FR3131277A1 - Système de calage et dégivrage de pales d’une helice d’un aeronef - Google Patents

Système de calage et dégivrage de pales d’une helice d’un aeronef Download PDF

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Abstract

Le système (100) comporte : - un support rotatif (104) entraîné par une turbomachine (102) de l’aéronef et portant l’hélice (106) ; - un train épicycloïdal (103) ; - un support fixe (107) solidaire d’un porte satellite (103PS) du train épicycloïdal (103) ; - un moteur (116) de calage comportant un stator (116S) porté par un support rotatif (104) solidaire d’un planétaire intérieur (103PI) du train épicycloïdal (103) ; - un dispositif de dégivrage des pales (108), porté par le support rotatif (104) ; - une génératrice électrique principale (112) comportant un stator bobiné (112S) porté par le support fixe (107) et un rotor (112R) porté par le support rotatif (104) et conçu pour alimenter électriquement le moteur de calage (116) et le dispositif de dégivrage ; et - un dispositif d’excitation conçu pour fournir une tension d’excitation continue (Ve=) au stator bobiné (112S) de la génératrice électrique principale (112). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

SYSTÈME DE CALAGE ET DÉGIVRAGE DE PALES D’UNE HELICE D’UN AERONEF Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un système de calage et dégivrage de pales d’une hélice d’un aéronef, ainsi qu’un aéronef comportant un tel système.
 Arrière-plan technologique
La plupart des pales d’hélice équipant les turbopropulseurs ou les turbofans sont équipés d’un système de dégivrage par tapis chauffants qui empêchent la formation de la glace. Leur alimentation en énergie est assurée par un dispositif collecteur à balais qui présente de nombreuses problématiques :
  • une usure significative entrainant une maintenance régulière
  • un dispositif lourd et encombrant
Les solutions actuelles proposent de transférer l’énergie électrique du repère fixe vers le repère tournant par un transformateur tournant avec ou sans balais qui constitue un inconvénient majeur par son ajout et ses contraintes d’intégration telles que :
  • diamètre imposant si localisé à l’aval du système d’actionnement de pas et si solidaire de la structure fixe externe de la turbomachine,
  • difficulté d’accès au support fixe si localisé à l’amont du système d’actionnement de pas hydraulique classique,
  • difficulté du routage des harnais pour l’alimentation du circuit primaire dans le repère fixe.
Par ailleurs, un système de calage de pas hydraulique classique dispose d’un transfert hydraulique de la partie fixe à la partie tournante qui n’offre pas un accès facile à la partie fixe côté cône de la turbomachine.
De plus le transformateur tournant triphasé ou monophasé transfère la puissance électrique correspondant au besoin ce qui conditionne sa masse significative. Un convertisseur d’énergie DC/AC de puissance équivalente doit donc être prévu.
Il peut donc être souhaité de concevoir un système palliant tout ou partie des contraintes précitées.
Il est donc proposé un système de calage et de dégivrage de pales d’une hélice d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • un support rotatif entraîné par une turbomachine de l’aéronef et portant l’hélice ;
  • un train épicycloïdal comportant :
    • un planétaire intérieur solidaire du support rotatif pour être entraîné en rotation autour d’un axe principal par rapport à une partie structurelle de l’aéronef,
    • un planétaire extérieur monté rotatif autour de l’axe principal par rapport à la partie structurelle de l’aéronef, le support rotatif étant solidaire du planétaire extérieur,
    • un porte satellite solidaire de la partie structurelle de l’aéronef, et
    • au moins un satellite engrené à la fois avec le planétaire intérieur et avec le planétaire extérieur ;
  • un support fixe solidaire du porte satellite ;
  • un moteur de calage des pales de l’hélice, le moteur de calage comportant un stator porté par le support rotatif ;
  • un dispositif de dégivrage des pales de l’hélice, porté par le support rotatif ;
  • une génératrice électrique principale comportant un stator bobiné porté par le support fixe et un rotor porté par le support rotatif et conçu pour alimenter électriquement le moteur de calage et le dispositif de dégivrage ; et
  • un dispositif d’excitation conçu pour fournir une tension d’excitation continue au stator bobiné de la génératrice électrique principale.
Ainsi, l’invention permet de supprimer le transformateur tournant, dispositif lourd et encombrant, ce qui entraîne la suppression des convertisseurs d’énergie DC/AC qui sont requis dans le cas d’un transformateur tournant. En outre, le fait que la génératrice électrique principale génère la puissance électrique dans le repère tournant de son rotor permet de réduire la longueur des connexions électriques, regroupées en harnais de puissance, entre cette génératrice et, respectivement, le moteur de calage et le dispositif de dégivrage.
De façon optionnelle, le système comporte en outre un dispositif de commande du dispositif de dégivrage, le dispositif de commande étant porté par le support rotatif.
De façon optionnelle également, le système comporte :
  • une génératrice auxiliaire comportant un stator porté par le support fixe et un rotor porté par le support mobile ; et
  • un convertisseur alternatif-continu porté par le support mobile et conçu pour fournir, à partir d’une tension alternative fournie par le rotor de la génératrice auxiliaire, une tension continue d’alimentation du dispositif de commande.
De façon optionnelle également, le dispositif d’excitation comporte :
  • une excitatrice comportant un stator porté par le support fixe et un rotor porté par le support rotatif ; et
  • un convertisseur alternatif-continu porté par le support fixe et conçu pour fournir la tension d’excitation continue à partir d’une tension alternative fournie par le stator de l’excitatrice.
De façon optionnelle également, le rotor de l’excitatrice est à aimant permanent.
De façon optionnelle également, le rotor de l’excitatrice est bobiné, et le système comporte en outre un convertisseur alternatif-continu porté par le support rotatif et conçu pour fournir, à partir de la tension alternative fournie par le rotor de la génératrice auxiliaire, une tension continue d’excitation du rotor bobiné de l’excitatrice.
De façon optionnelle également, le système comporte en outre une unité de commande conçue pour modifier la tension d’excitation continue afin de réguler une tension alternative fournie par le rotor de la génératrice électrique principale.
De façon optionnelle également, le dispositif d’excitation comporte un réseau électrique continu de l’aéronef pour fournir la tension d’excitation continue.
De façon optionnelle également, le système comporte en outre :
  • un réseau électrique alternatif ; et
  • un sélecteur pour connecter le stator bobinée de la génératrice électrique principale sélectivement : au dispositif d’excitation pour que la génératrice électrique principale fonctionne en génératrice électrique entrainée par le support rotatif, et au réseau électrique alternatif pour que la génératrice électrique principale fonctionne en transformateur tournant.
Il est également proposé un aéronef comportant un système propulsif selon l’invention.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
  • la est une vue simplifiée d’un exemple de système propulsif d’un aéronef comportant un exemple d’actionneur selon l’invention,
  • la est une vue simplifiée du système propulsif de la avec un système de dégivrage,
  • la est une vue simplifiée du système propulsif de la avec un dispositif d’excitation d’un stator d’une génératrice électrique principale,
  • la est une vue d’ensemble du dispositif de dégivrage et du dispositif d’excitation,
  • la est une vue simplifiée d’un exemple de convertisseur de mouvement électromécanique pouvant être utilisé dans l’actionneur de la ,
  • la est une vue simplifiée d’un exemple de convertisseur de mouvement électrohydraulique pouvant être utilisé dans l’actionneur de la ,
  • la est une vue en coupe illustrant un exemple d’implantation dans la zone de l’hélice,
  • la illustre un cas où un réseau électrique alternatif remplace une excitatrice,
  • la illustre un cas où un rotor de l’excitatrice est bobiné,
  • la illustre un cas où un module de commande est alimenté par la génératrice électrique principale,
  • la est une vue en coupe illustrant un exemple d’implantation dans la zone de l’hélice, dans le cas de la , et
  • la est une vue en coupe illustrant un exemple d’implantation dans la zone de l’hélice, dans le cas de la , mais avec l’excitatrice présente.
 Description détaillée de l’invention
En référence à la , un exemple d’un système propulsif 100 d’un aéronef, dans lequel l’invention est mise en œuvre, va à présent être décrit.
Le système propulsif 100 comporte tout d’abord une turbomachine 102.
Le système propulsif 100 comporte en outre un train épicycloïdal 103 comportant tout d’abord un planétaire intérieur 103P. Ce dernier est entraîné par la turbomachine 102, en rotation autour d’un axe principal P par rapport à une partie structurelle 105 de l’aéronef. Le train épicycloïdal 103 comporte en outre au moins un satellite 103S et un porte satellite 103PS solidaire de la partie structurelle 105 de l’aéronef et portant chaque satellite 103S. Le train épicycloïdal 103 comporte en outre un planétaire extérieur 103PE monté rotatif autour de l’axe principal P par rapport à la partie structurelle 105 de l’aéronef. Chaque satellite 103S est engrené à la fois avec le planétaire intérieur 103PI et avec le planétaire extérieur 103PE. De cette manière, la rotation du planétaire intérieur 103PI entraîne la rotation du planétaire extérieur 103PE, avec un certain rapport d’entraînement.
Le système propulsif 100 comporte en outre un support rotatif 104 solidaire du planétaire extérieur 103PE et un support fixe 107 solidaire du porte satellite 103PS, tous les deux situés de l’autre côté du porte satellite 103PS que la turbomachine 102. Ainsi, le support fixe 107 forme un repère fixe et le support rotatif 104 forme un repère tournant.
Le système propulsif 100 comporte en outre une hélice 106 montée sur le support rotatif 104. L’hélice 106 comporte des pales 108. Les termes d’hélice et de pales couvrent également respectivement une soufflante et des aubes de cette soufflante.
Afin de changer leur orientation par rapport au support rotatif 104, les pales 108 sont montées mobiles par rapport au support rotatif 104. Plus précisément, dans l’exemple illustré, elles sont montées pivotantes autour d’axes radiaux A respectifs.
Afin de piloter l’orientation des pales 108, le système propulsif 100 comporte en outre un actionneur 110. Cet actionneur 110 est en particulier adapté pour les architectures de type turbomachine caréné ou non caréné (USF de l’anglais « Unducted Single Fan », VPF de l’anglais « Variable Pitch Fan »).
L’actionneur 110 comporte tout d’abord une machine électrique inversée, par exemple synchrone, utilisée en génératrice électrique dite génératrice électrique principale 112. Cette dernière comporte ainsi un rotor 112R porté par le support rotatif 104 et un stator 112S porté par le support fixe 107. En particulier, le stator 112S est placé sur l’axe principal P et le rotor 112R s’étend autour de l’axe principal P pour tourner autour de ce dernier.
Le stator 112S est bobiné, c’est-à-dire qu’il comporte un enroulement statorique (non représenté) notamment conçu pour être alimenté électriquement par une tension d’excitation continue Ve= afin de générer un champ magnétique statorique constant. Le stator 112S forme ainsi un inducteur de la génératrice électrique principale 112.
Le rotor 112R présente des bobines rotoriques et est conçu pour tourner dans le champ magnétique statorique constant lors de la rotation du support rotatif 104 autour de l’axe principal P, afin que les bobines rotoriques génèrent une tension électrique alternative dite tension principale Vp~. Cette dernière est de préférence polyphasée, par exemple triphasée. Le rotor 112R est dit inverse car il forme ainsi un induit de la génératrice électrique principale 112.
L’actionneur 110 comporte en outre un moteur électrique 116 de calage des pales 108, comportant un stator 116S et un rotor 116R. Il s’agit par exemple d’un moteur électrique asynchrone, par exemple à cage d’écureuil. Le moteur électrique de calage 116 est porté par le support rotatif 104, ce qui signifie en particulier que son stator 116S est porté par le support rotatif 104 et que le rotor 116R est conçu pour tourner par rapport au stator 116S et donc par rapport au support rotatif 104.
Le moteur électrique de calage 116, et plus particulièrement son stator 116S, est alimenté électriquement par le rotor 112R de la génératrice électrique principale 112, afin de faire tourner le rotor 116R. La connexion électrique entre le rotor 112R et le moteur électrique de calage 116 est portée par le support rotatif 104, sans revenir en particulier dans le repère fixe. Ainsi, le moteur électrique de calage 116 ne nécessite pas de transfert de puissance électrique entre le repère tournant et le repère fixe.
Plus précisément, l’actionneur 110 comporte par exemple un convertisseur alternatif-alternatif 118 porté par le support rotatif 104 pour convertir la tension principale Vp~ en une tension électrique alternative dite tension moteur Vm~ requise par le fonctionnement du moteur électrique de calage 116. Cette tension moteur Vm~ est de préférence polyphasée, par exemple triphasée. La tension moteur Vm~ est ainsi fournie au moteur électrique de calage 116, afin de faire tourner son rotor 116R.
Le convertisseur alternatif-alternatif 118 est en particulier conçu pour fournir la tension moteur Vm~ a une fréquence et à un niveau souhaités, indépendamment de la fréquence et du niveau de la tension principale Vp~. En effet, la fréquence de la tension principale Vp~ dépend de la vitesse de rotation du support rotatif 104, tandis que le niveau de la tension principale Vp~ dépend de la tension d’excitation et de la vitesse de rotation du support rotatif 104. Par exemple le convertisseur alternatif-alternatif 118 comporte un convertisseur alternatif-continu 120 (redresseur), suivi d’un convertisseur continu-alternatif 122 (onduleur).
L’actionneur 110 comporte en outre un convertisseur de mouvement 124, porté par le support rotatif 104 (et donc dans le repère tournant) conçu pour convertir la rotation du rotor 116R en un mouvement des pales 108. Des exemples de convertisseur de mouvement 124 seront décrits plus loin.
Pour contrôler le changement d’orientation des pales 108, l’actionneur 110 peut comporter en outre un dispositif 126 de mesure de l’orientation des pales 108 et un dispositif 128 de commande du convertisseur de tension alternatif-alternatif 118 (par exemple de l’onduleur 122) pour commander le moteur électrique de calage 116 à partir de l’orientation mesurée des pales 108 et d’une consigne C d’orientation des pales 108. La commande est par exemple vectorielle ou scalaire.
Ainsi, le fait de placer la génératrice électrique principale 112 sur le support rotatif 104 permet de la rapprocher du moteur de calage 116 et donc de réduire la longueur des connexions électriques, regroupées en harnais de puissance, les reliant.
En outre, en attachant le support fixe 107 au porte satellite 103PS et le support mobile 104 au planétaire extérieur 103PE, il est possible de placer le support fixe 107 sur l’axe principal P, avec le support rotatif 104 autour. Les stators des machines électriques peuvent ainsi être placés sur l’axe principal P avec leurs rotors respectifs autour.
En référence à la , le système propulsif 100 comporte en outre un système 200 de dégivrage des pales 108. Par soucis de clarté, la plupart des éléments de l’actionneur 110 de la ne sont pas repris sur la .
Le système de dégivrage 200 comporte tout d’abord un dispositif de dégivrage 202 des pales 108, porté par le support rotatif 104.
Le dispositif de dégivrage 202 comporte par exemple des tapis chauffants 204 pour chauffer chacun une ou plusieurs pales 108 respectives. Le dispositif de dégivrage 202 comporte en outre un commutateur de puissance 206 conçu pour sélectivement alimenter un ou plusieurs des tapis chauffants 204 à partir de la tension Vp~. Ainsi, le dispositif de dégivrage 202 est alimenté électriquement par la génératrice électrique principale 112.
La tension Vp~ peut en outre être utilisée pour l’alimentation électrique d’un groupe de lubrification d’un boitier mécanique RGB (de l’anglais « rotary gear box »). Un tel boitier mécanique RGB assure un rapport de démultiplication entre le régime basse pression et la rotation de la soufflante. Le groupe de lubrification 207 est porté par le support rotatif 104 et comporte par exemple une machine électrique asynchrone ou bien synchrone et une pompe entraînée par la machine électrique.
Le système de dégivrage 200 comporte en outre un dispositif 208 de commande du dispositif de dégivrage 202, pour sélectionner la ou les pales 108 à dégivrer et pour appliquer cette sélection au dispositif de dégivrage 202. Dans l’exemple décrit, cette sélection se fait par la sélection d’un ou plusieurs des tapis chauffants 204. Le dispositif de commande 208 est également porté par le support rotatif 104.
Pour alimenter électriquement le dispositif de commande 208, le système de dégivrage 200 comporte par exemple une deuxième génératrice auxiliaire 210 comportant un stator 210S porté par le support fixe 107 et un rotor 210R porté par le support rotatif 104. En particulier, le stator 210S est placé sur l’axe principal P et le rotor 210R s’étend autour de l’axe principal P pour tourner autour de ce dernier.
Le système de dégivrage 200 comporte alors en outre un convertisseur alternatif-continu 212 porté par le support rotatif 104 et conçu pour fournir, à partir d’une tension alternative Va’~ fournie par le rotor 230R de la génératrice auxiliaire 210, une tension continue d’alimentation du dispositif de commande 208.
Ainsi, le fait de placer la génératrice électrique principale 112 sur le support rotatif 104 permet de la rapprocher du dispositif de dégivrage 202 et donc de réduire la longueur des connexions électriques, regroupées en harnais de puissance, les reliant.
En référence à la , l’actionneur 110 comporte en outre un dispositif 302 d’excitation du stator 112S de la génératrice électrique principale 112. Par soucis de clarté, la plupart des éléments de la et de la ne sont pas repris sur la .
Le dispositif d’excitation 302 comporte tout d’abord une excitatrice 304 qui est une machine électrique fonctionnant en génératrice. L’excitatrice 304 est entraînée par le support rotatif 104 pour fournir une tension électrique alternative triphasée dite tension auxiliaire Va~. Plus précisément, l’excitatrice 304 comporte par exemple un stator 304S porté par le support fixe 107 et un rotor 304R porté par le support rotatif 104. En particulier, le stator 304S est placé sur l’axe principal P et le rotor 304R s’étend autour de l’axe principal P pour tourner autour de ce dernier. Ainsi, la rotation du rotor 304R du fait de la rotation du support rotatif 104, entraîne la génération dans le stator 304S d’un courant induit dans le repère fixe générant la tension auxiliaire Va~.
Par exemple, l’excitatrice 304 est synchrone et son rotor 304R est à aimant permanent.
Le dispositif d’excitation 302 comporte en outre un convertisseur alternatif-continu 306 (redresseur) conçu pour convertir la tension auxiliaire Va~ en une tension électrique continue dite d’excitation Ve=, fournie au stator 112S de la génératrice électrique principale 112. Par exemple, le convertisseur alternatif-continu 306 comporte un convertisseur alternatif-continu 308 (redresseur) suivi d’un convertisseur continu-continu 310.
De préférence, le dispositif d’excitation 302 comporte une unité 312 de commande du convertisseur alternatif-continu 306 (et en particulier du convertisseur continu-continu 310) pour modifier la tension Ve= afin de réguler la tension principale Vp~. En effet, la tension principale Vp~ présente une fréquence qui dépend de la vitesse de rotation du support rotatif 104 par rapport au support fixe 107. La régulation peut alors permettre de réguler la tension principale Vp~, en particulier son amplitude. Pour cette régulation, l’unité de commande 312 reçoit par exemple une mesure de la tension principale Vp~ de la part d’un capteur 314.
L’unité de commande 312 peut être alimentée électriquement par une tension continue fournie par le convertisseur alternatif-continu 308 et/ou par tout autre réseau électrique continu.
L’utilisation de l’excitatrice 304 pour générer la tension d’excitation Ve= permet à l’actionneur 110 et au système de dégivrage 202 d’être autonomes.
Cependant, en cas de panne de l’excitatrice 304, il est souhaitable de pouvoir continuer à régler l’orientation des pales 108 et dégivrer ces dernières. Pour cela, le dispositif d’excitation 302 peut en outre comporter un réseau électrique continu 316 conçu pour fournir la tension d’excitation Ve=, conjointement ou bien à la place de l’excitatrice 204 et du convertisseur alternatif-continu 206. Le réseau électrique continu 316 comporte par exemple des dispositifs de stockage d’énergie électrique, comme des batteries.
De même, lorsque l’excitatrice 304 ne peut pas fonctionner car le support rotatif 104 est à l’arrêt ou bien tourne à basse vitesse, il peut en outre être prévu un réseau électrique alternatif 318 conçu pour fournir une tension alternative dite tension de secours Vs~, à l’enroulement statorique du stator 112S de la génératrice électrique principale 112. Cette dernière peut alors fonctionner en transformateur tournant, de sorte que la tension principale Vp~ résulte de la tension de secours Vs~. Dans ce cas, sous l’effet de la tension de secours Vs~, l’enroulement statorique génère un champ magnétique tournant qui produit un courant induit dans les bobines rotoriques du rotor 112R de la génératrice électrique principale 112.
Il peut ainsi par exemple être prévu un sélecteur 320 conçu pour connecter le rotor 112S de la génératrice électrique principale 112 sélectivement au dispositif d’excitation 202 et au réseau électrique alternatif 236, suivant la situation.
Dans ces deux cas (faible vitesse ou bien arrêt du support rotatif 104), le besoin en énergie pour déplacer les pales 108 pourrait provenir du réseau électrique alternatif 318 fournissant la tension de secours Vs~ car dans ce cas l’énergie mécanique de l’excitatrice est insuffisante.
La plupart des éléments de l’actionneur 110, du dispositif de dégivrage 202 et du dispositif d’excitation 302 sont représentés ensemble sur la .
En référence à la , un premier exemple de convertisseur de mouvement 124 va à présent être décrit plus en détail.
Dans ce premier exemple, le convertisseur de mouvement 124 comporte une pompe hydraulique 502 entraînée par le rotor 116R du moteur électrique de calage 116. La pompe hydraulique 502 est par exemple à cylindrée fixe, ce qui lui permet d’être robuste.
Le convertisseur de mouvement 124 comporte en outre un vérin hydraulique 504 présentant deux chambres séparées par un piston 505 et actionné par la pompe hydraulique 502.
Lorsque le rotor 116R du moteur électrique calage 116 tourne dans un sens de rotation, la pompe hydraulique 502 remplit la première chambre pour déplacer le piston 505 dans une première direction. Lorsque le rotor 116R du moteur électrique de calage 116 tourne dans l’autre sens de rotation, la pompe hydraulique 502 remplit la deuxième chambre pour déplacer le piston 505 dans la direction opposée.
Le convertisseur de mouvement 124 comporte en outre un mécanisme 506 pour transformer le mouvement de translation du vérin hydraulique 504 en un mouvement de rotation de la pale 108 autour de l’axe A.
En référence à la , un deuxième exemple de convertisseur de mouvement 124 va à présent être décrit plus en détail.
Ce deuxième exemple est similaire au premier exemple de la , si ce n’est que la pompe hydraulique 502 et le vérin hydraulique 504 sont remplacés par une vis à bille 602 portant un écrou se translatant dans une direction et dans la direction opposée suivant le sens de rotation du rotor 116R du moteur électrique de calage 116.
En référence à la , un exemple d’implantation dans la zone de l’hélice est illustré.
En référence à la , le réseau électrique alternatif 318 peut complètement remplacer l’excitatrice 304.
En référence à la , le rotor 304R de l’excitatrice 304 peut être bobiné au lieu d’être à aimant permanent. Dans ce cas, il peut par exemple être excité par la tension continue fournie par le convertisseur alternatif-continu 232, comme illustré.
En référence à la , le module de commande 208 peut être alimenté par la génératrice électrique principale 112. Le redresseur 212 est alors conçu pour redresser la tension principale Vp~. Dans ce cas, le dégivrage et le calage des pales ne sont plus autonome.
La illustre un exemple d’implantation dans la zone de l’hélice de ce cas non-autonome.
La illustre un exemple d’implantation dans la zone de l’hélice de le cas non-autonome, mais avec l’excitatrice 304.
On notera que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. En particulier, les caractéristiques des différents exemples de réalisation précédemment décrits peuvent être combinées entre elles suivant n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims (10)

  1. Système (100) de calage et de dégivrage de pales (108) d’une hélice (106) d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
    • un support rotatif (104) entraîné par une turbomachine (102) de l’aéronef et portant l’hélice (106) ;
    • un train épicycloïdal (103) comportant :
      • un planétaire intérieur (103PI) solidaire du support rotatif (104) pour être entraîné en rotation autour d’un axe principal (P) par rapport à une partie structurelle (105) de l’aéronef,
      • un planétaire extérieur (103PE) monté rotatif autour de l’axe principal (P) par rapport à la partie structurelle (105) de l’aéronef, le support rotatif (104) étant solidaire du planétaire extérieur (103PE),
      • un porte satellite (103PS) solidaire de la partie structurelle (105) de l’aéronef, et
      • au moins un satellite (103S) engrené à la fois avec le planétaire intérieur (103PI) et avec le planétaire extérieur (103PE) ;
    • un support fixe (107) solidaire du porte satellite (103PS) ;
    • un moteur (116) de calage des pales (108) de l’hélice (106), le moteur de calage (116) comportant un stator (116S) porté par le support rotatif (104) ;
    • un dispositif de dégivrage (202) des pales (108) de l’hélice (106), porté par le support rotatif (104) ;
    • une génératrice électrique principale (112) comportant un stator bobiné (112S) porté par le support fixe (107) et un rotor (112R) porté par le support rotatif (104) et conçu pour alimenter électriquement le moteur de calage (116) et le dispositif de dégivrage (202) ; et
    • un dispositif d’excitation (302) conçu pour fournir une tension d’excitation continue (Ve=) au stator bobiné (112S) de la génératrice électrique principale (112).
  2. Système (100) selon la revendication 1, comportant en outre un dispositif (208) de commande du dispositif de dégivrage (202), le dispositif de commande (208) étant porté par le support rotatif (104).
  3. Système (100) selon la revendication 2, comportant :
    • une génératrice auxiliaire (210) comportant un stator (210S) porté par le support fixe (107) et un rotor (210R) porté par le support mobile (104) ; et
    • un convertisseur alternatif-continu (212) porté par le support mobile (104) et conçu pour fournir, à partir d’une tension alternative (Va’~) fournie par le rotor (210R) de la génératrice auxiliaire (230), une tension continue (Ve=) d’alimentation du dispositif de commande (208).
  4. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif d’excitation (302) comporte :
    • une excitatrice (304) comportant un stator (304S) porté par le support fixe (107) et un rotor (304R) porté par le support rotatif (104) ; et
    • un convertisseur alternatif-continu (306) porté par le support fixe (107) et conçu pour fournir la tension d’excitation continue (Ve=) à partir d’une tension alternative (Va~) fournie par le stator (304S) de l’excitatrice (304).
  5. Système (100) selon la revendication 4, dans lequel le rotor (304R) de l’excitatrice (304) est à aimant permanent.
  6. Système (100) selon les revendications 3 et 4, dans lequel le rotor (304R) de l’excitatrice (304) est bobiné, et comportant en outre un convertisseur alternatif-continu (212) porté par le support rotatif (104) et conçu pour fournir, à partir de la tension alternative fournie par le rotor (210R) de la génératrice auxiliaire (210), une tension continue d’excitation du rotor bobiné (304R) de l’excitatrice (304).
  7. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comportant en outre une unité de commande (312) conçue pour modifier la tension d’excitation continue (Ve=) afin de réguler une tension alternative (Vp~) fournie par le rotor (112R) de la génératrice électrique principale (112).
  8. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif d’excitation (302) comporte un réseau électrique continu (316) de l’aéronef pour fournir la tension d’excitation continue (Ve=).
  9. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant en outre :
    • un réseau électrique alternatif (318) ; et
    • un sélecteur (320) pour connecter le stator bobinée (112S) de la génératrice électrique principale (112) sélectivement : au dispositif d’excitation (302) pour que la génératrice électrique principale (112) fonctionne en génératrice électrique entrainée par le support rotatif (104), et au réseau électrique alternatif (318) pour que la génératrice électrique principale (112) fonctionne en transformateur tournant.
  10. Aéronef comportant un système propulsif (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB604225A (en) * 1945-08-21 1948-06-30 Fairey Aviat Co Ltd Improvements in or relating to electrical equipment on aircraft
US20040255590A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Pratt & Whiney Canada Corp. Differential geared turbine engine with torque modulation capability
EP2947278A1 (fr) * 2014-05-20 2015-11-25 United Technologies Corporation Turboréacteur à engrenages avec générateur à grande vitesse
EP2977315A1 (fr) * 2014-07-23 2016-01-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Appareil et procédés pour alimenter un dispositif électrique associé à un rotor d'aéronef
US20160053690A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Hamilton Sundstrand Corporation In Flight Restart System and Method for Free Turbine Engine
EP3023601A1 (fr) * 2014-11-21 2016-05-25 Hamilton Sundstrand Corporation Générateur de cône de queue avec boîte de vitesse intégrale
FR3055489A1 (fr) * 2016-08-23 2018-03-02 Thales Demarreur-generateur
FR3099209A1 (fr) * 2019-07-26 2021-01-29 Safran Aircraft Engines Dispositif d’entrainement d’une génératrice d’une turbomachine d’aéronef et procédé de régulation de la vitesse d’une telle génératrice

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB604225A (en) * 1945-08-21 1948-06-30 Fairey Aviat Co Ltd Improvements in or relating to electrical equipment on aircraft
US20040255590A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Pratt & Whiney Canada Corp. Differential geared turbine engine with torque modulation capability
EP2947278A1 (fr) * 2014-05-20 2015-11-25 United Technologies Corporation Turboréacteur à engrenages avec générateur à grande vitesse
EP2977315A1 (fr) * 2014-07-23 2016-01-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Appareil et procédés pour alimenter un dispositif électrique associé à un rotor d'aéronef
US20160053690A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Hamilton Sundstrand Corporation In Flight Restart System and Method for Free Turbine Engine
EP3023601A1 (fr) * 2014-11-21 2016-05-25 Hamilton Sundstrand Corporation Générateur de cône de queue avec boîte de vitesse intégrale
FR3055489A1 (fr) * 2016-08-23 2018-03-02 Thales Demarreur-generateur
FR3099209A1 (fr) * 2019-07-26 2021-01-29 Safran Aircraft Engines Dispositif d’entrainement d’une génératrice d’une turbomachine d’aéronef et procédé de régulation de la vitesse d’une telle génératrice

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