FR3138118A1 - Unite d’aspiration d’air pour un propulseur d’un vehicule - Google Patents

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Abstract

Unité (5) d’aspiration d’air pour un propulseur (2) d’un véhicule et présentant : un logement (6) à l’intérieur duquel est défini un plénum (7) pouvant être raccordé à un propulseur (2) ; au moins une prise d’air de dérivation à travers laquelle l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur (2) peut être aspiré dans le plénum (7) ; un élément obturateur qui est couplé à la prise d’air de dérivation et est monté de manière mobile pour se déplacer entre une position fermée dans laquelle il ferme la prise d’air de dérivation et une position ouverte dans laquelle il laisse le passage à travers la prise d’air de dérivation libre ; et un dispositif (13) actionneur qui est configuré pour déplacer l’élément obturateur entre la position fermée et la position ouverte et présente un ressort (14) configuré pour générer, en subissant une expansion, un mouvement d’ouverture qui déplace l’élément obturateur de la position fermée à la position ouverte. [FIG. 5]

Description

UNITE D’ASPIRATION D’AIR POUR UN PROPULSEUR D’UN VEHICULE
REFERENCE CROISEE AUX DEMANDES DE BREVET CORRELEES
La présente demande revendique la priorité sur la demande de brevet italien No. 102022000015141 déposée le 19 juillet 2022.
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne une unité d’aspiration d’air pour un propulseur d’un véhicule.
La présente invention trouve une application avantageuse dans un hélicoptère, à laquelle la divulgation suivante fera référence sans perdre en généralité.
 ART ANTERIEUR
Un hélicoptère moderne est doté d’au moins un propulseur qui a besoin d’un flux d’air frais continu pour son fonctionnement ; avec le terme propulseur, on fait référence aux propulseurs principaux qui actionnent l’ensemble de pales ou aux propulseurs auxiliaires (également désignés par APU – « Unité d’alimentation auxiliaire ») qui actionnent des services auxiliaires. Afin de fournir de l’air frais à chaque propulseur, l’hélicoptère est doté d’au moins une prise d’air qui peut être dotée d’un système de filtration et d’un conduit (également désigné sous le terme de «plénum») qui est disposé en aval du système de filtration et se termine dans le propulseur.
L’aspiration de l’air à travers une prise d’air peut être dynamique (également désignée sous le terme de «RAM») lorsque l’on utilise la pression dynamique de l’air générée par le mouvement de l’hélicoptère pour augmenter la pression statique en aspiration et donc améliorer le rendement volumétrique du propulseur ; dans ce cas, la prise d’air est orientée (au moins en partie) perpendiculairement à la direction du mouvement. En variante, l’aspiration de l’air à travers une prise d’air peut être statique lorsque l’air frais est aspiré par le seul effet de dépression généré par le propulseur ; dans ce cas, la prise d’air est orientée latéralement par rapport à la direction du mouvement (donc en correspondance d’une paroi latérale ou supérieure du fuselage).
Un hélicoptère doit pouvoir fonctionner dans toute une variété de conditions environnementales et donc chaque propulseur de l’hélicoptère doit pouvoir être protégé pour pouvoir fonctionner également dans des conditions environnementales extrêmes : par exemple en présence de beaucoup de poussière comme dans des environnements sableux (plages, déserts …) ou en présence de beaucoup de corps étrangers (comme des feuilles sèches …).
Le principal danger pour les propulseur d’un hélicoptère est l’ingestion de poussières ou d’autres particules solides en suspension dans l’atmosphère (soit à cause des mouvements atmosphériques, soit à cause de l’effet des pales de l’hélicoptère). Afin de protéger les propulseurs de ces dangers, chaque unité d’aspiration peut être dotée d’au moins un système filtrant doté de son propre filtre à air pour arrêter les particules et donc protéger les propulseurs. Le filtre à l’air peut être à barrière (c'est-à-dire prévoir une ou plusieurs couches de matériau poreux qui emprisonnent les particules), ou bien centrifuge (c'est-à-dire qu’il exploite la force centrifuge pour séparer les particules solides plus lourdes du flux d’air en entrée).
La présence d’un système filtrant augmente la durée de vie des propulseurs, mais génère en même temps une menace potentielle pour les opérations en vol en ce qu’un système filtrant peut être totalement ou partiellement obstrué dans le cas dans lequel la quantité de particules solides accumulées ou le débit des particules solides dépasse la capacité du filtre à air ou bien dans le cas de formation de glace. S’il arrive qu’il y ait une occlusion totale ou partielle du système filtrant, le propulseur correspondant peut souffrir d’une perte significative (dans le pire des cas, même totale) de puissance qui peut provoquer un incident. Pour toujours garantir un débit adéquat d’air vers le propulseur, même dans le cas d’encrassement du filtre à air, chaque système filtrant est doté d’un chemin d’aspiration alternatif ou secondaire (désigné également sous le terme de chemin de dérivation ou IBF – « Fonction de dérivation intégrée ») qui permet d’alimenter le propulseur avec l’air extérieur sans passer à travers le filtre à air ; de cette façon, on garantit le fonctionnement fiable et correct des propulseurs dans toutes les conditions de vol.
En d’autres termes, le chemin de dérivation est un système d’urgence qui est utilisé pour toujours garantir l’apport nécessaire d’air au propulseur de l’hélicoptère même lorsque le filtre à air est encrassé.
Le demande de brevet EP2282031A1 décrit une unité d’aspiration d’air pour un propulseur d’un aéronef, dans lequel le filtre à air est monté de manière mobile (par exemple au moyen d’un mouvement rotatif ou d’un mouvement linéaire) pour libérer, lorsque cela est nécessaire, le chemin de dérivation. Les demandes de brevet GB1201096A, EP3121415A1, EP3121416A1, EP3392144A1 et EP3601057A1 décrivent une unité d’aspiration d’air pour un propulseur d’un aéronef, dans lequel est prévue une prise d’aspiration principale mise en prise de manière permanente par un filtre à air et une prise d’aspiration de dérivation séparée de la prise d’aspiration principale et dotée d’un élément obturateur mobile entre une position fermée dans laquelle il ferme la prise d’aspiration de dérivation et une position ouverte dans laquelle il laisse le passage à travers la prise d’aspiration de dérivation libre.
L’ouverture et la fermeture du chemin de dérivation sont commandées par un dispositif actionneur qui prévoit généralement l’utilisation d’un moteur électrique rotatif qui transmet le mouvement (au moyen d’une transmission à engrenages) aux pièces mobiles qui réalisent l’ouverture et la fermeture du chemin de dérivation.
Généralement, la prise d’air d’aspiration de dérivation doit être suffisamment grande pour permettre l’aspiration d’un débit d’air adéquat et par conséquent la course d’ouverture et de fermeture de la prise d’air d’aspiration de dérivation est relativement grande (par exemple de l’ordre de quelques dizaines de centimètres). Toutefois, les dispositifs actionneurs actuellement utilisés dans les chemins de dérivation sont plutôt lents (présentant des vitesses d’ouverture de l’ordre de 6-8 mm/s) et donc prennent également des dizaines de secondes pour ouvrir complètement la prise d’air d’aspiration de dérivation ; cette ouverture lente de la prise d’air d’aspiration de dérivation peut être dangereuse, car en cas d’occlusion rapide du filtre à air, cela pourrait déterminer un manque d’air pour le propulseur (et donc une réduction sensible des prestations du propulseur) pendant plusieurs secondes. Toutefois, pour augmenter sensiblement la vitesse d’ouverture, il est nécessaire d’utiliser, dans le dispositif actionneur, un moteur électrique qui est nettement plus performant et donc est également beaucoup plus encombrant, nettement plus lourd et qui absorbe, à l’usage, une puissance électrique nettement plus élevée (et cette puissance électrique pourrait ne pas être toujours disponible à bord de l’hélicoptère). En variante, pour augmenter la vitesse d’ouverture, il est nécessaire de réduire la course d’ouverture et de fermeture de la prise d’air d’aspiration de dérivation et cela comporte une réduction de la zone de passage de l’air à travers la prise d’air d’aspiration de dérivation et une augmentation globale des encombrements de la prise d’air d’aspiration de dérivation.
La demande de brevet EP2957503A1 décrit un aéronef doté d’au moins deux moteurs, chacun desquels comprenant une ouverture d’entrée de l’air principal dotée d’un filtre à air et une ouverture d’entrée de l’air de dérivation dotée d’un volet de dérivation pouvant être actionné par un élément de commande.
Le brevet US-5 662 292 A décrit un filtre à air disposé devant l’entrée d’une turbine d’un hélicoptère ; un mécanisme de dérivation est prévu dans le cas dans lequel le différentiel de pression à travers le filtre à air dépasse une valeur prédéterminée.
DESCRIPTION DE L’INVENTION
Le but de la présente invention est de fournir une unité d’aspiration d’air pour un propulseur d’un véhicule qui permet d’obtenir une ouverture extrêmement rapide de la prise d’air d’aspiration de dérivation sans augmenter de manière significative l’encombrement et le poids du dispositif actionneur qui commande l’ouverture de la prise d’air d’aspiration de dérivation. C'est-à-dire que la présente invention permet d’ouvrir une grande ouverture de dérivation de manière quasi-instantanée permettant ainsi de garantir la sécurité du propulseur et du vol.
Selon la présente invention, on propose une unité d’aspiration d’air pour un propulseur d’un véhicule, selon ce qui est revendiqué par les revendications jointes.
Les revendications décrivent des modes de réalisation préférés de la présente invention faisant partie intégrante de la présente description.
La présente invention est décrite maintenant en référence aux dessins joints, qui en illustrent un exemple de réalisation non limitatif, dans lesquels :
La est une vue schématique et en perspective d’un hélicoptère comprenant une paire de propulseurs à turbine jumelés, dont chacun est doté d’une unité d’aspiration d’air réalisée selon la présente invention ;
et Les figures 2 et 3 sont deux vues en perspective d’une partie d’une des deux unités d’aspiration d’air de la avec un filtre à air respectivement dans une configuration fermée et dans une configuration ouverte ;
La est une vue en coupe transversale d’une partie de l’unité d’aspiration des figures 2 et 3 avec le filtre à air dans une configuration fermée ; et
et Les figures 5 et 6 sont deux vues schématiques d’un dispositif actionneur de l’une des deux unités d’aspiration d’air de la dans deux positions différentes.
MODES DE REALISATION PREFERES DE L’INVENTION
Sur la , avec le numéro de référence 1, on indique dans son ensemble, un hélicoptère comprenant deux propulseurs 2 à turbine jumelés (dont un seul est visible sur la ) qui actionnent un ensemble de pales qui permettent à l’hélicoptère lui-même de se soulever et de s’abaisser verticalement, rester immobile en vol, se déplacer latéralement, en arrière ou en avant.
Chaque propulseur 2 à turbine est contenu dans une enveloppe tubulaire présentant, à l’avant, une ouverture 3 d’aspiration de l’air (à travers laquelle le propulseur 2 à turbine aspire l’air extérieur nécessaire à son propre fonctionnement, c'est-à-dire l’air extérieur contenant l’oxygène nécessaire à la combustion) et à l’arrière, une ouverture 4 de décharge de l’air (à travers laquelle le propulseur 2 à turbine expulse les gaz de décharge produits par la combustion). En correspondance de l’ouverture 3 d’entrée de l’air de chaque propulseur 2 à turbine, est disposée une unité 5 d’aspiration d’air à travers laquelle s’écoule l’air aspiré par le propulseur 2 à turbine lui-même.
Selon ce qui est illustré sur les figures 2 et 3, chaque unité 5 d’aspiration comprend un logement 6 creux, à l’intérieur duquel est défini un plénum 7 (c'est-à-dire une chambre d’aspiration) qui est en communication pneumatique avec le propulseur 2 à turbine. Chaque logement 6 présente une paroi 8 externe dotée de l’ouverture 3 d’aspiration qui est en forme de « U » et à travers laquelle peut être aspiré l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur 2 à turbine ; en d’autres termes, l’air extérieur nécessaire au fonctionnement de chaque propulseur 2 à turbine peut entrer à l’intérieur du plénum 7 en passant par l’ouverture 3 d’aspiration et donc à partir du plénum 7, peut atteindre le propulseur 2 à turbine. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, chaque logement 6 comprend une seule ouverture 3 d’aspiration, mais selon d’autres modes de réalisation non illustrés et parfaitement équivalents, chaque logement 6 comprend plusieurs ouvertures 3 d’aspiration les unes à côté des autres. En outre, selon d’autres modes de réalisation non illustrés, l’ouverture 3 d’aspiration pourrait avoir une forme différente (par exemple une forme de « L » ou bien une forme plate).
Chaque unité 5 d’aspiration comprend un filtre 9 à air qui est supporté par le logement 6 et met complètement en prise l’ouverture 3 d’aspiration pour filtrer normalement l’air extérieur qui s’écoule à travers l’ouverture 3 d’aspiration elle-même entrant dans le plénum 7 ; en d’autres termes, le filtre à air 9 reproduit la forme de l’ouverture 3 d’aspiration afin de mettre en prise, sans jeu, l’ouverture 3 d’aspiration et donc de filtrer normalement tout l’air qui traverse l’ouverture 3 d’aspiration pour entrer dans le plénum 7 (donc en modifiant la forme de l’ouverture 3 d’aspiration, on modifie par conséquent la forme du filtre 9 à air).
Selon ce qui est illustré sur les figures 3 et 4, le filtre 9 à air comprend une partie 10 fixe disposée au centre et deux parties 11 mobiles disposées latéralement sur les côtés opposés de la partie 10 fixe ; la partie 10 fixe du filtre 9 à air est raccordée, de manière stable, à la paroi 8 du logement 6 et donc, à l’usage, ne fait aucun type de déplacement par rapport à la paroi 8 du logement 6, alors que chaque partie 11 mobile du filtre 9 à air est uniquement posée sur la paroi 8 du logement 6 et donc, à l’usage, peut se déplacer par rapport à la paroi 8 du logement 6. En d’autres termes, la partie 10 fixe du filtre 9 à air est montée en position fixe sur la paroi 8 du logement 6 (c'est-à-dire qu’elle reste toujours dans la même position sans jamais réaliser aucun type de déplacement), alors que les deux parties 11 mobiles du filtre 9 à air sont montées de manière mobile (c'est-à-dire qu’elles sont uniquement posées) sur la paroi 8 du logement 6 pour se déplacer par rapport à la paroi 8 du logement 6 (donc par rapport à la partie 10 fixe du filtre 9 à air).
En particulier, chaque partie 11 mobile tourne par rapport à la partie 10 fixe, autour d’un axe 12 de rotation disposé longitudinalement (c'est-à-dire parallèlement à un axe central du logement 6) et sous la poussée d’un dispositif 13 actionneur correspondant entre une position fermée (ou position de travail et illustrée sur les figures 2 et 4) et une position ouverte (ou position de repos et illustrée sur la ). Sur la , on illustre, par souci de clarté, un seul des deux dispositifs 13 actionneurs, mais en réalité, on trouve deux dispositifs 13 actionneurs (un pour chaque partie 11 mobile) ; en variante, selon un mode de réalisation différent, on pourrait prévoir un seul dispositif 13 actionneur qui, au moyen de renvois mécaniques opportuns, déplace les deux parties 11 mobiles.
Dans la position fermée (illustrée sur les figures 2 et 4), chaque partie 11 mobile scelle complètement l’ouverture 3 d’aspiration, permettant ainsi à l’air d’entrer dans l’ouverture 3 d’aspiration uniquement à travers le filtre 9 à air ; en revanche, dans la position ouverte (illustrée sur la ) chaque partie 11 mobile laisse une partie de l’ouverture 3 d’aspiration libre et donc l’air peut entrer dans l’ouverture 3 d’aspiration même sans traverser le filtre 9 à air.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, le filtre 9 à air comprend une seule partie 10 fixe et deux parties 11 mobiles ; selon d’autres modes de réalisation non illustrés, le filtre 9 à air comprend nombre différent et/ou une forme différente des parties 10 fixes et des parties 11 mobiles (par exemple une seule partie 10 fixe et une seule partie 11 mobile, deux parties 10 fixes et deux parties 11 mobiles, deux parties 10 fixes et trois parties 11 mobiles …).
Lorsque chaque partie 11 mobile est dans la position fermée (illustrée sur les figures 2 et 4), l’air extérieur peut entrer dans le plénum 7 (et dont atteindre le propulseur 2 à turbine) uniquement en passant à travers le filtre 9 à air ; les impuretés éventuelles présentes dans l’air sont bloquées par le filtre 9 à air mais par contre, le passage à travers le filtre 9 à air détermine, dans l’air aspiré, une perte de charge qui pénalise les prestations du propulseur 2 à turbine. En revanche, lorsque chaque partie 11 mobile est dans la position ouverte (illustrée sur la ), l’air extérieur peut entrer dans le plénum 7 (et donc atteindre le propulseur 2 à turbine) soit en passant à travers le filtre 9 à air, soit en passant à côté de la partie 11 mobile et donc sans traverser le filtre 9 à air ; on n’observe pas de perte de charge significative dans l’air aspiré mais par contre les éventuelles impuretés présentes dans l’air ne sont pas bloquées par le filtre 9 à air. Bien entendu, lorsque chaque partie 11 mobile est dans la position ouverte (illustrée sur la ), la quasi-totalité de l’air qui entre dans le plénum 7 pour atteindre le propulseur 2 à turbine passe à côté du filtre 9 à air plutôt que de traverser le filtre 9 à air, en ce que la traversée de chaque partie 11 mobile présente d’importantes pertes de charge.
Chaque unité 5 d’aspiration d’air comprend une unité de contrôle électronique, laquelle pilote les actionneurs 13 pour déplacer les parties 11 mobiles entre la position fermée (illustrée sur les figures 2 et 4) et la position ouverte (illustrée sur la ). Selon un mode de réalisation éventuel, chaque unité de contrôle électronique est raccordée à un capteur de pression, lequel est disposé dans le plénum 7 et mesure la pression de l’air en aspiration après la traversée du filtre 9 à air ; lorsque la pression de l’air en aspiration mesurée par le capteur de pression est inférieure à une valeur de seuil, les parties 11 mobiles correspondantes sont disposées et maintenues par l’unité de contrôle électronique dans la position ouverte (illustrée sur la ) indépendamment de la proximité de l’hélicoptère 1 par rapport au sol. En d’autres termes, la pression de l’air en aspiration mesurée par chaque capteur de pression indique l’encrassement du filtre 9 à air correspondant, en ce que plus le filtre 9 à air est encrassé, moins la pression de l’air en aspiration mesurée par le capteur de pression est importante ; donc, lorsque le filtre 9 à air est trop encrassé, c'est-à-dire lorsque la pression de l’air en aspiration mesurée par le capteur de pression est inférieure à une valeur de seuil, chaque partie 11 mobile est disposée et maintenue par l’unité de contrôle électronique dans la position ouverte (illustrée sur la ) pour éviter de trop pénaliser les prestations du propulseur 2 à turbine.
En d’autres termes, dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, chaque unité 5 d’aspiration comprend le logement 6 à l’intérieur duquel est défini le plénum 7 pouvant être raccordé au propulseur 2, (au moins) une prise d’air principale à travers laquelle l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur 2 peut être aspiré dans le plénum 7, et le filtre 9 à air qui met en prise la prise d’air principale pour filtrer l’air extérieur qui s’écoule à travers la prise d’air principale. En outre, chaque unité 5 d’aspiration comprend au moins une prise d’air de dérivation à travers laquelle l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur 2 peut être aspiré dans le plénum 7 (en variante à la prise d’air principale), un élément obturateur qui est couplé à la prise d’air de dérivation et est monté de manière mobile pour se déplacer entre une position fermée dans laquelle il ferme la prise d’air de dérivation et une position ouverte dans laquelle il laisse le passage à travers la prise d’air de dérivation libre, et le dispositif 13 actionneur configuré pour déplacer l’élément obturateur entre la position fermée et la position ouverte.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, dans chaque unité 5 d’aspiration, la prise d’air principale coïncide avec la prise d’air de dérivation (c'est-à-dire qu’il s’agit de la même ouverte 3 d’aspiration à travers le logement 6) et le filtre 6 à air est monté de manière mobile pour constituer l’élément obturateur. Selon un autre mode de réalisation non illustré, la prise d’air principale est séparée et indépendante de la prise d’air de dérivation (c'est-à-dire qu’il s’agit de deux ouvertures d’aspiration différentes à travers le logement 6).
Selon ce qui est illustré sur les figures 5 et 6, chaque dispositif 13 actionneur comprend un ressort 14 configuré pour générer, en subissant une expansion, un mouvement d’ouverture qui déplace l’élément obturateur (qui met en prise la prise d’air de dérivation) de la position fermée (illustrée sur la ) à la position ouverte (non illustrée étant donné que sur la , est illustrée une position intermédiaire partiellement ouverte, c'est-à-dire partiellement fermée). Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, le ressort 14 est à compression. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, le ressort 14 est mécanique et est de type hélicoïdal ; selon d’autres modes de réalisation non illustrés, le ressort 14 est mécanique et a une forme différente de la forme hélicoïdale, ou bien le ressort 14 est pneumatique (c'est-à-dire qu’il s’agit d’un ressort à gaz).
Le dispositif 13 actionneur comprend un organe 15 de retenue qui est configuré pour bloquer le ressort 14 dans une configuration comprimée et peut être commandé pour débloquer le ressort 14 lorsqu’il est nécessaire de déplacer l’élément obturateur (qui met en prise la prise d’air de dérivation) de la position fermée à la position ouverte. C'est-à-dire qu’en commandant l’organe 15 de retenue, on peut libérer (débloquer) le ressort 14 qui devient ainsi libre de se dilater en utilisant la force élastique qui a été emmagasinée pendant la précédente compression ; l’expansion du ressort 14 qui n’est plus contrainte par l’organe 15 de retenue déplace l’élément obturateur (qui met en prise la prise d’air de dérivation) de la position fermée à la position ouverte. Selon un mode de réalisation préféré, l’organe 15 de retenue peut être commandé électriquement, c'est-à-dire qu’il présente un actionneur électrique qui, lorsqu’il est activé, libère (débloque) le ressort 14. Selon un mode de réalisation possible, l’organe 15 de retenue pourrait également comprendre une commande manuelle à utiliser en variante à la commande électrique en cas de dysfonctionnement de la commande électrique.
Le dispositif 13 actionneur comprend un corps 16 d’actionnement qui, au niveau d’une extrémité, est raccordé à l’élément obturateur (qui met en prise la prise d’air de dérivation), à l’extrémité opposée, est raccordé au ressort 14, et est monté de manière mobile, pour effectuer une translation linéaire entre la position fermée et la position ouverte. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, le corps 16 d’actionnement présente une forme cylindrique et effectue un mouvement de translation de manière axiale entre la position fermée et la position ouverte ; selon d’autres modes de réalisation non illustrés, le corps 16 d’actionnement pourrait également avoir d’autres formes.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif 13 actionneur comprend une crémaillère 17 (ou dents), c'est-à-dire un engrenage linéaire qui est solidaire du corps 16 d’actionnement ; en outre, le dispositif 13 actionneur comprend une roue 18 dentée qui s’engrène avec la crémaillère 17 et est configurée pour être amenée, en rotation, par un moteur 19 électrique rotatif afin de pousser le corps 16 d’actionnement vers la position fermée comprimant le ressort 14. En d’autres termes, pour déplacer le corps 16 d’actionnement (solidaire de l’élément obturateur) de la position fermée à la position ouverte, on utilise la force élastique du ressort 14 qui se dilate, alors que pour déplacer le corps 16 d’actionnement (solidaire de l’élément obturateur) de la position ouverte à la position fermée comprimant le ressort 14 (c'est-à-dire en réarmant le ressort 14 pour l’ouverture suivante), on utilise la force motrice générée par le moteur 19 électrique. Il est important d’observer que la course d’ouverture réalisée en utilisant la force élastique du ressort 14 qui est dilate, est très rapide (même moins d’une seconde ou à peine un peu plus) alors que la course de fermeture réalisée en utilisant la force motrice générée par le moteur 19 électrique est très lente (devant également comprimer le ressort 14) et donc peut même durer une dizaine de secondes.
Selon un mode de réalisation préféré, l’organe 15 de retenue comprend sa propre dent qui s’engrène avec les dents de la crémaillère 17 pour maintenir la crémaillère 17 et donc le corps 16 d’actionnement qui est solidaire de la crémaillère 17.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, le dispositif 13 actionneur comprend une cascade 20 d’engrenages qui raccorde le moteur 19 électrique à la roue 18 dentée, démultipliant la rotation du moteur 19 électrique ; c'est-à-dire que par l’effet de la cascade 20 d’engrenages, la roue 18 dentée tourne plus lentement (même des dizaines de fois) que le moteur 19 électrique.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures jointes, le moteur 19 électrique (configuré pour amener, en rotation, la roue 18 dentée) est intégré dans le dispositif 13 actionneur, c'est-à-dire qu’il fait partie, de manière stable, du dispositif 13 actionneur. Selon un mode de réalisation différent, le moteur 19 électrique (configuré pour amener en rotation la roue 18 dentée) est extérieur et indépendant du dispositif 13 actionneur et peut être raccordé, lorsque cela est nécessaire, à une prise de force du dispositif 13 actionneur ; c'est-à-dire que le moteur 19 électrique est raccordé à la prise de force du dispositif 13 actionneur lorsque l’hélicoptère 1 est immobile à terre et est en maintenance pour ramener l’élément obturateur dans la position fermée après que l’élément obturateur a été ouvert en vol à cause d’un encrassement du filtre 9 à air.
Selon un mode de réalisation illustré sur les figures jointes, la roue 18 dentée comprend un secteur 21 dépourvu de dents qui, lorsqu’il se trouve en correspondance de la crémaillère 17, permet à la crémaillère 17 de coulisser librement par rapport à la roue 18 dentée. En d’autres termes, le secteur 21 dépourvu de dents présente une extension angulaire d’environ 40°-50° et lorsqu’il est disposé sur la crémaillère 17 annule chaque interaction mécanique entre la roue 18 dentée et la crémaillère 17, permettant ainsi à la crémaillère 17 de coulisser librement par rapport à la roue 18 dentée.
La roue 18 dentée, outre le secteur 21 dépourvu de dents, présente un secteur 22 denté, c'est-à-dire doté de dents, qui est complémentaire du secteur 21 dépourvu de dents. Le secteur 22 denté de la roue 18 dentée présente une extension au moins égale à une course que le corps 16 d’actionnement parcourt pour effectuer une translation linéaire entre la position fermée et la position ouverte ; de cette manière, la course complète du corps 16 d’actionnement entre la position fermée et la position ouverte est réalisée au moyen de moins d’un tour de la roue 18 dentée, c'est-à-dire en faisant parcourir à la roue 18 dentée une rotation qui s’étend du début à la fin du secteur 22 denté.
Selon un mode de réalisation préféré illustré sur les figures jointes, le dispositif 13 actionneur comprend un organe 23 de retenue qui est configuré pour bloquer la rotation de la roue 18 dentée lorsque le corps 16 d’actionnement se trouve dans la position fermée (c'est-à-dire lorsque le secteur 21 dépourvu de dents de la roue 18 dentée se trouve en correspondance de la crémaillère 17). La fonction de l’organe 23 de retenue est de garantir que lorsque le corps 16 d’actionnement se trouve dans la position fermée (c'est-à-dire lorsque le secteur 21 dépourvu de dents de la roue 18 dentée se trouve en correspondance de la crémaillère 17) en correspondance de la crémaillère 17, on trouve toujours et uniquement le secteur 21 dépourvu de dents de la roue 18 dentée (qui permet un coulissement libre de la crémaillère 17 et donc du corps 16 d’actionnement par rapport à la roue 18 dentée). C'est-à-dire que la fonction de l’organe 23 de retenue est d’empêcher la roue 18 dentée de réaliser des rotations lorsque le corps 16 d’actionnement se trouve dans la position fermée (c'est-à-dire lorsque le secteur 21 dépourvu de dents de la roue 18 dentée se trouve en correspondance de la crémaillère 17) pour garantir qu’en correspondance de la crémaillère 17, on trouve toujours et uniquement le secteur 21 dépourvu de dents de la roue 18 dentée (qui permet un coulissement libre de la crémaillère 17 et donc du corps 16 d’actionnement par rapport à la roue 18 dentée).
Selon un mode de réalisation préféré, l’organe 23 de retenue comprend un corps 24 d’assemblage solidaire de la roue 18 dentée, un élément de retenue configuré pour se mettre en prise avec le corps 24 d’assemblage et une transmission qui fait bouger l’élément de retenue en prenant le mouvement du corps 16 d’actionnement de sorte que l’élément de retenue met en prise le corps 24 d’assemblage uniquement lorsque le corps 16 d’actionnement se trouve dans la position fermée (c'est-à-dire qu’il atteint la position fermée).
Selon un autre mode de réalisation non illustré, le dispositif 13 actionneur comprend un organe de dégagement (par exemple une friction) qui peut être actionné pour séparer la roue 18 dentée du moteur 19 électrique (c'est-à-dire pour interrompre le raccordement mécanique entre la roue 18 dentée et le moteur 19 électrique) ; dans ce mode de réalisation, la roue 18 dentée ne présente pas le secteur 21 dépourvu de dents et donc reste toujours engrenée avec la crémaillère 17, mais grâce à l’organe de dégagement, tourne librement sur elle-même lorsque le corps 16 d’actionnement se déplace de la position ouverte à la position fermée sous la poussée du ressort 14.
Selon un mode de réalisation préféré illustré sur les figures jointes, le dispositif 13 actionneur comprend un organe 25 de retenue qui est configuré pour bloquer le corps 16 d’actionnement dans la position ouverte, c'est-à-dire pour maintenir le corps 16 d’actionnement dans la position ouverte, évitant donc une fermeture indésirée du corps 16 d’actionnement (c'est-à-dire de l’élément obturateur).
Selon un mode de réalisation préféré illustré sur les figures jointes, le dispositif 13 actionneur comprend un amortisseur 26 qui ralentit un mouvement d’ouverture du corps 16 d’actionnement (c'est-à-dire de l’élément obturateur) de la position fermée à la position ouverte lorsque le corps 16 d’actionnement (c'est-à-dire l’élément obturateur) se trouve à proximité de la position ouverte.
Selon un mode de réalisation préféré, le ressort 14 génère une force élastique progressive, c'est-à-dire que la constante élastique du ressort 14 n’est pas constante mais est plus élevée à proximité de la position fermée et est plus réduite à proximité de la position ouverte ; en d’autres termes, le ressort 14 génère une force élastique majeure lorsque le corps 16 d’actionnement est à proximité de la position fermée (lorsqu’une poussée majeure est nécessaire pour mettre en mouvement le corps 16 d’actionnement qui est immobile) et génère une force élastique mineure lorsque le corps 16 d’actionnement est à proximité de la position ouverte (lorsque la course d’ouverture a été presque entièrement achevée).
En d’autres termes, chaque dispositif 13 actionneur exploite le corps 16 d’actionnement pré-chargé au moyen du ressort 14 (mécanique ou à gaz) qui, une fois« débloqué», imprime sur le corps 16 d’actionnement, la force nécessaire à l’ouverture de l’élément obturateur et donc à l’ouverture de la prise d’air de dérivation et donc l’ouverture a lieu de manière pratiquement instantanée. Une fois que le ressort 14 est pré-chargé (comprimé), le corps 16 d’actionnement est tenu en position au moyen de l’organe 15 de retenue contrôlé par un solénoïde et éventuellement même par un câble mécanique (par redondance).
Le mode de réalisation illustré à titre d’exemple sur les figures illustrées fait référence à un propulseur 2 à turbine, mais la présente invention peut trouver une application avantageuse dans n’importe quel type de propulseur pour un aéronef.
Il est important d’observer que chaque unité 5 d’aspiration d’air décrite ci-dessus peut être couplée au propulseur principal de l’hélicoptère 1 ou bien à un propulseur auxiliaire d’une unité de puissance auxiliaire (« APU – Unité de puissance auxiliaire ») ; en d’autres termes, chaque unité 5 d’aspiration d’air décrite ci-dessus peut être utilisée quelle que soit la situation dans laquelle il est nécessaire d’aspirer l’air frais de l’atmosphère extérieure pour le fonctionnement d’un propulseur (principal ou auxiliaire) de l’hélicoptère 1.
Le mode de réalisation illustré à titre d’exemple sur les figures illustrées concerne un hélicoptère 1, mais la présente invention peut trouver une application avantageuse dans n’importe quel type d’aéronef, donc même pour un avion ou bien même pour des véhicules terrestres ou maritimes différents d’un aéronef.
En résumant ce qui est exposé ci-dessus, l’unité 5 d’aspiration comprend : un logement 6 à l’intérieur duquel est défini un plénum 7 pouvant être raccordé au propulseur 2 ; au moins une prise d’air de dérivation à travers laquelle l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur 2 peut être aspiré dans le plénum 7 ; un élément obturateur qui est couplé à la prise d’air de dérivation et est monté de manière mobile pour se déplacer entre une position fermée dans laquelle il ferme la prise d’air de dérivation et une position ouverte dans laquelle il laisse le passage à travers la prise d’air de dérivation libre ; et un dispositif 13 actionneur qui est configuré pour déplacer l’élément obturateur entre la position fermée et la position ouverte et comprend un ressort 14 configuré pour générer, en subissant une expansion, un mouvement d’ouverture qui déplace l’élément obturateur de la position fermée à la position ouverte. Le dispositif 13 actionneur comprend un premier organe 15 de retenue qui est configuré pour bloquer le ressort 14 dans une configuration comprimée correspondant à l’élément obturateur dans la position fermée et peut être commandé pour débloquer le ressort 14 lorsque cela est nécessaire pour déplacer l’élément obturateur de la position fermée à la position ouverte.
De préférence, le dispositif 13 actionneur comprend un corps 16 d’actionnement qui, à une extrémité, est raccordé à l’élément obturateur, à l’extrémité opposée, est raccordé au ressort 14, et est monté, de manière mobile, pour effectuer une translation linéaire entre la position fermée et la position ouverte.
De préférence, le dispositif 13 actionneur comprend : une crémaillère 17 qui est solidaire du corps 16 d’actionnement ; et une roue 18 dentée qui s’engrène avec la crémaillère 17 et est configurée pour être amenée en rotation par un moteur 19 afin de pousser le corps 16 d’actionnement vers la position fermée comprimant le ressort 14.
De préférence, le moteur 19, configuré pour amener, en rotation, la roue 18 dentée, est intégré dans le dispositif 13 actionneur.
De préférence, le moteur 19, configuré pour amener, en rotation, la roue 18 dentée, est extérieur et indépendant du dispositif 13 actionneur et peut être raccordé, lorsque cela est nécessaire, à une prise de force du dispositif 13 actionneur.
De préférence, la roue 18 dentée comprend un secteur 21 dépourvu de dents qui, lorsqu’il se trouve en correspondance de la crémaillère 17, permet à la crémaillère 17 de coulisser librement par rapport à la roue 18 dentée.
De préférence, un secteur 22 denté, c'est-à-dire doté de dents et complémentaire du secteur 21 dépourvu de dents, de la roue 18 dentée présente une extension au moins égale à une course que le corps 16 d’actionnement parcourt pour effectuer la translation linéaire entre la position fermée et la position ouverte.
De préférence, le dispositif 13 actionneur comprend un deuxième organe 23 de retenue qui est configuré pour bloquer la rotation de la roue 18 dentée lorsque le corps 16 d’actionnement se trouve dans la position fermée.
De préférence, le deuxième organe 23 de retenue comprend : un corps 24 d’assemblage solidaire de la roue 18 dentée ; un élément de retenue configuré pour se mettre en prise avec le corps 24 d’assemblage ; et une transmission qui fait bouger l’élément de retenue en prenant le mouvement du corps 16 d’actionnement de sorte que l’élément de retenue se met en prise avec le corps 24 d’assemblage uniquement lorsque le corps 16 d’actionnement se trouve dans la position fermée.
De préférence, le dispositif 13 actionneur comprend un organe de dégagement qui peut être actionné pour séparer la roue 18 dentée du moteur 19.
De préférence, le dispositif 13 actionneur comprend une cascade 20 d’engrenages qui raccorde le moteur 19 à la roue 18 dentée.
De préférence, le dispositif 13 actionneur comprend un troisième organe 25 de retenue qui est configuré pour bloquer le corps 16 d’actionnement dans la position ouverte.
De préférence, le ressort 14 génère une force élastique progressive qui est majeure lorsque le corps 16 d’actionnement est à proximité de la position fermée et est mineure lorsque le corps 16 d’actionnement est à proximité de la position ouverte.
De préférence, le dispositif 13 actionneur comprend un amortisseur 26 qui ralentit un mouvement d’ouverture de l’élément obturateur de la position fermée à la position ouverte lorsque l’élément obturateur se trouve à proximité de la position ouverte.
De préférence, l’unité 5 d’aspiration comprend : au moins une prise d’air principale à travers laquelle l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur 2 peut être aspiré dans le plénum 7 ; et un filtre 9 à air qui met en prise la prise d’air principale pour filtrer l’air extérieur qui s’écoule à travers la prise d’air principale.
Les modes de réalisation décrits ici peuvent se combiner entre eux sans s’éloigner de la portée de protection de la présente invention.
L’unité 5 d’aspiration d’air décrite ci-dessus présente de nombreux avantages.
L’unité 5 d’aspiration d’air décrite ci-dessus permet d’ouvrir avec une vitesse extrême, l’élément obturateur (qui met en prise la prise d’air de dérivation) de sorte qu’en cas de nécessité, la prise d’air de dérivation peut être ouverte de manière pratiquement instantanée (pour éviter que le propulseur 2 soit soumis à un trou de couple).
En outre, l’unité 5 d’aspiration d’air décrite ci-dessus présente un niveau élevé de sécurité intrinsèque, en ce que l’ouverture de l’élément obturateur (qui met en prise la prise d’air de dérivation) a lieu grâce à la force élastique emmagasinée dans le ressort 14 qui a été comprimé au préalable et ne dépend donc pas du fonctionnement d’un actionneur.
Enfin, l’unité 5 d’aspiration d’air décrite ci-dessus présente une réalisation simple et économique en ce qu’elle exploite un élément passif (c'est-à-dire le ressort 14 qui est en substance un morceau de fer plié) pour ouvrir l’élément obturateur (qui met en prise la prise d’air de dérivation).
LISTE DES NUMEROS DE REFERENCE DES FIGURES
  1. hélicoptère
  2. propulseurs à turbine
  3. ouverture d’aspiration
  4. ouverture de décharge
  5. unité d’aspiration
  6. logement
  7. plénum
  8. paroi
  9. filtre à air
  10. partie fixe
  11. partie mobile
  12. axe de rotation
  13. dispositif actionneur
  14. ressort
  15. organe de retenue
  16. corps d’actionnement
  17. crémaillère
  18. roue dentée
  19. moteur
  20. cascade d’engrenages
  21. secteur dépourvu de dents
  22. secteur denté
  23. organe de retenue
  24. corps d’assemblage
  25. organe de retenue
  26. amortisseur

Claims (15)

  1. Unité (5) d’aspiration d’air pour un propulseur (2) d’un véhicule ; l’unité (5) d’aspiration comprenant :
    un logement (6) à l’intérieur duquel est défini un plénum (7) pouvant être raccordé au propulseur (2) ;
    au moins une prise d’air de dérivation à travers laquelle l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur (2) peut être aspiré dans le plénum (7) ;
    un élément obturateur qui est couplé à la prise d’air de dérivation et est monté de manière mobile pour se déplacer entre une position fermée dans laquelle il ferme la prise d’air de dérivation et une position ouverte dans laquelle il laisse le passage à travers la prise d’air de dérivation libre ; et
    un dispositif (13) actionneur qui est configuré pour déplacer l’élément obturateur entre la position fermée et la position ouverte et comprend un ressort (14) configuré pour générer, en subissant une expansion, un mouvement d’ouverture qui déplace l’élément obturateur de la position fermée à la position ouverte ;
    l’unité (5) d’aspirationétant caractérisée en ce quele dispositif (13) actionneur comprend un premier organe (15) de retenue qui est configuré pour bloquer le ressort (14) dans une configuration comprimée correspondant à l’élément obturateur dans la position fermée et peut être commandé pour débloquer le ressort (14) lorsqu’il est nécessaire de déplacer l’élément obturateur de la position fermée à la position ouverte.
  2. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif (13) actionneur comprend un corps (16) d’actionnement qui, à une extrémité, est raccordé à l’élément obturateur, et à l’extrémité opposée, est raccordé au ressort (14) et est monté de manière mobile pour effectuer une translation linéaire entre la position fermée et la position ouverte.
  3. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 2, dans laquelle le dispositif (13) actionneur comprend :
    une crémaillère (17) qui est solidaire du corps (16) d’actionnement ; et
    une roue (18) dentée qui s’engrène avec la crémaillère (17) et est configurée pour être amenée en rotation par un moteur (19) afin de pousser le corps (16) d’actionnement vers la position fermée comprimant le ressort (14).
  4. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 3, dans laquelle le moteur (19), configuré pour amener, en rotation, la roue (18) dentée, est intégré dans le dispositif (13) actionneur.
  5. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 3, dans laquelle le moteur (19), configuré pour amener, en rotation, la roue (18) dentée, est extérieur et indépendant du dispositif (13) actionneur et peut être raccordé, lorsque cela est nécessaire, à une prise de force du dispositif (13) actionneur.
  6. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 3, 4 ou 5, dans laquelle la roue (18) dentée comprend un secteur (21) dépourvu de dents qui, lorsqu’il est en correspondance de la crémaillère (17), permet à la crémaillère (17) de coulisser librement par rapport à la roue (18) dentée.
  7. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 6, dans laquelle un secteur (22) denté, c'est-à-dire doté de dents et complémentaire du secteur (21) dépourvu de dents, de la roue (18) dentée présente une extension au moins égale à une course que le corps (16) d’actionnement parcourt pour effectuer la translation linéaire entre la position fermée et la position ouverte.
  8. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle le dispositif (13) actionneur comprend un deuxième organe (23) de retenue qui est configuré pour bloquer la rotation de la roue (18) dentée lorsque le corps (16) d’actionneur se trouve dans la position fermée.
  9. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 8, dans laquelle le deuxième organe (23) de retenue comprend :
    un corps (24) d’assemblage solidaire de la roue (18) dentée ;
    un élément de retenue configuré pour se mettre en prise avec le corps (24) d’assemblage ; et
    une transmission qui fait bouger l’élément de retenue en prenant le mouvement du corps (16) d’actionnement de sorte que l’élément de retenue met en prise le corps (24) d’assemblage uniquement lorsque le corps (16) d’actionnement se trouve dans la position fermée.
  10. Unité (5) d’aspiration d’air selon la revendication 3, 4 ou 5, dans laquelle le dispositif (13) actionneur comprend un organe de dégagement qui peut être actionné pour séparer la roue (18) dentée du moteur (19).
  11. Unité (5) d’aspiration d’air selon l’une des revendications 3 à 10, dans laquelle le dispositif (13) actionneur comprend une cascade (20) d’engrenages qui raccorde le moteur (19) à la roue (18) dentée.
  12. Unité (5) d’aspiration d’air selon l’une des revendications 2 à 11, dans laquelle le dispositif (13) actionneur comprend un troisième organe (25) de retenue qui est configuré pour bloquer le corps (16) d’actionnement dans la position ouverte.
  13. Unité (5) d’aspiration d’air selon l’une des revendications 1 à 12, dans laquelle le ressort (14) génère une force élastique progressive qui est majeure lorsque le corps (16) d’actionnement est à proximité de la position fermée et est mineure lorsque le corps (16) d’actionnement est à proximité de la position ouverte.
  14. Unité (5) d’aspiration d’air selon l’une des revendications 1 à 13, dans laquelle le dispositif (13) actionneur comprend un amortisseur (26) qui ralentit un mouvement d’ouverture de l’élément obturateur de la position fermée à la position ouverte lorsque l’élément obturateur se trouve à proximité de ladite position ouverte.
  15. Unité (5) d’aspiration d’air selon l’une des revendications 1 à 14 et comprenant :
    au moins une prise d’air principale à travers laquelle l’air extérieur nécessaire au fonctionnement du propulseur (2) peut être aspiré dans le plénum (7) ; et
    un filtre (9) à air qui met en prise la prise d’air principale pour filtrer l’air extérieur qui s’écoule à travers la prise d’air principale.
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