FR3138166A1 - Systeme propulsif hybride pour un aeronef - Google Patents

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Romain Jean Gilbert THIRIET
Camel SERGHINE
Thomas DROUIN
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Safran Helicopter Engines SAS
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Safran Helicopter Engines SAS
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Abstract

Système propulsif hybride (2) comprenant : - un turbomoteur (3) comprenant un corps haute pression (4) et un corps basse pression (5) ; - des première et seconde machines électriques (15, 16) reliées mécaniquement et respectivement aux corps haute pression et basse pression (4, 5), les machines électriques (15, 16) étant configurées pour fonctionner dans des modes dits moteur et générateur, la première machine électrique (15) étant fixée sur un premier boitier de transmission (17) qui est lui-même fixé sur une boite d’accessoires (13), la seconde machine électrique (16) étant fixée sur un second boitier de transmission (18) qui est lui-même fixé sur un réducteur (11) ; - un système de commande (19) qui est configuré pour permettre un transfert de puissance entre les corps haute pression et basse pression (4, 5) via les première et seconde machines électriques (15, 16). Figure pour l'abrégé : 1

Description

SYSTEME PROPULSIF HYBRIDE POUR UN AERONEF Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à un système propulsif hybride pour un aéronef.
 Arrière-plan technique
La propulsion hybride électrique d’un aéronef est une des solutions pour réduire significativement l’empreinte carbone du transport aérien.
Une telle propulsion combine par exemple une turbomachine thermique et une ou plusieurs machines électriques capables de suppléer ou de compléter la turbomachine.
La combinaison des énergies thermique et électrique permet de réduire significativement la consommation en carburant de la turbomachine, et par voie de conséquence ses émissions de dioxyde de carbone.
La demande FR-B1-3062882 au nom de la demanderesse décrit un système propulsif hybride pour un hélicoptère comprenant un turbomoteur principal et une machine électrique qui est utilisée en situation d’urgence (lors par exemple d’une panne du turbomoteur principal), afin d’apporter momentanément de la puissance à l’hélicoptère pour certaines manœuvres.
Un tel système propulsif est perfectible, les motoristes étudiant les différentes possibilités pour intégrer au mieux une ou plusieurs machines électriques, de manière notamment à optimiser l’encombrement global du système propulsif, à minimiser les modifications, et à faciliter la maintenance de la ou des machines électriques.
L’objectif de la présente invention est donc de proposer une solution simple, efficace et économique permettant de réponde aux problématiques précitées.
L’invention propose ainsi un système propulsif hybride pour un aéronef comprenant :
- un turbomoteur comprenant un corps haute pression et un corps basse pression mobiles, le corps haute pression comprenant un compresseur et une turbine de détente reliés mécaniquement l’un à l’autre par un arbre haute pression, le corps basse pression comprenant une turbine de puissance qui entraine en rotation un arbre de sortie via un réducteur, le réducteur étant disposé axialement à une extrémité arrière du système propulsif ;
- une boite d’accessoires disposée axialement à une extrémité avant du système propulsif ;
- des première et seconde machines électriques reliées mécaniquement et respectivement aux corps haute pression et basse pression, les machines électriques étant configurées pour fonctionner dans des modes dits moteur et générateur, la première machine électrique étant fixée sur un premier boitier de transmission qui est lui-même fixé sur la boite d’accessoires, la seconde machine électrique étant fixée sur un second boitier de transmission qui est lui-même fixé sur le réducteur ;
- un système de commande qui est configuré pour permettre un transfert de puissance entre les corps haute pression et basse pression via les première et seconde machines électriques.
Une telle répartition des machines électriques permet non seulement d’optimiser l’encombrement global du système propulsif, mais également de minimiser les modifications engendrées par l’intégration des machines électriques.
Un tel positionnement des machines électriques permet de faciliter les opérations de maintenance, les machines électriques étant accessibles et disposées dans des environnements dégagés.
Chaque boitier de transmission assure la transmission du mouvement de rotation entre le corps du turbomoteur et la machine électrique tout en offrant la possibilité de modifier les paramètres associés au mouvement (vitesse, couple, etc.), de manière à faire fonctionner le corps et la machine électrique dans les plages de fonctionnement souhaitées.
Le transfert de puissance entre les corps haute pression et basse pression via les machines électriques permet d’optimiser les performances du système propulsif sur l’ensemble de ses régimes de fonctionnement.
Le système propulsif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques et/ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- la première machine électrique est reliée au corps haute pression via un premier mécanisme de transmission disposé au moins en partie dans le premier boitier de transmission, le premier mécanisme de transmission étant de préférence un mécanisme à engrenages ;
- la seconde machine électrique est reliée au corps basse pression via un second mécanisme de transmission disposé au moins en partie dans le second boitier de transmission, le second mécanisme de transmission étant de préférence un mécanisme à engrenages ;
- le système propulsif comprend un démarreur-générateur qui est relié mécaniquement au corps haute pression, le démarreur-générateur étant fixé sur le premier boitier de transmission ;
- le démarreur-générateur est relié au corps haute pression via un troisième mécanisme de transmission disposé au moins en partie dans le premier boitier de transmission, le troisième mécanisme de transmission étant commun ou distinct du premier mécanisme de transmission ;
- la première machine électrique et le démarreur-générateur sont l’un à côté de l’autre et fixés à une face avant du premier boitier de transmission ;
- les première et seconde machines électriques sont des machines électriques haute tension qui sont connectées à un réseau électrique haute tension du système de commande, le démarreur-générateur est un démarreur-générateur basse tension qui est connecté à un réseau électrique basse tension du système de commande ;
- la première machine électrique est configurée pour démarrer le turbomoteur ;
- l’arbre de sortie comprend une prise de mouvement avant apte à entrainer une boite de transmission principale de l’aéronef et une prise de mouvement arrière apte à entrainer une boite de transmission arrière de l’aéronef ;
- le système propulsif est configuré pour fonctionner selon l’un des modes de fonctionnement suivants :
- un premier mode de fonctionnement hybride dans lequel la première machine électrique fonctionne en mode générateur et la seconde machine électrique fonctionne en mode moteur, l’énergie électrique produite par la première machine électrique étant utilisée pour alimenter électriquement la seconde machine électrique, de manière à transférer de la puissance depuis le corps haute pression vers le corps basse pression ;
- un second mode de fonctionnement hybride dans lequel la première machine électrique fonctionne en mode moteur et la seconde machine électrique fonctionne en mode générateur, l’énergie électrique produite par la seconde machine électrique étant utilisée pour alimenter électriquement la première machine électrique, de manière à transférer de la puissance depuis le corps basse pression vers le corps haute pression.
La présente invention concerne encore un aéronef comprenant un système propulsif hybride tel que décrit précédemment.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la est une vue schématique d’un aéronef comprenant un système propulsif hybride selon l’invention ;
la est une vue détaillée de devant et en perspective du système propulsif illustré sur la ;
la est une vue détaillée de derrière et en perspective du système propulsif illustré sur les figures 1 et 2.
 Description détaillée de l'invention
Sur la est représenté schématiquement un hélicoptère 1 comprenant un système propulsif hybride 2.
L’exemple illustré n’est en rien limitatif, le système propulsif hybride 2 pourrait être utilisé pour motoriser par exemple un avion, un drone ou tout autre giravion tel qu’un girodyne.
Selon l’invention, le système propulsif hybride 2 comprend :
- un turbomoteur 3 comprenant un corps haute pression 4 et un corps basse pression 5 mobiles, le corps haute pression 4 comprenant un compresseur 6 et une turbine de détente 7 reliés mécaniquement l’un à l’autre par un arbre haute pression 8, le corps basse pression 5 comprenant une turbine de puissance 9 qui entraine en rotation un arbre de sortie 10 via un réducteur 11, le réducteur 11 étant disposé axialement à une extrémité arrière 12 du système propulsif 2;
- une boite d’accessoires 13 disposée axialement à une extrémité avant 14 du système propulsif 2 ;
- des première et seconde machines électriques 15, 16 reliées mécaniquement et respectivement aux corps haute pression et basse pression 4, 5, les machines électriques 15, 16 étant configurées pour fonctionner dans des modes dits moteur et générateur, la première machine électrique 15 étant fixée sur un premier boitier de transmission 17 qui est lui-même fixé sur la boite d’accessoires 13, la seconde machine électrique 16 étant fixée sur un second boitier de transmission 18 qui est lui-même fixé sur le réducteur 11 ;
- un système de commande 19 qui est configuré pour permettre un transfert de puissance entre les corps haute pression et basse pression 4, 5 via les première et seconde machines électriques 15, 16.
Une telle répartition des machines électriques permet non seulement d’optimiser l’encombrement global du système propulsif, mais également de minimiser les modifications engendrées par l’intégration des machines électriques.
Un tel positionnement des machines électriques permet de faciliter les opérations de maintenance, les machines électriques étant accessibles et disposées dans des environnements dégagés.
Chaque boitier de transmission assure la transmission du mouvement de rotation entre le corps et la machine électrique tout en offrant la possibilité de modifier les paramètres associés au mouvement (vitesse, couple, etc.), de manière à faire fonctionner le corps et la machine électrique dans les plages de fonctionnement souhaitées.
Le transfert de puissance entre les corps haute pression et basse pression via les machines électriques permet d’optimiser les performances du système propulsif sur l’ensemble de ses régimes de fonctionnement.
Tel qu’illustré sur la , le système propulsif 2 entraine un rotor principal 20 muni d’une voilure tournante via une boite de transmission principale 21 (connue sous l’acronyme BTP), et un rotor arrière de queue 22 (connu également sous l’acronyme RAC pour « rotor anticouple ») via une boite de transmission arrière 23 (connue sous l’acronyme BTA).
Plus précisément, la boite de transmission principale 21 est reliée mécaniquement à une prise de mouvement avant 24 de l’arbre de sortie 10 par l’intermédiaire d’un arbre de transmission avant 25 muni d’une roue libre de puissance 26. La boite de transmission arrière 23 est reliée mécaniquement à une prise de mouvement arrière 27 de l’arbre de sortie 10 par l’intermédiaire d’un arbre de transmission arrière 28.
Tel qu’illustré sur les figures, le corps haute pression 4 fait partie d’un générateur de gaz 29 du turbomoteur 3 qui comprend le compresseur 6, une chambre de combustion 30 et la turbine de détente 7. Le compresseur 6 est alimenté en air via une entrée d’air 31 et comprend un ou plusieurs étages de compression, chaque étage pouvant être axial ou centrifuge. La chambre de combustion 30 est alimentée en air comprimé via le compresseur 6 et en carburant via un ou plusieurs injecteurs. Le mélange air/carburant est brûlé sous l’action d’un ou plusieurs dispositifs d’allumage. Les gaz d’échappement provenant de la chambre de combustion 30 sont détendus dans la turbine de détente 7. La turbine de détente 7 comprend un ou plusieurs étages de détente, chaque étage pouvant être axial ou centripète. La turbine de détente 7 entraine le compresseur 6 via l’arbre haute pression 8 qui est mobile autour d’un axe X. Les gaz d’échappement du turbomoteur 3 sont évacués par l’intermédiaire d’une tuyère d’échappement 32 qui est disposée axialement à l’extrémité arrière 12 du système propulsif 2.
Tel qu’illustré sur les figures, la turbine de puissance 9 est entrainée par les gaz d’échappement générés par le générateur de gaz 29. La turbine de puissance 9 se trouve ainsi axialement à l’arrière du générateur de gaz 29. Le réducteur 11 est relié à la turbine de puissance 9 par l’intermédiaire d’un arbre d’entrée 33 qui est mobile autour de l’axe X. Le réducteur 11 permet de réduire la vitesse de rotation de l’arbre de sortie 10 par rapport à celle de l’arbre d’entrée 33. Avantageusement, le réducteur 11 est un réducteur à engrenages. L’arbre de sortie 10 est parallèle à l’arbre haute pression 8 et à l’arbre d’entrée 33. L’arbre de sortie 10 est disposé en dessous de l’arbre haute pression 8 et de l’arbre d’entrée 33. L’arbre de sortie 10 est mobile autour d’un axe X’.
Par convention, dans la présente demande, les termes « avant » et « arrière » définissent les positions axiales des éléments du système propulsif 2, tout en sachant que la boite d’accessoires 13 est disposée axialement à une extrémité avant 14 du système propulsif 2, et le réducteur 11 est disposé axialement à une extrémité arrière 12 du système propulsif 2.
En outre, par convention, dans la présente demande, les termes « axial » ou « axialement » font référence à toute direction parallèle aux axes X ou X’.
Tel qu’illustré sur les figures, la boite d’accessoires 13 est disposée axialement à une extrémité avant 14 du système propulsif 2. La boite d’accessoires 13 porte divers accessoires dont la première machine électrique 15 et un démarreur-générateur 34, et réalise les transferts de puissance souhaités vers le corps haute pression 4 du turbomoteur 3. Outre la première machine électrique 15 et le démarreur-générateur 34, la boite d’accessoires 13 porte également par exemple les servitudes huiles/carburants, un séparateur air/huile, etc.
Tel qu’indiqué ci-dessus et illustré sur les figures, la première machine électrique 15 est reliée mécaniquement au corps haute pression 4 du turbomoteur 3, et est fixée sur un premier boitier de transmission 17 qui est lui-même fixé sur la boite d’accessoires 13.
Plus précisément, la première machine électrique 15 est fixée sur une face avant 35 du premier boitier de transmission 17. La première machine électrique 15 se trouve transversalement à côté du démarreur-générateur 34, la première machine électrique 15 étant la plus excentrée des deux pour bénéficier d’un degré de liberté sur sa vitesse nominale via le rapport de réduction du premier boitier de transmission 17. La première machine électrique 15 est ici fixée sur le premier boitier de transmission 17 via un collier 36, mais elle pourrait être fixée par exemple via une bride munie de vis.
En variante, la première machine électrique 15 pourrait être fixée sur une face arrière 37 du premier boitier de transmission 17, de sorte qu’elle soit disposée le long du tube de liaison 38 du turbomoteur 3. Selon cette variante, la première machine électrique 15 et le démarreur-générateur 34 seraient alors opposés ou tête-bêche.
La première machine électrique 15 est reliée au corps haute pression 4 via un premier mécanisme de transmission 39 disposé au moins en partie dans le premier boitier de transmission 17. Le premier mécanisme de transmission 39 peut présenter un rapport de transmission fixe ou variable, ce rapport de transmission pouvant être égal à 1, inférieur à 1 (réducteur) ou supérieur à 1 (multiplicateur).
Avantageusement, le premier mécanisme de transmission 39 est un mécanisme à engrenages. Le premier boitier de transmission 17 contient alors un ou plusieurs engrenages du premier mécanisme de transmission 39.
Le premier mécanisme de transmission 39 est commun ou distinct du ou des dispositifs de transmission à engrenages associés aux autres accessoires de la boite d’accessoires 13.
Tel qu’illustré sur les figures, le premier boitier de transmission 17 est fixé sur une surface avant 40 de la boite d’accessoires 13. Le premier boitier de transmission 17 est formé de deux parties 41 en appui l’une contre l’autre suivant un plan de joint transversal (plan perpendiculaire à l’axe X) et maintenues en position via des moyens de fixation tels que des vis.
La première machine électrique 15 est configurée pour fonctionner dans des modes dits moteur et générateur, et autrement dit la première machine électrique 15 est réversible. En mode moteur, la première machine électrique 15 introduit de la puissance mécanique sur le corps haute pression 4 du turbomoteur 3. En mode générateur, la première machine électrique 15 prélève de la puissance mécanique sur le corps haute pression 4 du turbomoteur 3.
Avantageusement, la première machine électrique 15 est une machine électrique haute tension, de manière notamment à pouvoir transférer des puissances importantes.
La première machine électrique 15 peut être une machine électrique à courant continu ou une machine électrique à courant alternatif.
Tel qu’indiqué ci-dessus et illustré sur les figures, la seconde machine électrique 16 est reliée mécaniquement au corps basse pression 5 du turbomoteur 3, et est fixée sur le second boitier de transmission 18 qui est lui-même fixé sur le réducteur 11.
Plus précisément, la seconde machine électrique 16 est fixée sur une face arrière 42 du second boitier de transmission 18. La seconde machine électrique 16 se trouve verticalement au-dessus de la prise de mouvement arrière 27. La seconde machine électrique 16 s’étend dans le prolongement axial d’un renfoncement 43 de la tuyère d’échappement 32 du turbomoteur 3, de manière à isoler la seconde machine électrique 16, des gaz d’échappement chauds. La seconde machine électrique 16 est ici fixée sur le second boitier de transmission 18 via un collier 36, mais elle pourrait être fixée par exemple via une bride munie de vis.
La seconde machine électrique 16 est reliée au corps basse pression 5 via un second mécanisme de transmission 44 disposé au moins en partie dans le second boitier de transmission 18. Le second mécanisme de transmission 44 peut présenter un rapport de transmission fixe ou variable, ce rapport de transmission pouvant être égal à 1, inférieur à 1 (réducteur) ou supérieur à 1 (multiplicateur).
Avantageusement, le second mécanisme de transmission 44 est un mécanisme à engrenages. Le second boitier de transmission 18 contient alors un ou plusieurs engrenages du second mécanisme de transmission 44.
Le second mécanisme de transmission 44 est commun ou distinct du dispositif de transmission à engrenages du réducteur 11.
Tel qu’illustré sur les figures, le second boitier de transmission 18 est fixé sur une surface arrière 45 du réducteur 11. Le second boitier de transmission 18 est formé de deux parties 46 en appui l’une contre l’autre suivant un plan de joint transversal (plan perpendiculaire à l’axe X) et maintenues en position via des moyens de fixation tels que des vis.
De la même manière que la première machine électrique 15, la seconde machine électrique 16 est configurée pour fonctionner dans des modes dits moteur et générateur, et autrement dit la seconde machine électrique 16 est réversible. En mode moteur, la seconde machine électrique 16 introduit de la puissance mécanique sur le corps basse pression 5 du turbomoteur 3. En mode générateur, la seconde machine électrique 16 prélève de la puissance mécanique sur le corps basse pression 5 du turbomoteur 3.
Avantageusement, la seconde machine électrique 16 est une machine électrique haute tension, de manière notamment à pouvoir transférer des puissances importantes.
La seconde machine électrique 16 peut être une machine électrique à courant continu ou une machine électrique à courant alternatif.
Tel qu’illustré sur les figures, le système propulsif 2 comprend également un démarreur-générateur 34 qui est relié mécaniquement au corps haute pression 4 du turbomoteur 3, et est fixé sur le premier boitier de transmission 17.
Plus précisément, le démarreur-générateur 34 est fixée sur la face avant 35 du premier boitier de transmission 17, le démarreur-générateur 34 se trouvant transversalement à côté de la première machine électrique 15.
Le démarreur-générateur 34 est relié au corps haute pression 4 via un troisième mécanisme de transmission 47 disposé au moins en partie dans le premier boitier de transmission 17. Le troisième mécanisme de transmission 47 peut présenter un rapport de transmission fixe ou variable, ce rapport de transmission pouvant être égal à 1, inférieur à 1 (réducteur) ou supérieur à 1 (multiplicateur).
Avantageusement, le troisième mécanisme de transmission 47 est un mécanisme à engrenages. Le premier boitier de transmission 17 contient alors un ou plusieurs engrenages du troisième mécanisme de transmission 47.
Le troisième mécanisme de transmission 47 est commun ou distinct du ou des dispositifs de transmission à engrenages associés aux autres accessoires de la boite d’accessoires 13. En outre, le troisième mécanisme de transmission 47 est commun ou distinct du premier mécanisme de transmission 39.
Le démarreur-générateur 34 est configuré à la fois pour démarrer le turbomoteur 3 (mode démarreur), mais également pour fournir de l’énergie électrique non propulsive (mode générateur).
Avantageusement, le démarreur-générateur 34 est un démarreur-générateur basse tension, de manière notamment à pouvoir alimenter les différents accessoires du système propulsif 2 et de l’hélicoptère 1 (mode générateur).
Avantageusement, la première machine électrique 15 est aussi configurée pour démarrer le turbomoteur 3. Une telle configuration permet d’assurer une redondance concernant le démarrage du turbomoteur 3.
Le système de commande 19 du système propulsif 2 comprend un calculateur du turbomoteur nommé FADEC, un réseau électrique basse tension 48 et un réseau électrique haute tension 49, ces réseaux 48, 49 pouvant être connectés l’un à l’autre ou indépendants l’un de l’autre.
Le réseau électrique haute tension 49 est notamment utilisé pour transférer des puissances électriques importantes entre les première et seconde machines électriques 15, 16, ce réseau 49 étant à ce titre communément appelé « réseau électrique d’hybridation interne ». Ainsi, avantageusement et tel qu’indiqué ci-dessus, les première et seconde machines électriques 15, 15 sont des machines électriques haute tension qui sont connectées au réseau électrique haute tension 49.
Le réseau électrique basse tension 48 est notamment utilisé pour alimenter les différents accessoires du système propulsif 2 et de l’hélicoptère 1. Ainsi, avantageusement et tel qu’indiqué ci-dessus, le démarreur-générateur 34 est un démarreur-générateur basse tension qui est connecté au réseau électrique basse tension 48.
Le système de commande 19 impose un mode de fonctionnement au système propulsif 2, en fonction notamment des différentes phases de vol de l’hélicoptère 1 (décollage, croisière, atterrissage, recherche, obstacle, veille, urgence (turbomoteur en panne par exemple)).
Le système de commande 19 peut notamment imposer un mode de fonctionnement thermique dans lequel l’énergie mécanique propulsive nécessaire à l’entrainement des rotors 20, 22 est uniquement fournie par le turbomoteur 3.
Le système de commande 19 peut également imposer des modes de fonctionnement hybrides dans lesquels l’énergie mécanique propulsive nécessaire à l’entrainement des rotors 20, 22 est fournie à la fois par le turbomoteur 3 mais également par la première machine électrique 15 et/ou par la seconde machine électrique 16 fonctionnant en mode moteur.
Tel qu’indiqué ci-dessus, le système de commande 19 est configuré pour permettre un transfert de puissance entre les corps haute pression et basse pression 4, 5 via les première et seconde machines électriques 15, 16.
Le système propulsif 2 peut ainsi fonctionner selon un premier mode de fonctionnement hybride dans lequel la première machine électrique 15 fonctionne en mode générateur et la seconde machine électrique 16 fonctionne en mode moteur, l’énergie électrique produite par la première machine électrique 15 étant utilisée pour alimenter électriquement la seconde machine électrique 16, de manière à transférer de la puissance depuis le corps haute pression 4 vers le corps basse pression 5.
Le système propulsif 2 peut aussi fonctionner selon un second mode de fonctionnement hybride dans lequel la première machine électrique 15 fonctionne en mode moteur et la seconde machine électrique 16 fonctionne en mode générateur, l’énergie électrique produite par la seconde machine électrique 16 étant utilisée pour alimenter électriquement la première machine électrique 15, de manière à transférer de la puissance depuis le corps basse pression 5 vers le corps haute pression 4.
Avantageusement, le système de commande 19 comprend un ou plusieurs stockeurs d’énergie électrique 50 qui sont chacun configurés pour stocker l’énergie électrique produite par la première machine électrique 15 et/ou la seconde machine électrique 16 et/ou le démarreur-générateur 34 fonctionnant en mode générateur. Chaque stockeur d’énergie électrique 50 comprend par exemple une ou plusieurs batteries ou des supercapacités. L’énergie électrique stockée est par exemple utilisée pour alimenter la première machine électrique 15 et/ou la seconde machine électrique 16 fonctionnant en mode moteur durant certaines phases de vol, pour alimenter le démarreur-générateur 34 fonctionnant en mode démarreur dans le but de démarrer le turbomoteur 3, ou bien encore pour alimenter les accessoires électriques du système propulsif 2 et/ou de l’hélicoptère 1.
Le système de commande 19 peut comprendre un ou plusieurs convertisseurs configurés pour convertir un courant alternatif en un courant continu (ou inversement). Un tel convertisseur est par exemple utilisé pour permettre un transfert de puissance entre les machines électriques 15, 16 via un bus courant continu haute tension nommé bus HVDC.
Avantageusement, le système de commande 19 comprend des dispositifs de protection permettant notamment de protéger les réseaux électriques 48, 49 contre les courts-circuits, les surtensions et les surcourants.
Les différents éléments mobiles du système propulsif 2 peuvent être liés en rotation les uns aux autres via des moyens d’accouplement tels que des cannelures (flottantes ou fixes), des brides vissées ou par frettage des arbres. Les moyens d’accouplement peuvent comprendre un embrayage ou des moyens élastiquement déformables nommés accouplements souples.
Avantageusement, les première et seconde machines électriques 15, 16, ainsi que les premier et second boitiers de transmission 17, 18, sont refroidis et lubrifiés via le circuit de refroidissement et de lubrification du système propulsif 2.
Un tel choix permet de mettre en commun les dispositifs de refroidissement et de lubrification qui sont associés aux différents éléments du système propulsif 2, de manière à optimiser la masse globale du système propulsif 2.
Concernant les première et seconde machines électriques 15, 16, le circuit de refroidissement et de lubrification est notamment utilisé pour refroidir les rotors et les stators des machines électriques 15, 16 mais également pour lubrifier les paliers guidant les rotors et les joints d’étanchéité dynamique. Concernant les premier et second boitiers de transmission 17, 18, le circuit de refroidissement et de lubrification est notamment utilisé pour refroidir et lubrifier les engrenages et les roulements présents à l’intérieur de ces boitiers 17, 18.
Le circuit de refroidissement et de lubrification est par exemple alimenté avec de l’huile.

Claims (11)

  1. Système propulsif hybride (2) pour un aéronef (1) comprenant :
    - un turbomoteur (3) comprenant un corps haute pression (4) et un corps basse pression (5) mobiles, le corps haute pression (4) comprenant un compresseur (6) et une turbine de détente (7) reliés mécaniquement l’un à l’autre par un arbre haute pression (8), le corps basse pression (5) comprenant une turbine de puissance (9) qui entraine en rotation un arbre de sortie (10) via un réducteur (11), le réducteur (11) étant disposé axialement à une extrémité arrière (12) du système propulsif (2) ;
    - une boite d’accessoires (13) disposée axialement à une extrémité avant (14) du système propulsif (2) ;
    - des première et seconde machines électriques (15, 16) reliées mécaniquement et respectivement aux corps haute pression et basse pression (4, 5), les machines électriques (15, 16) étant configurées pour fonctionner dans des modes dits moteur et générateur, la première machine électrique (15) étant fixée sur un premier boitier de transmission (17) qui est lui-même fixé sur la boite d’accessoires (13), la seconde machine électrique (16) étant fixée sur un second boitier de transmission (18) qui est lui-même fixé sur le réducteur (11) ;
    - un système de commande (19) qui est configuré pour permettre un transfert de puissance entre les corps haute pression et basse pression (4, 5) via les première et seconde machines électriques (15, 16).
  2. Système propulsif (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première machine électrique (15) est reliée au corps haute pression (4) via un premier mécanisme de transmission (39) disposé au moins en partie dans le premier boitier de transmission (17), le premier mécanisme de transmission (39) étant de préférence un mécanisme à engrenages.
  3. Système propulsif (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde machine électrique (16) est reliée au corps basse pression (5) via un second mécanisme de transmission (44) disposé au moins en partie dans le second boitier de transmission (18), le second mécanisme de transmission (44) étant de préférence un mécanisme à engrenages.
  4. Système propulsif (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un démarreur-générateur (34) qui est relié mécaniquement au corps haute pression (4), le démarreur-générateur (34) étant fixé sur le premier boitier de transmission (17).
  5. Système propulsif (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le démarreur-générateur (34) est relié au corps haute pression (4) via un troisième mécanisme de transmission (47) disposé au moins en partie dans le premier boitier de transmission (17), le troisième mécanisme de transmission (47) étant commun ou distinct du premier mécanisme de transmission (39).
  6. Système propulsif (2) selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la première machine électrique (15) et le démarreur-générateur (34) sont l’un à côté de l’autre et fixés à une face avant (35) du premier boitier de transmission (17).
  7. Système propulsif (2) selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les première et seconde machines électriques (15, 16) sont des machines électriques haute tension qui sont connectées à un réseau électrique haute tension (49) du système de commande (19), le démarreur-générateur (34) est un démarreur-générateur basse tension qui est connecté à un réseau électrique basse tension (48) du système de commande (19).
  8. Système propulsif (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première machine électrique (15) est configurée pour démarrer le turbomoteur (3).
  9. Système propulsif (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre de sortie (10) comprend une prise de mouvement avant (24) apte à entrainer une boite de transmission principale (21) de l’aéronef (1) et une prise de mouvement arrière (27) apte à entrainer une boite de transmission arrière (23) de l’aéronef (1).
  10. Système propulsif (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon l’un des modes de fonctionnement suivants :
    - un premier mode de fonctionnement hybride dans lequel la première machine électrique (15) fonctionne en mode générateur et la seconde machine électrique (16) fonctionne en mode moteur, l’énergie électrique produite par la première machine électrique (15) étant utilisée pour alimenter électriquement la seconde machine électrique (16), de manière à transférer de la puissance depuis le corps haute pression (4) vers le corps basse pression (5) ;
    - un second mode de fonctionnement hybride dans lequel la première machine électrique (15) fonctionne en mode moteur et la seconde machine électrique (16) fonctionne en mode générateur, l’énergie électrique produite par la seconde machine électrique (16) étant utilisée pour alimenter électriquement la première machine électrique (15), de manière à transférer de la puissance depuis le corps basse pression (5) vers le corps haute pression (4).
  11. Aéronef (1) comprenant un système propulsif hybride (2) selon l’une des revendications précédentes.
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