FR3123049A1 - Electrical protection system against ice of an aircraft nacelle. - Google Patents

Electrical protection system against ice of an aircraft nacelle. Download PDF

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FR3123049A1 FR2113943A FR2113943A FR3123049A1 FR 3123049 A1 FR3123049 A1 FR 3123049A1 FR 2113943 A FR2113943 A FR 2113943A FR 2113943 A FR2113943 A FR 2113943A FR 3123049 A1 FR3123049 A1 FR 3123049A1
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Florent HUET
Florent CREBASSOL
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Abstract

- Système de protection électrique contre le givre d’une nacelle d’aéronef. - Le système de protection (1) comporte au moins un dispositif d’antigivrage (7) pour recouvrir au moins la lèvre (3) de la nacelle (2), un dispositif de dégivrage (8) pour recouvrir au moins le panneau acoustique (6) de la virole interne (4) de la nacelle (2), un dispositif de dégivrage (9) pour recouvrir au moins la virole externe (5), au moins un dispositif de commande (10), au moins un contrôleur (11) pour transmettre des ordres de commande élaborés par le dispositif de commande (10) à une ou des alimentations électriques (12) configurées pour alimenter le dispositif d’antigivrage (7), les dispositifs de dégivrage (8) et (9) en fonction desdits ordres de commande transmis par le ou les contrôleurs (11). Le système de protection (1) permet est adaptable à différentes géométrie d’entrée d’air de nacelle (2). Figure pour l’abrégé : Fig.1- Electric protection system against ice of an aircraft nacelle. - The protection system (1) comprises at least one anti-icing device (7) to cover at least the lip (3) of the nacelle (2), a de-icing device (8) to cover at least the acoustic panel ( 6) of the inner shroud (4) of the nacelle (2), a de-icing device (9) to cover at least the outer shroud (5), at least one control device (10), at least one controller (11 ) to transmit control commands produced by the control device (10) to one or more electrical power supplies (12) configured to supply the anti-icing device (7), the de-icing devices (8) and (9) depending of said control commands transmitted by the controller(s) (11). The protection system (1) can be adapted to different nacelle air inlet geometry (2). Figure for abstract: Fig.1

Description

Système de protection électrique contre le givre d’une nacelle d’aéronef.Electric protection system against ice of an aircraft nacelle.

La présente invention concerne un système de protection électrique contre le givre d’une nacelle d’aéronef.The present invention relates to an electrical protection system against the ice of an aircraft nacelle.

État de la techniqueState of the art

On sait que 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 peut s’accumuler pour constituer des blocs de glace. L’apparition de tels blocs de glace peut perturber l’alimentation en air du moteur. Par exemple, des blocs de glace peuvent se détacher et venir heurter les pales de soufflante de moteur. Ils sont donc susceptibles de fragiliser les pales de soufflante, voire de les casser.It is known that the leading edges of aircraft, in particular the air intake lips of aircraft engine nacelles, can suffer from the formation of frost which can accumulate to form blocks of ice. The appearance of such blocks of ice can disrupt the air supply to the engine. For example, blocks of ice can break off and strike the engine fan blades. They are therefore likely to weaken the fan blades, or even break them.

Pour limiter et/ou éliminer cette formation de givre, il est connu, par exemple du document EP 3 552 969, de prévoir dans chaque nacelle des moteurs de l’aéronef un système de protection contre le givre. Le système de protection contre le givre comporte un dispositif d’antigivrage et un dispositif de dégivrage. En particulier, le dispositif d’antigivrage recouvrant la lèvre est alimentée en continu pour empêcher la formation de givre et le dispositif de dégivrage recouvrant la virole interne est alimenté selon un cycle de chauffe approprié, permettant dans un premier temps la formation de givre, puis dans un second temps son décollement.To limit and/or eliminate this formation of ice, it is known, for example from document EP 3 552 969, to provide in each nacelle of the engines of the aircraft a protection system against ice. The frost protection system consists of an anti-icing device and a de-icing device. In particular, the anti-icing device covering the lip is supplied continuously to prevent the formation of ice and the de-icing device covering the inner shroud is supplied according to an appropriate heating cycle, initially allowing the formation of ice, then in a second time its detachment.

Toutefois, ce système de protection contre le givre ne permet pas d’être facilement adaptable selon les géométries possibles d’entrée d’air. En effet, une entrée d’air d’une nacelle peut être plus ou moins longue. Les exigences d’épaisseur de glace entre les différentes géométries d’entrée d’air sont sensiblement différentes.However, this frost protection system does not allow it to be easily adapted according to the possible air inlet geometries. Indeed, an air inlet of a nacelle can be more or less long. The ice thickness requirements between different air inlet geometries are significantly different.

Il existe donc un besoin de disposer d’un système de protection contre le givre qui peut être adapté à toute géométrie d’entrée d’air.There is therefore a need to have a protection system against frost that can be adapted to any air inlet geometry.

La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Pour cela, elle concerne un système de protection électrique contre le givre d’une nacelle d’aéronef, la nacelle présentant une forme annulaire autour d’un axe longitudinal, la nacelle comprenant une lèvre formant un bord d’attaque de la nacelle vers l’avant de l’aéronef, une virole interne en aval de la lèvre et une virole externe en aval de la lèvre, la virole interne comportant un panneau acoustique.The object of the present invention is to remedy this drawback. For this, it relates to an electrical protection system against ice for an aircraft nacelle, the nacelle having an annular shape around a longitudinal axis, the nacelle comprising a lip forming a leading edge of the nacelle towards the 'front of the aircraft, an inner shroud downstream of the lip and an outer shroud downstream of the lip, the inner shroud comprising an acoustic panel.

Selon l’invention, le système de protection comporte au moins :
- un premier dispositif d’antigivrage destiné à recouvrir au moins la lèvre de façon annulaire, et à recouvrir au moins la lèvre au moins en partie dans une direction suivant l’axe longitudinal,
- un premier dispositif de dégivrage destiné à recouvrir au moins le panneau acoustique de la virole interne de façon annulaire et à recouvrir au moins le panneau acoustique de la virole interne au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal,
- un deuxième dispositif de dégivrage destiné à recouvrir au moins la virole externe de façon annulaire et à recouvrir au moins la virole externe au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal,
- au moins un dispositif de commande configuré pour élaborer des ordres de commande,
- au moins un contrôleur configuré pour transmettre les ordres de commande élaborés par le dispositif de commande à une ou des alimentations électriques, la ou les alimentations électriques étant configurées pour alimenter le premier dispositif d’antigivrage, le premier dispositif de dégivrage et le deuxième dispositif de dégivrage en fonction desdits ordres de commande transmis par le ou les contrôleurs.According to the invention, the protection system comprises at least:
- a first anti-icing device intended to cover at least the lip in an annular fashion, and to cover at least the lip at least partly in a direction along the longitudinal axis,
- a first de-icing device intended to cover at least the acoustic panel of the inner shroud in an annular fashion and to cover at least the acoustic panel of the inner shroud at least partly in the direction along the longitudinal axis,
- a second de-icing device intended to cover at least the outer shroud in an annular fashion and to cover at least the outer shroud at least partly in the direction along the longitudinal axis,
- at least one control device configured to generate control commands,
- at least one controller configured to transmit the control commands generated by the control device to one or more power supplies, the power supply or power supplies being configured to power the first anti-icing device, the first de-icing device and the second device defrost according to said commands transmitted by the controller(s).

Ainsi, grâce aux dispositifs d’antigivrage recouvrant la lèvre et les dispositifs de dégivrage recouvrant le panneau acoustique et la virole externe, l’apparition de givre sur la nacelle est contrôlée plus finement en fonction des exigences concernant l’épaisseur de glace maximale à chaque segment de la nacelle quelle que soit la géométrie d’entrée d’air. Ce contrôle plus fin permet de limiter la consommation électrique.Thus, thanks to the anti-icing devices covering the lip and the de-icing devices covering the acoustic panel and the outer shroud, the appearance of ice on the nacelle is controlled more finely according to the requirements concerning the maximum ice thickness at each segment of the nacelle regardless of the air inlet geometry. This finer control makes it possible to limit electrical consumption.

Selon une particularité, le premier dispositif d’antigivrage comprend au moins un matelas chauffant, les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs autorisant la ou les alimentations électriques d’alimenter électriquement le ou les matelas chauffants du premier dispositif d’antigivrage afin que le ou les matelas chauffants du premier dispositif d’antigivrage présentent une température permettant à de l’eau arrivant sur le ou les matelas chauffants du premier dispositif d’antigivrage de s’évaporer ou/et de rester à l’état liquide pour que l’eau restée à l’état liquide soit refoulée vers l’aval de la nacelle.According to one feature, the first anti-icing device comprises at least one heating mattress, the control commands intended to be transmitted by the controller(s) authorizing the electrical power supply(s) to electrically supply the heating mattress(es) of the first anti-icing so that the heating mattress(es) of the first anti-icing device have a temperature allowing water arriving on the heating mattress(es) of the first anti-icing device to evaporate and/or remain in the liquid state so that the water remaining in the liquid state is pushed back downstream of the nacelle.

Selon une autre particularité, le premier dispositif de dégivrage et le deuxième dispositif de dégivrage comprennent chacun au moins un premier matelas chauffant, les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs autorisant une alimentation électrique du ou des premiers matelas chauffants du premier dispositif de dégivrage et du deuxième dispositif de dégivrage selon un cycle de fonctionnement répétitif, le cycle de fonctionnement répétitif présentant :
- une phase de refroidissement dans laquelle le ou les premiers matelas chauffants ne sont pas alimentés électriquement afin qu’une plaque de glace se forme sur le ou les premiers matelas chauffants jusqu’à ce que la plaque de glace atteigne une épaisseur maximale prédéterminée, la plaque de glace étant formée à partir d’eau provenant de l’amont de la nacelle ou de l’environnement entourant la nacelle, et
- une phase de chauffage dans laquelle le ou les premiers matelas chauffants sont alimentés électriquement pour émettre de la chaleur dès que la plaque de glace atteint l’épaisseur maximale prédéterminée, la phase de chauffage étant apte à durer jusqu’à ce que la plaque de glace se détache du ou des premiers matelas chauffants.According to another feature, the first defrosting device and the second defrosting device each comprise at least a first heating mattress, the control commands intended to be transmitted by the controller(s) authorizing an electrical supply to the first heating mattress(es) of the first defrosting device and the second defrosting device according to a repetitive operating cycle, the repetitive operating cycle having:
- a cooling phase in which the first heating mattress(es) are not electrically powered so that a plate of ice forms on the first heating mattress(es) until the ice plate reaches a predetermined maximum thickness, the slab of ice being formed from water originating from upstream of the nacelle or from the environment surrounding the nacelle, and
- a heating phase in which the first heating mattress(es) are electrically powered to emit heat as soon as the plate of ice reaches the predetermined maximum thickness, the heating phase being capable of lasting until the plate of ice detaches from the first heating pad(s).

Par ailleurs, le premier dispositif de dégivrage comprend en outre au moins un deuxième matelas chauffant en aval du ou des premiers matelas chauffants, les ordres de commandes destinés à être transmis par le ou les contrôleurs autorisant une alimentation électrique du ou des deuxièmes matelas chauffants afin que le ou les deuxièmes matelas chauffants présentent une température permettant à de l’eau provenant du ou des premiers matelas chauffants du premier dispositif de dégivrage et arrivant sur le ou les deuxièmes matelas chauffants de s’évaporer ou/et de rester à l’état liquide pour que l’eau restée à l’état liquide soit refoulée vers l’aval de la nacelle.Furthermore, the first de-icing device further comprises at least a second heating mattress downstream of the first heating mattress(es), the control commands intended to be transmitted by the controller(s) authorizing an electrical supply to the second heating mattress(es) in order to that the second heating mattress(es) have a temperature allowing water coming from the first heating mattress(es) of the first defrosting device and arriving on the second heating mattress(es) to evaporate and/or to remain in the state liquid so that the water remaining in the liquid state is pushed back downstream of the nacelle.

En outre, le système de protection comprend un deuxième dispositif d’antigivrage disposé en aval du premier dispositif de dégivrage, le deuxième dispositif d’antigivrage recouvrant de façon annulaire au moins la virole interne et recouvrant au moins la virole interne au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal, le deuxième dispositif d’antigivrage comprenant au moins un matelas chauffant, les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs autorisant une alimentation électrique du ou des matelas chauffants afin que le ou les matelas chauffants présentent une température permettant à de l’eau provenant du premier dispositif de dégivrage et arrivant sur le ou les matelas chauffants du deuxième dispositif d’antigivrage de s’évaporer ou/et de rester à l’état liquide pour que l’eau restée à l’état liquide soit refoulée vers l’aval de la nacelle.In addition, the protection system comprises a second anti-icing device disposed downstream of the first de-icing device, the second anti-icing device annularly covering at least the inner shroud and covering at least the inner shroud at least partly in the direction along the longitudinal axis, the second anti-icing device comprising at least one heating mattress, the control commands intended to be transmitted by the controller(s) authorizing an electrical supply to the heating mattress(es) so that the heating mattress(es) have a temperature allowing water coming from the first de-icing device and arriving on the heating mattress(es) of the second anti-icing device to evaporate and/or to remain in the liquid state so that the water remaining at the liquid state is pushed back downstream of the nacelle.

De plus, le système de protection comprend un troisième dispositif de dégivrage disposé en aval du premier dispositif de dégivrage, le troisième dispositif de dégivrage recouvrant de façon annulaire au moins la virole interne et recouvrant au moins la virole interne au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal,
le troisième dispositif de dégivrage comprenant au moins un matelas chauffant, les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs autorisant une alimentation électrique du ou des matelas chauffants du troisième dispositif de dégivrage selon un cycle de fonctionnement répétitif, le cycle de fonctionnement répétitif présentant :
- une phase de refroidissement dans laquelle le ou les matelas chauffants ne sont pas alimentés électriquement afin qu’une plaque de glace se forme sur le ou les matelas chauffants jusqu’à ce que la plaque de glace atteigne une épaisseur maximale prédéterminée, la plaque de glace étant formée à partir d’eau provenant du premier dispositif de dégivrage, et
- une phase de chauffage dans laquelle le ou les matelas chauffants sont alimentés électriquement pour émettre de la chaleur dès que la plaque de glace atteint l’épaisseur maximale prédéterminée jusqu’à ce que la plaque de glace se détache du ou des matelas chauffants.In addition, the protection system comprises a third de-icing device disposed downstream of the first de-icing device, the third de-icing device annularly covering at least the inner shroud and covering at least the inner shroud at least partly in the direction along the longitudinal axis,
the third defrosting device comprising at least one heating mattress, the control commands intended to be transmitted by the controller(s) authorizing an electrical supply to the heating mattress(es) of the third defrosting device according to a repetitive operating cycle, the operating cycle repetitive presenting:
- a cooling phase in which the heating mattress(es) are not electrically powered so that a plate of ice forms on the heating mattress(es) until the ice plate reaches a predetermined maximum thickness, the ice being formed from water from the first de-icing device, and
- A heating phase in which the heating mattress(es) are electrically powered to emit heat as soon as the plate of ice reaches the predetermined maximum thickness until the plate of ice detaches from the heating mattress(es).

Par ailleurs, le système de protection comprend en outre au moins un capteur de température totale de l’air configuré pour acquérir une valeur courante de la température totale de l’air, le dispositif de commande étant configuré pour élaborer les ordres de commande en fonction de ladite valeur courante de température pour au moins l’un des dispositifs suivants : le premier dispositif de dégivrage, le deuxième dispositif de dégivrage, le troisième dispositif de dégivrage, le premier dispositif d’antigivrage et le deuxième dispositif d’antigivrage.Furthermore, the protection system further comprises at least one total air temperature sensor configured to acquire a current value of the total air temperature, the control device being configured to generate the control commands as a function of said current temperature value for at least one of the following devices: the first de-icing device, the second de-icing device, the third de-icing device, the first anti-icing device and the second anti-icing device.

De plus, le système de dégivrage comprend au moins un capteur de température de peau configuré pour acquérir une valeur courante de la température de la lèvre, de la virole interne et/ou de la virole externe, le dispositif de commande étant configuré pour élaborer les ordres de commande en fonction de ladite valeur courante de température pour au moins l’un des dispositifs suivants : le premier dispositif de dégivrage, le deuxième dispositif de dégivrage, le troisième dispositif de dégivrage, le premier dispositif d’antigivrage et le deuxième dispositif d’antigivrage.In addition, the de-icing system comprises at least one skin temperature sensor configured to acquire a current value of the temperature of the lip, of the inner shroud and/or of the outer shroud, the control device being configured to generate the control commands as a function of said current temperature value for at least one of the following devices: the first defrosting device, the second defrosting device, the third defrosting device, the first anti-icing device and the second defrosting device anti-icing.

En outre, le système de protection comprend au moins un capteur de concentration d’eau dans l’air configuré pour acquérir une valeur courante de concentration de l’eau contenu dans l’air environnant la nacelle, le dispositif de commande étant configuré pour élaborer des ordres de commande en fonction de ladite valeur courante de concentration pour au moins l’un des dispositifs suivants : le premier dispositif de dégivrage, le deuxième dispositif de dégivrage, le troisième dispositif de dégivrage, le premier dispositif d’antigivrage et le deuxième dispositif d’antigivrage.Furthermore, the protection system comprises at least one water concentration sensor in the air configured to acquire a current concentration value of the water contained in the air surrounding the nacelle, the control device being configured to control commands as a function of said current concentration value for at least one of the following devices: the first de-icing device, the second de-icing device, the third de-icing device, the first anti-icing device and the second device anti-icing.

Selon une particularité, le premier dispositif d’antigivrage est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la lèvre, au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur, le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur respectivement.According to one feature, the first anti-icing device is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the lip, at least some portions being electrically connected to each other or being electrically insulated from each other. others, the portion(s) electrically connected together forming a sector, the control device being able to produce different control commands for each sector respectively.

Selon une autre particularité, le premier dispositif de dégivrage est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins du panneau acoustique de la virole interne, au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur, le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur respectivement.According to another feature, the first de-icing device is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the acoustic panel of the inner shroud, at least some portions being electrically connected to each other or being electrically insulated from each other. relative to each other, the portion(s) electrically connected together forming a sector, the control device being able to produce different control commands for each sector respectively.

Selon une autre particularité, le deuxième dispositif de dégivrage est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la virole externe, au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur, le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur respectivement.According to another feature, the second de-icing device is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the outer shroud, at least some portions being electrically interconnected or being electrically insulated from each other. to the others, the portion(s) electrically connected together forming a sector, the control device being able to produce different control commands for each sector respectively.

Selon une autre particularité, le deuxième dispositif d’antigivrage est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la virole interne, au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur, le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur respectivement.According to another feature, the second anti-icing device is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the inner shroud, at least some portions being electrically interconnected or being electrically insulated from each other. relative to the others, the portion(s) electrically connected together forming a sector, the control device being able to produce different control commands for each sector respectively.

Selon une autre particularité, le troisième dispositif de dégivrage est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la virole interne, au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur, le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur respectivement.According to another feature, the third de-icing device is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the inner shroud, at least some portions being electrically interconnected or being electrically insulated from each other. to the others, the portion(s) electrically connected together forming a sector, the control device being able to produce different control commands for each sector respectively.

L’invention concerne également une nacelle d’aéronef comprenant au moins un système de protection électrique contre le givre tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to an aircraft nacelle comprising at least one electrical protection system against ice as described above.

L’invention concerne également un aéronef, en particulier un avion transport, équipé d’au moins un moteur entouré par une nacelle telle que décrite ci-dessus.The invention also relates to an aircraft, in particular a transport aircraft, equipped with at least one engine surrounded by a nacelle as described above.

Brève description des figuresBrief description of figures

Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.The appended figures will make it clear how the invention can be implemented. In these figures, identical references designate similar elements.

représente une vue schématique du système de protection contre le givre. shows a schematic view of the frost protection system.

représente une vue en perspective d’un aéronef équipé d’au moins une nacelle munie d’un système de protection contre le givre. represents a perspective view of an aircraft equipped with at least one nacelle provided with a protection system against frost.

représente une vue en perspective d’une nacelle destinée à équiper un aéronef. shows a perspective view of a nacelle intended to equip an aircraft.

représente une vue éclatée d’une partie d’une nacelle d’aéronef munie d’un système de protection contre le givre. shows an exploded view of part of an aircraft nacelle equipped with an ice protection system.

représente une coupe longitudinale d’une partie haute d’une nacelle montrant les différentes parties de la nacelle. represents a longitudinal section of an upper part of a nacelle showing the different parts of the nacelle.

et représentent un exemple de dégivrage mis en œuvre par les dispositifs de dégivrage. and represent an example of deicing implemented by the deicing devices.

représente schématiquement une vue de face d’un premier exemple de nacelle équipée d’un système de protection formé d’un seul secteur pour le dessin du haut et un exemple de séquence d’un cycle d’alimentation de cette nacelle à un seul secteur pour le dessin du bas. schematically represents a front view of a first example of a nacelle equipped with a protection system formed of a single sector for the top drawing and an example of a sequence of a power cycle of this nacelle with a single sector for the bottom drawing.

représente schématiquement une vue de face d’un deuxième exemple de nacelle équipée d’un système de protection formé de deux secteurs pour le dessin du haut et un exemple de séquence d’un cycle d’alimentation de cette nacelle à deux secteurs pour le dessin du bas. schematically represents a front view of a second example of a nacelle equipped with a protection system formed by two sectors for the top drawing and an example of a sequence of a supply cycle of this nacelle with two sectors for the drawing bottom.

représente schématiquement une vue de face d’une nacelle équipée d’un système de protection contre le givre formé d’un secteur haut, d’un secteur bas et de deux secteurs latéraux. schematically represents a front view of a nacelle equipped with a protection system against frost formed of a top sector, a bottom sector and two side sectors.

représente schématiquement une coupe longitudinale d’une partie haute d’une nacelle montrant la disposition des dispositifs de dégivrage et d’antigivrage pour le secteur haut et les secteurs latéraux du système de protection contre le givre. schematically represents a longitudinal section of an upper part of a nacelle showing the arrangement of the de-icing and anti-icing devices for the upper sector and the lateral sectors of the protection system against frost.

représente schématiquement une coupe longitudinale d’une partie basse d’une nacelle montrant la disposition des dispositifs de dégivrage et d’antigivrage pour le secteur bas du système de protection contre le givre. schematically represents a longitudinal section of a lower part of a nacelle showing the arrangement of the de-icing and anti-icing devices for the lower sector of the anti-icing system.

représente un exemple de disposition d’une fibre de réseau de Bragg d’un capteur de température fixée sur le ou les segments de la nacelle. represents an example of arrangement of a fiber Bragg grating of a temperature sensor fixed on the segment(s) of the nacelle.

Claims (16)

Système de protection électrique contre le givre d’une nacelle d’aéronef, la nacelle (2) présentant une forme annulaire autour d’un axe longitudinal (X-X), la nacelle (2) comprenant une lèvre (3) formant un bord d’attaque de la nacelle (2) vers l’avant de l’aéronef (AC), une virole interne (4) en aval de la lèvre (3) et une virole externe (5) en aval de la lèvre (3), la virole interne (4) comportant un panneau acoustique (6),
caractérisé en ce que le système comporte au moins :
  • un premier dispositif d’antigivrage (7) destiné à recouvrir au moins la lèvre (3) de façon annulaire, et à recouvrir au moins la lèvre (3) au moins en partie dans une direction suivant l’axe longitudinal (X-X),
  • un premier dispositif de dégivrage (8) destiné à recouvrir au moins le panneau acoustique (6) de la virole interne (4) de façon annulaire et à recouvrir au moins le panneau acoustique (6) de la virole interne (4) au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal (X-X),
  • un deuxième dispositif de dégivrage (9) destiné à recouvrir au moins la virole externe (5) de façon annulaire et à recouvrir au moins la virole externe (5) au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal (X-X),
  • au moins un dispositif de commande (10) configuré pour élaborer des ordres de commande,
  • au moins un contrôleur (11) configuré pour transmettre les ordres de commande élaborés par le dispositif de commande (10) à une ou des alimentations électriques (12), la ou les alimentations électriques (12) étant configurées pour alimenter le premier dispositif d’antigivrage (7), le premier dispositif de dégivrage (8) et le deuxième dispositif de dégivrage (9) en fonction desdits ordres de commande transmis par le ou les contrôleurs (11).
Electrical protection system against ice for an aircraft nacelle, the nacelle (2) having an annular shape around a longitudinal axis (X-X), the nacelle (2) comprising a lip (3) forming an edge of attack of the nacelle (2) towards the front of the aircraft (AC), an inner shroud (4) downstream of the lip (3) and an outer shroud (5) downstream of the lip (3), the inner shroud (4) comprising an acoustic panel (6),
characterized in that the system comprises at least:
  • a first anti-icing device (7) intended to cover at least the lip (3) in an annular fashion, and to cover at least the lip (3) at least partly in a direction along the longitudinal axis (XX),
  • a first de-icing device (8) intended to cover at least the acoustic panel (6) of the inner shroud (4) in an annular fashion and to cover at least the acoustic panel (6) of the inner shroud (4) at least part in the direction along the longitudinal axis (XX),
  • a second de-icing device (9) intended to cover at least the outer shroud (5) in an annular fashion and to cover at least the outer shroud (5) at least partly in the direction along the longitudinal axis (XX),
  • at least one control device (10) configured to generate control commands,
  • at least one controller (11) configured to transmit the control commands generated by the control device (10) to one or more electrical power supplies (12), the electrical power supply or supplies (12) being configured to power the first anti-icing device (7), the first de-icing device (8) and the second de-icing device (9) according to said control commands transmitted by the controller(s) (11).
Système selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le premier dispositif d’antigivrage (7) comprend au moins un matelas chauffant (17), les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs (11) autorisant la ou les alimentations électriques (12) d’alimenter électriquement le ou les matelas chauffants (17) du premier dispositif d’antigivrage (7) afin que le ou les matelas chauffants (17) du premier dispositif d’antigivrage (8) présentent une température permettant à de l’eau arrivant sur le ou les matelas chauffants (17) du premier dispositif d’antigivrage (7) de s’évaporer ou/et de rester à l’état liquide pour que l’eau restée à l’état liquide soit refoulée vers l’aval de la nacelle (2).System according to claim 1,
characterized in that the first anti-icing device (7) comprises at least one heating mattress (17), the control commands intended to be transmitted by the controller or controllers (11) authorizing the electric power supply or supplies (12) to electrically powering the heating mattress(es) (17) of the first anti-icing device (7) so that the heating mattress(es) (17) of the first anti-icing device (8) have a temperature allowing water arriving on the or the heating mattresses (17) of the first anti-icing device (7) to evaporate and/or to remain in the liquid state so that the water remaining in the liquid state is pushed back downstream of the nacelle (2). Système selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le premier dispositif de dégivrage (8) et le deuxième dispositif de dégivrage (9) comprennent chacun au moins un premier matelas (17a) chauffant, les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs (11) autorisant une alimentation électrique du ou des premiers matelas chauffants (17a) du premier dispositif de dégivrage (8) et du deuxième dispositif de dégivrage (9) selon un cycle de fonctionnement répétitif, le cycle de fonctionnement répétitif présentant :
  • une phase de refroidissement dans laquelle le ou les premiers matelas chauffants (17a) ne sont pas alimentés électriquement afin qu’une plaque de glace (13) se forme sur le ou les premiers matelas chauffants (17a) jusqu’à ce que la plaque de glace (13) atteigne une épaisseur maximale prédéterminée, la plaque de glace (13) étant formée à partir d’eau (14) provenant de l’amont de la nacelle (2) ou de l’environnement entourant la nacelle (2), et
  • une phase de chauffage dans laquelle le ou les premiers matelas chauffants (17a) sont alimentés électriquement pour émettre de la chaleur dès que la plaque de glace (13) atteint l’épaisseur maximale prédéterminée, la phase de chauffage étant apte à durer jusqu’à ce que la plaque de glace (13) se détache du ou des premiers matelas chauffants (17a).
System according to claim 1,
characterized in that the first defrosting device (8) and the second defrosting device (9) each comprise at least a first heating mattress (17a), the control commands intended to be transmitted by the controller or controllers (11) authorizing a power supply to the first heating mattress(es) (17a) of the first defrosting device (8) and of the second defrosting device (9) according to a repetitive operating cycle, the repetitive operating cycle having:
  • a cooling phase in which the first heating mattress(es) (17a) are not electrically powered so that a plate of ice (13) forms on the first heating mattress(es) (17a) until the ice plate ice (13) reaches a predetermined maximum thickness, the plate of ice (13) being formed from water (14) coming from upstream of the nacelle (2) or from the environment surrounding the nacelle (2), and
  • a heating phase in which the first heating mattress(es) (17a) are electrically powered to emit heat as soon as the plate of ice (13) reaches the predetermined maximum thickness, the heating phase being capable of lasting until that the plate of ice (13) detaches from the first heating mattress(es) (17a).
Système selon la revendication 3
caractérisé en ce que le premier dispositif de dégivrage (8) comprend en outre au moins un deuxième matelas chauffant (17b) en aval du ou des premiers matelas chauffants (17a), les ordres de commandes destinés à être transmis par le ou les contrôleurs (11) autorisant une alimentation électrique du ou des deuxièmes matelas chauffants (17b) afin que le ou les deuxièmes matelas chauffants (17b) présentent une température permettant à de l’eau (19) provenant du ou des premiers matelas chauffants (17a) du premier dispositif de dégivrage (8) et arrivant sur le ou les deuxièmes matelas chauffants (17b) de s’évaporer ou/et de rester à l’état liquide pour que l’eau (20) restée à l’état liquide soit refoulée vers l’aval de la nacelle (2).System according to claim 3
characterized in that the first defrosting device (8) further comprises at least a second heating mattress (17b) downstream of the first heating mattress(es) (17a), the control commands intended to be transmitted by the controller(s) ( 11) authorizing an electrical supply to the second heating mattress(es) (17b) so that the second heating mattress(es) (17b) have a temperature allowing water (19) coming from the first heating mattress(es) (17a) of the first de-icing device (8) and arriving on the second heating mattress(es) (17b) to evaporate and/or to remain in the liquid state so that the water (20) which has remained in the liquid state is discharged towards the downstream of the nacelle (2). Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre un deuxième dispositif d’antigivrage (15) disposé en aval du premier dispositif de dégivrage (8), le deuxième dispositif d’antigivrage (15) recouvrant de façon annulaire au moins la virole interne (4) et recouvrant au moins la virole interne (4) au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal (X-X), le deuxième dispositif d’antigivrage (15) comprenant au moins un matelas chauffant (17), les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs (11) autorisant une alimentation électrique du ou des matelas chauffants (17) afin que le ou les matelas chauffants (17) présentent une température permettant à de l’eau provenant du premier dispositif de dégivrage (8) et arrivant sur le ou les matelas chauffants (17) du deuxième dispositif d’antigivrage (15) de s’évaporer ou/et de rester à l’état liquide pour que l’eau restée à l’état liquide soit refoulée vers l’aval de la nacelle (2).System according to any one of claims 1 to 4,
characterized in that it further comprises a second anti-icing device (15) arranged downstream of the first de-icing device (8), the second anti-icing device (15) covering in an annular manner at least the inner shroud (4 ) and covering at least the inner shroud (4) at least partly in the direction along the longitudinal axis (XX), the second anti-icing device (15) comprising at least one heating mattress (17), the control commands intended to be transmitted by the controller(s) (11) authorizing an electrical supply to the heating mattress(es) (17) so that the heating mattress(es) (17) have a temperature allowing water from the first defrosting device ( 8) and arriving on the heating mattress(es) (17) of the second anti-icing device (15) to evaporate and/or to remain in the liquid state so that the water remaining in the liquid state is discharged towards downstream of the nacelle (2). Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre un troisième dispositif de dégivrage (16) disposé en aval du premier dispositif de dégivrage (8), le troisième dispositif de dégivrage (16) recouvrant de façon annulaire au moins la virole interne (4) et recouvrant au moins la virole interne (4) au moins en partie dans la direction suivant l’axe longitudinal (X-X),
le troisième dispositif de dégivrage (16) comprenant au moins un matelas chauffant (17), les ordres de commande destinés à être transmis par le ou les contrôleurs (11) autorisant une alimentation électrique du ou des matelas chauffants (17) du troisième dispositif de dégivrage (16) selon un cycle de fonctionnement répétitif, le cycle de fonctionnement répétitif présentant :
  • une phase de refroidissement dans laquelle le ou les matelas chauffants (17) ne sont pas alimentés électriquement afin qu’une plaque de glace se forme sur le ou les matelas chauffants (17) jusqu’à ce que la plaque de glace atteigne une épaisseur maximale prédéterminée, la plaque de glace étant formée à partir d’eau provenant du premier dispositif de dégivrage (8), et
  • une phase de chauffage dans laquelle le ou les matelas chauffants (17) sont alimentés électriquement pour émettre de la chaleur dès que la plaque de glace atteint l’épaisseur maximale prédéterminée jusqu’à ce que la plaque de glace se détache du ou des matelas chauffants (17).
System according to any one of Claims 1 to 4,
characterized in that it further comprises a third de-icing device (16) arranged downstream of the first de-icing device (8), the third de-icing device (16) covering in an annular manner at least the inner shroud (4) and covering at least the inner shroud (4) at least partly in the direction along the longitudinal axis (X-X),
the third defrosting device (16) comprising at least one heating mattress (17), the control commands intended to be transmitted by the controller(s) (11) authorizing an electrical supply to the heating mattress(es) (17) of the third defrosting device defrosting (16) according to a repetitive operating cycle, the repetitive operating cycle having:
  • a cooling phase in which the at least one heating mat (17) is not electrically powered so that a plate of ice forms on the at least one heating mat (17) until the plate of ice reaches a maximum thickness predetermined, the slab of ice being formed from water coming from the first de-icing device (8), and
  • a heating phase in which the at least one heating mat (17) is electrically powered to emit heat as soon as the plate of ice reaches the predetermined maximum thickness until the plate of ice detaches from the at least one heating mat (17).
Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un capteur de température totale de l’air (STAT) configuré pour acquérir une valeur courante de la température totale de l’air, le dispositif de commande (10) étant configuré pour élaborer les ordres de commande en fonction de ladite valeur courante de température pour au moins l’un des dispositifs suivants : le premier dispositif de dégivrage (8), le deuxième dispositif de dégivrage (9), le troisième dispositif de dégivrage (16), le premier dispositif d’antigivrage (7) et le deuxième dispositif d’antigivrage (15).System according to any one of claims 1 to 6,
characterized in that it further comprises at least one total air temperature sensor (STAT) configured to acquire a current value of the total air temperature, the control device (10) being configured to generate the control commands as a function of said current temperature value for at least one of the following devices: the first defrosting device (8), the second defrosting device (9), the third defrosting device (16), the first anti-icing device (7) and the second anti-icing device (15). Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un capteur de température de peau (STS) configuré pour acquérir une valeur courante de la température de la lèvre (3), de la virole interne (4) et/ou de la virole externe (5), le dispositif de commande (10) étant configuré pour élaborer les ordres de commande en fonction de ladite valeur courante de température pour au moins l’un des dispositifs suivants : le premier dispositif de dégivrage (8), le deuxième dispositif de dégivrage (9), le troisième dispositif de dégivrage (16), le premier dispositif d’antigivrage (7) et le deuxième dispositif d’antigivrage (15).System according to any one of claims 1 to 7,
characterized in that it further comprises at least one skin temperature sensor (STS) configured to acquire a current value of the temperature of the lip (3), of the inner shroud (4) and/or of the outer shroud (5), the control device (10) being configured to generate the control commands as a function of said current temperature value for at least one of the following devices: the first defrosting device (8), the second de-icing device (9), the third de-icing device (16), the first anti-icing device (7) and the second anti-icing device (15). Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un capteur de concentration d’eau dans l’air (SLWC) configuré pour acquérir une valeur courante de concentration de l’eau contenu dans l’air environnant la nacelle (2), le dispositif de commande (10) étant configuré pour élaborer des ordres de commande en fonction de ladite valeur courante de concentration pour au moins l’un des dispositifs suivants : le premier dispositif de dégivrage (8), le deuxième dispositif de dégivrage (9), le troisième dispositif de dégivrage (16), le premier dispositif d’antigivrage (7) et le deuxième dispositif d’antigivrage (15).System according to any one of claims 1 to 8,
characterized in that it further comprises at least one water-in-air concentration sensor (SLWC) configured to acquire a current concentration value of the water contained in the air surrounding the nacelle (2), the control device (10) being configured to produce control orders as a function of said current concentration value for at least one of the following devices: the first defrosting device (8), the second defrosting device (9), the third de-icing device (16), the first anti-icing device (7) and the second anti-icing device (15). Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que le premier dispositif d’antigivrage (7) est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la lèvre (3), au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), le dispositif de commande (10) étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectivement.System according to any one of claims 1 to 9,
characterized in that the first anti-icing device (7) is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the lip (3), at least certain portions being electrically interconnected or being insulated electrically with respect to each other, the portion or portions electrically connected to each other forming a sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), the control device (10) being capable of producing different control commands for each sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectively. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce que le premier dispositif de dégivrage (8) est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins du panneau acoustique (6) de la virole interne (4), au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectivement.System according to any one of claims 1 to 10,
characterized in that the first de-icing device (8) is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the acoustic panel (6) of the inner shroud (4), at least certain portions being connected between them electrically or being electrically isolated from each other, the portion(s) electrically connected to each other forming a sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), the control device being capable of producing commands for different commands for each sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectively. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce que le deuxième dispositif de dégivrage (9) est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la virole externe (5), au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectivement.System according to any one of claims 1 to 11,
characterized in that the second de-icing device (9) is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the outer shroud (5), at least some portions being electrically interconnected or being insulated electrically with respect to each other, the portion or portions electrically connected to each other forming a sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), the control device being capable of producing different control commands for each sector ( Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectively. Système selon l’une quelconque des revendications 6 à 12,
caractérisé en ce que le deuxième dispositif d’antigivrage (15) est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la virole interne (4), au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectivement.System according to any one of Claims 6 to 12,
characterized in that the second anti-icing device (15) is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the inner shroud (4), at least certain portions being electrically interconnected or being electrically isolated from each other, the portion or portions electrically connected to each other forming a sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), the control device being capable of producing different control commands for each sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectively. Système selon l’une quelconque des revendications 7 à 13,
caractérisé en ce que le troisième dispositif de dégivrage (16) est divisé en portions, chacune des portions étant destinée à recouvrir un arc de cercle au moins de la virole interne (4), au moins certaines portions étant reliées entre elles électriquement ou étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres, la ou les portions reliées électriquement entre elles formant un secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), le dispositif de commande étant apte à élaborer des ordres de commande différents pour chaque secteur (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectivement.System according to any one of claims 7 to 13,
characterized in that the third de-icing device (16) is divided into portions, each of the portions being intended to cover at least one arc of a circle of the inner shroud (4), at least some portions being electrically interconnected or being insulated electrically with respect to each other, the portion or portions electrically connected to each other forming a sector (Sa, Sb, S1, S2, S3, S4), the control device being capable of producing different control commands for each sector ( Sa, Sb, S1, S2, S3, S4) respectively. Nacelle d’aéronef,
caractérisée en ce qu’elle comprend un système de protection électrique contre le givre selon quelconque des revendications 1 à 14.aircraft nacelle,
characterized in that it comprises an electrical protection system against frost according to any one of claims 1 to 14. Aéronef,
équipé d’au moins un moteur entouré par une nacelle selon la revendication 15.Aircraft,
equipped with at least one engine surrounded by a nacelle according to claim 15.
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