FR3145550A1 - Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method - Google Patents
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Abstract
Une hélice de turbomachine d’aéronef comprenant un cône s’étendant axialement selon un axe (X) et des pales, l’hélice étant configurée pour être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine (A), l’hélice comprenant une pluralité d’organes de chauffage (2) et un système d’alimentation électrique (3) des organes de chauffage (2), le système d’alimentation électrique (3) étant monté dans le cône et configuré pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine (A). Figure de l’abrégé : Figure 2An aircraft turbomachine propeller comprising a cone extending axially along an axis (X) and blades, the propeller being configured to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine (A), the propeller comprising a plurality of heating members (2) and an electrical power supply system (3) for the heating members (2), the electrical power supply system (3) being mounted in the cone and configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the shaft of the turbomachine (A). Abstract figure: Figure 2
Description
La présente invention concerne le dégivrage d’une hélice d’une turbomachine d’un aéronef.The present invention relates to the de-icing of a propeller of a turbomachine of an aircraft.
De manière connue, un aéronef comporte une ou plusieurs turbomachines pour permettre la propulsion. Une turbomachine comporte au moins un arbre rotatif configuré pour entrainer en rotation une hélice, en particulier, via un réducteur de vitesse connu de l’homme du métier sous la désignation de RGB pour « Reduction Gear Box ». De manière connue, une hélice comporte un cône s’étendant axialement depuis lequel s’étendent une pluralité d’aubes radiales.In a known manner, an aircraft comprises one or more turbomachines to enable propulsion. A turbomachine comprises at least one rotating shaft configured to drive a propeller in rotation, in particular, via a speed reducer known to those skilled in the art under the designation RGB for “Reduction Gear Box”. In a known manner, a propeller comprises an axially extending cone from which a plurality of radial blades extend.
Au cours du vol de l’aéronef, du givre est susceptible de se former sur les pales de l’hélice. Pour le retirer, il est connu d’équiper les pales de l’hélice avec une pluralité d’organes de chauffage. De manière connue, un organe de chauffage se présente sous la forme d’un tapis chauffant comprenant une pluralité de résistances qui sont positionnées sur le bord d’attaque de l’aube mais également sur le cône. En présence de conditions givrantes, les organes de chauffage sont activés de manière intermittente afin de désolidariser les couches de givre. Les couches de givre sont ensuite éjectées du fait de la force centrifuge liée à la rotation de l’hélice.During the flight of the aircraft, frost may form on the propeller blades. To remove it, it is known to equip the propeller blades with a plurality of heating members. In a known manner, a heating member is in the form of a heating mat comprising a plurality of resistors which are positioned on the leading edge of the blade but also on the cone. In the presence of icing conditions, the heating members are activated intermittently in order to separate the layers of frost. The layers of frost are then ejected due to the centrifugal force linked to the rotation of the propeller.
Les organes de chauffage sont alimentés électriquement et il est nécessaire de prévoir une puissance électrique importante afin de dégivrer l’hélice de manière optimale. La puissance électrique est fournie au système de dégivrage par une source électrique interne à l’aéronef ou à la turbomachine. En pratique, la source électrique est positionnée dans un repère fixe tandis que les organes de chauffage sont positionnés dans un repère tournant liés aux pales. Pour permettre le transfert d’énergie, il est nécessaire de prévoir un transformateur tournant. Le transformateur tournant est relié à une source électrique via des harnais d’alimentation. La mise en place de harnais d’alimentation de la source électrique jusqu’au transformateur est complexe et augmente la masse et l’encombrement de la turbomachine. Cela est particulièrement pénalisant lors des opérations de maintenance. En outre, l’acheminement des harnais de puissance à travers plusieurs parties de la turbomachine est problématique étant donné qu’ils imposent de réaliser des rayons de courbure souvent infaisables vue l’encombrement restreint.The heating elements are electrically powered and it is necessary to provide a significant electrical power in order to de-ice the propeller optimally. The electrical power is supplied to the de-icing system by an electrical source internal to the aircraft or the turbomachine. In practice, the electrical source is positioned in a fixed reference frame while the heating elements are positioned in a rotating reference frame linked to the blades. To allow the transfer of energy, it is necessary to provide a rotating transformer. The rotating transformer is connected to an electrical source via power harnesses. The installation of power harnesses from the electrical source to the transformer is complex and increases the mass and size of the turbomachine. This is particularly penalizing during maintenance operations. In addition, the routing of the power harnesses through several parts of the turbomachine is problematic since they require the creation of bending radii that are often unfeasible given the limited space requirement.
L’invention vise à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un système d’alimentation des organes chauffants qui soit simple à installer et à maintenir tout en ayant une masse et un volume réduits.The invention aims to eliminate at least some of these drawbacks by proposing a heating element power supply system which is simple to install and maintain while having reduced mass and volume.
L’invention concerne une hélice de turbomachine d’aéronef comprenant un cône s’étendant axialement selon un axe et des pales, l’hélice étant configurée pour être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine, l’hélice comprenant une pluralité d’organes de chauffage et un système d’alimentation électrique des organes de chauffage.The invention relates to an aircraft turbomachine propeller comprising a cone extending axially along an axis and blades, the propeller being configured to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine, the propeller comprising a plurality of heating members and a system for electrically supplying the heating members.
L’invention est remarquable en ce que le système d’alimentation électrique est monté dans le cône et configuré pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine.The invention is remarkable in that the electrical power system is mounted in the cone and configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the turbomachine shaft.
Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de prévoir un harnais d’alimentation, ce qui limite la masse et l’encombrement du système d’alimentation. En outre, étant donné que le système d’alimentation électrique est autonome, il n’existe aucun besoin de réaliser des étapes chronophages de connexion avec des harnais d’alimentation. Un système d’alimentation électrique peut être remplacé de manière pratique. Un montage dans le cône est avantageusement accessible. De manière avantageuse, cela permet de réaliser un dégivrage sans tenir compte des sources électriques principales de l’aéronef, ce qui présente des avantages pour leur dimensionnement en limitant les contraintes d’intégration entre la turbomachine et l’aéronef.Thanks to the invention, it is not necessary to provide a power harness, which limits the mass and size of the power supply system. In addition, since the electrical power supply system is autonomous, there is no need to carry out time-consuming connection steps with power harnesses. An electrical power supply system can be replaced in a practical manner. A mounting in the cone is advantageously accessible. Advantageously, this makes it possible to carry out de-icing without taking into account the main electrical sources of the aircraft, which has advantages for their dimensioning by limiting the integration constraints between the turbomachine and the aircraft.
De manière avantageuse, l’énergie électrique est générée directement dans un repère tournant solidaire du cône, ce qui permet de s’affranchir d’un convertisseur.Advantageously, the electrical energy is generated directly in a rotating reference point attached to the cone, which eliminates the need for a converter.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une génératrice synchrone à aimants permanents configurée pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine. Une telle génératrice permet de générer un courant électrique permettant d’alimenter les organes de chauffage.In one aspect, the power supply system includes a permanent magnet synchronous generator configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the turbomachine shaft. Such a generator makes it possible to generate an electric current making it possible to power the heating members.
Selon un aspect, la génératrice synchrone à aimants permanents comporte un premier stator remplissant une fonction d’inducteur et un premier rotor remplissant une fonction d’induit, le premier rotor étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine. Ainsi, contrairement à une génératrice synchrone à aimants permanents traditionnelle, le premier stator remplit la fonction d’inducteur et non le premier rotor. Cela permet de générer un courant électrique directement dans le premier rotor afin d’alimenter les organes de chauffage directement dans le repère tournant. On peut avantageusement se passer d’un transformateur tournant qui nécessite une source électrique alternative et des harnais pour acheminer l’alimentation électrique jusqu’au transformateur. De préférence, le premier stator remplit une fonction d’inducteur à aimants.According to one aspect, the permanent magnet synchronous generator comprises a first stator fulfilling an inductor function and a first rotor fulfilling an armature function, the first rotor being rotationally fixed to the shaft of the turbomachine. Thus, unlike a traditional permanent magnet synchronous generator, the first stator fulfills the inductor function and not the first rotor. This makes it possible to generate an electric current directly in the first rotor in order to power the heating members directly in the rotating reference frame. It is advantageous to do without a rotating transformer which requires an alternative electrical source and harnesses to route the electrical power supply to the transformer. Preferably, the first stator fulfills a magnet inductor function.
De préférence, le premier rotor s’étend de manière radialement extérieure au premier stator. Cela permet d’alimenter au plus près les organes de chauffage situés à la périphérie extérieure de l’hélice.Preferably, the first rotor extends radially outwardly from the first stator. This makes it possible to supply the heating members located on the outer periphery of the propeller as closely as possible.
Selon un aspect, l’induit est positionné radialement à l’extérieur et l’inducteur (aimants) est positionné radialement à l’intérieur.In one aspect, the armature is positioned radially outward and the inductor (magnets) is positioned radially inward.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une unique machine électrique, en particulier, uniquement une génératrice synchrone à aimants permanents.In one aspect, the power supply system comprises a single electrical machine, in particular, only a permanent magnet synchronous generator.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une machine électrique d’alimentation comportant un deuxième stator remplissant une fonction d’inducteur et un deuxième rotor remplissant une fonction d’induit, le deuxième rotor étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine, le deuxième stator étant alimenté à partir de la génératrice synchrone à aimants permanents. De préférence, le deuxième stator est bobiné.According to one aspect, the electrical power supply system comprises an electrical power supply machine comprising a second stator fulfilling an inductor function and a second rotor fulfilling an armature function, the second rotor being rotationally fixed to the shaft of the turbomachine, the second stator being powered from the permanent magnet synchronous generator. Preferably, the second stator is wound.
Un système d’alimentation électrique à deux étages permet avantageusement d’éviter l’utilisation d’un convertisseur tournant dans le repère tournant. La machine électrique d’alimentation permet de fournir un courant d’alimentation directement aux organes de chauffage. La machine électrique d’alimentation est à inducteur bobiné et nécessite une alimentation pour devenir autonome.A two-stage power supply system advantageously avoids the use of a rotating converter in the rotating reference frame. The power supply electric machine provides a power supply current directly to the heating elements. The power supply electric machine has a wound inductor and requires a power supply to become autonomous.
Selon un aspect, le deuxième rotor s’étend de manière radialement extérieure au deuxième stator. Cela permet de synchroniser naturellement la fourniture d’énergie au repère tournant et d’alimenter au plus près les organes de chauffage situés à la périphérie extérieure de l’hélice.According to one aspect, the second rotor extends radially outwardly to the second stator. This makes it possible to naturally synchronize the supply of energy to the rotating reference and to supply as closely as possible the heating members located at the outer periphery of the propeller.
Selon un aspect, le deuxième stator est alimenté par le premier stator de la génératrice synchrone à aimants permanents.In one aspect, the second stator is powered by the first stator of the permanent magnet synchronous generator.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un calculateur de contrôle configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage. De préférence, le calculateur de contrôle alimente directement le deuxième stator. Dans ce cas, le calculateur de contrôle appartient de préférence au repère fixe.According to one aspect, the power supply system comprises a control computer configured to convert the supply current provided by the permanent magnet synchronous generator according to the supply current of the heating members. Preferably, the control computer directly supplies the second stator. In this case, the control computer preferably belongs to the fixed reference.
Selon un aspect, la machine électrique d’alimentation est positionnée en aval de la génératrice synchrone à aimants permanents. Cela permet de limiter le porte-à faux en positionnant les équipements les plus lourds vers l’aval.In one aspect, the power supply electrical machine is positioned downstream of the permanent magnet synchronous generator. This makes it possible to limit the overhang by positioning the heaviest equipment downstream.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une machine électrique d’excitation comportant un troisième stator remplissant une fonction d’inducteur et un troisième rotor remplissant une fonction d’induit, le troisième rotor étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine, le troisième stator étant alimenté par la génératrice synchrone à aimants permanents, le premier rotor alimentant la machine électrique d’excitation qui alimente la machine électrique d’alimentation de manière à former un système d’alimentation électrique à trois étages. Autrement dit, le système d’alimentation électrique comporte trois génératrices en cascade qui partagent en commun un arbre fixe et un arbre tournant.In one aspect, the power supply system comprises an excitation electric machine comprising a third stator fulfilling an inductor function and a third rotor fulfilling an armature function, the third rotor being rotationally fixed to the shaft of the turbomachine, the third stator being powered by the permanent magnet synchronous generator, the first rotor powering the excitation electric machine which powers the supply electric machine so as to form a three-stage power supply system. In other words, the power supply system comprises three generators in cascade which share in common a fixed shaft and a rotating shaft.
Selon un aspect, la machine électrique d’excitation est positionnée en amont de la machine électrique d’alimentation, de préférence, en aval de la génératrice synchrone à aimants permanents. Cela permet de limiter le porte-à faux en positionnant les équipements les plus lourds vers l’aval.In one aspect, the excitation electric machine is positioned upstream of the supply electric machine, preferably downstream of the permanent magnet synchronous generator. This makes it possible to limit the overhang by positioning the heaviest equipment downstream.
Selon un aspect, le troisième rotor s’étend de manière radialement extérieure au troisième stator.In one aspect, the third rotor extends radially outwardly of the third stator.
Selon un aspect, l’hélice comprenant un repère fixe et un repère tournant solidaire en rotation du cône, chaque rotor appartient au repère tournant tandis que chaque stator appartient au repère fixe.According to one aspect, the propeller comprising a fixed reference mark and a rotating reference mark integral in rotation with the cone, each rotor belongs to the rotating reference mark while each stator belongs to the fixed reference mark.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un calculateur de contrôle configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage.In one aspect, the power supply system includes a control computer configured to convert the power supply current provided by the permanent magnet synchronous generator based on the power supply current of the heating members.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un contrôleur de dégivrage configuré pour fournir au calculateur de contrôle une commande de puissance, le calculateur de contrôle étant configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage et de la commande de puissance.In one aspect, the power supply system includes a defrost controller configured to provide the control computer with a power command, the control computer being configured to convert the supply current provided by the permanent magnet synchronous generator based on the supply current of the heaters and the power command.
Selon un aspect, le calculateur de contrôle est alimenté par le premier rotor de la génératrice synchrone à aimants permanents et le troisième rotor est alimenté par le calculateur de contrôle. Dans ce cas, le calculateur de contrôle appartient de préférence au repère tournant.In one aspect, the control computer is powered by the first rotor of the permanent magnet synchronous generator and the third rotor is powered by the control computer. In this case, the control computer preferably belongs to the rotating reference frame.
Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un commutateur électrique relié à une pluralité d’organes de chauffage. Le système d’alimentation électrique assure ainsi la génération et la distribution. Une commande séquentielle permet de limiter la dimension du système d’alimentation et permet son montage dans le cône. De préférence, le commutateur électrique est solidaire du repère tournant.In one aspect, the power supply system comprises an electrical switch connected to a plurality of heating members. The power supply system thus ensures generation and distribution. A sequential control makes it possible to limit the size of the power supply system and allows it to be mounted in the cone. Preferably, the electrical switch is integral with the rotating marker.
De manière avantageuse, l’intégration d’un commutateur électrique dans le système d’alimentation permet d’agréger au sein d’un même équipement l’ensemble des fonctions liées au chauffage, ce qui facilite la mise en place mais également la maintenance.Advantageously, the integration of an electrical switch in the power supply system makes it possible to aggregate all the functions linked to heating within a single piece of equipment, which facilitates both installation and maintenance.
Selon un aspect, le contrôleur de dégivrage est configuré pour fournir au commutateur électrique une commande de séquence afin de commander une alimentation séquentielle des organes de chauffage.In one aspect, the defrost controller is configured to provide the electrical switch with a sequence command to control sequential powering of the heaters.
Selon un aspect, l’hélice comprend au moins un réducteur de vitesse monté entre l’arbre de la turbomachine et le cône. Cela permet avantageusement au système d’alimentation électrique de tirer partie des paliers du réducteur de vitesse sans intégrer de paliers propres au système d’alimentation électrique. Cela permet de limiter l’entrefer dans les machines électriques et améliore ainsi la fiabilité de la génération. Il va néanmoins de soi que le système d’alimentation électrique pourrait comprendre ses propres paliers.In one aspect, the propeller comprises at least one speed reducer mounted between the shaft of the turbomachine and the cone. This advantageously allows the electrical power system to take advantage of the bearings of the speed reducer without integrating bearings specific to the electrical power system. This makes it possible to limit the air gap in the electrical machines and thus improves the reliability of the generation. It nevertheless goes without saying that the electrical power system could comprise its own bearings.
Selon un aspect, les organes de chauffage sont résistifs.In one aspect, the heating members are resistive.
L’invention concerne en outre un procédé d’utilisation d’une hélice telle que présentée précédemment, comprenant des étapes consistant à :
- Entrainer en rotation l’arbre de turbomachine pour entrainer en rotation les pales et
- Générer de l’énergie électrique à partir de la rotation l’arbre de turbomachine de manière à alimenter électriquement les organes de chauffage afin de dégivrer l’hélice.
- Rotate the turbomachine shaft to rotate the blades and
- Generate electrical energy from the rotation of the turbomachine shaft so as to electrically power the heating elements in order to defrost the propeller.
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 upon 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
La
La
La
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 can of course be used to better define the invention where appropriate.
L’invention va être présentée pour un aéronef comprenant une pluralité de turbomachines à hélice pour assurer la propulsion de l’aéronef, en particulier, une pluralité de turbopropulseurs.The invention will be presented for an aircraft comprising a plurality of propeller turbomachines for providing propulsion of the aircraft, in particular, a plurality of turboprops.
En référence à la
L’hélice 1 est configurée pour être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine A afin de faire tourner les pales 11 et générer un travail de propulsion. De manière préférée, comme illustré à la
L’hélice 1 comprend une pluralité d’organes de chauffage 2 afin de permettre le dégivrage de l’hélice 1. De manière connue, un organe de chauffage 2 se présente sous la forme d’un tapis chauffant comprenant une pluralité de résistances qui sont positionnées sur un bord d’attaque d’une pale 11 et sur le cône 10. En présence de conditions givrantes, les organes de chauffage 2 sont activés de manière intermittente afin de désolidariser les couches de givre. Les couches de givre sont ensuite éjectées du fait de la force centrifuge liée à la rotation de l’hélice 1. En référence à la
Selon l’invention, le système d’alimentation électrique 3 est monté dans le cône 10 de l’hélice 1 et est autonome. Par autonome, on entend que le système d’alimentation électrique 3 génère de l’énergie électrique qu’à partir du couple mécanique fourni par l’arbre de la turbomachine A sans recourir à une source externe comme dans l’art antérieur. Cela permet avantageusement de s’affranchir de harnais d’alimentation qui augmentent la masse, l’encombrement et la complexité. Le système d’alimentation électrique 3 peut être maintenu et remplacé de manière pratique et rapide.According to the invention, the electrical power supply system 3 is mounted in the cone 10 of the propeller 1 and is autonomous. By autonomous, it is meant that the electrical power supply system 3 generates electrical energy only from the mechanical torque provided by the shaft of the turbomachine A without resorting to an external source as in the prior art. This advantageously makes it possible to do without power supply harnesses which increase the mass, size and complexity. The electrical power supply system 3 can be maintained and replaced in a practical and rapid manner.
Selon un aspect de l’invention, en référence à la
Selon une première forme de réalisation, en référence à la
Dans cette première forme de réalisation, le commutateur électrique 5 est alimenté directement par la génératrice synchrone à aimants permanents 4. Par la suite, on désigne « courant d’alimentation Ia » le courant qui alimente le commutateur électrique 5.In this first embodiment, the electrical switch 5 is powered directly by the permanent magnet synchronous generator 4. Hereinafter, the current which powers the electrical switch 5 is referred to as “power supply current Ia”.
Dans cet exemple, le commutateur électrique 5 est alimenté directement par le premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 (Ia=I4). Selon un aspect, le système d’alimentation électrique 3 comporte une unique machine électrique qui est la génératrice synchrone à aimants permanents 4.In this example, the electrical switch 5 is powered directly by the first rotor 42 of the permanent magnet synchronous generator 4 (Ia=I4). According to one aspect, the electrical power supply system 3 comprises a single electrical machine which is the permanent magnet synchronous generator 4.
De manière préférée, le commutateur électrique 5 comporte en outre un convertisseur électrique 50, en particulier, un redresseur actif (piloté), afin de convertir le courant d’alimentation Ia en courant continu. Par souci de clarté et de concision, le convertisseur électrique n’est pas représenté sur les toutes les formes de réalisation de l’invention. Il est représenté sur la
Toujours en référence à la
Le premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 appartient au repère tournant RT tandis que le premier stator 41 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 appartient au repère fixe RF. Dans cet exemple, le premier rotor 42 et le commutateur électrique 5 sont reliés à un carter tournant 12. La génératrice synchrone à aimants permanents 4 est du type « inversé » étant donné que le premier rotor 42 s’étend de manière radialement extérieure au premier stator 41 par rapport à l’axe X. Comme illustré à la
Un tel système d’alimentation électrique 3 est avantageux étant donné qu’il comporte peu d’équipements et permet une maintenance aisée et pratique. Le système d’alimentation électrique 3 est avantageusement autonome. Lors de la rotation de l’arbre de turbomachine A, le carter tournant 12 est également entrainé, de préférence, via le réducteur RED.Such a power supply system 3 is advantageous since it comprises little equipment and allows easy and practical maintenance. The power supply system 3 is advantageously autonomous. During the rotation of the turbomachine shaft A, the rotating casing 12 is also preferably driven via the reducer RED.
La rotation du premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 permet de générer un courant induit I4 par interaction magnétique avec les aimants 410 du premier stator 41 qui appartient au repère fixe RF.The rotation of the first rotor 42 of the permanent magnet synchronous generator 4 makes it possible to generate an induced current I4 by magnetic interaction with the magnets 410 of the first stator 41 which belongs to the fixed reference frame RF.
Le courant induit I4 correspond au courant d’alimentation Ia du commutateur électrique 5. Le contrôleur de dégivrage 6 émet une commande de puissance C1 et une commande de séquence C2 au commutateur électrique 5 qui permet de définir la stratégie de commande des organes de chauffage 2, c’est-à-dire, la puissance et la temporisation de dégivrage.The induced current I4 corresponds to the supply current Ia of the electrical switch 5. The defrost controller 6 sends a power command C1 and a sequence command C2 to the electrical switch 5 which makes it possible to define the control strategy of the heating elements 2, i.e. the power and the defrosting time delay.
Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de prévoir un passage pour des harnais d’alimentation. Le système d’alimentation électrique 3 est autonome et indépendant. Cela permet de rendre les organes de dégivrage indépendants du système de génération et de distribution de l’aéronef, ce qui évite un surdimensionnement et limite les contraintes.Thanks to the invention, it is not necessary to provide a passage for power supply harnesses. The electrical power supply system 3 is autonomous and independent. This makes it possible to make the de-icing devices independent of the aircraft generation and distribution system, which avoids oversizing and limits constraints.
Dans cette première forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est associée à un convertisseur de puissance 50 piloté dans le repère tournant RT pour gérer le niveau de puissance à fournir aux organes de chauffage 2. Cela affecte la fiabilité et la disponibilité du système d’alimentation électrique 3. Dans cette forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 doit rester active en permanence même en conditions non givrantes, ce qui augmente le risque feu et limite la durée de vie de cette dernière.In this first embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is associated with a power converter 50 controlled in the rotating reference frame RT to manage the power level to be supplied to the heating elements 2. This affects the reliability and availability of the electrical power supply system 3. In this embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 must remain permanently active even in non-icing conditions, which increases the fire risk and limits its lifespan.
Une deuxième forme de réalisation est représentée à la
Selon la deuxième forme de réalisation, en référence à la
Une architecture à deux étages permet avantageusement de réduire la dimension de la génératrice synchrone à aimants permanents 4, en particulier, par la suppression du convertisseur de puissance 50 présenté à la
Afin de contrôler la puissance d’alimentation électrique, le système d’alimentation électrique 3 comporte en outre un calculateur de contrôle 8. Comme illustré à la
Comme illustré à la
Etant donné que le premier stator 41 et le deuxième stator 71 appartiennent au repère fixe RF, il est avantageux de placer le calculateur de contrôle 8 dans le repère fixe RF comme illustré à la
Le calculateur de contrôle 8 est configuré pour recevoir la commande de puissance C1 du contrôleur de dégivrage 6 de manière à déterminer précisément le courant I8 à fournir au deuxième stator 71.The control computer 8 is configured to receive the power command C1 from the defrost controller 6 so as to precisely determine the current I8 to be supplied to the second stator 71.
Selon un aspect, comme illustré à la
Etant donné que le deuxième rotor 72 appartient au repère tournant RT et que le calculateur de contrôle 8 appartient au repère fixe RF, il est préférable d’utiliser un capteur inductif 80 sans contact. Il va de soi que le calculateur de contrôle 8 pourrait mesurer toute grandeur physique (courant ou tension) image du courant I7.Since the second rotor 72 belongs to the rotating reference frame RT and the control computer 8 belongs to the fixed reference frame RF, it is preferable to use a contactless inductive sensor 80. It goes without saying that the control computer 8 could measure any physical quantity (current or voltage) which is the image of the current I7.
Dans cette seconde forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 et le calculateur de contrôle 8 sont dimensionnés pour fournir directement la puissance d’excitation à la machine électrique d’alimentation 7, soit environ 1/10èmede la puissance des organes de chauffage 2.In this second embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 and the control computer 8 are sized to directly supply the excitation power to the electrical supply machine 7, i.e. approximately 1/ 10th of the power of the heating members 2.
Une troisième forme de réalisation est représentée à la
Selon la troisième forme de réalisation, en référence à la
Le troisième rotor 92 est alimenté par la génératrice synchrone à aimants permanents 4, en particulier, via le premier rotor 42. Une telle alimentation est pratique étant donné qu’ils appartiennent tous au repère tournant RT.The third rotor 92 is powered by the permanent magnet synchronous generator 4, in particular, via the first rotor 42. Such a power supply is convenient since they all belong to the rotating frame RT.
Dans cet exemple, le troisième rotor 92 de la machine électrique d’excitation 9 est alimenté indirectement par le premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 via le calculateur de contrôle 8. Comme illustré à la
Le deuxième stator 71 de la machine électrique d’alimentation 7 est alimenté par le troisième stator 91 de la machine électrique d’excitation 9 comme illustré à la
Une architecture à trois étages permet avantageusement de réduire de manière globale la masse et l’encombrement du système d’alimentation électrique 3. Avec cette architecture, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 et la machine électrique d’excitation 9 sont de petite taille comparés à la deuxième forme de réalisation de la
Dans la première forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est l’équipement principal (et unique) qui fournit la puissance électrique aux organes de chauffage 2. Dans la deuxième forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est une source secondaire de l'excitation de la machine électrique d’alimentation 7. La génératrice synchrone à aimants permanents 4 fournit environ 10% de la puissance électrique aux organes de chauffage 2. Dans la troisième forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est également une source secondaire de l'excitation de la machine électrique d’alimentation 7. La génératrice synchrone à aimants permanents 4 fournit environ 1% de la puissance électrique aux organes de chauffage 2.In the first embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is the main (and only) equipment that supplies electrical power to the heating members 2. In the second embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is a secondary source of excitation of the power supply electric machine 7. The permanent magnet synchronous generator 4 supplies approximately 10% of the electrical power to the heating members 2. In the third embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is also a secondary source of excitation of the power supply electric machine 7. The permanent magnet synchronous generator 4 supplies approximately 1% of the electrical power to the heating members 2.
Etant donné que le premier rotor 42 et le troisième rotor 92 appartiennent au repère tournant RT, il est avantageux de placer le calculateur de contrôle 8 dans le repère tournant RT comme illustré à la
De manière analogue à précédemment, le calculateur de contrôle 8 est configuré pour recevoir la commande de puissance C1 du contrôleur de dégivrage 6 de manière à déterminer précisément le courant I8 à fournir au troisième rotor 92.Similarly to previously, the control computer 8 is configured to receive the power command C1 from the defrosting controller 6 so as to precisely determine the current I8 to be supplied to the third rotor 92.
Selon un aspect, comme illustré à la
Un système d’alimentation électrique 3 à trois étages permet une intégration simple et pratique à maintenir tout en permettant un gain de poids et de masse.A three-stage 3-phase power supply system allows for simple and easy-to-maintain integration while saving weight and mass.
Afin de permettre un refroidissement optimal du système d’alimentation électrique 3, plusieurs dispositifs de refroidissement peuvent être avantageusement prévus. Par exemple, un ventilateur peut être monté dans le cône 10 pour refroidir les équipements électriques 4, 7, 9. De même, le carter tournant 12 peut être équipé d’ailettes de refroidissement. De manière avantageuse, le réducteur de vitesse comporte un circuit de refroidissement, par exemple un circuit d’huile, qui alimente un circuit de refroidissement du système d’alimentation électrique de manière synergique.In order to enable optimum cooling of the power supply system 3, several cooling devices may advantageously be provided. For example, a fan may be mounted in the cone 10 to cool the electrical equipment 4, 7, 9. Similarly, the rotating casing 12 may be equipped with cooling fins. Advantageously, the speed reducer comprises a cooling circuit, for example an oil circuit, which supplies a cooling circuit of the power supply system in a synergistic manner.
Claims (12)
- Entrainer en rotation l’arbre de turbomachine (A) pour entrainer en rotation les pales (11) et
- Générer de l’énergie électrique à partir de la rotation l’arbre de turbomachine (A) de manière à alimenter électriquement les organes de chauffage (2) afin de dégivrer l’hélice (1).
- Rotate the turbomachine shaft (A) to rotate the blades (11) and
- Generate electrical energy from the rotation of the turbomachine shaft (A) so as to electrically power the heating elements (2) in order to defrost the propeller (1).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2301083A FR3145550A1 (en) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method |
PCT/EP2024/051058 WO2024165286A1 (en) | 2023-02-06 | 2024-01-17 | Aircraft turbomachine propeller comprising a system for autonomous supply of heating members for de-icing and associated method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2301083A FR3145550A1 (en) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method |
FR2301083 | 2023-02-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3145550A1 true FR3145550A1 (en) | 2024-08-09 |
Family
ID=86329419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR2301083A Pending FR3145550A1 (en) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3145550A1 (en) |
WO (1) | WO2024165286A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2218643B1 (en) * | 2009-02-04 | 2011-08-31 | Alenia Aeronautica S.p.A. | Antiicing system for aircraft propellers |
US20130039759A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-14 | Robert H. Perkinson | De-icing system for modular counter rotating propeller |
US20210075303A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-11 | Ratier-Figeac Sas | Electric motor for a propeller engine |
-
2023
- 2023-02-06 FR FR2301083A patent/FR3145550A1/en active Pending
-
2024
- 2024-01-17 WO PCT/EP2024/051058 patent/WO2024165286A1/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2218643B1 (en) * | 2009-02-04 | 2011-08-31 | Alenia Aeronautica S.p.A. | Antiicing system for aircraft propellers |
US20130039759A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-14 | Robert H. Perkinson | De-icing system for modular counter rotating propeller |
US20210075303A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-11 | Ratier-Figeac Sas | Electric motor for a propeller engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024165286A1 (en) | 2024-08-15 |
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