lequel la pompe (159 interposée entre le réservoir tampon (11) et le réservoir primaire (12) est une pompe à effet Venturi.
  5. 5. Système embarqué (10) suivant la revendication 1, comprenant en outre un dispositif de pressurisation (19) pour pressuriser le réservoir tampon (11).
  6. 6. Système embarqué (10) suivant la revendication 1, comprenant en outre un dispositif d'aspiration (23) relié au réservoir primaire (12).
  7. 7. Système embarqué (10) suivant la revendication 6, dans lequel le dispositif d'aspiration (23) comprend une chambre pneumatique (25) de suspension de train d'atterrissage (104) reliée au réservoir primaire (12).
  8. 8. Groupe propulsif (50) comprenant un moteur (101) d'aéronef et un système embarqué (10) suivant l'une quelconque des revendications 1 à Ί, avec le réservoir tampon (11) situé sous le moteur (101) d'aéronef.
  9. 9. Groupe propulsif (50) suivant la revendication 8, dans lequel le réservoir primaire (12) est situé au-dessus du moteur (101) d'aéronef.
  10. 10. Procédé de drainage d'un moteur (101) d'aéronef, comportant les étapes suivantes :
    admission, dans un réservoir tampon (11), de fluide provenant du moteur (101) d'aéronef par gravité à travers un passage d'admission 14) du réservoir tampon (11), transfert du fluide, à travers un circuit de relevage (13), du réservoir tampon (11) vers un réservoir primaire (12) disposé au-dessus du réservoir tampon (11), et vidange du fluide à travers un passage de vidange (17) du réservoir primaire (12).
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