FR3084988A1

FR3084988A1 - Avionics Heat Exchanger

Info

Publication number: FR3084988A1
Application number: FR1909058A
Authority: FR
Inventors: Michael Ralph Storage; Dennis Alan McQueen
Original assignee: Unison Industries LLC
Current assignee: Unison Industries LLC
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2039-08-07
Also published as: US11480069B2; FR3084988B1; US20200224553A1

Abstract

Les moteurs à turbine d'avion sont commandés par des dispositifs électroniques complexes tels que le FADEC et les unités PSS. Ces dispositifs peuvent être affectés par l'environnement du moteur, y compris la condensation de l'eau évaporée. Les aspects de la présente divulgation comprennent des échangeurs de chaleur uniques destinés à contrôler la température de ces appareils électroniques afin d'assurer leur bon fonctionnement. La présente invention propose un ensemble de commande avionique qui comprend un dispositif de commande de moteur comportant un boîtier avionique définissant un extérieur et un intérieur, avec au moins un connecteur (60), s'étendant depuis l'extérieur du boîtier avionique, et au moins un capteur (62) situé à l'intérieur. L’ensemble de commande avionique comprend également un échangeur de chaleur (52) comportant un conduit (64) définissant une voie de circulation de fluide avec au moins un passage de fluide menant d'un orifice d'entrée (68) de l'échangeur de chaleur (52) à un orifice de sortie (70) de l'échangeur de chaleur (52). Le conduit (64) définit une longueur avec une face arrière, et lorsque le conduit (64) est relié sur le plan fonctionnel à l'extérieur du boîtier avionique, au moins une première partie de la face arrière est espacée de l'extérieur du boîtier avionique, et au moins une deuxième partie de la face arrière est en contact avec l'extérieur du boîtier avionique, et la chaleur du liquide s’écoulant dans la voie de circulation de fluide est transmise au boîtier avionique. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Titre de l’invention : ECHANGEUR DE CHALEUR AVIONIQUE [0001 ] RENVOI A DES DEMANDES ANTERIEURES [0002] La présente demande revendique la priorité au titre de la demande de brevet américaine provisoire n° 62/717 021 déposée le 10 août 2018, qui est intégrée ici par renvoi dans son intégralité.

Domaine technique [0003] La divulgation se rapporte à un échangeur de chaleur destiné à contrôler la température dans un dispositif électronique ou un ensemble de commande avionique comportant un échangeur de chaleur.

[0004] ARRIERE-PLAN [0005] Les moteurs d'avion nécessitent des systèmes de commande très fiables pour assurer un fonctionnement sûr et efficace. La commande fiable des moteurs à turbine à gaz plus sophistiqués, et même de certains moteurs à pistons, est assurée par exemple par un système FADEC (full authority digital engine control - régulation numérique à pleine autorité du moteur) qui contrôle le fonctionnement du moteur. Un FADEC reçoit les commandes du poste de pilotage sous la forme d'un signal indiquant un niveau de performance exigé d'un moteur. Le FADEC reçoit également des signaux de divers capteurs et d'autres systèmes en relation avec le moteur et l'avion. Le FADEC applique un ensemble de règles de contrôle aux signaux reçus et détermine les signaux de commande à envoyer aux effecteurs sur et autour du moteur. Les signaux de commande envoyés par le FADEC dirigent les effecteurs de manière à produire le niveau de performance requis du moteur. Le FADEC exécute cette fonction de commande plusieurs fois par seconde.

[0006] BREVE DESCRIPTION [0007] Un aspect de la présente divulgation concerne un ensemble de commande avionique qui comprend un dispositif de commande de moteur doté d’un boîtier avionique définissant un extérieur et un intérieur, avec au moins un connecteur, s'étendant depuis l'extérieur du boîtier avionique, et au moins un capteur, situé à l'intérieur, et un échangeur de chaleur comprenant un conduit définissant une voie de circulation de fluide comportant au moins un passage de fluide menant d'un orifice d'admission de l'échangeur de chaleur à un orifice de sortie de l'échangeur de chaleur, le conduit définissant une longueur avec une face arrière, et dans lequel, lorsque le conduit est couplé sur le plan fonctionnel à l'extérieur du boîtier avionique, au moins une première partie de la face arrière est espacée de l'extérieur du boîtier avionique, et au moins une deuxième partie de la face arrière est en contact avec l'extérieur du boîtier avionique, et la chaleur du liquide s’écoulant dans la voie de circulation de fluide est transmise au boîtier avionique.

[0008] D'autres aspects de l'invention sont indiqués par l'objet des dispositions suivantes : [0009] Ensemble de commande avionique, comprenant un dispositif de commande de moteur doté d’un boîtier avionique définissant un extérieur et un intérieur, avec au moins un connecteur, s'étendant depuis l'extérieur du boîtier avionique, et au moins un capteur, situé à l'intérieur, et un échangeur de chaleur comprenant un conduit définissant une voie de circulation de fluide comportant au moins un passage de fluide menant d'un orifice d'admission de l'échangeur de chaleur à un orifice de sortie de l'échangeur de chaleur, le conduit définissant une longueur avec une face arrière, et dans lequel, lorsque le conduit est couplé sur le plan fonctionnel à l'extérieur du boîtier avionique, au moins une première partie de la face arrière est espacée de l'extérieur du boîtier avionique, et au moins une deuxième partie de la face arrière est en contact avec l'extérieur du boîtier avionique, et la chaleur du liquide s’écoulant dans la voie de circulation de fluide est transmise au boîtier avionique.

[0010] Par exemple, la deuxième partie, au nombre d’au moins une, est formée d'une saillie dépassant du conduit.

[0011] Par exemple, l'extérieur du boîtier avionique comporte un élément de surface, et la face la plus en arrière de la deuxième partie, au nombre d’au moins une, présente un profil complémentaire de l'élément de surface.

[0012] Par exemple, la première partie, au nombre d’au moins une, comprend plusieurs premières parties formant plusieurs espaces entre le conduit et le boîtier avionique.

[0013] Par exemple, le passage de fluide ne s'étend pas dans la saillie.

[0014] Par exemple, le conduit présente une section transversale non constante entre la première partie, au nombre d’au moins une, et la deuxième partie, au nombre d’au moins une.

[0015] Par exemple, le passage de fluide du conduit s'étend vers la face arrière au niveau de la deuxième partie, au nombre d’au moins une.

[0016] Par exemple, un creux correspondant est situé dans une face supérieure ou une paroi latérale du conduit, au niveau d'au moins une deuxième partie.

[0017] Par exemple, l'ensemble de commande avionique comprend en outre au moins une saillie supplémentaire dépassant de la surface arrière du conduit, sachant que le passage de fluide ne s'étend pas dans la saillie supplémentaire, et la saillie supplémentaire, au nombre d’au moins une, est configurée pour former une voie thermique supplémentaire afin de transmettre par conduction la chaleur de l'échangeur thermique vers l'extérieur du boîtier avionique.

[0018] Par exemple, le conduit comprend une face supérieure, opposée à la face arrière, et la face supérieure est retenue par un ensemble de connecteurs couplés sur le plan fonctionnel au boîtier avionique.

[0019] Par exemple, l'ensemble de connecteurs comprend plusieurs crochets enroulés autour d'au moins une partie de la face supérieure.

[0020] Par exemple, l'ensemble de commande avionique comprend en outre au moins un support de montage reliant le conduit sur le plan fonctionnel au boîtier avionique et couvrant l'espace entre au moins une première partie de la face arrière et l'extérieur du boîtier avionique.

[0021] Par exemple, le jeu de connecteurs comprend au moins un support de montage placé contre la face supérieure.

[0022] Par exemple, l'ensemble de commande avionique comprend en outre une structure de montage secondaire dotée d’un corps s'étendant entre le support de montage, au nombre d’au moins un, et l’extérieur du boîtier avionique.

[0023] Par exemple, l'ensemble de commande avionique comprend en outre un fluide caloporteur dans l'échangeur de chaleur.

[0024] Par exemple, le fluide caloporteur comprend de l'huile.

[0025] Par exemple, le dispositif de commande de moteur est un système de régulation de moteur numérique à pleine autorité ou un système de commande de moteur à soussystème de pression.

[0026] Par exemple, le conduit n'est pas linéaire sur une longueur du conduit, et la deuxième partie, au nombre d’au moins une, comprend plusieurs deuxièmes parties sur la longueur.

[0027] Par exemple, le conduit présente un profil qui est incurvé autour du connecteur, au nombre d’au moins un.

[0028] Par exemple, le connecteur, au nombre d’au moins un, comprend un connecteur multiple, et le conduit s’étend sous forme de serpentin autour du connecteur multiple. Brève description des dessins [0029] Sur les dessins, [0030] [fig. 1] est une vue schématique, partiellement en coupe, d'un ensemble de moteur à turbine, [0031] [fig.2] est une vue en perspective d'un exemple de PSS doté d’un échangeur de chaleur selon des aspects de la présente invention, [0032] [fig.3] est une vue arrière en perspective de l'échangeur de chaleur de la figure 2, [0033] [fig.4] est une vue en coupe transversale d'une partie du PSS et de l'échangeur de chaleur de la figure 2, [0034] [fig.5] est une vue de face d'un échangeur de chaleur qui peut être utilisé conformément à un aspect de la présente invention, [0035] [fig.6] est une vue de côté de l'échangeur de chaleur de la figure 5, [0036] [fig.7] est une vue de face de l'échangeur de chaleur de la figure 5, monté sur l’exemple de PSS de la figure 2, et [0037] [fig.8] est une vue en coupe transversale d'une partie du PSS et de l'échangeur de chaleur de la figure 7.

Description des modes de réalisation [0038] Les aspects divulgués ici concernent un échangeur de chaleur destiné à des dispositifs de commande de moteur tels que le système FADEC (full authority digital engine control - régulation numérique à pleine autorité du moteur) ou le PSS (dispositif de commande de moteur à sous-système de pression), qui peut être inclus ou non dans le FADEC. Par le passé, aussi bien le FADEC que le PSS ont toujours été montés sur le carter du moteur afin de réduire à un minimum la longueur d'acheminement du câblage des capteurs et des actionneurs. Le FADEC et d'autres composants connus, tels que le PSS, peuvent poser des problèmes lors du fonctionnement, lorsque l'eau évaporée dans les composants se condense, s'accumule, puis gèle. Au cours du fonctionnement, l'eau évaporée et condensée ne pose pas ou pas autant de problèmes que l'eau gelée. Dans le cas du PSS, qui comprend des membranes mesurant les différences de pression dans l'air provenant des compresseurs du moteur, l'air peut être bloqué, la membrane peut être endommagée ou la grandeur de sortie du capteur peut être en partielle faussée par l'eau gelée. Selon certains aspects, la présente invention utilise un échangeur de chaleur pour fournir de la chaleur par convection et par conduction afin d'éliminer l'eau gelée dans ces dispositifs de commande de moteur.

[0039] L'échangeur de chaleur pour des dispositifs de commande de moteur est décrit ici dans l'environnement d'un moteur à turbine ; il s’agit en particulier d’un échangeur de chaleur destiné à une unité FADEC ou PSS. Il est toutefois entendu que les aspects de l’invention décrits dans le présent document ne sont pas aussi limités et peuvent s'appliquer de façon générale à tout élément ou système avionique, ainsi qu'aux applications non aéronautiques, telles que d’autres applications mobiles et des applications industrielles, commerciales et domestiques non mobiles.

[0040] Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « en amont » désigne une direction qui est opposée au sens d'écoulement du fluide, et le terme « en aval » désigne une direction orientée dans le sens de l'écoulement du fluide. Les termes « avant » ou « à l’avant » signifient devant quelque chose et « arrière » ou « à l’arrière » signifie derrière quelque chose. Par exemple, lorsqu'ils sont utilisés en rapport avec un débit de fluide, les termes « avant » ou « à l’avant » signifient en amont, et les termes « arrière » ou « à l’arrière » signifient en aval. D’autre part, tels qu’ils sont utilisés ici, les termes « radial » ou « radialement » font référence à une direction s'éloignant d'un centre commun. Par exemple, dans le contexte global d'un moteur à turbine, « radial » désigne une direction le long d'un rayon s'étendant entre un axe longitudinal central du moteur et une circonférence extérieure du moteur. Par ailleurs, tel qu'il est utilisé ici, le terme « ensemble » ou un « jeu » d'éléments peut désigner un nombre quelconque d'éléments, y compris un seul.

[0041] Toutes les références directionnelles (radial, axial, proximal, distal, supérieur, inférieur, vers le haut, vers le bas, gauche, droite, latéral, avant, arrière, haut, bas, audessus, en dessous, vertical, horizontal, dans le sens des aiguilles d'une montre, en sens inverse des aiguilles d’une montre, en amont, aval, à l’avant, à l’arrière, etc.) sont utilisées uniquement à des fins d'identification pour aider le lecteur à comprendre la présente invention et ne posent aucune limite, notamment en ce qui concerne la position, l'orientation ou l’utilisation des aspects de l’invention décrite ici. Les références de liaison (par exemple : fixé, couplé, raccordé et relié) doivent être interprétées au sens large et, sauf indication contraire, peuvent inclure des éléments intermédiaires entre un ensemble d'éléments ainsi que le mouvement relatif entre des éléments. En ce sens, les références de liaison n'impliquent pas nécessairement que deux éléments sont directement liés et en relation fixe l'un avec l'autre. Les dessins fournis à titre exemplaire servent uniquement d'illustration, et les dimensions, les positions, l'ordre et les dimensions relatives indiquées dans les dessins annexés peuvent varier.

[0042] En se référant à la figure 1, un ensemble de moteur à turbine 10 définit un axe longitudinal 12 du moteur qui s'étend de l'avant vers l'arrière. Un moteur à turbine 16, un groupe de soufflante 18 et une nacelle 20 peuvent être inclus dans l’ensemble de moteur à turbine 10, une partie de la nacelle 20 étant coupée par souci de clarté. Le moteur à turbine 16 peut comprendre un noyau de moteur 22 ayant une section de compresseur 24, une section de combustion 26, une section de turbine 28 et une section d'échappement 30. Un capot intérieur 32 entoure radialement le noyau du moteur 22. La nacelle 20 entoure le moteur à turbine 16, y compris le capot intérieur 32 et le moteur central 22. La nacelle 20 forme ainsi un capot extérieur 34 entourant radialement le capot intérieur 32. Le capot extérieur 34 est espacé du capot intérieur 32 pour former un passage annulaire 36 entre le capot intérieur 32 et le capot extérieur 34. Le passage annulaire 36 caractérise, forme ou définit d'une autre manière une buse et un chemin d'écoulement d'air de dérivation généralement de l'avant vers l'arrière. Un ensemble de carter de soufflante 37, comportant un carter avant annulaire 38 et un carter arrière 39, peut constituer une partie du capot extérieur 34 formé par la nacelle 20 ou peut être suspendu à des parties de la nacelle 20 par des entretoises (non représentées) ou d'autres structures de montage appropriées.

[0043] Le capot extérieur 34 peut comporter un compartiment creux 40 qui contient un ou plusieurs composants mécaniques ou électroniques. Par exemple, un ensemble de commande avionique ou un ensemble de commande de moteur 42 est couplé, par liaison filaire ou sans fil, pour être en communication avec un ou plusieurs soussystèmes ou composants de l'ensemble de moteur à turbine 10 pour commander le fonctionnement de l'ensemble de moteur à turbine 10. Il convient de noter que l'ensemble de commande de moteur 42 peut être constitué de tout système approprié pour commander un ou plusieurs sous-systèmes ou composants de l'ensemble de moteur à turbine 10. A titre d'exemple non limitatif, l’ensemble de commande de moteur 42 peut inclure un système FADEC 46. La connexion avec l'ensemble de moteur à turbine 10 est représentée de façon schématique par la connexion 48 et peut en outre représenter toute communication de fluide nécessaire, telle que l'air comprimé, depuis la section de compresseur 24 jusqu’à un PSS 50 (fig. 2), qui peut être intégré dans le système FADEC 46 ou former un ensemble de commande de moteur 42 séparé. D’autre part, la connexion 48 peut constituer une communication de fluide, par exemple d’huile de moteur, en direction et en provenance d’un échangeur de chaleur 52 (fig. 2) qui peut être inclus dans l'ensemble de commande de moteur 42. [0044] La figure 2 illustre un PSS 50 qui peut comprendre un ou plusieurs transducteurs de pression qui sont représentés de façon schématique en 51 et peuvent servir de système de détection de pression dans le cadre d'un ensemble de commande de moteur 42 (fig.

1), indépendamment du fait que le PSS 50 est intégré ou non à un système FADEC 46. Par exemple, le PSS 50 peut être séparé du FADEC et être couplé à celui-ci sur le plan de la communication. Le PSS 50 peut être utilisé pour détecter la pression par l’intermédiaire d’un câble, d’un tuyau, d’un canal ou d’une conduite. Au moins une entrée de pression 54 est comprise dans le PSS 50. L'entrée de pression 54, au nombre d’au moins une, peut être n'importe quelle entrée de pression appropriée, y compris, à titre d'exemple non limitatif, un raccord ou une buse pouvant être reliés au câble, au tuyau, au canal, au tube ou à la conduite. L'entrée de pression 54, au nombre d’au moins une, est située à l'extérieur d'un boîtier 56 du PSS 50 et est en communication avec un ensemble de transducteurs 51 disposés dans le boîtier 56.

[0045] Dans l'exemple illustré qui est non limitatif, l'entrée de pression 54, au nombre d’au moins une, est représentée sur une face avant 58 du boîtier 56. Il convient de noter que le PSS 50 peut inclure n'importe quels nombre et variété d'autres connecteurs 60 ; par exemple, ceux-ci peuvent inclure tous les connecteurs appropriés, y compris les connecteurs de câbles. Il est courant, bien que cela ne soit pas nécessaire, que l'entrée de pression 54, au nombre d’au moins une, et le(s) autre(s) connecteur(s) soient tous situés sur la face avant 58 pour faciliter l'utilisation. La face avant 58 peut être un corps séparé du reste du boîtier 56 et peut être fixée à celui-ci pour former un intérieur du boîtier 56. A titre d'exemple non limitatif, la face avant 58 a été représentée sous forme de plaque qui peut comprendre une plaque conductrice 58a formée d'un matériau conducteur, comme une plaque ou une tôle en acier inoxydable ou en aluminium.

[0046] Sur une surface arrière (non représentée) de la face avant 58, un jeu de capteurs 62 (représenté en pointillés sous forme de capteur unique par souci de clarté) pour le PSS 50 peut être disposé, monté, adjacent ou couplé d’une autre manière fonctionnelle à celui-ci. Il est entendu qu'un nombre quelconque de capteurs 62 peut être prévu et que les capteurs peuvent être placés de manière appropriée dans le boîtier 56 du PSS 50.

[0047] L'échangeur de chaleur 52 est représenté sous la forme d'un conduit 64 définissant un espace intérieur 66 qui est couplé sur le plan fluidique à un orifice d'entrée 68 et un orifice de sortie 70. Le conduit 64 est configuré de manière à être enroulé autour de l'entrée de pression 54 et des connecteurs 60 montés sur la face avant 58 du PSS 50. Ainsi, le conduit 64 est adapté au PSS 50 et à sa configuration, de sorte que l'échangeur de chaleur 52 peut être installé ultérieurement sur un PSS 50 existant. Plus précisément, le conduit 64 peut être enroulé, profilé, façonné ou conformé de manière appropriée pour assurer le transfert de chaleur souhaité sur la face avant 58. Une partie arrière du conduit 64, c’est-à-dire la partie située en vis-à-vis de la face avant 58, comporte un ensemble de saillies 72. Ces saillies 72 peuvent être en contact direct avec la face avant 58, tandis que le reste du conduit 64 est maintenu à distance de la face avant 58.

[0048] Dans l'exemple illustré, plusieurs types de dispositifs de montage sont utilisés pour fixer le conduit 64 sur la face avant 58. Il convient de noter que tous les mécanismes de montage appropriés peuvent être utilisés et que les dispositifs de montage illustrés ne sont donnés qu'à titre d'exemple. Par exemple, un ensemble de premiers supports de montage 76 comprend une partie dotée d’une ouverture 78 utilisée pour fixer le premier support de montage 76 à la face avant 58 au moyen d'un élément de fixation telle qu'une vis (non représentée). Un crochet 80 est situé à une extrémité opposée du premier support de montage 76 et est configuré pour retenir une partie du conduit 64. Dans l'exemple illustré, le crochet 80 et donc l'ouverture formée par le crochet 80 peuvent être orientés sous différents angles pour retenir des portions du conduit 64. D’autre part, un deuxième support de montage 82, doté d’un corps surélevé 84 et de pattes 86 avec des ouvertures 88, est également illustré et maintient l'orifice d'entrée 68 à distance de la face avant 58. Le corps surélevé 84 est également maintenu à distance de la face avant 58, ce qui limite la conduction de la chaleur à partir de cette partie du conduit 64.

[0049] Comme le montre plus clairement la figure 3, l'ensemble de saillies 72 peut inclure une face arrière 74 à l'extrémité de la saillie qui est éloignée du corps du conduit 64. Chaque face arrière 74 peut être configurée pour former un point direct de transfert de chaleur par conduction à partir de l'échangeur thermique 52. Bien que chaque face arrière 74 soit d’une manière générale représentée comme étant plate, cela n'est pas nécessairement le cas. La saillie 72 et la face arrière 74 peuvent également être d’une manière générale formées, profilées ou configurées pour s'adapter dans un élément de surface 59 ou compléter un élément de surface 59 sur la face avant 58.

[0050] Le conduit 64 peut être formé de n'importe quelle manière appropriée, y compris le fait qu'il peut être un conduit hydroformé. L'hydroformage est un procédé qui retient un tube coudé, destiné à être utilisé pour former le conduit 64, dans une matrice ayant les sections transversales finales désirées, y compris celles des saillies. Le tube est mis sous pression interne, et en même temps une force très importante est appliquée sur les extrémités du tube courbé pour faire couler le métal plastiquement dans les sections transversales non circulaires pour les saillies. De cette manière, l'épaisseur des parois de ces sections non circulaires peut être maintenue à des niveaux acceptables.

[0051] Lors du fonctionnement, le PSS 50 détecte la pression dans le cadre du système FADEC 46 ou bien il assure la communication avec le système FADEC 46 à partir de celui-ci. En raison de l'environnement à l'intérieur de la nacelle 20 de l'ensemble de moteur à turbine 10, de l'eau évaporée peut pénétrer dans les ensembles de commande de moteur 42 tels que le PSS 50 ou le système FADEC 46. En cas de condensation et de gel de la vapeur d'eau atmosphérique, tous les capteurs utilisés, y compris par exemple les capteurs 62, risquent de fournir des données ou des grandeurs de sortie inexactes. Par conséquent, pendant le fonctionnement, l'échangeur de chaleur 52 peut être utilisé pour fournir suffisamment de chaleur pour dégeler l'eau de condensation ou l’empêcher de geler, ce qui permet aux ensembles de commande de moteur 42, tels que le PSS 50 ou le système FADEC 46, de fonctionner de la manière prévue. En plus d'empêcher l'eau de geler ou de faire fondre l’eau qui a gelé dans le boîtier 56, l'échangeur de chaleur 52 peut également aider à faire évaporer l'eau qui s'y trouve.

[0052] Plus précisément, l'huile moteur chaude de l'ensemble de moteur à turbine 10 est introduite dans l'orifice d'entrée 68 et s'écoule à l'intérieur 66 où elle échange de la chaleur avec la face avant 58, à la fois par conduction et par convection, et devient une huile moteur plus froide. Comme les saillies 72 sont en contact direct avec la face avant 58, elles constituent la source la plus probable de conduction thermique. Le contact entre les saillies 72 et la face avant 58 est le mieux visible dans la figure 4. Il est envisagé que ces saillies 72 puissent être disposées de façon stratégique le long du conduit 64 pour assurer le transfert thermique aux endroits où une chaleur supplémentaire peut être nécessaire, y compris à proximité des emplacements des capteurs 62. Deux capteurs 62 sont représentés à titre d'exemple. Les supports de montage 82 et les crochets 80 utilisés pour relier l'échangeur de chaleur 52 à la face avant 58 (mieux illustrés dans la figure 3) forment également des chemins pour le transfert thermique.

[0053] Après avoir traversé le canal 64, l'huile moteur devenue plus froide sort par l'orifice de sortie 70 où elle est renvoyée vers l'ensemble de moteur à turbine 10 par l’intermédiaire de raccords 48. Il est prévu qu'une ou plusieurs vannes, capteurs thermiques et autres éléments puissent être installés entre l'ensemble de moteur à turbine 10 et l'échangeur thermique 52, de manière à ce que l'huile moteur chaude ne puisse pas atteindre l'échangeur thermique si le chauffage n'est pas nécessaire. De plus, ou en variante, l'huile moteur chaude peut être à une température qui est acceptable pour l'électronique du PSS 50.

[0054] L'un des avantages réside dans le fait que l'échangeur de chaleur 52 s'adapte à la configuration existante du dispositif électronique ou de l’ensemble de commande du moteur 42, ici le PSS 50, et fournit la chaleur au boîtier 56, à la fois par convection et par conduction. La chaleur appliquée à la face avant 58 et au(x) capteur(s) 62 peut être suffisante pour faire fondre l'eau gelée ou faire évaporer l'eau liquide.

[0055] La figure 5 montre un échangeur de chaleur 152 qui peut être utilisé avec le PSS 50. L'échangeur de chaleur 152 est similaire à l'échangeur de chaleur 52 décrit plus haut et par conséquent, les éléments similaires sont désignés par des références similaires, augmentées de 100, sachant que, sauf indication contraire, la description des éléments similaires de l'échangeur de chaleur 52 s'applique à l'échangeur de chaleur 152.

[0056] Par exemple, l'échangeur de chaleur 152 comprend également un conduit 164 définissant un espace intérieur 166 qui est couplé du point de vue fluidique à un orifice d'entrée 168 et à un orifice de sortie 170. Une partie arrière du conduit 164, c’est-à-dire la partie située en vis-à-vis de la face avant 58, comprend un ensemble de saillies 172. Les saillies 172 peuvent être en contact direct avec la face avant 58, tandis que le reste du conduit 164 est maintenu à distance de la face avant 58. Une autre similitude réside dans le fait que l'échangeur de chaleur 152 est adapté à la configuration existante du dispositif électronique, dans le cas présent le PSS 50 (fig. 7), et fournit de la chaleur, à la fois par convection et par conduction, à la face avant 58 et au(x) capteur(s) 62 nécessitant de la chaleur.

[0057] Une différence réside dans le fait que le conduit 164 présente des parois latérales 190 et une surface supérieure 192 sensiblement plate comportant une série de creux 173. Les creux 173 de la face supérieure sensiblement plate 192 correspondent à des protubérances ou saillies 172 formant une face arrière 174 (fig. 6) sur le côté arrière du conduit 164.

[0058] Une autre différence est que le premier support de montage 176 est représenté comme comprenant le corps 177 doté d’ouvertures 178 sur sa longueur. Le deuxième support de montage 182 est également montré avec le corps 187 doté d’ouvertures 188 qui sont espacées sur sa longueur. Comme on peut le voir plus facilement dans la figure 6, le corps 177 du premier support de montage 176 et le corps 187 du deuxième support de montage 182 sont tous deux des corps plans. Ainsi, le premier support de montage 176 et le deuxième support de montage 182 peuvent comprendre des corps en tôle emboutie. Toutefois, il convient de noter que cela n'est pas nécessairement le cas.

Par ailleurs, la figure 6 montre plus clairement que des saillies supplémentaires 194 peuvent être formées le long de certaines portions du conduit 164, afin de créer des points de conduction supplémentaires. Les saillies 172 et les saillies supplémentaires 194 peuvent être configurées pour constituer un point direct de transfert de chaleur par conduction à partir de l'échangeur thermique 152. Bien que la face arrière 174 soit généralement représentée comme étant plate, cela n'est pas nécessairement le cas. Les saillies 172 et les saillies supplémentaires 194 peuvent généralement avoir la même forme, le même profil ou la même configuration que les éléments de surface sur la face avant 58 (fig. 7).

[0059] La figure 7 illustre mieux que la configuration du conduit 164 est telle qu'il est enroulé autour de l'entrée de pression 54 et des connecteurs 60 montés sur la face avant 58 du PSS 50. De cette manière, le conduit 164 s’adapte au PSS 50 et à sa configuration, de telle sorte que l'échangeur de chaleur 52 peut être installé ultérieurement sur un PSS 50 existant. Le conduit 164 peut être enroulé, profilé, façonné ou adapté de manière appropriée pour pouvoir assurer le transfert de chaleur souhaité sur la face avant 58. Des structures de montage secondaires 185 peuvent être utilisées pour fixer le premier support de montage 176 et le deuxième support de montage 182 sur la face avant. Le premier support de montage 176 et le deuxième support de montage 182 peuvent être placés contre la surface supérieure sensiblement plate 192 du conduit 164 et montés sur les structures de montage secondaires 185 par des éléments de fixation 195. Les structures de montage secondaires 185 couvrent la différence de hauteur entre la face avant 58 et le premier support de montage 176 et le deuxième support de montage 182. En variante, le premier support de montage 176 et le deuxième support de montage 182 peuvent être formés d'une autre manière, avec des pattes ou d'autres éléments appropriés pour fixer une partie du conduit 164 sur la face avant 58.

[0060] La vue de la figure 8 illustre également de façon plus claire la forme non circulaire de l'intérieur 166 du conduit 164 aux endroits où le conduit 164 est en contact avec la face avant 58. On notera que le conduit 164 peut avoir n'importe quelle forme, profil ou section appropriée et que l'illustration n'est fournie qu'à titre d'exemple. Il est envisagé d’utiliser l'hydroformage pour modifier la section transversale uniquement lorsque cela est nécessaire, par exemple aux endroits où le conduit 164 sera utilisé pour être en contact avec la face avant 58.

[0061] En se référant maintenant à la figure 8, le fonctionnement de l'échangeur de chaleur 152 est très similaire à celui de l'échangeur de chaleur 52. Plus précisément, lors du fonctionnement, le PSS 50 détecte la pression en utilisant un ou plusieurs capteurs. L'échangeur de chaleur 152 peut être utilisé pour fournir de la chaleur pour faire fondre l'eau de condensation gelée ou empêcher qu’elle ne gèle autour du ou des capteurs 62. L'échangeur de chaleur 152 peut également contribuer à l'évaporation de l'eau se trouvant dans le PSS 50. L'huile moteur chaude introduite dans l'orifice d'entrée 168 s'écoule dans l’espace intérieur 166 et sort par l'orifice de sortie 170 où elle est renvoyée à l'ensemble de moteur à turbine 10. L'échangeur de chaleur 152 est configuré pour fournir de la chaleur aussi bien par convection que par conduction à la face avant 58. L'échangeur de chaleur 152 a plus de surfaces et plus de surface en contact avec la face avant, ce qui donne une plus grande conduction que l'échangeur de chaleur précédent. Compte tenu du fait que les saillies 172 et les saillies supplémentaires 194 sont en contact direct avec la face avant 58, elles constituent la source la plus probable de conduction thermique. Le contact entre les saillies 172 et les saillies supplémentaires 194 et la face avant 58 est le mieux visible dans la figure 8. Il est prévu que ces saillies 172 et les saillies supplémentaires 194 puissent être placées de façon stratégique le long du conduit 164 pour assurer le transfert thermique aux endroits où une chaleur supplémentaire peut être nécessaire, y compris près des emplacements du ou des capteurs 62. Et enfin, les supports de montage 176 et 182 peuvent également être utilisés pour acheminer la chaleur vers la face avant 158, par l’intermédiaire des structures de fixation secondaires 185.

[0062] Il est également envisagé pour tous les échangeurs de chaleur évoqués ci-dessus qu'une pâte thermoconductrice puisse être utilisée pour faciliter davantage le transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur à la face avant. Il est prévu qu'une ou plusieurs vannes, capteurs thermiques et éléments analogues puissent être placés à d'autres endroits entre l'ensemble de moteur à turbine et l'échangeur de chaleur. De tels ensembles de vannes peuvent assurer la régulation du débit de l'huile moteur chaude qui passe à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Une telle vanne peut être installée en amont de l'échangeur de chaleur. Il convient de noter qu'il est possible d'utiliser tout type de vanne approprié.

[0063] Les moteurs à turbine d'avion sont commandés par des dispositifs électroniques complexes, tels que le FADEC et les unités PSS. Ces dispositifs peuvent être endommagés par l'environnement du moteur, par exemple de l'eau gelée ou du condensât qui gèle. Par conséquent, il peut être nécessaire de chauffer ces dispositifs pour qu’ils fonctionnent correctement. Les aspects de la présente divulgation englobent des échangeurs de chaleur conformes uniques pour contrôler la température de ces appareils électroniques afin d'assurer leur bon fonctionnement. Un exemple d’effet technique des systèmes et procédés décrits dans le présent document comprend au moins l'apport de chaleur, au moins par convection ou par conduction, dans les régions nécessitant de la chaleur. Un autre avantage réside dans le fait que les échangeurs de chaleur à conduits peuvent être ajoutés aux systèmes existants sur place, puisque les échangeurs de chaleur sont conçus pour fonctionner en s’adaptant à la configuration existante du dispositif électronique. Un autre avantage est que les échangeurs thermiques fonctionnent en fournissant de la chaleur au moins par voie de convection ou par voie de conduction aux zones nécessitant de la chaleur. De plus, les échangeurs de chaleur à conduits hydroformés, tels qu'ils sont présentés ici, sont dotés d’un corps monolithique intégral qui élimine la plupart des processus d'assemblage d'un échangeur de chaleur traditionnel. D’autre part, les sections transversales tubulaires de ces échangeurs de chaleur sont plus à même de retenir la pression et peuvent être plus minces. De ce fait, le poids de ces échangeurs de chaleur à conduits représente environ la moitié de celui des modèles classiques en tôle, et le coût de fabrication est également inférieur.

[0064] Dans la mesure où cela n'a pas déjà été décrit, les différentes caractéristiques et structures des différents modes de réalisation peuvent être utilisées en combinaison les unes avec les autres, de la manière souhaitée. Le fait qu'une caractéristique n’est éventuellement pas illustrée dans tous les modes de réalisation ne signifie pas qu’elle n’est pas présente, mais cela provient d’un souci de brièveté de la description. Ainsi, les différentes caractéristiques des différents modes de réalisation peuvent être mélangées et associées à volonté pour obtenir de nouveaux modes de réalisation, qu'ils soient ou non expressément décrits. Toutes les combinaisons ou permutations de caractéristiques décrites ici sont couvertes par la présente divulgation. Par exemple, bien que l'échangeur de chaleur ait été représenté et décrit comme étant monté sur le PSS ou installé ultérieurement, il convient de noter que certains aspects de l'invention peuvent être appliqués au FADEC ainsi qu'à d'autres dispositifs pour lesquels les températures doivent être modérées.

Claims

Revendications [Revendication 1] Ensemble de commande avionique (42), comprenant : un dispositif de commande de moteur (46) comportant un boîtier avionique définissant un extérieur et un intérieur, avec au moins un connecteur, s'étendant depuis l'extérieur du boîtier avionique, et au moins un capteur situé à l'intérieur ; et un échangeur de chaleur (52, 152) comportant un conduit (64, 164) définissant une voie de circulation de fluide avec au moins un passage de fluide menant d'un orifice d'entrée (68, 168) de l'échangeur de chaleur à un orifice de sortie (70, 170) de l'échangeur de chaleur, le conduit définissant une longueur avec une face arrière (74, 174), et lorsque le conduit est couplé sur le plan fonctionnel à l'extérieur du boîtier avionique, au moins une première partie de la face arrière est espacée de l'extérieur du boîtier avionique, et au moins une deuxième partie de la face arrière est en contact avec l'extérieur du boîtier avionique, et la chaleur du liquide s’écoulant dans la voie de circulation de fluide est transmise au boîtier avionique. [Revendication 2] Ensemble de commande avionique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième partie, au nombre d’au moins une, est formée par une saillie (72, 172) dépassant du conduit (64, 164). [Revendication 3] Ensemble de commande avionique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extérieur du boîtier avionique comprend un élément de surface, et la face arrière de la deuxième partie, au nombre d’au moins une, présente un profil complémentaire de cet élément de surface. [Revendication 4] Ensemble de commande avionique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première partie, au nombre d’au moins une, comprend plusieurs premières parties formant plusieurs espaces entre le conduit et le boîtier avionique. [Revendication 5] Ensemble de commande avionique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le passage de fluide ne s'étend pas dans la saillie. [Revendication 6] Ensemble de commande avionique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit présente une section transversale non constante entre la première partie, au nombre d’au moins une, et la deuxième partie, au nombre d’au moins une. [Revendication 7] Ensemble de commande avionique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage de fluide du conduit s'étend vers la face arrière, dans la deuxième partie, au nombre d’au moins une.

[Revendication 8] Ensemble de commande avionique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’un creux correspondant est situé dans une face supérieure ou une paroi latérale du conduit, au niveau de la deuxième partie, au nombre d’au moins une. [Revendication 9] Ensemble de commande avionique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une saillie supplémentaire qui s’étend à partir du conduit pour définir une partie de la face arrière, et en ce que le passage de fluide ne s'étend pas dans la saillie supplémentaire, la saillie supplémentaire, au nombre d’au moins une, étant configurée pour former un chemin thermique supplémentaire pour transférer la chaleur par conduction de l'échangeur thermique vers l'extérieur du boîtier avionique. [Revendication 10] Ensemble de commande avionique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le conduit comprend une face supérieure, opposée à la face arrière, et la face supérieure est retenue par un ensemble de connecteurs reliés fonctionnellement au boîtier avionique. [Revendication 11] Ensemble de commande avionique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'ensemble de connecteurs comprend au moins un crochet multiple (80), enroulé autour d'au moins une partie de la face supérieure, ou au moins un support de montage (76, 176) placé contre la face supérieure. [Revendication 12] Ensemble de commande avionique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une structure de montage secondaire (185) avec un corps qui s'étend entre le support de montage, au nombre d’au moins un, et l'extérieur du boîtier avionique. [Revendication 13] Ensemble de commande avionique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de commande de moteur est un dispositif de régulation numérique à pleine autorité du moteur (FADEC 46) ou un dispositif de commande de moteur à soussystème de pression (PSS 50). [Revendication 14] Ensemble de commande avionique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le conduit présente un profil qui est incurvé autour du connecteur, au nombre d’au moins un. [Revendication 15] Ensemble de commande avionique selon la revendication 14, caractérisé en ce que le connecteur, au nombre d’au moins un, comprend des connecteurs multiples, et le conduit est en serpentin autour des connecteurs multiples.

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