FR3095840A1 - Système de dosage pour circuit de carburant de moteur d’aéronef - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de dosage pour circuit de carburant de moteur d’aéronef comportant : - un circuit de secours (CS) pour le contournement par le carburant de l’organe doseur (FMV) ou d’un ensemble d’organes intégrant ledit organe doseur (FMV), - un distributeur (D) à plusieurs positions, interposé entre l’entrée de carburant et l’organe doseur (FMV), ledit distributeur (D) étant adapté pour être commandé pour que le carburant circule, selon la position dudit distributeur (D), soit via l’organe doseur (FMV) et l’organe de coupure (SOV), soit via le circuit de secours (CS), la soupape régulatrice étant adaptée au maintien d’un différentiel de pression constant entre l’entrée du distributeur (D) et un point en aval de l’organe doseur (FMV) ou de l’ensemble d’organes. Figure pour l’abrégé : Fig. 3
Description
Domaine technique général et art antérieur
L'invention concerne de façon générale l’alimentation en carburant de moteurs d’aéronefs et en particulier de turbomachines.
Elle trouve notamment plus particulièrement application dans le cas d’avions monomoteurs, mais peut également être utilisée dans le cas d’aéronefs multimoteurs.
Circuit d’alimentation en carburant à système de dosage FMU - Généralités
Les moteurs d’avion sont traditionnellement équipés d’un système spécifique de dosage de carburant, appelé FMU (pour « Fuel Metering Unit ») ou HMU (pour « Hydro Mechanical Unit ») selon les terminologies anglosaxonnes généralement utilisées.
Ce système de dosage spécifique remplit plusieurs fonctions.
Il sert à réguler le débit de carburant délivré à la chambre de combustion.
Il permet en outre de couper le débit de carburant délivré à la chambre de combustion (arrêt moteur) en cas de :
- Survitesse (régime moteur dépassant le régime autorisé) ;
- Demande de coupure de la part du calculateur de contrôle moteur (EEC ou « Electronic Engine Control ») ;
- Arrêt normal (coupure moteur sur le parking de l’aéroport) ou d’urgence (en cas de feu par exemple), de la part du pilote.
Également, le système de dosage assure la pressurisation du système carburant du moteur.
Par ailleurs, il envoie des données moteur au calculateur de contrôle EEC.
Comme illustré sur la figure 1, ce système de dosage FMU est placé dans le circuit d’alimentation en carburant, en aval d’un système de pompage de carburant et en amont des injecteurs I qu’il alimente (injecteurs I de la chambre à combustion dans le cas d’une turbomachine).
Le circuit d'alimentation comporte typiquement en série, dans le sens de circulation du carburant : une pompe basse pression LP, un échangeur de chaleur principal FCOC ou « Fuel Oil Exchanger » utilisant le carburant comme source froide, un filtre de carburant F, une pompe haute pression HP, et l’unité de dosage carburant FMU.
La pompe basse pression LP est reliée en amont au système de carburant de l'avion qui comprend le ou les réservoirs R de carburant de l'avion.
L'échangeur de chaleur FCOC permet de réchauffer le carburant en prélevant des calories sur le circuit de lubrification du moteur, ce qui permet de refroidir le lubrifiant.
Le filtre F permet d'arrêter les impuretés pouvant causer des dommages et/ou des blocages potentiels à l'unité de dosage carburant FMU ou aux injecteurs.
La pompe haute pression HP est par exemple une pompe à engrenages dont le déplacement fixe est optimisé sur le régime moteur de la turbomachine au décollage.
Outre l'alimentation de la chambre de combustion, la pompe haute pression HP alimente également en carburant les « géométries variables » GV du moteur, lesquelles sont des équipements ou organes de turbomachine qui comprennent des éléments mobiles, nécessitant de prélever une puissance hydraulique variable pour fonctionner.
Ces équipements GV peuvent être de natures diverses, par exemple un vérin, une servovalve, une soupape de décharge ajustable de compresseur, une soupape de décharge transitoire de compresseur, et/ou une soupape de réglage de débit d'air pour un système de réglage de jeu au sommet d'aubes de rotor pour turbine basse pression ou turbine haute pression.
A cet effet, du carburant est dérivé du circuit d'alimentation en carburant, sur une branche B d'alimentation des « géométries variables », qui s’étend entre un nœud E situé entre la pompe HP et l’unité de dosage FMU et un nœud C situé entre la pompe basse pression LP et la pompe volumétrique haute pression HP.
Au niveau du nœud E, le circuit d’alimentation illustré comporte un filtre autolavable FA, pour filtrer la fraction de débit de carburant dérivée. Ce filtre FA est lavé par le flux de carburant circulant dans le circuit d'alimentation vers l'unité de dosage de carburant FMU. La branche B peut en outre comprendre, en amont des équipements GV, un échangeur de chaleur ECT pour le contrôle en température du carburant dérivé.
Le circuit d'alimentation comporte aussi un circuit de récupération RE reliant l'unité de dosage de carburant FMU au circuit d'alimentation, entre la pompe basse pression LP et l'échangeur de chaleur FCOC (nœud C par exemple). L'excès de débit de carburant fourni à l'unité de dosage de carburant FMU peut ainsi être retourné, à travers ce circuit de récupération RE, en amont de l'échangeur de chaleur FCOC, sur le filtre principal de carburant F et la pompe haute pression HP.
Ainsi, en fonctionnement, le carburant provenant d'un réservoir R est aspiré par la pompe basse pression LP et pompé dans le circuit d'alimentation. Dans ce circuit d'alimentation, il est d'abord refroidi à l'échangeur de chaleur principal FCOC, et ensuite filtré dans le filtre de carburant F. En aval de ce filtre F, il est aspiré par la pompe haute pression HP, et pompé, sous haute pression, vers le branchement (nœud E), dans lequel une fraction du débit de carburant est dérivée du circuit d'alimentation vers les équipements GV et passe par le filtre autolavable FA.
Le reste du débit de carburant traverse le filtre autolavable FA, vers l'unité de dosage de carburant FMU, en nettoyant ledit filtre FA. L’unité FMU assure quant à elle notamment le dosage du débit de carburant fourni à la chambre de combustion à travers les injecteurs I, via par exemple un débitmètre DMT relié au calculateur de contrôle EEC et des filtres d’injection FI disposés en amont des injecteurs I.
Architecture d’un FMU
Comme illustré sur la figure 2, un FMU conventionnel possède une arrivée principale de carburant qui est partiellement refoulée en amont vers l’étage inter-pompes (branche de recirculation RE), le reste étant envoyé vers les injecteurs I.
Une soupape régulatrice VR est située en entrée du système de dosage, sur la branche qui assure le refoulement de recirculation du carburant.
Cette soupape régulatrice VR assure un différentiel de pression constant aux bornes du FMU.
Le dosage du débit se fait quant à lui grâce à un organe doseur généralement appelé FMV (pour « Fuel Metering Valve »). Cet organe est piloté par le calculateur de contrôle EEC, lequel évalue le débit dosé Q par la formule suivante de calcul du débit traversant un orifice :
où ΔP est le différentiel de pression, S la surface de l’orifice laissant passer le fluide carburant dans le FMV, ρ la densité dudit fluide et Ks un paramètre lié au FMV.
Ledit organe doseur FMV comporte classiquement un tiroir mobile, associé à un capteur de position linéaire LVDT (pour « Linear Variable Differential Transducer ») – cas illustré sur la figure 2 - ou rotatif RVDT (pour « Rotary Variable Differential Transducer »).
La position du tiroir telle que mesurée par le capteur LVDT ou RVDT est transmise au calculateur de contrôle EEC qui commande le déplacement du tiroir via une servovalve (FMV EHSV sur la figure 2) : le débit dosé est fonction de la position du tiroir mobile, puisque le différentiel de pression est maintenu constant.
En sortie, le FMU comporte un clapet-stop HPSOV (pour « High Pressure Shut-Off Valve »), qui d’une part permet de pressuriser le circuit de carburant et d’autre part permet de couper le débit d’injection (par exemple en cas de détection d’une survitesse du moteur).
Comme l’organe doseur, le clapet-stop HPSOV comprend un capteur de position LVDT ou RVDT envoyant une information de position au calculateur de contrôle EEC de contrôle moteur. Le déplacement dudit clapet HPSOV est commandé par le calculateur via une servovalve HPSOV EHSV.
Taux d’arrêt moteur lié au FMU
Le taux d’arrêt moteur en vol, appelé IFSD (« In Flight Shut Down »), est exprimé en nombre d’occurrences de panne par heure de vol.
Le taux d’IFSD spécifié dépend du type d’avion considéré (monomoteur/multimoteur) et de la fiabilité opérationnelle attendue par le client. Dans l’aviation civile, (généralement bimoteur), l’arrêt moteur en vol n’est pas considéré comme un évènement dangereux (« Hazardous » selon la terminologie du domaine). La conception du moteur permet de couvrir le cas de perte d’un des moteurs : en effet, sur un bimoteur chacun des moteurs est conçu de manière à pouvoir assurer le vol en cas de perte de son homologue.
Sur un aéronef monomoteur par contre, comme il n’existe pas de second moteur pouvant assurer la poussée pour maintenir l’aéronef en vol, la coupure du moteur peut entrainer inévitablement la perte de l’aéronef, ce qui correspond à un évènement que l’on répertorie « catastrophique » ou « dangereux », en fonction de l’application considérée, par exemple selon que l’on se trouve en présence d’un drone ou d’un vol avec passager). C’est pourquoi, la fiabilité opérationnelle du moteur en regard de l’évènement IFSD et/ou perte de poussée est extrêmement exigeante en ce qui concerne les applications monomoteur.
Or, le système de dosage FMU a la capacité de couper le moteur, et peut également faire l’objet de pannes intrinsèques entrainant une perte de l’alimentation en carburant du moteur.
Il est logiquement responsable d’une partie des IFSD observés lors du suivi des flottes de moteurs en service.
De plus, comme les FMU conçus au cours des dernières années étaient destinés à des applications multimoteurs, la part d’IFSD dont ils sont responsables n’est pas forcément compatible avec celle d’un monomoteur.
Présentation générale de l’invention
Un but de l’invention est de proposer une nouvelle architecture de système de dosage permettant de diminuer la part d’IFSD liées à ce dernier.
La solution proposée est en particulier applicable dans le cas de configurations monomoteur, permettant :
- une meilleure accommodation des pannes qui nécessitent un arrêt moteur,
- et donc un temps moyen avant l’apparition d’une panne (MTBF ou « Mean Time Before Failure ») plus grand.
Elle s’applique également dans le cas de configurations multimoteurs améliorant la fiabilité du moteur et diminuant les coûts d’exploitation.
Ainsi, selon un aspect, l’invention propose un système de dosage pour circuit de carburant de moteur d’aéronef comportant, en aval d’un système de pompage de carburant et en amont d’injecteurs :
- une entrée de carburant,
- un organe doseur et un organe de coupure disposés en série,
- une soupape régulatrice disposée sur une branche de recirculation de carburant, pour que du carburant fourni en excès par le système de pompage soit refoulé dans le circuit de carburant,
caractérisé en ce qu’il comporte :
- un circuit de secours pour le contournement par le carburant de l’organe doseur ou d’un ensemble d’organes intégrant ledit organe doseur,
- un distributeur à plusieurs positions, interposé entre l’entrée de carburant et l’organe doseur, ledit distributeur étant adapté pour être commandé pour que le carburant circule, selon la position du distributeur, soit via l’organe doseur et l’organe de coupure, soit via le circuit de secours,
la soupape régulatrice étant adaptée au maintien d’un différentiel de pression constant entre l’entrée du distributeur et un point en aval de l’organe doseur ou de l’ensemble d’organes.
De cette façon, un circuit de secours contourne la ou les portions du FMU responsables de la plupart des arrêts moteurs dus au FMU.
La solution permet en outre d’assurer le maintien d’un débit unique (plus ou moins constant) vers les injecteurs lorsque le circuit du FMU qu’il contourne n’est plus capable d’assumer sa fonction de dosage correctement.
La portion du circuit à contourner peut être l’organe doseur (FMV) lui-même ; elle peut également comporter l’organe doseur (FMV) et l’organe de coupure.
Les pannes entraînant une coupure moteur au niveau de ces deux portions du FMU sont en effet nombreuses : problèmes d’actionnement, de commande, d’usure, de fuite des organes et de leur servovalve, etc...
Ainsi dans un mode de réalisation, le circuit de secours s’étend entre le distributeur et un point en aval de l’organe doseur, entre ledit organe doseur et l’organe de coupure.
Dans un autre mode de réalisation, le circuit de secours s’étend entre le distributeur et un point en aval de l’organe de coupure.
Le système peut comporter une vanne de pressurisation distincte de l’organe de coupure ; celle-ci peut par exemple être disposée en aval de l’organe de coupure et du circuit de secours.
Également, le circuit de secours peut comporter un diaphragme dimensionné pour que le circuit de secours assure une alimentation en carburant correspondant à un régime de croisière du moteur.
En outre, le distributeur comporte au moins deux sorties destinées à assurer des débits différents pour le circuit de secours ; par exemple, le circuit de secours comporte au moins deux branches équipées de diaphragmes assurant des débits différents.
L’invention concerne également un circuit d’alimentation qui comporte un système de dosage du type de celui proposé.
Elle concerne en outre un avion monomoteur comportant un tel circuit d’alimentation.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique d’un exemple de circuit d’alimentation en carburant d’un moteur d’avion ;
- la figure 2 est une représentation schématique d’un exemple d’architecture de dosage connu de l’état de la technique ;
- la figure 3 illustre un exemple d’architecture de dosage conforme un mode de réalisation possible de l’invention ;
- la figure 4 illustre un exemple d’architecture de dosage conforme à un autre mode de réalisation également possible ;
- la figure 5, enfin, illustre une variante de réalisation pour les systèmes de dosage des figures 3 et 4.
Description d’un ou plusieurs modes de mise en œuvre et de réalisation
Premier mode de réalisation – By-pass du FMV et du SOV
Le système de dosage de la figure 3 est intégré dans un circuit d’alimentation en carburant du type de celui de la figure 1.
Il comporte :
- un organe doseur FMV à tiroir et à capteur de position LVDT ou RVDT,
- une servovalve de commande FMV EHSV,
- un organe de coupure, tel qu’un clapet stop SOV, associé lui aussi à un capteur de position LVDT ou RVDT,
- une servovalve SOV EHSV.
Une soupape régulatrice VR est disposée en entrée de la branche de dérivation RE par laquelle le carburant est renvoyé du FMU dans la partie inter-pompes du circuit de carburant.
Cette soupape régulatrice VR – classiquement appelée « by-pass valve » selon la terminologie anglosaxonne - est un organe purement passif qui grâce à une contre pression d’un ressort permet de maintenir un certain différentiel de pression entre l’entrée du FMU et la sortie du SOV.
Le ressort dans la soupape (exemple ci-dessous) agit contre un piston (tiroir) de part et d’autre duquel du carburant est à des pressions différentes (en l’occurrence, les pressions de carburant en entrée du FMU et en sortie du SOV, renvoyées de part et d’autre du piston grâce à des piquages P1, P2.
Un distributeur D à au moins trois orifices et au moins deux positions est interposé entre l’organe doseur FMV et l’entrée de carburant dans le système de dosage FMU.
Ce distributeur est commandé par une électro-servovalve bistable dédiée CS EHSV, elle-même contrôlée par le calculateur de contrôle moteur EEC.
Le carburant reçu en entrée dudit distributeur D est, selon la position du tiroir de celui-ci, envoyé sur l’organe doseur FMV ou sur un circuit de secours CS qui dérive alors le carburant jusqu’à la sortie du clapet stop SOV. Par ailleurs, la commande de la servovalve CS EHSV empêche un quelconque retour de carburant provenant du circuit inactif (circuit de secours CS ou circuit de l’organe doseur FMV).
Une soupape de pressurisation VP est disposée en aval du clapet stop SOV, après la jonction entre le circuit de la FMV et celui de secours. Elle assure le maintien de la pressurisation du circuit, y compris lorsque le distributeur D renvoie le carburant sur le circuit de secours CS, pour un fonctionnement dégradé.
En variante, la soupape VP spécifique de pressurisation peut aussi être placée en entrée du FMU.
Le circuit de secours CS est par ailleurs équipé d’un diaphragme DPH (non actionnable) dimensionné pour délivrer un débit de carburant correspondant à un régime moteur de croisière. Le circuit de secours CS permet ainsi de ramener rapidement le moteur vers un régime de croisière en cas de survitesse (régime moteur trop élevé).
Avec un tel système, le basculement sur le circuit de secours CS permet de couvrir les dysfonctionnements suivants :
- arrêt moteur spontané ou commandé, ou lié à l’impossibilité de moduler la poussée,
- panne du FMV (excepté certaines fuites),
- panne de l’électro-servovalve du FMV (excepté certaines fuites),
- panne du LVDT ou RVDT du FMV,
- panne du clapet-stop (excepté certaines fuites),
- panne de l’électro-servovalve du clapet stop,
- panne du contrôleur EEC (incapacité de commander la FMV, ouverture ou fermeture de la FMV, fermeture intempestive du clapet stop, acquisition erronée de la position de l’organe doseur).
Lorsqu’un tel arrêt ou une de ces pannes est détecté, le calculateur EEC de contrôle moteur actionne le distributeur D pour qu’il passe automatiquement dans un mode dit « dégradé » dans lequel le carburant circule à travers le circuit de secours et contourne l’organe doseur FMV.
On notera que dans ce mode de réalisation, le différentiel de pression qui agit sur la soupape régulatrice VR est un différentiel aux bornes d’un ensemble qui comprend plusieurs organes en série (en l’occurrence trois : le distributeur D, l’organe doseur FMV et le clapet stop SOV), et non plus seulement un différentiel aux bornes de l’organe doseur FMV seul.
Ainsi, lorsque le circuit de secours CS est enclenché, la soupape régulatrice VR est toujours à même de réguler / maintenir le même ∆P, afin que le diaphragme DPH délivre un débit de carburant le plus constant possible.
Ce différentiel de pression est plus élevé que le différentiel de pression aux bornes de l’organe doseur FMV seul.
On peut néanmoins relever que l’existence d’une soupape de pressurisation VP distincte de la soupape de coupure qui constitue le clapet stop SOV a l’avantage de permettre de diminuer le différentiel de pression ∆P aux bornes d’une telle soupape de coupure. En l’absence de soupape de pressurisation distincte du clapet stop SOV, le différentiel de pression régulé par la soupape VR est 3 à 7 fois plus élevé et varie énormément, rendant plus difficile pour la soupape VR le maintien d’un différentiel de pression constant.
On notera en outre qu’en mode dégradé, lorsque le circuit de secours CS est enclenché, l’incertitude sur le ∆P aux bornes du diaphragme est moins élevée car la soupape VR maintient constant le ∆P d’un ensemble de deux organes en série (le distributeur et le diaphragme), au lieu de trois organes en série (le distributeur, l’organe doseur FMV et le clapet stop SOV) pour le mode normal.
Les architectures du type de celle illustrée sur la figure 3 ont l’avantage de pouvoir couvrir en plus les cas de fermeture intempestive du clapet-stop causés par sa servovalve et l’EEC.
Le gain, en termes d’IFSD, lié à cette architecture est estimé aux alentours de 10-7/EFH (ENGINE FLIGHT HOUR), soit un gain de 10% par rapport à l’exigence autour de 10-6/EFH pour un monomoteur.
Ces gains sont également intéressants dans le cas d’avions bimoteurs, voire également pour d’autres aéronefs.
Deuxième mode de réalisation – By-pass de l’organe doseur FMV seul
En variante, ainsi qu’illustré sur la figure 4, le circuit de secours CS peut être prévu pour contourner non pas l’ensemble constitué par le clapet stop HPSOV et l’organe doseur FMV, mais pour contourner uniquement l’organe doseur FMV. Ce circuit de secours CS renvoie alors le carburant du distributeur D vers un point en aval de l’organe doseur FMV, entre ledit organe FMV et le clapet stop HPSOV.
Dans ce mode de réalisation, la soupape de régulation VR régule un différentiel de pression entre deux organes (le distributeur D et l’organe doseur FMV) au lieu de trois dans le cas du mode de réalisation de la figure 3 (le distributeur D, l’organe doseur FMV et le clapet stop SOV).
La configuration de la figure 4 permet une meilleure précision quant au maintien du différentiel de pression aux bornes de l’organe doseur FMV.
Elle a en outre l’avantage de ne pas nécessiter de soupape de pressurisation distincte du clapet stop, même s’il est envisageable de prévoir une soupape de pressurisation spécifique VP (comme pour l’architecture de la figure 3) placée après la jonction du circuit de l’organe doseur FMV et du circuit de secours CS (soit avant le SOV, soit après en sortie du FMU), ou en entrée du FMU.
Une telle solution permet également des gains en termes d’IFSD intéressants, même si le système n’est pas protégé contre les actionnements intempestifs de la soupape de coupure, qui représentent un peu plus de 20 % des gains de l’architecture de la figure 3.
Autres variantes
En variante encore, comme l’illustre la figure 5, le distributeur D peut être avec un nombre d’orifices plus important afin de permettre sur le circuit de secours CS différentes options de débits possibles.
Dans l’exemple de cette figure 5, le distributeur D est de type 4/3 et alimente deux sorties équipées de diaphragmes DPH1 et DPH2 assurant des débits différents pour le circuit de secours CS.
Selon la commande du calculateur de contrôle moteur EEC sur la servovalve CS EHSV, le distributeur D peut assurer ainsi les différents fonctionnements possibles suivants :
- alimentation du circuit FMV (fonctionnement normal) ;
- utilisation du premier débit pour le circuit de secours CS (passage du carburant via le diaphragme DPH1) : débit de croisière en fonctionnement dégradé ;
- utilisation du deuxième débit pour le circuit de secours CS (passage du carburant via le diaphragme DPH2) : débit de décollage ou de ralenti vol.
Pour optimiser le poids du circuit de secours, les deux branches en sortie du distributeur se rejoignent pour ne former qu’une seule branche en aval des diaphragmes.
Les gains, en termes d’IFSD, de ce système sont sensiblement proches des architectures du FMU présentées aux figures précédentes, que ce soit pour des avions monomoteurs, des bimoteurs ou plus généralement pour tout aéronef.
Pannes du système de secours
Dans les trois types d’architectures présentées, les cas de panne du système de secours et plus particulièrement le cas d’actionnement intempestif du circuit de secours CS sont à prendre en compte dans certaines phases de vol et plus particulièrement au décollage. En effet, lors de celui-ci, l’aéronef (en particulier dans le cas d’un monomoteur) a besoin de toute la poussée. L’actionnement intempestif du circuit de secours CS (c'est-à-dire l’actionnement du secours alors que le moteur est sain) ne permet pas d’avoir la totalité de la poussée, en particulier lorsque le circuit de secours n’est dimensionné que pour une poussée « croisière ».
Un tel basculement intempestif peut donc être source d’incident au décollage.
Pour pallier à ce risque, il est possible de neutraliser l’actionnement du système de secours au décollage via un système similaire à celui de la HPSOV.
Plus précisément, une interface électrique entre la commande moteur de l’avion et la servovalve CS EHSV de secours s’assure que la servovalve CS EHSV ne puisse outrepasser une commande d’inhibition (distributeur bloqué en position de fonctionnement normal) provenant de l’avion, cela même si elle envoie un ordre d’ouverture / activation du circuit de secours.
Typiquement, lors de la phase de décollage (éventuellement une autre phase si nécessaire), l’avion devra envoyer en permanence un courant suffisamment fort pour maintenir ce distributeur en position normale, même en cas de demande d’ouverture de la part de la protection.
Une fois la phase critique passée, le lien avion avec cette servovalve devra soit être inhibé, soit ne plus être alimenté en courant de manière à pouvoir activer le circuit de secours en cas de problème.
Claims (10)
- Système de dosage pour circuit de carburant de moteur d’aéronef comportant, en aval d’un système de pompage de carburant et en amont d’injecteurs :
- une entrée de carburant (E),
- un organe doseur (FMV) et un organe de coupure (SOV) disposés en série,
- une soupape régulatrice (VR) disposée sur une branche de recirculation de carburant, pour que du carburant fourni en excès par le système de pompage soit refoulé dans le circuit de carburant,
- un circuit de secours (CS) pour le contournement par le carburant de l’organe doseur (FMV) ou d’un ensemble d’organes intégrant ledit organe doseur (FMV),
- un distributeur (D) à plusieurs positions, interposé entre l’entrée de carburant et l’organe doseur (FMV), ledit distributeur (D) étant adapté pour être commandé pour que le carburant circule, selon la position dudit distributeur (D), soit via l’organe doseur (FMV) et l’organe de coupure (SOV), soit via le circuit de secours (CS),
- Système de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de secours (CS) s’étend entre le distributeur (D) et un point en aval de l’organe doseur (FMV), entre ledit organe doseur (FMV) et l’organe de coupure (SOV).
- Système de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de secours (CS) s’étend entre le distributeur (D) et un point en aval de l’organe de coupure (SOV).
- Système de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte une vanne de pressurisation distincte de l’organe de coupure (SOV).
- Système de dosage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vanne de pressurisation est disposée en aval de l’organe de coupure (SOV) et du circuit de secours (CS).
- Système de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de secours (CS) comporte un diaphragme (DPH) dimensionné pour que le circuit de secours (CS) assure une alimentation en carburant correspondant à un régime de croisière du moteur.
- Système de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur (D) comporte au moins deux sorties destinées à assurer des débits différents pour le circuit de secours (CS).
- Système de dosage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de secours (CS) comporte au moins deux branches équipées de diaphragmes (DPH1, DPH2) assurant des débits différents.
- Circuit d’alimentation, caractérisé en ce qu’il comporte un système de dosage selon l’une des revendications précédentes.
- Avion monomoteur comportant un circuit d’alimentation en carburant selon la revendication 9.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220268217A1 (en) * | 2019-07-03 | 2022-08-25 | Safran Aircraft Engines | Method for determining the density of fuel for metering fuel in a fuel supply circuit of an aircraft engine |
US20230417193A1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-12-28 | Woodward, Inc. | Redundant electro-hydraulic servo valve (ehsv) control in a fuel metering system |
US12000346B2 (en) * | 2023-06-23 | 2024-06-04 | Woodward, Inc. | Redundant electro-hydraulic servo valve (EHSV) control in a fuel metering system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4033112A (en) * | 1975-09-25 | 1977-07-05 | The Bendix Corporation | Fuel control for gas turbine engine |
FR2733277A1 (fr) * | 1985-07-12 | 1996-10-25 | Rolls Royce Plc | Systeme de commande de carburant |
FR2960910A1 (fr) * | 2010-06-08 | 2011-12-09 | Snecma | Dispositif d'alimentation en carburant de moteur d'avion a turbine a gaz |
-
2019
- 2019-05-09 FR FR1904827A patent/FR3095840B1/fr active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4033112A (en) * | 1975-09-25 | 1977-07-05 | The Bendix Corporation | Fuel control for gas turbine engine |
FR2733277A1 (fr) * | 1985-07-12 | 1996-10-25 | Rolls Royce Plc | Systeme de commande de carburant |
FR2960910A1 (fr) * | 2010-06-08 | 2011-12-09 | Snecma | Dispositif d'alimentation en carburant de moteur d'avion a turbine a gaz |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220268217A1 (en) * | 2019-07-03 | 2022-08-25 | Safran Aircraft Engines | Method for determining the density of fuel for metering fuel in a fuel supply circuit of an aircraft engine |
US11927141B2 (en) * | 2019-07-03 | 2024-03-12 | Safran Aircraft Engines | Method for determining the density of fuel for metering fuel in a fuel supply circuit of an aircraft engine |
US20230417193A1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-12-28 | Woodward, Inc. | Redundant electro-hydraulic servo valve (ehsv) control in a fuel metering system |
US12000346B2 (en) * | 2023-06-23 | 2024-06-04 | Woodward, Inc. | Redundant electro-hydraulic servo valve (EHSV) control in a fuel metering system |
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