FR3109966A1 - CONTROL PROCESS AND CONTROL UNIT TO AVOID PUMPING A CHARGING COMPRESSOR IN AN AUXILIARY POWER UNIT - Google Patents
CONTROL PROCESS AND CONTROL UNIT TO AVOID PUMPING A CHARGING COMPRESSOR IN AN AUXILIARY POWER UNIT Download PDFInfo
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Abstract
L’invention concerne une unité de commande et un procédé de commande d’un groupe auxiliaire de puissance d’un aéronef. Le groupe auxiliaire de puissance (1) comprend : un compresseur de charge (23) agencé pour alimenter en air comprimé un réseau pneumatique (30) de l’aéronef, une conduite d’alimentation en air (21) disposée en amont du compresseur de charge pour l’alimenter en air, une vanne d’entrée d’air (22) agencée pour réguler un débit d’air entrant dans le compresseur de charge, une conduite d’évacuation d’air (26) disposée en aval du compresseur de charge et agencée pour évacuer un excès d’air comprimé vers l’atmosphère, et une vanne de décharge (27) disposée sur la conduite d’évacuation d’air (26) et agencée pour réguler un débit d’évacuation d’air comprimé vers l’atmosphère. L’unité de commande (2) selon l’invention est configurée pour : déterminer une marge au pompage du compresseur de charge, comparer la marge au pompage avec un seuil prédéterminé, et en cas de marge au pompage inférieure au seuil prédéterminé, actionner la vanne de décharge (27) vers la position ouverte et la vanne d’entrée d’air (22) vers la position fermée. Figure à publier : figure 1The invention relates to a control unit and a method for controlling an auxiliary power unit of an aircraft. The auxiliary power unit (1) comprises: a charge compressor (23) arranged to supply compressed air to a pneumatic network (30) of the aircraft, an air supply line (21) arranged upstream of the load to supply it with air, an air inlet valve (22) arranged to regulate a flow rate of air entering the load compressor, an air evacuation pipe (26) arranged downstream of the compressor charge and arranged to exhaust excess compressed air to atmosphere, and a relief valve (27) disposed on the air exhaust line (26) and arranged to regulate an air exhaust flow rate compressed to the atmosphere. The control unit (2) according to the invention is configured to: determine a surge margin of the load compressor, compare the surge margin with a predetermined threshold, and in the event of a surge margin below the predetermined threshold, actuate the discharge valve (27) to the open position and the air inlet valve (22) to the closed position. Figure to be published: figure 1
Description
L’invention se situe dans le domaine de la régulation d’un compresseur de charge équipant un groupe auxiliaire de puissance d’un aéronef. Elle vise à empêcher le phénomène de pompage au sein du compresseur de charge, notamment en cas de brusque diminution de la demande en air comprimé par un réseau pneumatique de l’aéronef. L’invention concerne une unité de commande pour un groupe auxiliaire de puissance d’un aéronef, un groupe auxiliaire de puissance intégrant une telle unité de commande, un aéronef équipé du groupe auxiliaire de puissance, et un procédé de commande d’un groupe auxiliaire de puissance.The invention lies in the field of the regulation of a charge compressor equipping an auxiliary power unit of an aircraft. It aims to prevent the surge phenomenon within the charge compressor, in particular in the event of a sudden decrease in the demand for compressed air by a pneumatic network of the aircraft. The invention relates to a control unit for an auxiliary power unit of an aircraft, an auxiliary power unit integrating such a control unit, an aircraft equipped with the auxiliary power unit, and a method for controlling an auxiliary power unit power.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR ART
Un aéronef est généralement équipé de moteurs principaux et d’un groupe auxiliaire de puissance. Les moteurs principaux sont dédiés à la propulsion et, en régime de croisière, à la production d’énergie pour les différents équipements embarqués. Le groupe auxiliaire de puissance, appelé « Auxiliary Power Unit » (APU) en anglais, est un dispositif de fourniture de différents types d’énergie (électrique, hydraulique, pneumatique, mécanique) permettant d’alimenter les équipements embarqués, notamment lorsque les moteurs principaux sont à l’arrêt. Un groupe auxiliaire de puissance comprend typiquement un turbomoteur et un compresseur de charge entraîné mécaniquement par le turbomoteur afin d’alimenter en air comprimé un réseau pneumatique de l’aéronef, notamment un système de conditionnement d’air. Ce système de conditionnement d’air, appelé « Environmental Control System » (ECS) en anglais, comprend une vanne réglable ou plusieurs vannes réglables fonctionnant simultanément comme une unique vanne réglable équivalente. Cette vanne réglable (équivalente), appelée « vanne ECS », permet de réguler le débit d’air comprimé en provenance du compresseur de charge. La vanne ECS peut être complètement fermée lorsque le système de conditionnement d’air est alimenté par les moteurs principaux. Dans les situations où la demande en air comprimé est relativement faible, voire nulle, le compresseur de charge est susceptible d’être soumis à un phénomène de pompage qui risque de l’endommager.An aircraft is usually equipped with main engines and an auxiliary power unit. The main engines are dedicated to propulsion and, at cruising speed, to the production of energy for the various on-board equipment. The auxiliary power unit, called "Auxiliary Power Unit" (APU) in English, is a device for supplying different types of energy (electrical, hydraulic, pneumatic, mechanical) making it possible to supply the on-board equipment, in particular when the engines main ones are shut down. An auxiliary power unit typically comprises a turbine engine and a charge compressor mechanically driven by the turbine engine in order to supply compressed air to a pneumatic network of the aircraft, in particular an air conditioning system. This air conditioning system, called “Environmental Control System” (ECS) in English, comprises an adjustable valve or several adjustable valves operating simultaneously as a single equivalent adjustable valve. This adjustable valve (equivalent), called "DHW valve", regulates the flow of compressed air from the load compressor. The DHW valve can be completely closed when the air conditioning system is powered by the main engines. In situations where the demand for compressed air is relatively low, or even zero, the load compressor is likely to be subjected to a phenomenon of surge which risks damaging it.
Une solution pour limiter le risque de pompage consiste à réguler le débit d’air en entrée du compresseur de charge par une vanne d’entrée d’air, par exemple formée par un ensemble de volets appelés « Inlet Guide Vanes » (IGV) en anglais. Pour une faible demande en air comprimé, la vanne d’entrée d’air peut être positionnée en position semi-fermée ou fermée. Néanmoins, la commande de la vanne d’entrée d’air n’est pas réalisée en fonction du risque de pompage mais en fonction de la demande en air de l’avion. Par ailleurs, la vanne d’entrée d’air ne permettant pas de stopper complètement le flux d’air entrant dans le compresseur de charge, un phénomène de pompage risque de se produire en cas de fermeture totale de la vanne ECS.One solution to limit the risk of pumping consists in regulating the air flow at the inlet of the load compressor by an air inlet valve, for example formed by a set of flaps called "Inlet Guide Vanes" (IGV) in English. For low compressed air demand, the air inlet valve can be positioned in a semi-closed or closed position. Nevertheless, the control of the air inlet valve is not carried out according to the risk of pumping but according to the air demand of the aircraft. Furthermore, as the air inlet valve does not allow the flow of air entering the load compressor to be completely stopped, a surge phenomenon may occur in the event of total closure of the DHW valve.
Afin d’empêcher l’apparition du phénomène de pompage au cours des variations de la demande en air comprimé, notamment au cours de l’actionnement de la vanne ECS, le groupe auxiliaire de puissance est généralement équipé d’une vanne de décharge disposée en aval du compresseur de charge et commandée en fonction de la position de la vanne ECS ou du risque de pompage. Ainsi, la demande US 4,164,035 décrit un système de contrôle de pompage pour un compresseur comprenant une vanne de décharge commandée en fonction du rapport de pression entre la sortie et l’entrée du compresseur. La demande EP 2 674 591 A1 décrit un système de régulation de fourniture d’air comprimé par un compresseur de charge. Le système de régulation comprend une vanne de régulation dont l’ouverture est pilotée en fonction d’un différentiel de pression entre une valeur de consigne et une pression mesurée en sortie du compresseur de charge. La vanne de décharge doit fonctionner avec un temps de réponse inférieur à la vitesse d’évolution de la demande en air comprimé. Or cette demande peut évoluer rapidement, ce qui implique de fortes contraintes sur le choix de la technologie de vanne de décharge et sur ses dimensions. La vanne de décharge présente ainsi un encombrement, une masse et un coût impactant négativement le groupe auxiliaire de puissance.In order to prevent the appearance of the surge phenomenon during variations in the demand for compressed air, in particular during actuation of the DHW valve, the auxiliary power unit is generally equipped with a relief valve arranged in downstream of the load compressor and controlled according to the position of the DHW valve or the risk of surge. Thus, application US 4,164,035 describes a pumping control system for a compressor comprising a discharge valve controlled according to the pressure ratio between the outlet and the inlet of the compressor. Application EP 2 674 591 A1 describes a system for regulating the supply of compressed air by a load compressor. The regulation system comprises a regulation valve whose opening is controlled according to a pressure differential between a setpoint value and a pressure measured at the outlet of the load compressor. The relief valve must operate with a response time less than the rate of change in the compressed air demand. However, this demand can change rapidly, which implies strong constraints on the choice of relief valve technology and on its dimensions. The relief valve thus has a size, a mass and a cost that negatively impact the auxiliary power unit.
Compte tenu de ce qui précède, l’invention a pour objectif d’empêcher l’apparition du phénomène de pompage dans un compresseur de charge, notamment au cours des transitions de demande en air comprimé, à l’aide d’une solution impliquant une masse, un encombrement et un coût limités.In view of the foregoing, the object of the invention is to prevent the occurrence of the surge phenomenon in a load compressor, in particular during compressed air demand transitions, using a solution involving a limited mass, size and cost.
À cet effet, l’invention repose sur une régulation de la pression en sortie du compresseur de charge à l’aide non seulement de la vanne de décharge, mais aussi de la vanne d’entrée d’air du compresseur de charge. La vanne de décharge et la vanne d’entrée d’air sont commandées en fonction d’une estimation d’une marge au pompage, c’est-à-dire en fonction d’un écart entre un point de fonctionnement du compresseur de charge et la ligne de pompage estimée du compresseur. Ainsi, aussi bien la vanne de décharge que la vanne d’entrée d’air sont commandées en fonction d’une évaluation effective du risque d’apparition du phénomène de pompage, et non en fonction de la position d’une vanne dans le réseau pneumatique de l’aéronef.To this end, the invention is based on regulating the pressure at the outlet of the charge compressor using not only the discharge valve, but also the air inlet valve of the charge compressor. The relief valve and the air inlet valve are controlled according to an estimate of a surge margin, that is to say according to a difference between an operating point of the load compressor and the estimated compressor surge line. Thus, both the discharge valve and the air inlet valve are controlled according to an effective assessment of the risk of occurrence of the surge phenomenon, and not according to the position of a valve in the network. aircraft tyres.
Plus précisément, l’invention a pour objet une unité de commande pour un groupe auxiliaire de puissance d’un aéronef, le groupe auxiliaire de puissance comprenant :
- un compresseur de charge agencé pour alimenter en air comprimé un réseau pneumatique de l’aéronef,
- une conduite d’alimentation en air disposée en amont du compresseur de charge et agencée pour alimenter en air le compresseur de charge,
- une vanne d’entrée d’air disposée sur la conduite d’alimentation en air et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’air entrant dans le compresseur de charge,
- une conduite d’évacuation d’air disposée en aval du compresseur de charge et agencée pour évacuer un excès d’air comprimé vers l’atmosphère, et
- une vanne de décharge disposée sur la conduite d’évacuation d’air et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’évacuation d’air comprimé.
Selon l’invention, l’unité de commande est configurée pour :
- déterminer une marge au pompage représentative d’un écart entre un point de fonctionnement du compresseur de charge et une ligne de pompage de ce compresseur de charge,
- comparer la marge au pompage avec un seuil de sécurité prédéterminé, et
- en cas de marge au pompage inférieure au seuil de sécurité prédéterminé, actionner la vanne de décharge vers une position ouverte et actionner la vanne d’entrée d’air vers une position fermée.More specifically, the subject of the invention is a control unit for an auxiliary power unit of an aircraft, the auxiliary power unit comprising:
- a charge compressor arranged to supply compressed air to a pneumatic network of the aircraft,
- an air supply pipe arranged upstream of the charge compressor and arranged to supply the charge compressor with air,
- an air inlet valve arranged on the air supply pipe and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a flow of air entering the load compressor,
- an air evacuation pipe arranged downstream of the load compressor and arranged to evacuate an excess of compressed air to the atmosphere, and
- A relief valve arranged on the air exhaust pipe and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a compressed air exhaust flow.
According to the invention, the control unit is configured to:
- determining a surge margin representative of a difference between an operating point of the load compressor and a surge line of this load compressor,
- compare the pumping margin with a predetermined safety threshold, and
- in the event of a pumping margin below the predetermined safety threshold, actuate the discharge valve towards an open position and actuate the air inlet valve towards a closed position.
Lorsqu’une position de la vanne d’entrée d’air est également commandée en fonction d’un ou plusieurs autres paramètres, par exemple en fonction d’une demande en air comprimé ou d’un degré d’ouverture d’une vanne de régulation dans le réseau pneumatique de l’aéronef, la commande en fonction de la marge au pompage est prioritaire sur les autres commandes.When a position of the air inlet valve is also controlled according to one or more other parameters, for example according to a demand for compressed air or a degree of opening of a regulation in the pneumatic network of the aircraft, the control according to the pumping margin has priority over the other controls.
Selon une forme particulière de réalisation, l’unité de commande est configurée pour déclencher simultanément l’actionnement de la vanne de décharge vers la position ouverte et l’actionnement de la vanne d’entrée d’air vers la position fermée.According to a particular embodiment, the control unit is configured to simultaneously trigger the actuation of the discharge valve towards the open position and the actuation of the air inlet valve towards the closed position.
Selon un premier mode de réalisation, la vanne d’entrée d’air étant agencée pour pouvoir prendre au moins une position intermédiaire entre la position de pleine ouverture et la position fermée, l’unité de commande est configurée pour comparer la marge au pompage avec différents seuils de sécurité prédéterminés et pour actionner la vanne d’entrée d’air dans la position fermée ou dans une position intermédiaire en fonction du seuil de sécurité prédéterminé le plus proche sous lequel se situe la marge au pompage. Plus la marge au pompage est faible et plus l’ouverture de la vanne d’entrée d’air doit être faible.According to a first embodiment, the air inlet valve being arranged to be able to take at least one intermediate position between the fully open position and the closed position, the control unit is configured to compare the pumping margin with different predetermined safety thresholds and to actuate the air inlet valve in the closed position or in an intermediate position depending on the nearest predetermined safety threshold below which the pumping margin is situated. The lower the pumping margin, the lower the opening of the air inlet valve must be.
Selon un deuxième mode de réalisation, l’unité de commande est configurée pour actionner la vanne d’entrée d’air dans la position de fermeture maximale.According to a second embodiment, the control unit is configured to actuate the air inlet valve in the maximum closed position.
Selon un troisième mode de réalisation, compatible avec les premier et deuxième modes de réalisation, la vanne de décharge étant agencée pour pouvoir prendre au moins une position intermédiaire entre la position de pleine ouverture et la position fermée, l’unité de commande est configurée pour comparer la marge au pompage avec différents seuils de sécurité prédéterminés et pour actionner la vanne de décharge dans la position ouverte ou dans une position intermédiaire en fonction du seuil de sécurité prédéterminé le plus proche sous lequel se situe la marge au pompage. Plus la marge au pompage est faible et plus l’ouverture de la vanne de décharge doit être grande.According to a third embodiment, compatible with the first and second embodiments, the relief valve being arranged to be able to take at least one intermediate position between the fully open position and the closed position, the control unit is configured to comparing the surge margin with different predetermined safety thresholds and to actuate the relief valve in the open position or in an intermediate position according to the closest predetermined safety threshold below which the surge margin is located. The lower the pumping margin, the larger the opening of the relief valve must be.
Selon un quatrième mode de réalisation, compatible avec les premier et deuxième modes de réalisation, l’unité de commande est configurée pour actionner la vanne de décharge dans la position d’ouverture maximale.According to a fourth embodiment, compatible with the first and second embodiments, the control unit is configured to actuate the discharge valve in the maximum open position.
L’unité de commande peut être configurée pour actionner la vanne d’entrée d’air dans la position de pleine ouverture ou dans une position intermédiaire après une période de fermeture de la vanne d’entrée d’air prédéterminée, débutant au déclenchement de l’actionnement de la vanne d’entrée d’air vers la position fermée. Plus généralement, l’unité de commande peut être configurée pour libérer la commande de la vanne d’entrée d’air.The control unit can be configured to actuate the air inlet valve to the full open position or to an intermediate position after a predetermined air inlet valve closing period, beginning when the valve is triggered. actuation of the air inlet valve to the closed position. More generally, the control unit can be configured to release the control of the air inlet valve.
L’unité de commande peut être configurée pour actionner la vanne de décharge dans la position fermée ou dans une position intermédiaire après une période d’ouverture de la vanne de décharge prédéterminée, débutant au déclenchement de l’actionnement de la vanne de décharge vers la position ouverte. Plus généralement, l’unité de commande peut être configurée pour libérer la commande de la vanne de décharge.The control unit can be configured to actuate the dump valve to the closed position or to an intermediate position after a predetermined dump valve opening period, beginning with triggering actuation of the dump valve to the open position. More generally, the control unit can be configured to release control of the wastegate.
La période de fermeture de la vanne d’entrée d’air et la période d’ouverture de la vanne de décharge peuvent être égales. Elles ont par exemple une durée égale à 5 secondes, 10 secondes ou 20 secondes.The closing period of the air inlet valve and the opening period of the discharge valve can be equal. They have for example a duration equal to 5 seconds, 10 seconds or 20 seconds.
Selon une forme particulière de réalisation, le réseau pneumatique de l’aéronef comprenant une vanne de régulation agencée pour réguler un débit d’air comprimé utilisé par l’aéronef, l’unité de commande est configurée pour déterminer une commande de la vanne de régulation et/ou une position de la vanne de régulation, et pour déterminer une marge au pompage lorsqu’une commande et/ou une position de la vanne de régulation évolue.According to a particular embodiment, the pneumatic network of the aircraft comprising a regulation valve arranged to regulate a flow of compressed air used by the aircraft, the control unit is configured to determine a command of the regulation valve and/or a position of the regulating valve, and to determine a surge margin when a command and/or a position of the regulating valve changes.
L’invention a également pour objet un groupe auxiliaire de puissance d’un aéronef comprenant :
- un compresseur de charge agencé pour pouvoir alimenter en air comprimé un réseau pneumatique de l’aéronef,
- une conduite d’alimentation en air disposée en amont du compresseur de charge et agencée pour alimenter en air le compresseur de charge,
- une vanne d’entrée d’air disposée sur la conduite d’alimentation en air et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’air entrant dans le compresseur de charge,
- une conduite d’évacuation d’air disposée en aval du compresseur de charge et agencée pour évacuer un excès d’air comprimé vers l’atmosphère,
- une vanne de décharge disposée sur la conduite d’évacuation d’air et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’évacuation d’air comprimé, et
- une unité de commande telle que décrite précédemment.The invention also relates to an auxiliary power unit of an aircraft comprising:
- a charge compressor arranged to be able to supply compressed air to a pneumatic network of the aircraft,
- an air supply pipe arranged upstream of the charge compressor and arranged to supply the charge compressor with air,
- an air inlet valve arranged on the air supply pipe and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a flow of air entering the load compressor,
- an air evacuation pipe arranged downstream of the load compressor and arranged to evacuate an excess of compressed air to the atmosphere,
- a relief valve arranged on the air evacuation pipe and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a compressed air evacuation flow, and
- a control unit as described above.
Le groupe auxiliaire de puissance peut également comporter une conduite de fourniture d’air comprimé raccordée à une sortie du compresseur de charge et agencée pour être raccordée à une entrée du réseau pneumatique de l’aéronef.The auxiliary power unit may also comprise a compressed air supply line connected to an outlet of the charge compressor and arranged to be connected to an inlet of the pneumatic network of the aircraft.
L’invention a encore pour objet un aéronef comprenant un réseau pneumatique et un groupe auxiliaire de puissance tel que décrit précédemment.Another subject of the invention is an aircraft comprising a pneumatic network and an auxiliary power unit as described above.
Encore un autre objet de l’invention concerne un procédé de commande d’un groupe auxiliaire de puissance pour un aéronef, le groupe auxiliaire de puissance comprenant :
- un compresseur de charge agencé pour pouvoir alimenter en air comprimé un réseau pneumatique de l’aéronef,
- une conduite d’alimentation en air disposée en amont du compresseur de charge et agencée pour alimenter en air le compresseur de charge,
- une vanne d’entrée d’air disposée sur la conduite d’alimentation en air et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’air entrant dans le compresseur de charge,
- une conduite d’évacuation d’air disposée en aval du compresseur de charge et agencée pour évacuer un excès d’air comprimé vers l’atmosphère, et
- une vanne de décharge disposée sur la conduite d’évacuation d’air et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’évacuation d’air comprimé.
Selon l’invention, le procédé comprend :
- une étape de détermination d’une marge au pompage représentative d’un écart entre un point de fonctionnement du compresseur de charge et une ligne de pompage de ce compresseur de charge,
- une étape de comparaison de la marge au pompage avec un seuil de sécurité prédéterminé, et
- en cas de marge au pompage inférieure au seuil de sécurité prédéterminé,
▫ une étape d’actionnement de la vanne de décharge vers une position ouverte et
▫ une étape d’actionnement de la vanne d’entrée d’air vers une position fermée.Yet another object of the invention relates to a method for controlling an auxiliary power unit for an aircraft, the auxiliary power unit comprising:
- a charge compressor arranged to be able to supply compressed air to a pneumatic network of the aircraft,
- an air supply pipe arranged upstream of the charge compressor and arranged to supply the charge compressor with air,
- an air inlet valve arranged on the air supply pipe and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a flow of air entering the load compressor,
- an air evacuation pipe arranged downstream of the load compressor and arranged to evacuate an excess of compressed air to the atmosphere, and
- A relief valve arranged on the air exhaust pipe and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a compressed air exhaust flow.
According to the invention, the method comprises:
- a step of determining a surge margin representative of a difference between an operating point of the load compressor and a surge line of this load compressor,
- a step of comparing the pumping margin with a predetermined safety threshold, and
- in the event of a pumping margin lower than the predetermined safety threshold,
▫ a step of actuating the relief valve towards an open position and
▫ a step of actuating the air inlet valve towards a closed position.
Selon une forme particulière de réalisation, l’étape d’actionnement de la vanne de décharge vers la position ouverte et l’étape d’actionnement de la vanne d’entrée d’air vers la position fermée sont déclenchées simultanément.According to a particular embodiment, the step of actuating the discharge valve towards the open position and the step of actuating the air inlet valve towards the closed position are triggered simultaneously.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés pour lesquels :Other characteristics, details and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings for which:
DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION
La figure 1 représente schématiquement un exemple de groupe auxiliaire de puissance 1 apte à équiper un aéronef. Le groupe auxiliaire de puissance 1, appelé « Auxiliary Power Unit » (APU) en anglais, comprend une unité de commande 2, un générateur de gaz 10 et un système de fourniture d’air comprimé 20. L’unité de commande 2 est agencée pour commander le système de fourniture d’air comprimé 20, comme décrit ci-après. Elle peut également être agencée pour commander le générateur de gaz 10. Dans une forme particulière de réalisation, elle est intégrée dans le système de régulation électronique numérique à pleine autorité du moteur, ou « full-authority digital engine control » (FADEC) en anglais.FIG. 1 schematically represents an example of an auxiliary power unit 1 suitable for equipping an aircraft. The auxiliary power unit 1, called "Auxiliary Power Unit" (APU) in English, comprises a control unit 2, a gas generator 10 and a compressed air supply system 20. The control unit 2 is arranged to control the compressed air supply system 20, as described below. It can also be arranged to control the gas generator 10. In a particular embodiment, it is integrated into the full-authority digital electronic control system of the engine, or “full-authority digital engine control” (FADEC) in English. .
Le générateur de gaz 10 comporte un compresseur principal 11, une chambre de combustion 12, une turbine 13, une tuyère 14, un arbre de puissance 15, une conduite d’entrée d’air 16, une conduite d’air comprimé 17, une conduite de gaz brûlés 18 et une conduite d’éjection 19. Le compresseur principal 11 est alimenté en air par la conduite d’entrée d’air 16 et fournit de l’air comprimé à la chambre de combustion 12 par l’intermédiaire de la conduite d’air comprimé 17. L’air comprimé est mélangé à du carburant dans la chambre de combustion 12. La combustion de ce mélange génère des gaz fortement énergétiques qui sont conduits dans la turbine 13 par la conduite de gaz brûlés 18. Le passage de ces gaz dans la turbine 13 entraîne sa rotation. L’arbre de puissance 15 relie mécaniquement la turbine 13 au compresseur principal 11, de sorte que le compresseur principal 11 est également entraîné en rotation. Après leur passage dans la turbine 13, les gaz d’échappement sont éjectés du groupe auxiliaire de puissance 1 par la conduite d’éjection 19 et la tuyère 14.The gas generator 10 comprises a main compressor 11, a combustion chamber 12, a turbine 13, a nozzle 14, a power shaft 15, an air inlet pipe 16, a compressed air pipe 17, a flue gas line 18 and an exhaust line 19. The main compressor 11 is supplied with air through the air inlet line 16 and supplies compressed air to the combustion chamber 12 via the compressed air line 17. The compressed air is mixed with fuel in the combustion chamber 12. The combustion of this mixture generates highly energetic gases which are conducted into the turbine 13 via the burnt gas line 18. The passage of these gases in the turbine 13 causes its rotation. The power shaft 15 mechanically connects the turbine 13 to the main compressor 11, so that the main compressor 11 is also driven in rotation. After passing through turbine 13, the exhaust gases are ejected from auxiliary power unit 1 through exhaust pipe 19 and nozzle 14.
Le système de fourniture d’air comprimé 20 est agencé pour alimenter en air comprimé un réseau pneumatique 30 de l’aéronef, par exemple un système de conditionnement d’air de l’aéronef. Il comprend une conduite d’alimentation en air 21, une vanne d’entrée d’air 22, un compresseur de charge 23, une conduite de fourniture d’air comprimé 24, un port de sortie d’air comprimé 25, une conduite d’évacuation d’air 26, une vanne de décharge 27, un capteur de pression en entrée 28 et un capteur de pression en sortie 29. La conduite d’alimentation en air 21 est raccordée à la conduite d’entrée d’air 16 et à une entrée du compresseur de charge 23. La vanne d’entrée d’air 22 est munie d’au moins un élément d’obturation pouvant occuper une position fermée et au moins une position ouverte. Chaque position ouverte correspond à une position de pleine ouverture ou d’ouverture intermédiaire. Les éléments d’obturation sont par exemple formés par un ensemble de volets pivotants. La vanne d’entrée d’air 22 est positionnée sur la conduite d’alimentation en air 21 et peut prendre différentes positions entre la position de pleine ouverture et la position fermée, de manière à réguler le débit d’air parvenant en entrée du compresseur de charge 23 sans interférer sur le débit d’air parvenant au compresseur principal 11. La vanne d’entrée d’air 22 est également appelée « IGV » ou « volets IGV », d’après l’expression anglo-saxonne « Inlet Guide Vanes ». Le compresseur de charge 23 est par exemple un compresseur radial. Il est relié mécaniquement à l’arbre de puissance 15 afin d’être entrainé en rotation avec le compresseur principal 11 et la turbine 13. La conduite de fourniture d’air comprimé 24 est raccordée à une sortie du compresseur de charge 23 et au port de sortie d’air comprimé 25. La conduite d’évacuation d’air 26 est raccordée à la conduite de fourniture d’air comprimé 24 et débouche dans l’atmosphère ou dans la tuyère 14 par l’intermédiaire de la vanne de décharge 27. La vanne de décharge 27 peut prendre au moins une position de pleine ouverture, dans laquelle le flux d’air comprimé en sortie du compresseur de charge 23 peut s’évacuer vers l’atmosphère, et une position fermée, dans laquelle le flux d’air comprimé ne peut pas s’évacuer vers l’atmosphère. La vanne de décharge 27 peut éventuellement prendre plusieurs positions d’ouverture intermédiaire entre la position de pleine ouverture et la position fermée, de façon à réguler le débit d’évacuation d’air comprimé. Le capteur de pression en entrée 28 et le capteur de pression en sortie 29 mesurent respectivement une pression en entrée et une pression en sortie du compresseur de charge 23.The compressed air supply system 20 is arranged to supply compressed air to a pneumatic network 30 of the aircraft, for example an air conditioning system of the aircraft. It includes an air supply line 21, an air inlet valve 22, a charge compressor 23, a compressed air supply line 24, a compressed air outlet port 25, a exhaust 26, a relief valve 27, an inlet pressure sensor 28 and an outlet pressure sensor 29. The air supply line 21 is connected to the air inlet line 16 and at an inlet of the load compressor 23. The air inlet valve 22 is provided with at least one closure element which can occupy a closed position and at least one open position. Each open position corresponds to a fully open or intermediate open position. The shutter elements are for example formed by a set of pivoting flaps. The air inlet valve 22 is positioned on the air supply pipe 21 and can take different positions between the fully open position and the closed position, so as to regulate the air flow reaching the compressor inlet. load 23 without interfering with the air flow reaching the main compressor 11. The air inlet valve 22 is also called "IGV" or "IGV flaps", after the Anglo-Saxon expression "Inlet Guide vanes”. The charge compressor 23 is for example a radial compressor. It is mechanically connected to the power shaft 15 in order to be driven in rotation with the main compressor 11 and the turbine 13. The compressed air supply pipe 24 is connected to an outlet of the load compressor 23 and to the port compressed air outlet 25. The air evacuation pipe 26 is connected to the compressed air supply pipe 24 and opens into the atmosphere or into the nozzle 14 via the discharge valve 27 The discharge valve 27 can assume at least one fully open position, in which the flow of compressed air leaving the charge compressor 23 can be evacuated to the atmosphere, and a closed position, in which the flow of compressed air cannot escape to the atmosphere. The relief valve 27 can optionally take several intermediate opening positions between the fully open position and the closed position, so as to regulate the compressed air discharge flow. The inlet pressure sensor 28 and the outlet pressure sensor 29 respectively measure an inlet pressure and an outlet pressure of the load compressor 23.
Le réseau pneumatique 30 de l’aéronef peut être raccordé au port de sortie d’air comprimé 25. Il peut notamment comporter un système de conditionnement d’air d’une cabine de l’aéronef, appelé « Environmental Control System » (ECS) en anglais. Le réseau pneumatique 30 comporte une vanne de régulation 31 disposée en entrée du réseau pneumatique 30 et régulant le débit d’air comprimé utilisé. La vanne de régulation 31, appelée aussi vanne d’isolation dans le cas d’une vanne tout ou rien apte à isoler le réseau pneumatique 30 vis-à-vis du système de fourniture d’air comprimé 20, peut être commandée par le système de régulation électronique numérique à pleine autorité (FADEC) d’un moteur principal de l’aéronef ou par un système de régulation de l’aéronef. Elle peut notamment être commandée dans la position ouverte lorsque les moteurs principaux de l’aéronef sont éteints et que l’air comprimé est fourni au réseau pneumatique 30 par le système de fourniture d’air comprimé 20 du groupe auxiliaire de puissance 1, et dans la position fermée lorsque l’air comprimé est fourni au réseau pneumatique 30 par les moteurs principaux.The pneumatic network 30 of the aircraft can be connected to the compressed air outlet port 25. It can in particular comprise an air conditioning system for a cabin of the aircraft, called “Environmental Control System” (ECS) in English. The pneumatic network 30 comprises a regulating valve 31 arranged at the inlet of the pneumatic network 30 and regulating the flow of compressed air used. The regulating valve 31, also called isolation valve in the case of an on/off valve capable of isolating the pneumatic network 30 vis-à-vis the compressed air supply system 20, can be controlled by the system full authority digital electronic control (FADEC) of a main engine of the aircraft or by an aircraft control system. It can in particular be controlled in the open position when the main engines of the aircraft are off and the compressed air is supplied to the pneumatic network 30 by the compressed air supply system 20 of the auxiliary power unit 1, and in the closed position when the compressed air is supplied to the pneumatic network 30 by the main motors.
L’unité de commande 2 est configurée pour commander la vanne d’entrée d’air 22 et la vanne de décharge 27 afin de réguler la pression en sortie du compresseur de charge 23 et empêcher l’apparition du phénomène de pompage. Plus précisément, elle est configurée pour déterminer une marge au pompage, comparer la marge au pompage avec un seuil de sécurité prédéterminé et, en cas de marge au pompage inférieure au seuil de sécurité prédéterminé, actionner la vanne de décharge 27 vers la position ouverte et actionner la vanne d’entrée d’air 22 vers la position fermée. La détermination de la marge au pompage s’effectue par exemple à l’aide d’un estimateur mis en œuvre par un calculateur de l’unité de commande 2. De façon alternative, il peut être prévu que le calculateur embarque une cartographie du compresseur, et dans ce cas l’unité de commande 2 a accès à un ensemble de courbes caractéristiques du compresseur de charge 23, chaque courbe étant établie pour une vitesse de rotation donnée. Pour chaque courbe, l’abscisse indique le débit massique et l’ordonnée indique un rapport de la pression de sortie sur la pression d’entrée du compresseur de charge 23. L’ensemble des courbes caractéristiques est appelé « carte du compresseur de charge ». Une ligne de pompage est définie sur la carte du compresseur de charge comme une limite au-delà de laquelle le compresseur de charge 23 subit un phénomène de pompage. La marge au pompage est alors définie comme un écart, le long d’une courbe caractéristique, entre un point de fonctionnement du compresseur de charge 23 et l’intersection de la courbe caractéristique avec la ligne de pompage. Le point de fonctionnement du compresseur de charge 23 est défini par son débit massique et un rapport de la pression de sortie sur la pression d’entrée. De manière générale, l’unité de commande 2 est agencée pour recevoir les mesures du capteur de pression en entrée 28 et du capteur de pression en sortie 29, voire aussi une estimation du débit du compresseur de charge 23. L’estimation du débit peut être déterminée à partir de différents paramètres mesurés. L’unité de commande 2 est configurée pour déterminer le point de fonctionnement du compresseur de charge 23 et estimer la marge au pompage pour ce point de fonctionnement, comparer la marge au pompage estimée avec un seuil de sécurité prédéterminé et, en cas de marge au pompage inférieure au seuil de sécurité prédéterminé, actionner la vanne de décharge 27 vers la position ouverte et actionner la vanne d’entrée d’air 22 vers la position fermée.The control unit 2 is configured to control the air inlet valve 22 and the discharge valve 27 in order to regulate the pressure at the outlet of the load compressor 23 and prevent the occurrence of the surge phenomenon. More specifically, it is configured to determine a pumping margin, compare the pumping margin with a predetermined safety threshold and, in the event of a pumping margin below the predetermined safety threshold, actuate the relief valve 27 towards the open position and actuate the air inlet valve 22 towards the closed position. The pumping margin is determined for example using an estimator implemented by a computer of the control unit 2. Alternatively, provision may be made for the computer to embed a map of the compressor , and in this case the control unit 2 has access to a set of characteristic curves of the load compressor 23, each curve being established for a given speed of rotation. For each curve, the abscissa indicates the mass flow rate and the ordinate indicates a ratio of the outlet pressure to the inlet pressure of the load compressor 23. The set of characteristic curves is called "load compressor map" . A surge line is defined on the load compressor map as a limit beyond which the load compressor 23 experiences a surge phenomenon. The surge margin is then defined as a difference, along a characteristic curve, between an operating point of the load compressor 23 and the intersection of the characteristic curve with the surge line. The operating point of the load compressor 23 is defined by its mass flow rate and a ratio of the outlet pressure to the inlet pressure. In general, the control unit 2 is arranged to receive the measurements from the pressure sensor at the inlet 28 and from the pressure sensor at the outlet 29, or even also an estimation of the flow rate of the load compressor 23. The estimation of the flow rate can determined from various measured parameters. The control unit 2 is configured to determine the operating point of the load compressor 23 and to estimate the surge margin for this operating point, to compare the estimated surge margin with a predetermined safety threshold and, in the event of a pumping below the predetermined safety threshold, actuate the relief valve 27 to the open position and actuate the air inlet valve 22 to the closed position.
La figure 2 représente un exemple de procédé de commande du groupe auxiliaire de puissance 1 décrit en référence à la figure 1. Le procédé 40 comprend une étape 41 de détermination de la position d’ouverture ou de la commande d’ouverture de la vanne de régulation 31 du réseau pneumatique 30. Éventuellement, l’étape 41 peut consister à surveiller uniquement une fermeture ou une commande de fermeture de la vanne de régulation 31. Lorsqu’il est déterminé que la position d’ouverture ou la commande d’ouverture n’est pas modifiée, l’étape 41 se poursuit. En revanche, lorsqu’il est déterminé que la position d’ouverture ou la commande d’ouverture est modifiée, le procédé se poursuit dans l’objectif de déterminer si un phénomène de pompage est susceptible de se produire. Le procédé déclenche alors une étape 42 de détermination de la pression en entrée et de la pression en sortie du compresseur de charge 23. Le point de fonctionnement du compresseur de charge 23 est alors déterminé en fonction de ces données dans une étape 43. Le procédé 40 comprend ensuite une étape 44 d’estimation de la marge au pompage en fonction du point de fonctionnement et de la ligne de pompage du compresseur de charge 23, et une étape 45 de comparaison de la marge au pompage avec un seuil de sécurité prédéterminé Ssécu. Si la marge au pompage est supérieure au seuil de sécurité prédéterminé, le procédé se poursuit avec une nouvelle séquence de vérification de la marge au pompage débutant à l’étape 42 de détermination de la pression en entrée et de la pression en sortie du compresseur de charge. Plusieurs séquences de vérification incluant les étapes 42 à 45 peuvent être effectuées pendant une période prédéterminée ou tant que la vanne de régulation 31 est actionnée. En revanche, si la marge au pompage est inférieure au seuil de sécurité prédéterminé, le procédé 40 se poursuit avec une étape 46 d’ouverture de la vanne de décharge 27, une étape 47 de fermeture de la vanne d’entrée d’air 22 et une étape 48 de déclenchement d’un décompte de temps d’une durée prédéterminée. L’étape 46 consiste à amener la vanne de décharge 27 dans sa position de pleine ouverture ou dans une position d’ouverture supérieure à sa position courante. L’étape 47 consiste à amener la vanne d’entrée d’air 22 dans la position fermée ou dans une position présentant une ouverture inférieure à sa position d’ouverture courante. La durée du décompte de temps est par exemple égale à 5 secondes, 10 secondes ou 20 secondes. Cette durée est de préférence supérieure à la durée nécessaire à la vanne de régulation 31 pour passer de la position ouverte à la position fermée. Le procédé 40 se poursuit ensuite avec une étape 49 de vérification que le décompte de temps est écoulé. Si ce décompte n’est pas terminé, la vanne de décharge 27 est maintenue dans la position ouverte et la vanne d’entrée d’air 22 est maintenue dans la position fermée. À l’expiration du décompte de temps, le procédé 40 comprend alors une étape 50 de fermeture de la vanne de décharge 27 et une étape 51 d’ouverture de la vanne d’entrée d’air 22. L’étape 50 consiste à amener la vanne de décharge 27 dans sa position de fermeture ou dans sa position précédente. L’étape 51 consiste à amener la vanne d’entrée d’air 22 dans sa position de pleine ouverture ou dans sa précédente position. Le procédé 40 peut ensuite être réitéré à partir de l’étape 41 de détermination de la position d’ouverture ou de la commande d’ouverture de la vanne de régulation 31.FIG. 2 represents an example of an auxiliary power unit 1 control method described with reference to FIG. regulation 31 of the pneumatic network 30. Optionally, step 41 may consist in monitoring only a closing or a closing command of the regulating valve 31. When it is determined that the open position or the opening command n is not modified, step 41 continues. On the other hand, when it is determined that the opening position or the opening command is modified, the method continues with the objective of determining whether a pumping phenomenon is likely to occur. The method then triggers a step 42 for determining the pressure at the inlet and the pressure at the outlet of the load compressor 23. The operating point of the load compressor 23 is then determined as a function of these data in a step 43. The method 40 then comprises a step 44 of estimating the surge margin as a function of the operating point and the surge line of the load compressor 23, and a step 45 of comparing the surge margin with a predetermined safety threshold S safe . If the pumping margin is greater than the predetermined safety threshold, the method continues with a new pumping margin verification sequence beginning at step 42 of determining the pressure at the inlet and the pressure at the outlet of the compressor of charge. Several verification sequences including steps 42 to 45 can be performed for a predetermined period or as long as the control valve 31 is actuated. On the other hand, if the pumping margin is less than the predetermined safety threshold, the method 40 continues with a step 46 of opening the discharge valve 27, a step 47 of closing the air inlet valve 22 and a step 48 of triggering a time count of a predetermined duration. Step 46 consists of bringing the relief valve 27 into its fully open position or into an open position greater than its current position. Step 47 consists in bringing the air inlet valve 22 into the closed position or into a position having an opening smaller than its current open position. The duration of the time count is for example equal to 5 seconds, 10 seconds or 20 seconds. This duration is preferably greater than the duration necessary for the regulating valve 31 to pass from the open position to the closed position. The method 40 then continues with a step 49 of verifying that the time count has elapsed. If this count is not completed, the relief valve 27 is maintained in the open position and the air inlet valve 22 is maintained in the closed position. At the end of the time count, the method 40 then comprises a step 50 of closing the discharge valve 27 and a step 51 of opening the air inlet valve 22. The step 50 consists in bringing the relief valve 27 in its closed position or in its previous position. Step 51 consists in bringing the air inlet valve 22 into its fully open position or into its previous position. The method 40 can then be repeated from the step 41 of determining the opening position or the command to open the regulating valve 31.
Il est à noter que le procédé de commande selon l’invention peut être mis en œuvre à partir d’une information reçue de l’avion sur toute vanne de régulation du réseau pneumatique de l’aéronef. Il peut également être réalisé en continu, indépendamment de la surveillance d’une vanne de régulation. Par ailleurs, l’invention a été décrite en considérant une marge au pompage déterminée à partir d’un rapport de pression du compresseur de charge. Néanmoins, tout autre paramètre susceptible de représenter un risque de phénomène de pompage peut être utilisé afin de déclencher le processus de protection du compresseur de charge par une action conjointe d’ouverture de la vanne de décharge et de fermeture de la vanne d’entrée d’air.It should be noted that the control method according to the invention can be implemented from information received from the aircraft on any regulation valve of the pneumatic network of the aircraft. It can also be performed continuously, independent of the monitoring of a control valve. Furthermore, the invention has been described by considering a pumping margin determined from a pressure ratio of the load compressor. Nevertheless, any other parameter likely to represent a risk of surge phenomenon can be used in order to trigger the load compressor protection process by a joint action of opening the discharge valve and closing the inlet valve. 'air.
La figure 3 illustre, par des chronogrammes, la mise en œuvre du procédé de commande selon l’invention. Un premier chronogramme 60 représente la position d’ouverture de la vanne de régulation 31 en fonction du temps. Un deuxième chronogramme 70 représente la position d’ouverture de la vanne de décharge 27 en fonction du temps. Un troisième chronogramme 80 représente la position d’ouverture de la vanne d’entrée d’air 22 en fonction du temps. Un quatrième chronogramme 90 représente un paramètre de fonctionnement du compresseur de charge 23 représentatif du risque de phénomène de pompage, en fonction du temps. Sur ce chronogramme 90 sont également représentés le seuil de sécurité Ssécuet un seuil de pompage Spomp, sous lequel le phénomène de pompage se produit. On considère qu’à un instant initial t0, la vanne de régulation 31 et la vanne d’entrée d’air 22 sont dans leur position de pleine ouverture et que la vanne de décharge 27 est dans la position fermée. Dans cette configuration, le paramètre de fonctionnement du compresseur de charge est supérieur au seuil de sécurité Ssécu. À un instant t1, la vanne de régulation 31 commence à se fermer. Du fait de la fermeture de la vanne de régulation 31, le paramètre de fonctionnement du compresseur de charge devient inférieur au seuil de sécurité Ssécuà un instant t2. L’unité de commande 2 déclenche alors l’ouverture de la vanne de décharge 27 et la fermeture de la vanne d’entrée d’air 22. Sur les chronogrammes de la figure 3, un décalage temporel peut être observé entre le début de l’ouverture de la vanne de décharge 27, à l’instant t2, et le début de la fermeture de la vanne d’entrée d’air 22, à un instant t3. Ce décalage temporel est dû à des temps de réponse différents des deux vannes, malgré des commandes simultanées. Le paramètre de fonctionnement du compresseur de charge est alors encore susceptible de diminuer et de se rapprocher du seuil de pompage Spomp. Néanmoins, le paramètre de fonctionnement minimal, atteint à l’instant t4, proche de l’instant auquel la vanne de régulation 31 atteint sa position de fermeture, reste supérieur au seuil de pompage Spomp. Le compresseur de charge 23 est ainsi protégé du phénomène de pompage.FIG. 3 illustrates, by timing diagrams, the implementation of the control method according to the invention. A first timing diagram 60 represents the opening position of the regulating valve 31 as a function of time. A second timing diagram 70 represents the opening position of the relief valve 27 as a function of time. A third timing diagram 80 represents the opening position of the air inlet valve 22 as a function of time. A fourth timing diagram 90 represents an operating parameter of the load compressor 23 representative of the risk of a surge phenomenon, as a function of time. On this timing diagram 90 are also represented the safety threshold S sécu and a pumping threshold S pomp , below which the pumping phenomenon occurs. It is considered that at an initial instant t 0 , the regulation valve 31 and the air inlet valve 22 are in their fully open position and that the discharge valve 27 is in the closed position. In this configuration, the operating parameter of the load compressor is greater than the safety threshold S sécu . At a time t 1 , the regulating valve 31 begins to close. Due to the closing of the regulation valve 31, the operating parameter of the load compressor becomes lower than the safety threshold S secu at a time t 2 . The control unit 2 then triggers the opening of the relief valve 27 and the closing of the air inlet valve 22. On the timing diagrams of FIG. 3, a time lag can be observed between the start of the the opening of the relief valve 27, at time t 2 , and the beginning of the closing of the air inlet valve 22, at time t 3 . This time lag is due to different response times of the two valves, despite simultaneous commands. The operating parameter of the load compressor is then still likely to decrease and approach the pumping threshold S pomp . Nevertheless, the minimum operating parameter, reached at instant t 4 , close to the instant at which regulating valve 31 reaches its closed position, remains above the pumping threshold S pomp . The load compressor 23 is thus protected from the surge phenomenon.
Claims (11)
un compresseur de charge (23) agencé pour pouvoir alimenter en air comprimé un réseau pneumatique (30) de l’aéronef,
une conduite d’alimentation en air (21) disposée en amont du compresseur de charge et agencée pour alimenter en air le compresseur de charge,
une vanne d’entrée d’air (22) disposée sur la conduite d’alimentation en air (21) et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’air entrant dans le compresseur de charge,
une conduite d’évacuation d’air (26) disposée en aval du compresseur de charge et agencée pour évacuer un excès d’air comprimé vers l’atmosphère, et
une vanne de décharge (27) disposée sur la conduite d’évacuation d’air (26) et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’évacuation d’air comprimé,
l’unité de commande (2) étant configurée pour :
déterminer (44) une marge au pompage représentative d’un écart entre un point de fonctionnement du compresseur de charge (23) et une ligne de pompage de ce compresseur de charge,
comparer (45) la marge au pompage avec un seuil de sécurité (Ssécu) prédéterminé, et
en cas de marge au pompage inférieure au seuil de sécurité prédéterminé, actionner (46) la vanne de décharge (27) vers une position ouverte et actionner (47) la vanne d’entrée d’air (22) vers une position fermée.Control unit (2) for an auxiliary power unit of an aircraft, the auxiliary power unit (1) comprising:
a charge compressor (23) arranged to be able to supply compressed air to a pneumatic network (30) of the aircraft,
an air supply line (21) arranged upstream of the charge compressor and arranged to supply the charge compressor with air,
an air inlet valve (22) disposed on the air supply line (21) and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a flow of air entering the the load compressor,
an air exhaust line (26) disposed downstream of the charge compressor and arranged to exhaust excess compressed air to the atmosphere, and
a relief valve (27) arranged on the air evacuation pipe (26) and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a compressed air evacuation flow,
the control unit (2) being configured for:
determining (44) a surge margin representative of a difference between an operating point of the load compressor (23) and a surge line of this load compressor,
compare (45) the pumping margin with a predetermined safety threshold (S sécu ), and
in the event of a pumping margin lower than the predetermined safety threshold, actuating (46) the discharge valve (27) towards an open position and actuating (47) the air inlet valve (22) towards a closed position.
un compresseur de charge (23) agencé pour pouvoir alimenter en air comprimé un réseau pneumatique (30) de l’aéronef,
une conduite d’alimentation en air (21) disposée en amont du compresseur de charge et agencée pour alimenter en air le compresseur de charge,
une vanne d’entrée d’air (22) disposée sur la conduite d’alimentation en air (21) et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’air entrant dans le compresseur de charge,
une conduite d’évacuation d’air (26) disposée en aval du compresseur de charge et agencée pour évacuer un excès d’air comprimé vers l’atmosphère,
une vanne de décharge (27) disposée sur la conduite d’évacuation d’air (26) et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’évacuation d’air comprimé, et
une unité de commande (2) selon l’une des revendications précédentes.Auxiliary power unit (1) of an aircraft comprising:
a charge compressor (23) arranged to be able to supply compressed air to a pneumatic network (30) of the aircraft,
an air supply line (21) arranged upstream of the charge compressor and arranged to supply the charge compressor with air,
an air inlet valve (22) disposed on the air supply line (21) and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a flow of air entering the the load compressor,
an air exhaust line (26) arranged downstream of the load compressor and arranged to exhaust excess compressed air to the atmosphere,
a relief valve (27) arranged on the air evacuation pipe (26) and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a compressed air evacuation flow, And
a control unit (2) according to one of the preceding claims.
un compresseur de charge (23) agencé pour pouvoir alimenter en air comprimé un réseau pneumatique (30) de l’aéronef,
une conduite d’alimentation en air (21) disposée en amont du compresseur de charge et agencée pour alimenter en air le compresseur de charge,
une vanne d’entrée d’air (22) disposée sur la conduite d’alimentation en air (21) et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’air entrant dans le compresseur de charge,
une conduite d’évacuation d’air (26) disposée en aval du compresseur de charge et agencée pour évacuer un excès d’air comprimé, et
une vanne de décharge (27) disposée sur la conduite d’évacuation d’air (26) et agencée pour être actionnée entre une position de pleine ouverture et une position fermée, de façon à réguler un débit d’évacuation d’air comprimé,
le procédé de commande (40) comprenant :
une étape (44) de détermination d’une marge au pompage représentative d’un écart entre un point de fonctionnement du compresseur de charge et une ligne de pompage de ce compresseur de charge,
une étape (45) de comparaison de la marge au pompage avec un seuil de sécurité (Ssécu) prédéterminé, et
en cas de marge au pompage inférieure au seuil de sécurité prédéterminé,
- une étape (46) d’actionnement de la vanne de décharge (27) vers une position ouverte et
- une étape (47) d’actionnement de la vanne d’entrée d’air (22) vers une position fermée.
a charge compressor (23) arranged to be able to supply compressed air to a pneumatic network (30) of the aircraft,
an air supply line (21) arranged upstream of the load compressor and arranged to supply air to the load compressor,
an air inlet valve (22) disposed on the air supply line (21) and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a flow of air entering the the load compressor,
an air exhaust line (26) disposed downstream of the charge compressor and arranged to exhaust excess compressed air, and
a relief valve (27) disposed on the air exhaust pipe (26) and arranged to be actuated between a fully open position and a closed position, so as to regulate a compressed air exhaust flow,
the control method (40) comprising:
a step (44) of determining a surge margin representative of a difference between an operating point of the load compressor and a surge line of this load compressor,
a step (45) of comparing the pumping margin with a safety threshold (Ssafe) predetermined, and
in the event of a pumping margin below the predetermined safety threshold,
- a step (46) of actuating the relief valve (27) to an open position and
- a step (47) of actuating the air inlet valve (22) towards a closed position.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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Citations (5)
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-
2020
- 2020-05-07 FR FR2004569A patent/FR3109966B1/en active Active
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