FR3098495A1 - Système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre pour nacelle de moteur d’aéronef. - Google Patents

Système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre pour nacelle de moteur d’aéronef. Download PDF

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- Système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre pour nacelle de moteur d’aéronef. - Le système de protection (1) comprend au moins un convertisseur d’énergie (12) configuré pour produire une énergie électrique à partir d’un flux d’air chaud (10) circulant dans le conduit de dégivrage (11) alimentant par un flux d’air chaud (10) un espace annulaire (8) d’une lèvre d’entrée d’air d’une nacelle (2). Le système de protection (1) comprend également au moins un tapis chauffant (13) configuré pour être alimenté électriquement par l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie (12) pour chauffer au moins une zone derrière l’espace annulaire (8). Le système de protection (1) permet ainsi de chauffer une plus grande zone de la nacelle (2) au niveau de l’entrée d’air. Figure pour l'abrégé : Fig. 1

Description

Système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre pour nacelle de moteur d’aéronef.
La présente invention concerne un système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre pour nacelle de moteur d’aéronef, ainsi que la nacelle équipée d’un tel système de protection.
Les bords d’attaque des aéronefs, en particulier les lèvres d’entrée d’air des nacelles de moteur d’aéronef, peuvent subir la formation de givre qui s’accumule pour constituer des blocs de glace indésirables.
Il existe un système de protection du givre qui prélève de l’air chaud produit dans le moteur de l’aéronef, en particulier sur des étages de compression du moteur de l’aéronef, pour l’injecter dans un espace annulaire en forme de conduite en D qui est situé derrière la lèvre de la nacelle. L’air chaud circule alors dans l’espace annulaire pour chauffer la lèvre. Les panneaux acoustiques de la lèvre sont également chauffés. Le dégivrage ne se fait qu’au niveau de cet espace annulaire.
Un autre avantage est que l’apport d’énergie pour le dégivrage provient uniquement de l’air chaud qui provient du système avion et que l’on transforme
La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un système de protection contre la formation et/ou l’accumulation de givre sur une nacelle d’aéronef quelle que soit la taille de l’espace annulaire.
À cet effet, l’invention concerne un système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre pour nacelle de moteur d’aéronef, la nacelle étant pourvue au moins d’une virole interne, d’une virole externe et d’une lèvre d’entrée d’air formant un bord d’attaque de la nacelle, la lèvre présentant un espace annulaire fermé par une cloison interne, l’espace annulaire étant agencé pour être alimenté par un flux d’air chaud provenant du moteur de l’aéronef à l’aide d’au moins un conduit de dégivrage traversant la cloison interne.
Selon l’invention, le système de protection comprend au moins :
  • au moins un convertisseur d’énergie configuré pour produire une énergie électrique à partir du flux d’air chaud circulant dans le ou les conduits de dégivrage,
  • au moins un tapis chauffant configuré pour être disposé au moins entre la virole interne et la virole externe (4), le ou les tapis chauffants étant agencé pour chauffer une zone entre la virole interne et la virole externe, le ou les tapis chauffants étant configurés pour être alimentés électriquement par l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie.
Ainsi, grâce au tapis chauffant alimenté par le convertisseur d’énergie produisant une énergie électrique à partir du flux d’air chaud, il est possible de dégivrer une plus grande zone de la nacelle. Il est ainsi possible de réduire l’espace annulaire en plaçant le tapis chauffant derrière l’espace annulaire sans que la zone de dégivrage ne soit réduite.
Avantageusement, le convertisseur d’énergie correspond à un turbogénérateur configuré pour produire une énergie électrique à partir du flux d’air chaud circulant dans le ou les conduits de dégivrage.
Selon un premier mode de réalisation, le ou les tapis chauffants sont configurés pour être fixés sur au moins un panneau acoustique fixé à la virole interne.
Selon un deuxième mode de réalisation, le ou les tapis chauffants sont configurés pour être fixés sur la virole interne.
Par ailleurs, le système comprend :
  • au moins un dispositif de stockage électrique,
  • au moins un dispositif de gestion électronique de puissance configuré pour alternativement :
    • amener le ou les dispositifs de stockage électrique à stocker au moins une partie de l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie, si au moins le ou les tapis chauffants ne nécessitent d’être alimentés par toute l’énergie électrique produite par la ou les convertisseurs d’énergie,
    • amener le ou les dispositifs de stockage électrique à fournir de l’énergie électrique au moins au ou aux tapis chauffants, si le flux d’air chaud ne présente pas une vitesse suffisante pour que le ou les convertisseurs d’énergie produisent de l’énergie électrique.
L’invention concerne également une nacelle de moteur d’aéronef, comprenant au moins une virole interne, une virole externe et une lèvre d’entrée d’air formant un bord d’attaque de la nacelle, la lèvre présentant un espace annulaire fermé par une cloison interne, l’espace annulaire étant agencé pour être alimenté par un flux d’air chaud provenant du moteur de l’aéronef à l’aide d’au moins un conduit de dégivrage traversant la cloison interne.
Selon l’invention, la nacelle comprend un système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre, tel que spécifié ci-dessus.
L’invention concerne également un aéronef, notamment un avion de transport, équipé d’au moins un moteur entouré par une nacelle, la nacelle étant pourvue au moins d’une virole interne, d’une virole externe et d’une lèvre d’entrée d’air formant un bord d’attaque de la nacelle, la lèvre présentant un espace annulaire fermé par une cloison interne, l’aéronef comprenant en outre un conduit de dégivrage traversant la cloison interne et agencé pour alimenter l’espace annulaire en flux d’air chaud provenant du moteur de l’aéronef.
Selon l’invention, l’aéronef comporte un système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre, tel que décrit ci-dessus.
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 représente schématiquement une coupe transversale du système de protection selon un premier mode de réalisation.
La figure 2 représente schématiquement une coupe transversale du système de protection selon un deuxième mode de réalisation,
La figure 3 représente schématiquement une vue de profile d’un aéronef équipé d’une nacelle comportant le système de protection,
La figure 4 représente schématiquement une vue en perspective d’une nacelle d’aéronef,
La figure 5 représente schématiquement une coupe transversale d’une nacelle d’aéronef.
La figures 1 et 2 représentent respectivement un mode de réalisation du système de protection 1 contre la formation ou l’accumulation de givre pour une nacelle 2 de moteur 3 d’aéronef AC (figure 3).
Une nacelle 2 de moteur 3 désigne un carénage entourant un moteur 3 d’aéronef AC (figures 4 et 5), tel qu’un turboréacteur d’aéronef AC.
La nacelle 2 comprend généralement une virole externe 4 (généralement appelée panneau externe), une virole interne 5 (généralement appelée structure interne) et une lèvre 7 d’entrée d’air. Les deux viroles 4 et 5 sont généralement coaxiales et forment un espace entre elles. La lèvre 7 joint les deux viroles 4 et 5. La lèvre 7 forme un bord d’attaque de la nacelle 2. La virole externe 4 forme un capot externe de la nacelle 2. La virole interne 5 permet de canaliser l’air en direction du moteur 3.
Selon une configuration, la lèvre 7 et les viroles 4 et 5 sont formées d’une seule pièce. Selon une autre configuration, la lèvre 7 et les viroles 4 et 5 correspondent à des pièces assemblées entre elles.
La lèvre 7 présente un espace annulaire 8 qui est fermé par une cloison interne 9. La cloison interne 9 sépare l’espace annulaire 8 du reste de l’espace formé entre les deux viroles 4 et 5. Généralement, l’espace annulaire 8 en forme de conduite en D (« D-duct » en anglais) circulaire correspond à un anneau qui est situé juste derrière le bord d’attaque. La cloison interne 9 peut présenter une section transversale en forme de D.
L’espace annulaire 8 est agencé pour être alimenté par un flux d’air chaud 10 provenant du moteur 3 de l’aéronef AC à l’aide d’au moins un conduit de dégivrage 11 traversant la cloison interne 9. Le ou les conduits de dégivrage 11 peuvent correspondre à des tuyères ou des tubes picolo. Le flux d’air chaud 10 qui provient du moteur 3 peut être produit à partir des étages de compression du moteur 3. La conduite de dégivrage 11 peut déboucher dans l’espace annulaire 8 par l’intermédiaire d’un injecteur circulaire (« O-ring injector » en anglais).
L’aéronef AC peut comprendre également au moins une vanne 17 pour chacun des conduits de dégivrage 11, configurée pour réguler en pression et en débit le flux d’air chaud 10 circulant dans le ou les conduits de dégivrage 11. Par exemple, la vanne 17 correspond à une vanne de régulation pneumatique.
Par ailleurs, les nacelles 2 peuvent être équipées de panneaux acoustiques recouvrant la paroi interne des nacelles 2 au niveau des entrées d’air en amont des soufflantes du moteur 3. La virole interne 5 peut être pourvue d’au moins un panneau acoustique 14. Généralement, les panneaux acoustiques 6 ont une structure de type sandwich comportant une ou plusieurs couches de structure alvéolaire de type nid d’abeille apte à piéger le bruit. Cette couche de structure alvéolaire présente une face externe recouverte d’une couche poreuse, dite peau acoustique, et d’une face interne recouverte d’une couche imperméable, dite peau pleine.
Le système de protection 1 comprend au moins au moins un convertisseur d’énergie 12 et un tapis chauffant 13.
Le ou les convertisseurs d’énergie 12 sont configurés pour produire une énergie électrique à partir du flux d’air chaud 10 circulant dans le ou les conduits de dégivrage 11.
Par exemple, le convertisseur d’énergie 12 correspond à un turbogénérateur. Le turbogénérateur est un générateur à turbine. Le turbogénérateur ou chacun des turbogénérateurs est monté respectivement sur un conduit de dégivrage 11 entre l’injecteur circulaire 18 et la conduit de dégivrage 11, de manière que la turbine soit entraînée en rotation par le flux d’air chaud.
Ainsi, l’apport d’énergie pour le dégivrage provient uniquement de l’air chaud qui provient du moteur de l’aéronef AC.
Le ou les tapis chauffants 13 pouvant être disposés au moins entre la virole interne 4 et la virole externe 5 sont agencés pour chauffer une zone entre les deux viroles 4 et 5. De plus, le ou les tapis chauffants 13 sont configurés pour être alimentés électriquement par l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie 12.
Selon un premier mode de réalisation (figure 1), le ou les tapis chauffants 13 sont configurés pour être fixés sur au moins un panneau acoustique 14 monté sur la virole interne 5, de manière à ce que la chaleur produite par le ou les tapis chauffants 13 soit transmise directement au ou aux panneaux acoustiques 14.
Selon un deuxième mode de réalisation (figure 2), le ou les tapis chauffants 13 sont configurés pour être fixés directement sur la virole interne 5 dans l’espace entre les deux viroles 4 et 5, de manière que le ou les tapis chauffants 13 transmettent la chaleur qu’il ou qu’ils produisent directement à la virole interne 5.
Selon une configuration, le ou les tapis chauffants 13 sont disposés derrière l’espace annulaire 8. Le ou les tapis chauffants 13 peuvent s’étendre sur toute la surface interne de la virole interne 5. Si la structure de la nacelle 2 le permet, le ou les tapis chauffants 13 peuvent s’étendre jusqu’à l’arrière de la nacelle 2 dans le sens de l’air entrant dans la lèvre 7 d’entrée d’air.
Selon une autre configuration, le ou les tapis chauffants 13 sont disposés derrière l’espace annulaire 8 et s’étendent dans l’espace annulaire 8. Selon une variante, la cloison interne 9 présente une ouverture pour laisser passer le ou les tapis chauffants 13 dans l’espace annulaire 8. Selon une autre variante, la cloison interne 9 ne présente pas d’ouverture pour laisser passer le ou les tapis chauffants 13. En revanche, un ou des tapis chauffants sont disposés de part et d’autre de la cloison interne 9 dans l’espace annulaire 8 et dans l’espace entre les deux viroles 4 et 5.
Dans ces modes de réalisation, la zone dégivrée est augmentée derrière l’espace annulaire 8, ce qui permet d’avancer la cloison interne 9 pour créer un espace annulaire 8 plus compact.
Avantageusement, le système de protection 1 comprend au moins un dispositif de stockage électrique 15 et au moins un dispositif de gestion électronique de puissance 16.
Le dispositif de stockage électrique 15 peut correspondre à une batterie rechargeable.
Le dispositif de gestion électronique de puissance 16 est configuré pour alternativement :
  • amener le ou les dispositifs de stockage électrique 15 à stocker au moins une partie de l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie 12, si au moins le ou les tapis chauffants 14 ne nécessitent pas d’être alimentés par toute l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie 12,
  • amener le ou les dispositifs de stockage électrique 15 à fournir de l’énergie électrique au moins au ou aux tapis chauffants 14, si le flux d’air chaud 10 ne présente pas une vitesse suffisante pour que le ou les convertisseurs d’énergie 12 produisent de l’énergie électrique.
Le système de protection 1 peut être utilisé pour un espace annulaire 8 réduit ou pour toute taille d’espace annulaire.

Claims (7)

  1. Système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre pour nacelle (2) de moteur (3) d’aéronef (AC), la nacelle (2) étant pourvue au moins d’une virole interne (5), d’une virole externe (4) et d’une lèvre (7) d’entrée d’air formant un bord d’attaque de la nacelle (2), la lèvre (7) présentant un espace annulaire (8) fermé par une cloison interne (9), l’espace annulaire (8) étant agencé pour être alimenté par un flux d’air chaud (10) provenant du moteur (3) de l’aéronef (AC) à l’aide d’au moins un conduit de dégivrage (11) traversant la cloison interne (9),
    caractérisé en ce que le système de protection (1) comprend au moins :
    • au moins un convertisseur d’énergie (12) configuré pour produire une énergie électrique à partir du flux d’air chaud (10) circulant dans le ou les conduits de dégivrage (11),
    • au moins un tapis chauffant (13) configuré pour être disposé au moins entre la virole interne (5) et la virole externe (4), le ou les tapis chauffants (13) étant agencés pour chauffer une zone entre la virole interne (5) et la virole externe (4), le ou les tapis chauffants (13) étant configurés pour être alimentés électriquement par l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie (12).
  2. Système selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que le convertisseur d’énergie (12) correspond à un turbogénérateur configuré pour produire une énergie électrique à partir du flux d’air chaud (10) circulant dans le ou les conduits de dégivrage (11).
  3. Système selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2,
    caractérisé en ce que le ou les tapis chauffants (13) sont configurés pour être fixés sur au moins un panneau acoustique (14) fixé à la virole interne (5).
  4. Système selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2,
    caractérisé en ce que le ou les tapis chauffants (13) sont configurés pour être fixés sur la virole interne (5).
  5. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce qu’il comprend :
    • au moins un dispositif de stockage électrique (15),
    • au moins un dispositif de gestion électronique de puissance (16) configuré pour alternativement :
      • amener le ou les dispositifs de stockage électrique (15) à stocker au moins une partie de l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie (12), si au moins le ou les tapis chauffants (14) ne nécessitent pas d’être alimentés par toute l’énergie électrique produite par le ou les convertisseurs d’énergie (12),
      • amener le ou les dispositifs de stockage électrique (15) à fournir de l’énergie électrique au moins au ou aux tapis chauffants (13), si le flux d’air chaud (10) ne présente pas une vitesse suffisante pour que le ou les convertisseurs d’énergie (12) produisent de l’énergie électrique.
  6. Nacelle de moteur d’aéronef,
    comprenant au moins une virole interne (5), une virole externe (4) et une lèvre (7) d’entrée d’air formant un bord d’attaque de la nacelle (2), la lèvre (7) présentant un espace annulaire (8) fermé par une cloison interne (9), l’espace annulaire (8) étant agencé pour être alimenté par un flux d’air chaud (10) provenant du moteur (3) de l’aéronef (AC) à l’aide d’au moins un conduit de dégivrage (11) traversant la cloison interne (9),
    caractérisée en ce qu’elle comprend un système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
  7. Aéronef,
    équipé d’au moins un moteur (3) entouré par une nacelle (2), la nacelle (2) étant pourvue au moins d’une virole interne (5), d’une virole externe (4) et d’une lèvre (7) d’entrée d’air formant un bord d’attaque de la nacelle (2), la lèvre (7) présentant un espace annulaire (8) fermé par une cloison interne (9),
    l’aéronef (AC) comprenant en outre un conduit de dégivrage (11) traversant la cloison interne (9) et agencé pour alimenter l’espace annulaire (8) en flux d’air chaud (10) provenant du moteur (3) de l’aéronef (AC),
    caractérisé en ce qu’il comprend un système de protection contre la formation ou l’accumulation de givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
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