FR3093766A1 - Système de conditionnement d’air équipé d’un système de gestion thermique d’huile et d’air pressurisé - Google Patents

Système de conditionnement d’air équipé d’un système de gestion thermique d’huile et d’air pressurisé Download PDF

Info

Publication number
FR3093766A1
FR3093766A1 FR1902465A FR1902465A FR3093766A1 FR 3093766 A1 FR3093766 A1 FR 3093766A1 FR 1902465 A FR1902465 A FR 1902465A FR 1902465 A FR1902465 A FR 1902465A FR 3093766 A1 FR3093766 A1 FR 3093766A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
air
oil
flow
heat exchanger
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1902465A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3093766B1 (fr
Inventor
Guillaume GALZIN
Laurent Fayolle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Aerospace Toulouse SAS
Original Assignee
Liebherr Aerospace Toulouse SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Aerospace Toulouse SAS filed Critical Liebherr Aerospace Toulouse SAS
Priority to FR1902465A priority Critical patent/FR3093766B1/fr
Priority to US17/438,924 priority patent/US20220185485A1/en
Priority to EP20725869.0A priority patent/EP3938639A1/fr
Priority to PCT/FR2020/050492 priority patent/WO2020183104A1/fr
Publication of FR3093766A1 publication Critical patent/FR3093766A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3093766B1 publication Critical patent/FR3093766B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/02—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being pressurised
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F02C6/08—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/08—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan with supplementary heating of the working fluid; Control thereof
    • F02K3/105—Heating the by-pass flow
    • F02K3/115—Heating the by-pass flow by means of indirect heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D2013/0603—Environmental Control Systems
    • B64D2013/064—Environmental Control Systems comprising more than one system, e.g. dual systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/213—Heat transfer, e.g. cooling by the provision of a heat exchanger within the cooling circuit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

SYSTÈME DE CONDITIONNEMENT D’AIR ÉQUIPÉ D’UN SYSTÈME DE GESTION THERMIQUE D’HUILE ET D’AIR PRESSURISÉ Système de conditionnement d’air d’un aéronef, comprenant un système de gestion thermique alimenté en air, dit air (12) pressurisé, par au moins un compresseur (14) de l’aéronef, et alimenté en air (206 ; 208) d’écoulement non pressurisé provenant d’au moins un moteur de l’aéronef, et caractérisé en ce que le système de gestion thermique comprend au moins un échangeur (20) de chaleur air pressurisé/huile configuré pour assurer des échanges thermiques entre un flux d’air (12) pressurisé et un premier circuit (26) d’huile permettant de transférer une chaleur de l’air (12) pressurisé à l’huile du premier circuit (26) d’huile, au moins un échangeur (22a, 22b, 22c, 22d) de chaleur huile/air d’écoulement configuré pour assurer des échanges thermiques entre un second circuit (28) d’huile et l’air (206 ; 208) d’écoulement permettant de transférer la chaleur dudit second circuit (26) d’huile à l’air (206 ; 208) d’écoulement, au moins un circuit (30) de liaison du premier circuit (26) d’huile et dudit deuxième (28) circuit d’huile. Figure pour l’abrégé : figure 2

Description

SYSTÈME DE CONDITIONNEMENT D’AIR ÉQUIPÉ D’UN SYSTÈME DE GESTION THERMIQUE D’HUILE ET D’AIR PRESSURISÉ
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un système de conditionnement d’air comprenant un système de refroidissement. En particulier, l’invention concerne un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un aéronef.
Arrière-plan technologique
Dans un véhicule, en particulier un aéronef, de nombreuses pièces en mouvement, comme le moteur, nécessitent une lubrification ou un refroidissement par huile. Cette huile est soumise à la chaleur dégagée par le moteur ou d’autres éléments de l’aéronef et doit donc être refroidie pour un fonctionnement optimal.
Un système de refroidissement d’huile classique d’un turboréacteur d’un aéronef comprend des échangeurs de chaleur à ailettes refroidis par exemple au moyen :
  • d’un prélèvement de débit d’air d’écoulement du moteur, dit «fan air» en anglais, ce qui pénalise sa consommation de kérosène,
  • directement du débit d’écoulement du moteur, en plongeant les ailettes de l’échangeur dans le débit fan air, ce qui crée des pertes de charges et des perturbations d’écoulement d’air sur l’air d’écoulement du moteur, et donc réduit la poussée du moteur.
Dans les moteurs aéronautiques tels que les turboréacteurs double flux à très fort taux de dilution (le taux de dilution étant le rapport entre le flux chaud et le flux froid du turboréacteur), les pertes de charges et les perturbations d’écoulement sur l’air d’écoulement ne sont plus acceptables, car elles réduisent fortement la poussée du moteur. Ainsi, l’impact négatif d’un prélèvement de débit d’écoulement d’air sur la consommation de kérosène du moteur est bien supérieur à celle d’un moteur aéronautique classique.
L’air d’écoulement ou «fan air» désigne l’air traversant le moteur. Dans un turboréacteur à double flux, il est composé du flux primaire et du flux secondaire.
Lorsque le moteur aéronautique comprend une boite de réduction, la puissance chaude transmise à l’huile est beaucoup plus élevée (typiquement 3 fois plus élevée) que sur un moteur aéronautique classique, ce qui nécessite de surdimensionner le système de refroidissement d’huile.
En outre, dans un aéronef, le système de conditionnement d’air est alimenté par un air provenant d’un compresseur, dit air pressurisé, qui doit être refroidi pour atteindre une température convenable pour l’alimentation en air de la cabine de l’aéronef. Cette nécessité de refroidissement est d’autant plus importante que l’air pressurisé est à un fort taux de compression et donc a une température élevée. La chaleur de cet air pressurisé est perdue lors du refroidissement.
Enfin, le volume disponible pour le système de conditionnement d’air est diminué par rapport à celui d’un moteur aéronautique classique.
Objectifs de l’invention
L’invention vise à fournir un système de conditionnement d’air assurant une gestion thermique de l’huile moteur et de l’air pressurisé.
L’invention vise en particulier à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de conditionnement d’air ne nécessitant pas de prélèvement d’air sur l’écoulement d’air du moteur.
L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de conditionnement d’air présentant un encombrement réduit.
L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de conditionnement d’air permettant une optimisation énergétique par récupération et transfert de chaleur lors des échanges thermiques.
L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de conditionnement d’air permettant un préchauffage d’huile moteur avant décollage, en condition froide.
Pour ce faire, l’invention concerne un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un aéronef, comprenant un système de gestion thermique alimenté en air, dit air pressurisé, par au moins un compresseur de l’aéronef, et alimenté en air d’écoulement non pressurisé provenant d’au moins un moteur de l’aéronef,
et caractérisé en ce que le système de gestion thermique comprend :
- au moins un échangeur de chaleur air pressurisé/huile configuré pour assurer des échanges thermiques entre un flux d’air pressurisé et un premier circuit d’huile permettant de transférer une chaleur de l’air pressurisé à l’huile du premier circuit d’huile,
- au moins un échangeur de chaleur huile/air d’écoulement configuré pour assurer des échanges thermiques entre un second circuit d’huile et l’air d’écoulement permettant de transférer la chaleur dudit second circuit d’huile à l’air d’écoulement,
- au moins un circuit de liaison fluidique du premier circuit d’huile et dudit deuxième circuit d’huile.
Un système de conditionnement d’air selon l’invention permet donc, grâce à son système de gestion thermique, d’effectuer un double transfert de chaleur entre différents flux d’air de l’aéronef, tout en réalisant un refroidissement de l’huile moteur.
En particulier, l’air pressurisé est refroidi au passage dans l’échangeur de chaleur air pressurisé/huile. L’air pressurisé ainsi refroidi est traité par le reste du système de conditionnement d’air.
Dans l’art antérieur, ce refroidissement de l’air pressurisé est généralement réalisé par prélèvement d’air d’écoulement du moteur. Le système de conditionnement selon l’invention permet donc de supprimer ce prélèvement pour éviter les pertes de performance moteur. Remplacer ce prélèvement d’air par un échangeur à huile permet en outre une réduction de l’encombrement, notamment par suppression des conduites menant l’air d’écoulement prélevé à l’échangeur air pressurisé/air d’écoulement dans l’art antérieur.
Selon les architectures d’aéronef, l’air pressurisé est fourni par exemple par le compresseur d’un ou de plusieurs moteurs de l’aéronef, ou bien par un compresseur dédié au système de conditionnement d’air, motorisé ou entrainé par une turbine et prélevant de l’air extérieur à l’aéronef.
D’autre part, l’huile moteur est refroidie au passage dans l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement. Cela permet d’une part de refroidir l’huile moteur, ce qui est nécessaire au bon fonctionnement du moteur lors des phases de vol, et d’autre part de réchauffer l’air d’écoulement du moteur, ce qui augmente les performances du moteur (en particulier augmentation de la poussée). Une partie de la chaleur de l’huile provenant de l’air pressurisé, le système de conditionnement d’air effectue ainsi un transfert de chaleur indirect entre l’air pressurisé et l’air d’écoulement, via l’huile moteur. Cela permet une optimisation énergétique globale du système de conditionnement d’air. Le refroidissement de l’huile moteur n’est plus considéré comme une contrainte réduisant les performances du moteur mais s’intègre parfaitement dans un système global dans lequel la chaleur est transférée d’un air pressurisé où une chaleur excessive est réduite à un air d’écoulement où un surplus de chaleur est utile.
Le fait que l’huile moteur soit réchauffée au contact de l’air pressurisé permet, au démarrage du moteur, un préchauffage plus rapide de l’huile moteur avant le décollage.
La gestion thermique effectué par le système de gestion thermique consiste donc à la fois en un refroidissement de l’air pressurisé, un réchauffement de l’huile du premier circuit d’huile (utile lors du préchauffage), un refroidissement de l’huile du deuxième circuit d’huile et un réchauffement de l’air d’écoulement.
L’huile moteur désigne au sens large par exemple l’huile de lubrification de la boite de transmission (Power Gear Boxou PGB en anglais), ou l’huile de lubrification de la boite accessoire (Accessory Gear Boxou AGB en anglais), ou l’huile de refroidissement du groupe générateur intégré (Integrated Drive Generatorou IDG en anglais), ou l’huile de refroidissement du générateur électrique, ou tout autre huile de refroidissement, de lubrification, etc. pouvant être utilisées dans l’aéronef. L’huile est généralement partagée entre ces composants mais pas nécessairement, certains composants pouvant avoir un circuit d’huile dédié.
Avantageusement et selon l’invention, l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement est un échangeur de chaleur agencé dans le moteur de l’aéronef et configuré pour présenter une surface d’échange thermique en contact direct avec le flux d’air d’écoulement traversant le moteur.
Un tel échangeur, aussi appelé échangeur de peau, présente un encombrement faible et réduit les perturbations de l’air d’écoulement en n’impactant pas le flux d’écoulement et en n’effectuant pas de prélèvement, permettant ainsi de ne pas dégrader les performances du moteur.
Avantageusement et selon l’invention, l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement est agencé dans un carter du moteur de l’aéronef.
Le carter désigne l’enveloppe autour du moteur, dans lequel s’écoule le flux d’air d’écoulement. Dans un turboréacteur, le carter guide le flux d’air secondaire autour de la partie centrale composée d’un compresseur, d’une chambre de combustion et d’une turbine, et dans laquelle s’écoule le flux primaire.
Disposer l’échangeur dans le carter permet de maximiser les échanges de chaleur de l’échangeur de peau avec l’air d’écoulement.
Avantageusement et selon l’invention, l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement est agencé au niveau d’une entrée d’air d’écoulement dans le carter du moteur de l’aéronef.
L’entrée d’air du carter est un positionnement privilégié pour maximiser les échanges thermiques et réduire les perturbations de l’air d’écoulement. En outre, la transmission de chaleur par l’huile permet une protection contre le givre de l’entrée moteur, qui est l’une des zones les plus soumises à la formation de givre qui peut s’avérer dangereux pour le bon fonctionnement du moteur.
Avantageusement et selon l’invention, l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement est agencé dans le carter après une soufflante du moteur de l’aéronef.
Selon cet aspect de l’invention, l’échange thermique est maximisé car la soufflante du moteur crée des turbulences qui améliore la circulation de l’air.
Avantageusement et selon l’invention, l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement est composé d’une multitude d’éléments agencés à plusieurs emplacements sur le carter.
Avantageusement et selon l’invention, l’échangeur de chaleur air pressurisé/huile et l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement sont agencés en série.
Le premier circuit d’huile, le deuxième circuit d’huile et le circuit de liaison peuvent ainsi former un circuit unique.
Avantageusement et selon l’invention, l’échangeur de chaleur air pressurisé/huile et l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement sont agencés en parallèle.
Le circuit de liaison peut par exemple être une cuve d’huile de laquelle l’huile sort pour entrer dans le premier et le deuxième circuit, et dans laquelle l’huile provenant du premier et deuxième circuit est reversée après le passage dans les échangeurs respectifs.
Avantageusement et selon l’invention, le système de gestion thermique comprend un circuit de contournement de l’échangeur de chaleur air pressurisé/huile, configuré pour être commandé par un module de contrôle de température de l’air pressurisé.
La présence du circuit de contournement permet de contrôler la température de l’air pressurisé selon les besoins du système de conditionnement, en particulier selon la température souhaitée au niveau de l’arrivée d’air pressurisé et/ou la température souhaitée dans la cabine de l’aéronef.
Le contournement peut être soit un contournement de l’air pressurisé (celui-ci ne passe donc pas dans l’échangeur de chaleur air pressurisé/huile) ou un contournement de l’huile (celle-ci ne passe donc pas dans l’échangeur de chaleur air pressurisé/huile), ou les deux.
L’invention concerne également un aéronef comprenant au moins un moteur, au moins un compresseur et un système de conditionnement d’air selon l’invention.
L’invention concerne également un système de conditionnement d’air et un aéronef, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
est une vue schématique d’un système de conditionnement d’air selon un premier mode de réalisation de l’invention.
est une vue schématique d’un système de conditionnement d’air selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté.
En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures.
Les figures 1 et 2 illustrent un système 10 de conditionnement d’air selon un premier et un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Le système 10 de conditionnement d’air permet la réfrigération et le conditionnement de l’air pour une cabine 100 d’un aéronef pendant le vol de celui-ci. L’aéronef comprend au moins un moteur 200.
Dans ce mode de réalisation, le moteur 200 est de type turboréacteur double flux, comprenant un carter 202 entourant une turbomachine 204 comprenant classiquement un compresseur, une chambre de combustion et une turbine (non représentés). La turbomachine 204 génère un flux 206 primaire. Une soufflante 210 reliée à la turbomachine génère un flux secondaire entre la turbomachine 204 et le carter 202. Le flux 206 primaire et le flux 208 secondaire sont dirigés dans le sens des flèches les représentant et constituent un air d’écoulement du moteur.
La turbomachine 204 est alimentée par au moins un circuit d’huile, permettant son bon fonctionnement. Cette huile chauffe pendant le fonctionnement du moteur et doit être refroidie.
Le système 10 de conditionnement d’air est alimenté en air, dit air 12 pressurisé par un compresseur 14. Selon différents modes de réalisation de l’invention, le compresseur 14 peut faire partie du système de conditionnement et être principalement dédié à la fourniture de l’air 12 pressurisé, ou bien faire partie du moteur 200 de l’aéronef, en particulier peut être le compresseur de la turbomachine 204. Le compresseur est alimenté en air 16 prélevé.
L’air 12 pressurisé est traité par un groupe 18 de conditionnement d’air permettant d’ajuster la température, la pression et l’humidité de l’air 12 pressurisé de sorte à obtenir de l’air conditionné qui pourra être envoyé dans la cabine de l’aéronef. Le groupe 18 de conditionnement d’air peut par exemple comprendre une boucle d’extraction d’eau pour réduire l’humidité de l’air, au moins une turbine pour réduire sa pression, au moins un échangeur pour contrôler sa température.
Le système 10 de conditionnement d’air comprend un système de gestion thermique permettant de réduire la température de l’air 12 pressurisé. Le système de gestion thermique comprend au moins un échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile configuré pour assurer des échanges thermiques entre le flux d’air pressurisé et un circuit d’huile permettant de transférer une chaleur de l’air pressurisé à l’huile. L’huile circule dans un premier circuit d’huile et entre dans l’échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile par une entrée 20a d’huile et ressort par une sortie 20b d’huile. L’air 12 pressurisé entre dans l’échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile par une entrée 20c d’air pressurisé et ressort par une sortie 20b d’air pressurisé.
L’air 12 pressurisé est ainsi refroidi au passage dans l’échangeur et transmet une partie de sa chaleur à l’huile.
Le système de gestion thermique est aussi configuré pour refroidir l’huile, et comprend ainsi au moins un échangeur de chaleur huile/air d’écoulement configuré pour assurer des échanges thermiques entre l’huile et l’air d’écoulement permettant de transférer la chaleur de l’huile à l’air d’écoulement.
En particulier, dans ce mode de réalisation, l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement est composé d’une pluralité d’échangeurs de peau, dont quatre sont visibles ici : deux échangeurs 22a, 22b de peau sont situés au niveau d’une entrée 212 d’air moteur, à une extrémité du carter 202. Ces échangeurs peuvent ainsi avoir une fonction dégivrage qui empêche la formation de givre à l’entrée d’air moteur, une zone habituellement sensible aux risques de formation de givre. Deux échangeurs 22c, 22d de peau sont situés sur le carter 202 après la soufflante 210.
L’huile circule dans un deuxième circuit d’huile et traverse chaque échangeur de peau. L’échangeur de peau permet un échange thermique avec l’air d’écoulement. Du fait de leur positionnement à l’intérieur du carter 202, les échangeurs 22a, 22b, 22c, 22d de peau échangent de façon privilégiée avec le flux 208 secondaire de l’air d’écoulement.
La figure 1 représente un premier mode de réalisation de l’invention, dans lequel l’échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile et les échangeurs 22a, 22b, 22c, 22d de peau formant l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement sont agencés en série : le premier circuit d’huile et le deuxième circuit d’huile forment un circuit 24 unique.
En particulier, l’huile sortant de l’échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile par la sortie 20b est ensuite guidée vers un échangeur de peau, dans le même circuit d’huile. La chaleur récupérée par l’huile dans l’échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile est transmise directement à l’air d’écoulement pour réchauffer celui-ci (en refroidissant l’huile au passage).
Dans ce mode de réalisation, selon la température souhaitée de l’air 12 pressurisé, des circuits de contournement peuvent être mis en place, par exemple via une vanne 21a de contournement pour éviter que l’huile ne passe dans l’échangeur 20 air pressurisé/huile, ou via une vanne 21b de contournement pour éviter que l’air 12 pressurisé ne passe dans l’échangeur 20 air pressurisé/huile, ou les deux comme représenté ici.
La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation de l’invention, dans lequel l’échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile et les échangeurs 22a, 22b, 22c, 22d de peau formant l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement sont agencés en parallèle.
Le premier circuit 26 d’huile et le deuxième circuit 28 d’huile sont séparés mais reliés par un circuit 30 de liaison, qui peut être par exemple une cuve d’huile dans laquelle l’huile provenant de chaque circuit se mélange et équilibre sa température : l’huile provenant du premier circuit est réchauffée dans son passage par l’échangeur 20 de chaleur air pressurisé/huile et l’huile provenant du deuxième circuit est refroidie par l’échangeur de chaleur huile/air d’écoulement, et du fait du mélange dans la cuve d’huile, la température partant de la cuve vers les échangeurs est la même pour les deux circuits.

Claims (8)

  1. Système de conditionnement d’air d’un aéronef, comprenant un système de gestion thermique alimenté en air, dit air (12) pressurisé, par au moins un compresseur (14) de l’aéronef, et alimenté en air (206 ; 208) d’écoulement non pressurisé provenant d’au moins un moteur de l’aéronef,
    et caractérisé en ce que le système de gestion thermique comprend :
    - au moins un échangeur (20) de chaleur air pressurisé/huile configuré pour assurer des échanges thermiques entre un flux d’air (12) pressurisé et un premier circuit (24, 26) d’huile permettant de transférer une chaleur de l’air (12) pressurisé à l’huile du premier circuit (24, 26) d’huile,
    - au moins un échangeur (22a, 22b, 22c, 22d) de chaleur huile/air d’écoulement configuré pour assurer des échanges thermiques entre un second circuit (24, 28) d’huile et l’air (206 ; 208) d’écoulement permettant de transférer la chaleur dudit second circuit (24, 28) d’huile à l’air (206 ; 208) d’écoulement,
    - au moins un circuit (24, 30) de liaison fluidique du premier circuit (24, 26) d’huile et dudit deuxième circuit (24, 28) d’huile.
  2. Système de conditionnement d’air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’échangeur (22a, 22b, 22c, 22d) de chaleur huile/air d’écoulement est un échangeur de chaleur agencé dans le moteur de l’aéronef et configuré pour présenter une surface d’échange thermique en contact direct avec le flux d’air d’écoulement traversant le moteur.
  3. Système de conditionnement d’air selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’échangeur (22a, 22b, 22c, 22d) de chaleur huile/air d’écoulement est agencé dans un carter du moteur de l’aéronef.
  4. Système de conditionnement d’air selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’échangeur (22a, 22b) de chaleur huile/air d’écoulement est agencé au niveau d’une entrée d’air d’écoulement dans le carter du moteur de l’aéronef.
  5. Système de conditionnement d’air selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’échangeur (20) de chaleur air pressurisé/huile et l’échangeur (22a, 22b, 22c, 22d) de chaleur huile/air d’écoulement sont agencés en série.
  6. Système de conditionnement d’air selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (20) air pressurisé/huile et l’échangeur (22a, 22b, 22c, 22d) de chaleur huile/air d’écoulement sont agencés en parallèle.
  7. Système de conditionnement d’air selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de gestion thermique comprend au moins un circuit de contournement de l’échangeur de chaleur air pressurisé/huile, configuré pour être commandé par un module de contrôle de température de l’air pressurisé.
  8. Aéronef, comprenant au moins un moteur (200), au moins un compresseur (14) et un système (10) de conditionnement d’air selon l’une des revendications 1 à 7.
FR1902465A 2019-03-11 2019-03-11 Système de conditionnement d’air équipé d’un système de gestion thermique d’huile et d’air pressurisé Active FR3093766B1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1902465A FR3093766B1 (fr) 2019-03-11 2019-03-11 Système de conditionnement d’air équipé d’un système de gestion thermique d’huile et d’air pressurisé
US17/438,924 US20220185485A1 (en) 2019-03-11 2020-03-10 Air conditioning system equipped with a system for the thermal management of oil and of pressurized air
EP20725869.0A EP3938639A1 (fr) 2019-03-11 2020-03-10 Système de conditionnement d'air équipé d'un système de gestion thermique d'huile et d'air pressurisé
PCT/FR2020/050492 WO2020183104A1 (fr) 2019-03-11 2020-03-10 Système de conditionnement d'air équipé d'un système de gestion thermique d'huile et d'air pressurisé

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1902465 2019-03-11
FR1902465A FR3093766B1 (fr) 2019-03-11 2019-03-11 Système de conditionnement d’air équipé d’un système de gestion thermique d’huile et d’air pressurisé

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3093766A1 true FR3093766A1 (fr) 2020-09-18
FR3093766B1 FR3093766B1 (fr) 2021-04-09

Family

ID=67107843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1902465A Active FR3093766B1 (fr) 2019-03-11 2019-03-11 Système de conditionnement d’air équipé d’un système de gestion thermique d’huile et d’air pressurisé

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220185485A1 (fr)
EP (1) EP3938639A1 (fr)
FR (1) FR3093766B1 (fr)
WO (1) WO2020183104A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3115767A1 (fr) * 2020-10-30 2022-05-06 Airbus Operations Aéronef comportant un moteur et un système de refroidissement du moteur
WO2023099533A1 (fr) * 2021-11-30 2023-06-08 Safran Aero Boosters Sa Turbomachine axiale triple-flux avec échangeur de chaleur divergeant dans le troisième flux

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160061056A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Rolls-Royce Plc Gas turbine engine anti-icing system
US20160131036A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 United Technologies Corporation Thermal management system for a gas turbine engine
US20170159490A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-08 General Electric Company Gas turbine engine fluid cooling systems and methods of assembling the same
US20180038243A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 General Electric Company Oil cooling systems for a gas turbine engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160061056A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Rolls-Royce Plc Gas turbine engine anti-icing system
US20160131036A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 United Technologies Corporation Thermal management system for a gas turbine engine
US20170159490A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-08 General Electric Company Gas turbine engine fluid cooling systems and methods of assembling the same
US20180038243A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 General Electric Company Oil cooling systems for a gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
US20220185485A1 (en) 2022-06-16
WO2020183104A1 (fr) 2020-09-17
FR3093766B1 (fr) 2021-04-09
EP3938639A1 (fr) 2022-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2129893B1 (fr) Systeme de refroidissement et de regulation en temperature d'equipements d'un ensemble propulsif d'aeronef
FR2503255A1 (fr) Dispositif de refroidissement pour generateur electrique d'un moteur a turbine a gaz
FR2503256A1 (fr) Equilibrage de flux thermique entre des elements associes a une turbine a gaz
EP3070317B1 (fr) Refroidissement de turbomachine par évaporation
EP2665900B1 (fr) Procédé et dispositif d'alimentation en lubrifiant
EP3564504B1 (fr) Systeme de refroidissement d'un moteur avec deux thermostats et integrant un circuit selon un cycle de rankine
FR3093766A1 (fr) Système de conditionnement d’air équipé d’un système de gestion thermique d’huile et d’air pressurisé
EP3521590B1 (fr) Système de refroidissement d air moteur à deux étages de refroidissement et comprenant au moins un échangeur cylindrique
EP3418192B1 (fr) Systeme de recuperation d'energie thermique d'une boite de transmission principale de puissance d'un aeronef pour le chauffage de l'habitacle de l'aeronef
EP3521589B1 (fr) Système de refroidissement d'air moteur à deux étages de refroidissement et procédé correspondant
FR3089496A1 (fr) Groupe propulseur d’aéronef à ingestion de couche limite comportant un moteur électrique et un système de refroidissement en partie disposé dans le cône de sortie
EP1681456A1 (fr) Installation de régulation thermique des gaz admis dans un moteur
EP4049934B1 (fr) Aéronef comportant un moteur et un système de refroidissement à base de dihydrogène
FR3066537B1 (fr) Procede de regulation d’une temperature d’huile de lubrification d’un moteur thermique a deux flux de sortie
EP1892398A1 (fr) Dispositif permettant de commander un circuit de circulation d'un liquide de refroidissement ainsi qu'un circuit de circulation d'huile de lubrification d'un moteur thermique de véhicule
FR3108942A1 (fr) Turbomachine a double flux pour un aeronef et procede de ventilation d’au moins une turbine dans une telle turbomachine
EP4061716A1 (fr) Système de conditionnement d'air d'une cabine d'un véhicule de transport aérien ou ferroviaire utilisant une source d'air pneumatique et thermique distincte de la source d'air de conditionnement
EP4003840A1 (fr) Système de conditionnement d'air à récupération d'air cabine
FR3133595A1 (fr) Dispositif et procédé de régulation de la température d’une source de puissance d’un aéronef avec un fluide caloporteur d’un moyen de transmission de puissance
FR3113090A1 (fr) Turbine axiale ORC à admission variable pilotée
WO2020030874A1 (fr) Système et procédé de refroidissement d'un fluide d'un circuit de lubrification ou de refrodissement d'un organe moteur d'un aéronef et moteur propulsif d'aéronef équipé d'un tel système de refroidissement
FR3089204A1 (fr) Système de gestion d’air notamment pour pack de conditionnement d’air et dégivrage
FR3043652A1 (fr) Machine a cycle d'air, systeme de climatisation comprenant ladite machine a cycle d'air, vehicule automobile comprenant ledit systeme de climatisation et procede pour conditionner de l'air a l'aide d'une machine a cycle d'air
FR3035445A1 (fr) Moteur d'avion

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200918

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6