FR3133649A1 - Fuel delivery system and method - Google Patents

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Abstract

Un système de distribution (1) de carburant comportant au moins un réservoir cryogénique (2) comportant du carburant à l’état liquide (Ql) dans une partie inférieure (21) et du carburant à l’état gazeux (Qg) dans une partie supérieure (22), et un dispositif de propulsion (3) comportant au moins une enceinte de pressurisation (31) dans laquelle est stocké du carburant à l’état gazeux (Qg) ayant une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée (Ps), ci-après « carburant pressurisé » (Qp), et au moins une vanne commandable (32) configurée pour contrôler la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4) de manière à permettre la distribution de carburant à l’état liquide (Ql) via la sortie de distribution (23). Figure de l’abrégé : Figure 2A fuel distribution system (1) comprising at least one cryogenic tank (2) comprising fuel in the liquid state (Ql) in a lower part (21) and fuel in the gaseous state (Qg) in a part upper (22), and a propulsion device (3) comprising at least one pressurization enclosure (31) in which fuel is stored in the gaseous state (Qg) having a pressure (P31) greater than a predetermined pressure (Ps ), hereinafter “pressurized fuel” (Qp), and at least one controllable valve (32) configured to control the circulation of the pressurized fuel (Qp) in the connecting pipe (4) so as to allow the distribution of fuel to the liquid state (Ql) via the distribution outlet (23). Abstract Figure: Figure 2

Description

Système et procédé de distribution de carburantFuel delivery system and method

La présente invention concerne le domaine des systèmes de distribution de carburant et plus précisément les systèmes de distribution de carburant stocké dans un réservoir cryogénique. L’invention s’applique en particulier pour un système de distribution de carburant dans un aéronef.The present invention relates to the field of fuel distribution systems and more precisely to fuel distribution systems stored in a cryogenic tank. The invention applies in particular to a fuel distribution system in an aircraft.

Il est connu de stocker du carburant, en particulier de l’hydrogène, sous forme liquide dans un réservoir cryogénique. Un stockage sous forme liquide permet de limiter l’encombrement et la masse des réservoirs dans un aéronef par exemple. A titre d’exemple, le carburant est stocké à une température de l’ordre de 20 à 22 Kelvins (- 253 à -251°C) dans les réservoirs cryogéniques de l’aéronef.It is known to store fuel, in particular hydrogen, in liquid form in a cryogenic tank. Storage in liquid form makes it possible to limit the size and mass of tanks in an aircraft, for example. For example, the fuel is stored at a temperature of around 20 to 22 Kelvin (-253 to -251°C) in the cryogenic tanks of the aircraft.

De manière connue, en référence à la , un système de distribution 101 comprend un réservoir cryogénique 102, dans lequel est stocké du carburant à l’état liquide Ql, et une pompe mécanique P pour acheminer le carburant depuis le réservoir cryogénique 102 jusqu’à un moteur, par exemple une turbomachine T d’aéronef. Une telle pompe mécanique P, connue sous la désignation « pompe à carburant » ou « pompe de gavage », est configurée à la fois pour mettre le carburant sous pression et pour le transmettre aux injecteurs montés dans la turbomachine T.In a known manner, with reference to the , a distribution system 101 comprises a cryogenic tank 102, in which fuel is stored in the liquid state Ql, and a mechanical pump P for conveying the fuel from the cryogenic tank 102 to an engine, for example a turbomachine T aircraft. Such a mechanical pump P, known under the designation “fuel pump” or “booster pump”, is configured both to put the fuel under pressure and to transmit it to the injectors mounted in the turbomachine T.

En pratique, la pompe mécanique P, de type volumétrique ou centrifuge, est aussi appelée pompe haute pression et fonctionne à des pressions de 50 bars. Une telle pompe mécanique présente de nombreux inconvénients sur le plan de l’étanchéité, de la lubrification et du rendement. Une pompe mécanique requiert notamment une énergie importante pour pouvoir assurer la compression. De plus, une telle pompe mécanique comprend un système électronique de commande dont la durée de vie est limitée. Aussi, il est connu de redonder les pompes mécaniques pour palier une panne de l’une d’elles, ce qui présente un inconvénient important parce que la multiplication des pompes mécaniques augmente la masse et le coût du système de distribution.In practice, the mechanical pump P, positive displacement or centrifugal type, is also called a high pressure pump and operates at pressures of 50 bars. Such a mechanical pump has numerous drawbacks in terms of sealing, lubrication and efficiency. A mechanical pump notably requires significant energy to be able to ensure compression. In addition, such a mechanical pump includes an electronic control system whose lifespan is limited. Also, it is known to redundant mechanical pumps to compensate for a breakdown of one of them, which presents a significant disadvantage because the multiplication of mechanical pumps increases the mass and cost of the distribution system.

On connaît également dans l’art antérieur un système de distribution de carburant comprenant une source de chaleur pour faire monter la pression et la température dans le réservoir cryogénique pour propulser le carburant. Cependant, un tel système de distribution est complexe à mettre en œuvre et nécessite l’ajout de tuyauteries et de plusieurs échangeurs de chaleur pour permettre à la source de chaleur provenant du moteur d’apporter suffisamment d’énergie pour permettre la distribution du carburant hors du réservoir cryogénique. Un tel système de distribution peut également affecter les performances du moteur, ce qui n’est pas souhaitable.Also known in the prior art is a fuel distribution system comprising a heat source to increase the pressure and temperature in the cryogenic tank to propel the fuel. However, such a distribution system is complex to implement and requires the addition of pipes and several heat exchangers to allow the heat source coming from the engine to provide sufficient energy to allow the distribution of fuel outside of the cryogenic tank. Such a timing system can also affect engine performance, which is undesirable.

L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un système de distribution de carburant simple et exempt de pompe mécanique tout en permettant la distribution de carburant de manière fiable et pratique.The invention thus aims to eliminate at least some of these drawbacks by proposing a simple fuel distribution system free of a mechanical pump while allowing the distribution of fuel in a reliable and practical manner.

PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION

L’invention concerne un système de distribution de carburant configuré pour alimenter une turbomachine d’aéronef, le système de distribution comportant :

  • au moins un réservoir cryogénique comportant du carburant à l’état liquide dans une partie inférieure et du carburant à l’état gazeux dans une partie supérieure, le réservoir cryogénique comportant dans la partie inférieure une sortie de distribution en carburant, et
  • un dispositif de propulsion du carburant comportant :
    • au moins une enceinte de pressurisation dans laquelle est stocké du carburant à l’état gazeux ayant une pression supérieure à une pression prédéterminée de stockage, ci-après « carburant pressurisé », l’enceinte de pressurisation étant reliée fluidiquement au réservoir cryogénique par une canalisation de liaison,
    • au moins une vanne commandable configurée pour contrôler la circulation du carburant pressurisé dans la canalisation de liaison de manière à permettre la distribution de carburant à l’état liquide via la sortie de distribution.
The invention relates to a fuel distribution system configured to supply an aircraft turbomachine, the distribution system comprising:
  • at least one cryogenic tank comprising fuel in the liquid state in a lower part and fuel in the gaseous state in an upper part, the cryogenic tank comprising in the lower part a fuel distribution outlet, and
  • a fuel propulsion device comprising:
    • at least one pressurization enclosure in which fuel is stored in the gaseous state having a pressure greater than a predetermined storage pressure, hereinafter "pressurized fuel", the pressurization enclosure being fluidly connected to the cryogenic tank by a pipe link,
    • at least one controllable valve configured to control the circulation of pressurized fuel in the connecting pipe so as to allow the distribution of fuel in the liquid state via the distribution outlet.

Le système de distribution selon l’invention permet d’augmenter le volume de carburant à l’état gazeux dans la partie supérieure du réservoir cryogénique, de manière à pousser le carburant à l’état liquide hors du réservoir cryogénique en réduisant le volume de carburant à l’état liquide dans la partie inférieure.The distribution system according to the invention makes it possible to increase the volume of fuel in the gaseous state in the upper part of the cryogenic tank, so as to push the fuel in the liquid state out of the cryogenic tank while reducing the volume of fuel in liquid state in the lower part.

Le système de distribution permet avantageusement d’acheminer du carburant à l’état liquide depuis un réservoir cryogénique jusqu’à un système de conditionnement et un moteur, sans nécessiter l’utilisation d’une pompe mécanique.The distribution system advantageously makes it possible to convey fuel in the liquid state from a cryogenic tank to a conditioning system and an engine, without requiring the use of a mechanical pump.

La vanne commandable permet d’autoriser ou de bloquer la circulation de carburant pressurisé dans la canalisation de liaison de manière simple et efficace.The controllable valve allows you to authorize or block the circulation of pressurized fuel in the connecting pipe in a simple and effective manner.

Dans une forme de réalisation, le système de distribution comprenant une pluralité de réservoirs cryogéniques, l’enceinte de pressurisation est reliée à chacun des réservoirs cryogéniques, de manière à distribuer le carburant pressurisé dans chacun des réservoirs cryogéniques.In one embodiment, the distribution system comprising a plurality of cryogenic tanks, the pressurization enclosure is connected to each of the cryogenic tanks, so as to distribute the pressurized fuel in each of the cryogenic tanks.

Dans une forme de réalisation, le dispositif de propulsion comprend un distributeur commandable pour distribuer du carburant pressurisé dans chaque réservoir cryogénique. Le distributeur permet ainsi de distribuer le carburant pressurisé dans chaque réservoir cryogénique. Le distributeur permet de commander le transfert de carburant pressurisé de manière indépendante, par exemple successivement, dans les réservoirs cryogéniques.In one embodiment, the propulsion device includes a controllable dispenser to distribute pressurized fuel into each cryogenic tank. The distributor thus makes it possible to distribute the pressurized fuel into each cryogenic tank. The distributor makes it possible to control the transfer of pressurized fuel independently, for example successively, into the cryogenic tanks.

Dans une première forme de réalisation, la pression prédéterminée de stockage est supérieure ou égale à 350 bar. Une telle pression permet d’assurer la propulsion du carburant dans le circuit, en conservant des équipements de pression à une valeur de pression connue généralement utilisée dans l’industrie.In a first embodiment, the predetermined storage pressure is greater than or equal to 350 bar. Such pressure ensures the propulsion of the fuel in the circuit, while maintaining pressure equipment at a known pressure value generally used in the industry.

Dans une deuxième forme de réalisation, la pression prédéterminée de stockage est supérieure ou égale à 700 bar. Une telle pression permet une autonomie du système de distribution plus importante.In a second embodiment, the predetermined storage pressure is greater than or equal to 700 bar. Such pressure allows greater autonomy of the distribution system.

Dans une forme de réalisation, le réservoir cryogénique et le dispositif de propulsion sont embarqués dans un véhicule, de préférence, dans un aéronef.In one embodiment, the cryogenic tank and the propulsion device are carried in a vehicle, preferably in an aircraft.

Dans une forme de réalisation alternative, le réservoir cryogénique et le dispositif de propulsion sont fixes au sol.In an alternative embodiment, the cryogenic tank and the propulsion device are fixed to the ground.

L’invention concerne également un aéronef comprenant une turbomachine et un système de distribution de carburant tel que décrit précédemment, configuré pour alimenter la turbomachine.The invention also relates to an aircraft comprising a turbomachine and a fuel distribution system as described above, configured to power the turbomachine.

L’invention porte en outre sur un procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution tel que décrit précédemment, le carburant dans le réservoir cryogénique étant à l’état liquide dans la partie inférieure et à l’état gazeux dans la partie supérieure, l’enceinte de pressurisation comprenant du carburant pressurisé à l’état gazeux stocké à une pression supérieure à une pression prédéterminée de stockage, le procédé comprenant :

  • une étape d’ouverture de la vanne commandable, de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé dans la canalisation de liaison,
  • une étape de distribution de carburant à l’état liquide depuis le réservoir cryogénique via la sortie de distribution en carburant.
The invention further relates to a method of distributing fuel, by means of a distribution system as described above, the fuel in the cryogenic tank being in the liquid state in the lower part and in the gaseous state in the upper part, the pressurization enclosure comprising pressurized fuel in the gaseous state stored at a pressure greater than a predetermined storage pressure, the method comprising:
  • a step of opening the controllable valve, so as to authorize the circulation of pressurized fuel in the connecting pipe,
  • a step of distributing fuel in the liquid state from the cryogenic tank via the fuel distribution outlet.

L’invention concerne enfin un procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution tel que décrit précédemment, le carburant dans le réservoir cryogénique étant à l’état liquide dans la partie inférieure et à l’état gazeux dans la partie supérieure, l’enceinte de pressurisation comprenant du carburant pressurisé à l’état gazeux stocké à une pression supérieure à une pression prédéterminée de stockage, le procédé comprenant :

  • une étape de recharge en carburant à l’état gazeux de l’enceinte de pressurisation du dispositif de propulsion, l’étape de recharge étant réalisée au sol au moyen d’au moins un dispositif de recharge extérieur à l’aéronef,
  • une étape d’ouverture de la vanne commandable, de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé dans la canalisation de liaison,
  • une étape de distribution de carburant à l’état liquide depuis le réservoir cryogénique via la sortie de distribution en carburant.
The invention finally relates to a method of distributing fuel, by means of a distribution system as described above, the fuel in the cryogenic tank being in the liquid state in the lower part and in the gaseous state in the part upper, the pressurization enclosure comprising pressurized fuel in the gaseous state stored at a pressure greater than a predetermined storage pressure, the method comprising:
  • a step of recharging the pressurization enclosure of the propulsion device with fuel in the gaseous state, the recharging step being carried out on the ground by means of at least one recharging device external to the aircraft,
  • a step of opening the controllable valve, so as to authorize the circulation of the pressurized fuel in the connecting pipe,
  • a step of distributing fuel in the liquid state from the cryogenic tank via the fuel distribution outlet.

 PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF FIGURES

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.The invention will be better understood on reading the description which follows, given by way of example, and referring to the following figures, given by way of non-limiting examples, in which identical references are given to similar objects .

La est une représentation schématique d’un système de distribution de carburant selon l’art antérieur.There is a schematic representation of a fuel distribution system according to the prior art.

La est une représentation schématique d’un système de distribution de carburant selon une première forme de réalisation de l’invention.There is a schematic representation of a fuel distribution system according to a first embodiment of the invention.

La est une représentation schématique d’un système de distribution de carburant selon une deuxième forme de réalisation de l’invention.There is a schematic representation of a fuel distribution system according to a second embodiment of the invention.

La est un schéma des étapes d’un procédé de distribution de carburant selon un mode de mise en œuvre de l’invention.There is a diagram of the steps of a fuel distribution method according to one mode of implementation of the invention.

Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.It should be noted that the figures set out the invention in detail to implement the invention, said figures being able of course to be used to better define the invention if necessary.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

En référence à la , il est représenté un système de distribution 1 de carburant configuré pour acheminer du carburant en sortie d’un réservoir cryogénique 2, selon une première forme de réalisation de l’invention.In reference to the , there is shown a fuel distribution system 1 configured to convey fuel at the outlet of a cryogenic tank 2, according to a first embodiment of the invention.

Le système de distribution 1 selon l’invention comprend un réservoir cryogénique 2, dans lequel est stocké du carburant, et un dispositif de propulsion 3, configuré pour permettre la distribution de carburant depuis le réservoir cryogénique 2.The distribution system 1 according to the invention comprises a cryogenic tank 2, in which fuel is stored, and a propulsion device 3, configured to allow the distribution of fuel from the cryogenic tank 2.

Dans cet exemple, le réservoir cryogénique 2 et le dispositif de propulsion 3 sont configurés pour être embarqués dans un véhicule. A titre d’exemple, dans un aéronef comportant une turbomachine T (représentée sur la ), le système de distribution 1 de carburant embarqué est configuré pour alimenter la turbomachine T.In this example, the cryogenic tank 2 and the propulsion device 3 are configured to be loaded into a vehicle. By way of example, in an aircraft comprising a turbomachine T (represented on the ), the onboard fuel distribution system 1 is configured to supply the turbomachine T.

Selon une variante, le réservoir cryogénique 2 et le dispositif de propulsion 3 sont configurés pour être fixes au sol, de manière par exemple à remplir un réservoir cryogénique d’un moteur de véhicule, en particulier, un aéronef.According to a variant, the cryogenic tank 2 and the propulsion device 3 are configured to be fixed to the ground, for example so as to fill a cryogenic tank of a vehicle engine, in particular, an aircraft.

En référence à la , le réservoir cryogénique 2 comprend une partie inférieure 21 et une partie supérieure 22. Le réservoir cryogénique 2 comporte du carburant à l’état liquide Ql dans la partie inférieure 21 et du carburant à l’état gazeux Qg dans la partie supérieure 22.In reference to the , the cryogenic tank 2 comprises a lower part 21 and an upper part 22. The cryogenic tank 2 comprises fuel in the liquid state Ql in the lower part 21 and fuel in the gaseous state Qg in the upper part 22.

La partie inférieure 21 du réservoir cryogénique 2 comporte une sortie de distribution 23, reliée fluidiquement à un circuit de carburant CQ qui permet d’acheminer le carburant à l’état liquide Ql depuis le réservoir cryogénique 2 par exemple jusqu’à un système de conditionnement SC dans lequel le carburant Ql est chauffé et pressurisé, le système de conditionnement SC étant, dans cet exemple, lui-même relié à la turbomachine T.The lower part 21 of the cryogenic tank 2 comprises a distribution outlet 23, fluidly connected to a fuel circuit CQ which makes it possible to convey the fuel in the liquid state Ql from the cryogenic tank 2 for example to a conditioning system SC in which the fuel Ql is heated and pressurized, the conditioning system SC being, in this example, itself connected to the turbomachine T.

De préférence, la partie supérieure 22 du réservoir cryogénique 2 comporte une entrée de carburant 24, reliée fluidiquement au dispositif de propulsion 3. Pour cela, le système de distribution 1 comprend également une canalisation de liaison 4 reliant fluidiquement le réservoir cryogénique 2, et plus particulièrement l’entrée de carburant 24 de la partie supérieure 22 du réservoir cryogénique 2, au dispositif de propulsion 3.Preferably, the upper part 22 of the cryogenic tank 2 comprises a fuel inlet 24, fluidly connected to the propulsion device 3. For this, the distribution system 1 also comprises a connecting pipe 4 fluidly connecting the cryogenic tank 2, and more particularly the fuel inlet 24 of the upper part 22 of the cryogenic tank 2, to the propulsion device 3.

Toujours en référence à la , le dispositif de propulsion 3 selon l’invention comprend une enceinte de pressurisation 31, dans laquelle est stocké du carburant à l’état gazeux Qg, en particulier, du même type que celui stocké dans le réservoir cryogénique 2. L’enceinte de pressurisation 31 est reliée fluidiquement à la partie supérieure 22 du réservoir cryogénique 2 par la canalisation de liaison 4.Still with reference to the , the propulsion device 3 according to the invention comprises a pressurization enclosure 31, in which fuel is stored in the gaseous state Qg, in particular, of the same type as that stored in the cryogenic tank 2. The pressurization enclosure 31 is fluidly connected to the upper part 22 of the cryogenic tank 2 by the connection pipe 4.

Selon l’invention, le carburant à l’état gazeux Qg est stocké, dans l’enceinte de pressurisation 31, à une pression P31 qui est supérieure à une pression prédéterminée de stockage Ps. Le carburant à l’état gazeux Qg stocké dans l’enceinte de pressurisation 31 sera désigné par la suite « carburant pressurisé » Qp. De préférence, la pression prédéterminée de stockage Ps est comprise entre 40 et 60 bar (abs) et est déterminée en fonction des pertes de charge du circuit et des besoins des pompes moteurs. Dans une première forme de réalisation, la pression P31 dans l’enceinte de pressurisation 31 est supérieure ou égale à 350 bar. Dans une deuxième forme de réalisation, la pression P31 dans l’enceinte de pressurisation 31 est supérieure ou égale à 700 bar. De telles valeurs de pression sont connues, ce qui permet la fabrication d’enceintes de pressurisation 31 de manière simple et dont le comportement vis à vis des hautes pressions peut être anticipé.According to the invention, the fuel in the gaseous state Qg is stored, in the pressurization enclosure 31, at a pressure P31 which is greater than a predetermined storage pressure Ps. The fuel in the gaseous state Qg stored in the The pressurization enclosure 31 will hereinafter be designated “pressurized fuel” Qp. Preferably, the predetermined storage pressure Ps is between 40 and 60 bar (abs) and is determined according to the pressure losses of the circuit and the needs of the motor pumps. In a first embodiment, the pressure P31 in the pressurization enclosure 31 is greater than or equal to 350 bar. In a second embodiment, the pressure P31 in the pressurization enclosure 31 is greater than or equal to 700 bar. Such pressure values are known, which allows the manufacture of pressurization enclosures 31 in a simple manner and whose behavior with respect to high pressures can be anticipated.

Toujours en référence à la , le dispositif de propulsion 3 comprend une vanne commandable 32, configurée pour contrôler la circulation du carburant pressurisé Qp dans la canalisation de liaison 4, de manière à permettre la distribution de carburant à l’état liquide Ql via la sortie de distribution 23, comme cela sera décrit plus en détails par la suite. La vanne commandable 32 est montée, de préférence, sur la canalisation de liaison 4 entre l’enceinte de pressurisation 31 et l’entrée de carburant 24 de la partie supérieure 22 du réservoir cryogénique 2. Ainsi, lors de l’ouverture de la vanne commandable 32, la pression P31 du carburant à l’état gazeux Qg permet de remplir le réservoir cryogénique 2 avec du carburant à l’état gazeux Qg. L’augmentation de la phase gazeuse dans le réservoir cryogénique 2 permet de pousser le carburant à l’état liquide Ql en dehors du réservoir cryogénique 2 via la sortie de distribution 23.Still with reference to the , the propulsion device 3 comprises a controllable valve 32, configured to control the circulation of the pressurized fuel Qp in the connecting pipe 4, so as to allow the distribution of fuel in the liquid state Ql via the distribution outlet 23, as this will be described in more detail later. The controllable valve 32 is preferably mounted on the connecting pipe 4 between the pressurization enclosure 31 and the fuel inlet 24 of the upper part 22 of the cryogenic tank 2. Thus, when opening the valve controllable 32, the pressure P31 of the fuel in the gaseous state Qg makes it possible to fill the cryogenic tank 2 with fuel in the gaseous state Qg. The increase in the gas phase in the cryogenic tank 2 makes it possible to push the fuel in the liquid state Ql outside the cryogenic tank 2 via the distribution outlet 23.

Une telle vanne commandable 32 permet d’autoriser ou non la circulation de carburant pressurisé Qp dans la canalisation de liaison 4. De préférence, en fonction du degré d’ouverture de la vanne commandable 32, on contrôle la pression de la phase gazeuse et donc, par voie de conséquence, la pression de distribution du réservoir cryogénique 2. La vanne commandable 32 est configurée pour être commandée en ouverture lorsqu’il est nécessaire d’acheminer du carburant vers la turbomachine T.Such a controllable valve 32 makes it possible to authorize or not the circulation of pressurized fuel Qp in the connecting pipe 4. Preferably, depending on the degree of opening of the controllable valve 32, the pressure of the gas phase is controlled and therefore , consequently, the distribution pressure of the cryogenic tank 2. The controllable valve 32 is configured to be controlled to open when it is necessary to convey fuel to the turbomachine T.

L’enceinte de pressurisation 31 est de préférence configurée pour être alimentée en carburant à l’état gazeux Qg au moyen d’un ou plusieurs dispositifs de recharge. A titre d’exemple, dans le cas d’un système de distribution 1 embarqué dans un aéronef, l’enceinte de pressurisation 31 du dispositif de propulsion 3 est configurée pour être rechargée en carburant à l’état gazeux Qg lorsque l’aéronef est au sol, au moyen d’un ou plusieurs dispositif(s) de recharge extérieur(s) à l’aéronef. De préférence, la recharge est réalisée au moyen de compresseurs extérieurs à l’aéronef.The pressurization enclosure 31 is preferably configured to be supplied with fuel in the gaseous state Qg by means of one or more recharging devices. By way of example, in the case of a distribution system 1 on board an aircraft, the pressurization enclosure 31 of the propulsion device 3 is configured to be recharged with fuel in the gaseous state Qg when the aircraft is on the ground, by means of one or more charging device(s) external to the aircraft. Preferably, recharging is carried out by means of compressors external to the aircraft.

Il est présenté un dispositif de propulsion 3 comprenant une unique enceinte de pressurisation 31, cependant il va de soi que le dispositif de propulsion 3 pourrait tout aussi bien comprendre plusieurs enceintes de pressurisation 31.A propulsion device 3 is presented comprising a single pressurization enclosure 31, however it goes without saying that the propulsion device 3 could just as easily comprise several pressurization enclosures 31.

Dans une deuxième forme de réalisation représentée sur la , le système de distribution 1 comprend deux réservoirs cryogéniques 2A, 2B, dans lesquels est stocké du carburant Q. Il va de soi que le système de distribution 1 peut comprendre un nombre différent de réservoirs cryogéniques 2, en particulier, un nombre supérieur à deux réservoirs cryogéniques 2.In a second embodiment shown on the , the distribution system 1 comprises two cryogenic tanks 2A, 2B, in which fuel Q is stored. It goes without saying that the distribution system 1 can comprise a different number of cryogenic tanks 2, in particular, a number greater than two cryogenic tanks 2.

Dans cette forme de réalisation, le dispositif de propulsion 3 comprend également un distributeur commandable 33, permettant de relier l’enceinte de pressurisation 31 aux différents réservoirs cryogéniques 2A, 2B. Le distributeur commandable 33 permet de n’autoriser le transfert de carburant pressurisé Qp que dans l’un des réservoirs cryogéniques 2 par exemple pour favoriser un réservoir cryogénique 2 par rapport à un autre. Dans une forme de réalisation alternative, le distributeur commandable 33 est configuré pour distribuer uniformément le carburant pressurisé Qp dans chaque réservoir cryogénique 2.In this embodiment, the propulsion device 3 also includes a controllable distributor 33, making it possible to connect the pressurization enclosure 31 to the different cryogenic tanks 2A, 2B. The controllable distributor 33 makes it possible to only authorize the transfer of pressurized fuel Qp in one of the cryogenic tanks 2, for example to favor one cryogenic tank 2 over another. In an alternative embodiment, the controllable distributor 33 is configured to uniformly distribute the pressurized fuel Qp in each cryogenic tank 2.

Un tel distributeur commandable 33 se présente par exemple sous la forme d’une vanne trois voies.Such a controllable distributor 33 is for example in the form of a three-way valve.

Dans cet exemple, toujours en référence à la , le distributeur commandable 33 est monté sur la canalisation de liaison 4 entre l’enceinte de pressurisation 31 et chaque réservoir cryogénique 2. Plus précisément, le distributeur 33 est de préférence monté entre la vanne commandable 32 et les réservoirs cryogéniques 2A, 2B. Dans cet exemple, la canalisation de liaison 4 comprend alors un unique conduit 4C entre l’enceinte de pressurisation 31 et le distributeur 33 et deux conduits distincts 4A, 4B entre le distributeur 33 et les réservoirs cryogéniques 2A, 2B, un premier conduit 4A entre le distributeur commandable 33 et un premier réservoir cryogénique 2A et un deuxième conduit 4B entre le distributeur commandable 33 et un deuxième réservoir cryogénique 2B.In this example, still with reference to the , the controllable distributor 33 is mounted on the connecting pipe 4 between the pressurization enclosure 31 and each cryogenic tank 2. More precisely, the distributor 33 is preferably mounted between the controllable valve 32 and the cryogenic tanks 2A, 2B. In this example, the connecting pipe 4 then comprises a single conduit 4C between the pressurization enclosure 31 and the distributor 33 and two distinct conduits 4A, 4B between the distributor 33 and the cryogenic tanks 2A, 2B, a first conduit 4A between the controllable distributor 33 and a first cryogenic tank 2A and a second conduit 4B between the controllable distributor 33 and a second cryogenic tank 2B.

Dans cet exemple, la pression dans le distributeur commandable 33 est également contrôlée par la vanne commandable 32.In this example, the pressure in the controllable distributor 33 is also controlled by the controllable valve 32.

Le système de distribution 1 selon l’invention est configuré pour acheminer le carburant pressurisé Qp, grâce à la vanne commandable 32, via le distributeur commandable 33 et via la canalisation de liaison 4, depuis l’enceinte de pressurisation 31 jusqu’à chaque réservoir cryogénique 2, de manière à augmenter le volume de carburant à l’état gazeux Qg dans la partie supérieure 22 de chaque réservoir cryogénique 2 et permettre ainsi d’expulser le carburant à l’état liquide Ql hors du réservoir cryogénique 2, via chaque sortie de distribution 23, comme cela va être décrit plus en détails. L’utilisation de plusieurs réservoirs permet avantageusement de recharger la phase gazeuse d’un réservoir pendant qu’un autre est en cours de distribution de carburant à la turbomachine T.The distribution system 1 according to the invention is configured to convey the pressurized fuel Qp, thanks to the controllable valve 32, via the controllable distributor 33 and via the connection pipe 4, from the pressurization enclosure 31 to each tank cryogenic 2, so as to increase the volume of fuel in the gaseous state Qg in the upper part 22 of each cryogenic tank 2 and thus make it possible to expel the fuel in the liquid state Ql out of the cryogenic tank 2, via each outlet distribution 23, as will be described in more detail. The use of several tanks advantageously makes it possible to recharge the gas phase of one tank while another is in the process of distributing fuel to the turbomachine T.

Il va dorénavant être décrit un procédé de distribution de carburant au moyen du système de distribution 3 tel que décrit précédemment, en référence à la , selon un mode de mise en œuvre de l’invention.A fuel distribution method will now be described by means of the distribution system 3 as described previously, with reference to the , according to one mode of implementation of the invention.

Dans cet exemple, le système de distribution 1 comprend deux réservoirs cryogéniques 2A, 2B. Dans chaque réservoir cryogénique 2A, 2B, le carburant est initialement à l’état liquide Ql dans la partie inférieure 21 et à l’état gazeux Qg dans la partie supérieure 22. De plus, l’enceinte de pressurisation 31 comprend du carburant pressurisé Qp, c’est-à-dire du carburant à l’état gazeux Qg stocké, dans cet exemple, à une pression P31 au moins égale à 350 MPa. Dans cet exemple, la pression du carburant à l’état gazeux Qg dans le réservoir cryogénique 2A est insuffisante pour assurer une pression de distribution suffisante.In this example, the distribution system 1 comprises two cryogenic tanks 2A, 2B. In each cryogenic tank 2A, 2B, the fuel is initially in the liquid state Ql in the lower part 21 and in the gaseous state Qg in the upper part 22. In addition, the pressurization enclosure 31 comprises pressurized fuel Qp , that is to say fuel in the gaseous state Qg stored, in this example, at a pressure P31 at least equal to 350 MPa. In this example, the pressure of the fuel in the gaseous state Qg in the cryogenic tank 2A is insufficient to ensure sufficient distribution pressure.

Le procédé comprend une première étape E1 d’ouverture de la vanne commandable 32, de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé Qp dans la canalisation de liaison 4. Le carburant pressurisé Qp circule alors, dans une étape E2, depuis l’enceinte de pressurisation 31 du dispositif de propulsion 3 vers le distributeur commandable 33, qui le distribue, dans cet exemple, dans le conduit 4A de la canalisation de liaison 4 de manière à être distribué dans le réservoir cryogénique 2A.The method comprises a first step E1 of opening the controllable valve 32, so as to authorize the circulation of the pressurized fuel Qp in the connecting pipe 4. The pressurized fuel Qp then circulates, in a step E2, from the enclosure of pressurization 31 of the propulsion device 3 towards the controllable distributor 33, which distributes it, in this example, in the conduit 4A of the connecting pipe 4 so as to be distributed in the cryogenic tank 2A.

Le carburant à l’état gazeux Qg entre alors dans le réservoir cryogénique 2A, via l’entrée de carburant 24, entrainant, dans une troisième étape E3, l’augmentation du volume de carburant à l’état gazeux Qg dans la partie supérieure 22 du réservoir cryogénique 2A, ce qui augmente la pression de distribution dans le réservoir cryogénique 2A. Le carburant à l’état liquide Ql stocké dans la partie inférieure 21 du réservoir cryogénique 2A peut alors être distribué via la sortie de distribution en carburant 23, hors du réservoir cryogénique 2A.The fuel in the gaseous state Qg then enters the cryogenic tank 2A, via the fuel inlet 24, causing, in a third step E3, the increase in the volume of fuel in the gaseous state Qg in the upper part 22 of the cryogenic tank 2A, which increases the distribution pressure in the cryogenic tank 2A. The fuel in the liquid state Ql stored in the lower part 21 of the cryogenic tank 2A can then be distributed via the fuel distribution outlet 23, outside the cryogenic tank 2A.

Le procédé comprend alors une quatrième étape E4 de distribution du carburant à l’état liquide Ql via la sortie de distribution en carburant 23 vers le système de conditionnement SC. De manière avantageuse, lors de la recharge de la phase gazeuse du réservoir cryogénique 2A, le réservoir cryogénique 2B peut alimenter en carburant à la turbomachine T.The method then comprises a fourth step E4 of distributing the fuel in the liquid state Ql via the fuel distribution outlet 23 to the conditioning system SC. Advantageously, when recharging the gas phase of the cryogenic tank 2A, the cryogenic tank 2B can supply fuel to the turbomachine T.

Claims (10)

Système de distribution (1) de carburant configuré pour alimenter une turbomachine d’aéronef, le système de distribution (1) comportant :
  • au moins un réservoir cryogénique (2) comportant du carburant à l’état liquide (Ql) dans une partie inférieure (21) et du carburant à l’état gazeux (Qg) dans une partie supérieure (22), le réservoir cryogénique (2) comportant dans la partie inférieure (21) une sortie de distribution en carburant (23), et
  • un dispositif de propulsion (3) du carburant comportant :
    • au moins une enceinte de pressurisation (31) dans laquelle est stocké du carburant à l’état gazeux (Qg) ayant une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée (Ps) de stockage, ci-après « carburant pressurisé » (Qp), l’enceinte de pressurisation (31) étant reliée fluidiquement au réservoir cryogénique (2) par une canalisation de liaison (4),
    • au moins une vanne commandable (32) configurée pour contrôler la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4) de manière à permettre la distribution de carburant à l’état liquide (Ql) via la sortie de distribution (23).
Fuel distribution system (1) configured to supply an aircraft turbomachine, the distribution system (1) comprising:
  • at least one cryogenic tank (2) comprising fuel in the liquid state (Ql) in a lower part (21) and fuel in the gaseous state (Qg) in an upper part (22), the cryogenic tank (2 ) comprising in the lower part (21) a fuel distribution outlet (23), and
  • a fuel propulsion device (3) comprising:
    • at least one pressurization enclosure (31) in which fuel is stored in the gaseous state (Qg) having a pressure (P31) greater than a predetermined storage pressure (Ps), hereinafter “pressurized fuel” (Qp) , the pressurization enclosure (31) being fluidly connected to the cryogenic tank (2) by a connecting pipe (4),
    • at least one controllable valve (32) configured to control the circulation of the pressurized fuel (Qp) in the connecting pipe (4) so as to allow the distribution of fuel in the liquid state (Ql) via the distribution outlet (23 ).
Système de distribution (1) selon la revendication 1 comprenant une pluralité de réservoirs cryogéniques (2), l’enceinte de pressurisation (31) est reliée à chacun des réservoirs cryogéniques (2).Distribution system (1) according to claim 1 comprising a plurality of cryogenic tanks (2), the pressurization enclosure (31) is connected to each of the cryogenic tanks (2). Système de distribution (1) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de propulsion (3) comprend un distributeur commandable (33) pour distribuer du carburant pressurisé (Qp) dans chaque réservoir cryogénique (2).Distribution system (1) according to claim 2, wherein the propulsion device (3) comprises a controllable distributor (33) for distributing pressurized fuel (Qp) into each cryogenic tank (2). Système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la pression prédéterminée (Ps) de stockage est supérieure ou égale à 350 bar.Distribution system (1) according to one of claims 1 to 3, in which the predetermined storage pressure (Ps) is greater than or equal to 350 bar. Système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la pression prédéterminée (Ps) de stockage est supérieure ou égale à 700 bar.Distribution system (1) according to one of claims 1 to 4, in which the predetermined storage pressure (Ps) is greater than or equal to 700 bar. Système de distribution (1) de carburant selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le réservoir cryogénique (2) et le dispositif de propulsion (3) sont embarqués dans un véhicule, de préférence, dans un aéronef.Fuel distribution system (1) according to one of claims 1 to 5, in which the cryogenic tank (2) and the propulsion device (3) are embarked in a vehicle, preferably in an aircraft. Système de distribution (1) de carburant selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le réservoir cryogénique (2) et le dispositif de propulsion (3) sont fixes au sol.Fuel distribution system (1) according to one of claims 1 to 5, in which the cryogenic tank (2) and the propulsion device (3) are fixed to the ground. Aéronef comprenant une turbomachine (T) et un système de distribution (1) de carburant selon l’une des revendications 1 à 5, configuré pour alimenter la turbomachine (T).Aircraft comprising a turbomachine (T) and a fuel distribution system (1) according to one of claims 1 to 5, configured to power the turbomachine (T). Procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 7, le carburant dans le réservoir cryogénique (2) étant à l’état liquide (Ql) dans la partie inférieure (21) et à l’état gazeux (Qg) dans la partie supérieure (22), l’enceinte de pressurisation (31) comprenant du carburant pressurisé (Qp) à l’état gazeux stocké à une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée de stockage (Ps), le procédé comprenant :
  • une étape d’ouverture de la vanne commandable (32), de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4),
  • une étape de distribution de carburant à l’état liquide (Ql) depuis le réservoir cryogénique (2) via la sortie de distribution en carburant (23).
Method of distributing fuel, by means of a distribution system (1) according to one of claims 1 to 7, the fuel in the cryogenic tank (2) being in the liquid state (Ql) in the lower part ( 21) and in the gaseous state (Qg) in the upper part (22), the pressurization enclosure (31) comprising pressurized fuel (Qp) in the gaseous state stored at a pressure (P31) greater than a pressure predetermined storage (Ps), the method comprising:
  • a step of opening the controllable valve (32), so as to authorize the circulation of the pressurized fuel (Qp) in the connecting pipe (4),
  • a step of distributing fuel in the liquid state (Ql) from the cryogenic tank (2) via the fuel distribution outlet (23).
Procédé de distribution de carburant, au moyen d’un système de distribution (1) selon l’une des revendications 1 à 7, le carburant dans le réservoir cryogénique (2) étant à l’état liquide (Ql) dans la partie inférieure (21) et à l’état gazeux (Qg) dans la partie supérieure (22), l’enceinte de pressurisation (31) comprenant du carburant pressurisé (Qp) à l’état gazeux stocké à une pression (P31) supérieure à une pression prédéterminée de stockage (Ps), le procédé comprenant :
  • une étape de recharge en carburant à l’état gazeux (Qg) de l’enceinte de pressurisation (31) du dispositif de propulsion (3), l’étape de recharge étant réalisée au sol au moyen d’au moins un dispositif de recharge extérieur à l’aéronef,
  • une étape d’ouverture de la vanne commandable (32), de manière à autoriser la circulation du carburant pressurisé (Qp) dans la canalisation de liaison (4),
  • une étape de distribution de carburant à l’état liquide (Ql) depuis le réservoir cryogénique (2) via la sortie de distribution en carburant (23).
Method of distributing fuel, by means of a distribution system (1) according to one of claims 1 to 7, the fuel in the cryogenic tank (2) being in the liquid state (Ql) in the lower part ( 21) and in the gaseous state (Qg) in the upper part (22), the pressurization enclosure (31) comprising pressurized fuel (Qp) in the gaseous state stored at a pressure (P31) greater than a pressure predetermined storage (Ps), the method comprising:
  • a step of recharging the pressurization enclosure (31) of the propulsion device (3) with fuel in the gaseous state (Qg), the recharging step being carried out on the ground by means of at least one recharging device outside the aircraft,
  • a step of opening the controllable valve (32), so as to authorize the circulation of the pressurized fuel (Qp) in the connection pipe (4),
  • a step of distributing fuel in the liquid state (Ql) from the cryogenic tank (2) via the fuel distribution outlet (23).
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