WO2017055765A1 - Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef - Google Patents

Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef Download PDF

Info

Publication number
WO2017055765A1
WO2017055765A1 PCT/FR2016/052500 FR2016052500W WO2017055765A1 WO 2017055765 A1 WO2017055765 A1 WO 2017055765A1 FR 2016052500 W FR2016052500 W FR 2016052500W WO 2017055765 A1 WO2017055765 A1 WO 2017055765A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lip
coolant
heat transfer
transfer fluid
phase
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/052500
Other languages
English (en)
Inventor
Hakim Maalioune
Patrick Gonidec
Jean-Paul Rami
Original Assignee
Aircelle
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aircelle filed Critical Aircelle
Publication of WO2017055765A1 publication Critical patent/WO2017055765A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/047—Heating to prevent icing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/02—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by ducted hot gas or liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/02—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by ducted hot gas or liquid
    • B64D15/04—Hot gas application
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/02—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by ducted hot gas or liquid
    • B64D15/06—Liquid application
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/02—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/02—De-icing means for engines having icing phenomena
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/02—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes
    • B64D2033/0233—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes comprising de-icing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/60—Application making use of surplus or waste energy
    • F05D2220/62—Application making use of surplus or waste energy with energy recovery turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/208—Heat transfer, e.g. cooling using heat pipes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • An aircraft is propelled by one or more propulsion units each comprising a turbojet engine which is housed in a nacelle.
  • a nacelle generally has a substantially tubular structure which surrounds the turbojet engine and which comprises an air inlet upstream of the engine, a median section intended to surround a fan of said turbojet engine and a downstream section surrounding the combustion chamber of the turbojet engine and which can be equipped with thrust reversal means.
  • the air intake comprises, on the one hand, an inlet lip adapted to allow optimal capture to the turbojet of the air necessary to supply the blower and the internal compressors of the turbojet engine, and other on the other hand, a downstream structure to which the lip is attached and intended to properly channel the air towards the fan blades.
  • the assembly is attached upstream of a fan casing belonging to the middle section of the assembly.
  • ice may form on the nacelle, particularly at the outer surface of the air intake lip.
  • the presence of ice or frost changes the aerodynamic properties of the air intake and disturbs the flow of air to the blower.
  • a solution for de-icing or preventing any formation of frost on the outer surface is to maintain the relevant surface at a sufficient temperature according to the desired objective (melting frost or total evaporation of water on the outer surface of the lip).
  • it is widely known to collect hot air at the compressor of the turbojet engine and bring it to the level of the air intake lip to heat the walls.
  • the lip and the bulkhead before the air inlet constitute a substantially ring-shaped closed volume called "D" shaped conduit or lip duct (D-duct in English), in which the hot air defrost circulates in the concept of the state of art mentioned here.
  • this solution requires circulating air at a high temperature in the lip so as to ensure sufficient heat flow defrosting, this air being conveyed by pipes whose mass is relatively high.
  • thermal protection elements are necessary to protect certain parts, particularly those made of composite materials, from high heat. These protections also add mass to the basket.
  • the D-shaped duct consists of the air intake lip, the outer face of which must be defrosted, and the front wall of the air inlet which closes the rear part of the duct. This partition is not in contact with the outside air and is often overheated by defrosting air. The traditional hot-air concept thus generates significant thermal overloads.
  • the present invention aims in particular to solve these drawbacks and relates for this purpose to a device for deicing air intake lip nacelle aircraft turbojet, the lip forming a volume which is delimited by a front wall to defrost , a leading edge, and a rear wall, the device comprising a de-icing circuit in which circulates a heat-transfer fluid which operates in two-phase form, the circuit comprising at least:
  • a device for circulating the coolant in the de-icing circuit which comprises at least one circulation pump
  • a heat transfer fluid heating system which is designed to bring said fluid into a vapor phase
  • a heat transfer fluid outlet conduit which opens into the lip, through the rear wall, to evacuate the coolant out of the lip.
  • the invention makes it possible to limit the temperature of the coolant by injecting it into the lip at a temperature close to its dew point. This feature makes it possible to limit the risks of overheating on the lip and the surrounding structures and the thermal protections associated with the deicing device.
  • the defrosting device makes it possible to replace the hot air used in the state of the art with a gas having the capacity to condense on the internal face of the air inlet. This phenomenon makes it possible to obtain a high thermal flux on the lip of the air inlet while remaining at much lower temperatures than with "dry" air.
  • the inlet duct is arranged to inject the fluid in the vapor phase into the interior of the lip so that the fluid comes into direct contact with the front wall of the lip.
  • close to the condensation point of the fluid means a temperature between the dew point and 20 percent above the dew point, the temperature being expressed in Kelvin.
  • the heat transfer fluid is for example a fluorinated organic compound whose condensation temperature is around 373K (at ambient atmospheric pressure).
  • the circulation device comprises a turbine which is supplied with vapor-phase heat transfer fluid through an intake duct and which drives the pump in motion.
  • This characteristic makes it possible to use the energy of the heat transfer fluid to drive the heat transfer fluid circulating pump.
  • the circulation device comprises a motor which drives the pump in motion.
  • the deicing device is equipped with a regulation system which comprises:
  • a temperature sensor which measures the temperature of the heat transfer fluid at the outlet of the heating system and which communicates with the central unit.
  • This characteristic makes it possible in particular to regulate the pressure and the temperature of the coolant injected into the lip.
  • the regulating system comprises a pressure relief valve which makes it possible to reduce the pressure in the deicing circuit and in the lip.
  • the control system comprises a manometer for controlling the pressure in the lip which communicates with the central unit.
  • control system comprises a plurality of control valves which are adapted to regulate the pressure of the coolant in the de-icing circuit and to regulate the pressure of the heat transfer fluid injected into the lip.
  • the heating system comprises an electric boiler which is designed to heat the coolant.
  • the heating system comprises a heat exchanger which is supplied with oil heated by the turbojet, and which is adapted to transfer thermal energy from said oil to the coolant.
  • This characteristic makes it possible to heat the coolant by the energy dissipated by the turbojet engine.
  • the reservoir is formed by a sump which is formed in a lower part of the lip, and which is adapted so that the coolant flows by gravity into said reservoir, and in that the outlet conduit draws the coolant in the liquid phase in the tank to evacuate the heat transfer fluid contained in the lip.
  • a fan ensures a circumferential circulation of the heat transfer fluid in the vapor phase in the lip.
  • the invention also relates to an aircraft turbojet engine nacelle equipped with a deicing device according to any one of the preceding claims.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view, which illustrates a nacelle equipped with a simplified defrosting device, according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic perspective view, which illustrates the device of Figure 1 equipped with a control system, according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic perspective view, which illustrates the device of Figure 1 equipped with an oil / heat transfer heat exchanger, according to a third embodiment of the invention
  • - Figure 4 is a schematic perspective view, which illustrates the device of Figure 1 equipped with a steam turbine, according to a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 5 is a schematic perspective detail view, which illustrates the condensation of the coolant on the inner front wall of the air inlet lip
  • FIG. 6 is a schematic perspective detail view of a nacelle according to the invention, the air intake lip is equipped with a fan.
  • upstream and downstream must be understood in relation to the circulation of heat transfer fluid inside the defrosting circuit.
  • FIG. 1 shows a de-icing device 10 for a nacelle air inlet nacelle air intake lip 12 of an aircraft turbojet engine.
  • the lip 12 forms an annular volume of longitudinal section in the form of a "D" 90 which is delimited by a front wall 16 to be defrosted, forming a leading edge, and a rear wall. 18 which separates the volume delimited by the lip 12 and the section of the nacelle which is connected to the lip 12.
  • the deicing device 10 comprises a de-icing circuit 20 in which circulates a heat-transfer fluid 22 which operates in two-phase form, that is to say that the heat transfer fluid 22 adopts two different phases, namely a liquid phase and a vapor phase.
  • the circuit 20 generally forms a closed loop which comprises the lip 12 and which makes it possible to circulate the coolant 22 through the lip 12.
  • the circuit 20 comprises a tank 24 of coolant 22, which is formed by a sump formed in a lower portion of the lip 12, so that the coolant 22 flows by gravity to the tank 24.
  • the defrosting circuit 20 comprises a circulation device 26 for the coolant 22, a heating system 28 for the coolant 22, an inlet conduit 30 for the coolant 22 that opens into the lip 12, through the partition rear 18, for injecting the heat transfer fluid 22 in the vapor phase inside the lip 12, and an outlet conduit 34 of the coolant 22 which opens into the lip 12, through the rear wall 18, to evacuate the coolant 22 outside the lip 12.
  • the inlet duct 30 is connected to a plurality of inlet orifices for injecting the heat transfer fluid in a distributed manner inside the lip 12.
  • the circulation device 26 for the coolant 22 comprises a circulating pump 36 which is supplied with heat transfer fluid 22 through the outlet duct 34 and which is driven by a 38 electric motor.
  • the pump 36 is of the liquid or two-phase type with a gas / liquid separation capacity.
  • the heating system 28 comprises an electric boiler 40 which is designed to heat the coolant.
  • the electric boiler 40 comprises an electrical resistance which is mounted in a balloon in which the coolant 22 circulates to bring the coolant 22 from a liquid phase to a vapor phase.
  • the electric boiler 40 is connected to an outlet of the pump 36 via a duct 41 to be supplied with heating fluid 22 in the liquid phase, and an outlet of the boiler electrical 40 is connected to the lip 12 by the inlet conduit 30 provided for this purpose.
  • the deicing device 10 is equipped with a control system which comprises a central control unit 42, and a temperature sensor 44 which measures the temperature of the heat transfer fluid 22 at the exit of the system. 28, preferably at the outlet of the electric boiler 40.
  • the temperature sensor 44 communicates with the central control unit 42 which regulates the temperature of the coolant 22 by controlling the boiler 40.
  • the motor 38 of the pump 36 is controlled by the central unit 42 to regulate the suction pressure of the pump 36 in the lip 12.
  • control system comprises a pressure relief valve 46 which reduces the pressure in the lip 12 in case of overpressure.
  • the pressure relief valve 46 is mounted on a wall of the lip 12, for example on the rear wall 18, for discharging the heat-exchange fluid 22 in the vapor phase towards the outside of the lip 12.
  • control system comprises a manometer 48 for controlling the pressure in the lip 12 which communicates with the central unit 42, this characteristic enabling the central unit 42 to regulate the pressure within the lip 12 by acting on the pump 36 and the heating system 28 of the coolant 22.
  • the coolant 22 is drawn into the tank 24 by the pump 36, by means of the outlet duct 34.
  • the pump 36 circulates the coolant 22 to the inlet of the electric boiler 40 which raises the temperature of the coolant 22 to a temperature allowing the fluid 22 to adopt a vapor phase.
  • the coolant 22, still in the vapor phase, is injected into the lip 12 via the inlet duct 30, and the coolant 22 condenses on the cold wall before 16 of the lip 12 to transmit its calories to the front walls 16, in order to deice the lip 12, as can be seen in FIG.
  • the heat transfer fluid 22 condensed in liquid phase flows on the front wall 16 of the lip 12, to the tank 24 located at the bottom of the lip 12.
  • the regulation of the pressure in the lip 12 is controlled by the regulation of the speed of the motor 38 of the pump 36 and by the regulation of the temperature of the electric boiler 40.
  • FIG. 2 shows the deicing device 10 according to a second embodiment which differs from the deicing device 10 according to the first embodiment in that it comprises a plurality of control valves.
  • the deicing device 10 comprises a first discharge control valve 50 of the pump 36 to the heating system 28, which is stitched on the outlet duct 34, upstream of the pump 36, and a second outlet control valve 52 of the pump 36 to the heating system 28, which is stitched on the duct 41 downstream of the pump 36.
  • first discharge control valve 50 and the second discharge control valve 52 make it possible to regulate the pressure in the electric boiler 40.
  • the defrosting device 10 comprises a control valve 54 for injecting the coolant 22 into the lip 12, which is stitched onto the inlet duct 30, to regulate the injection pressure of the heat transfer fluid 22 injected into the the lip 12.
  • the two discharge control valves 50, 52 and the injection control valve 54 are controlled by the central unit 42.
  • FIG. 3 shows the deicing device 10 according to a third embodiment which differs from the deicing device 10 according to the second embodiment in that the heating system 28 comprises a heat exchanger 56 which is associated with the electric boiler 40.
  • the heat exchanger 56 is supplied with oil heated by the engine (not shown) arranged in the nacelle 14, and which is adapted to transfer heat energy from the oil to the coolant 22.
  • the heat exchanger 56 is arranged directly upstream of the electric boiler 40.
  • a first oil supply duct 58 connects an inlet of the heat exchanger 56 to an oil supply source and a second discharge duct 60 connects an outlet of the exchanger 56, to enable the flow of the oil through the heat exchanger 56.
  • a valve 62 controlled by the central unit 42 regulates the flow of engine oil which passes through the heat exchanger 56.
  • the temperature of the engine oil is preferably at least equal to the vaporization temperature of the coolant 22, so that the heat exchanger 56 can bring the coolant from a liquid phase to a phase steam.
  • FIG. 4 shows the deicing device 10 according to a fourth embodiment which differs from the deicing device 10 according to the third embodiment in that the circulation device 26 comprises a turbine 64 which is supplied with heat transfer fluid 22 in the vapor phase by an intake duct 66 connected to the electric boiler 40, and which drives the pump 36 in motion.
  • the circulation device 26 comprises a turbine 64 which is supplied with heat transfer fluid 22 in the vapor phase by an intake duct 66 connected to the electric boiler 40, and which drives the pump 36 in motion.
  • the heat-transfer liquid 22 in the vapor phase passes through the turbine 64, which functions as a steam engine.
  • a regulation valve 67 is interposed between the electric boiler 40 and the turbine 64, this valve being controlled by the central unit 42.
  • Tentrée Tsat. (1 + ⁇ ) + W / Cp
  • the temperature of the coolant 22 is set by the dew point chosen in the lip 12.
  • the rear wall 18 remains at a temperature substantially close to the temperature of the heat transfer fluid 22 in the vapor phase injected into the lip 12.
  • the temperature of the lip 12 remains equal to the condensation temperature of the coolant 22 if the energy supplied to the heat transfer fluid 22 is greater than the external drop vaporization energy, which verifies the following equation:
  • the deicing device 10 according to the invention has several advantages.
  • the defrosting device 10 is self-regulating in temperature in the lip 12 as a function of the pressure in this zone.
  • the lip 12 and its environment can not exceed the temperature of the injected vapor phase heat transfer fluid 22 which is regulated by the heating system 28 and which is controlled by the properties of the coolant 22.
  • the quality of the condensation flow compensates for the need for temperature that can remain below 1 10 degrees Celsius, or even less, with a much better efficiency than an air system or an electric Joule system.
  • the heat energy of the engine oil is recovered by the phase change heat exchanger 56 in an efficient manner in most cases of flight of the aircraft.
  • the electric boiler 40 can be used.
  • the electric boiler 40 also makes it possible to overheat the coolant 22 if the turbine 64 requires a power, and therefore an inlet temperature, that is too high to come from the heat exchanger 56.
  • the invention makes it possible to dispense with a heavy electrical resistance element requiring complex regulation.
  • the electric boiler has a compact volume of the order of one liter.
  • the turbine and the pump are the only moving parts of the system with the valves.
  • the mass of the deicing device 10 is substantially smaller than that of an air or electrical system, the flow of the heat-transfer fluid 22 being four times greater than that of the air, and the associated mass flow rate is four times lower for the same efficiency. .
  • a fan 80 may advantageously be added to the "D" shaped duct 90 in order to circulate the fluid 22 in the gas phase in this duct and to homogenize the heat flow at the wall 16.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de dégivrage (10) pour lèvre (12) d'entrée d'air de nacelle (14) de turboréacteur d'aéronef, le dispositif (10) comportant un circuit de dégivrage dans lequel circule un fluide caloporteur (22) qui fonctionne sous forme diphasique, le circuit comprenant au moins un dispositif de circulation (26) du fluide caloporteur (22) dans le circuit de dégivrage, un système de chauffage (28) du fluide caloporteur (22) qui est conçu pour amener ledit fluide dans une phase vapeur, et un conduit d'entrée (30) du fluide caloporteur (22) qui débouche dans la lèvre (12), à travers la cloison arrière (18), pour injecter le fluide caloporteur (22) en phase vapeur à l'intérieur de la lèvre (12), le fluide changeant de phase en se condensant sur la paroi avant (16) de la lèvre (12) pour dégivrer la lèvre (12).

Description

Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de
turboréacteur d'aéronef
Un aéronef est propulsé par un ou plusieurs ensembles propulsifs comprenant chacun un turboréacteur qui est logé dans une nacelle.
Une nacelle présente de manière générale une structure sensiblement tubulaire qui entoure le turboréacteur et qui comprend une entrée d'air en amont du moteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante dudit turboréacteur et une section aval entourant la chambre de combustion du turboréacteur et qui peut être équipée de moyens d'inversion de poussée.
L'entrée d'air comprend, d'une part, une lèvre d'entrée adaptée pour permettre la captation optimale vers le turboréacteur de l'air nécessaire à l'alimentation de la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur, et d'autre part, une structure aval sur laquelle est rapportée la lèvre et destinée à canaliser convenablement l'air vers les aubes de soufflante. L'ensemble est rattaché en amont d'un carter de soufflante appartenant à la section médiane de l'ensemble.
En vol, selon les conditions de température, de pression et d'humidité, de la glace peut se former sur la nacelle, notamment au niveau de la surface externe de la lèvre d'entrée d'air. La présence de glace ou de givre modifie les propriétés aérodynamiques de l'entrée d'air et perturbe l'acheminement de l'air vers la soufflante.
Une solution pour dégivrer ou empêcher toute formation de givre sur la surface externe consiste à maintenir la surface concernée à une température suffisante selon l'objectif recherché (fonte du givre ou évaporation totale de l'eau sur la surface externe de la lèvre). Ainsi, il est largement connu de prélever de l'air chaud au niveau du compresseur du turboréacteur et de l'amener au niveau de la lèvre d'entrée d'air afin de réchauffer les parois.
La lèvre et la cloison avant de l'entrée d'air constituent un volume clos sensiblement torique appelé conduit en forme de "D" ou conduit de lèvre (D-duct en anglais), dans lequel circule l'air chaud de dégivrage dans le concept de l'état de lart mentionné ici.
Toutefois, cette solution exige de faire circuler un air à une température élevée dans la lèvre de façon à assurer un flux thermique suffisant au dégivrage, cet air étant acheminé par des canalisations dont la masse est relativement élevée.
De plus, des éléments de protections thermiques sont nécessaires pour protéger de la chaleur élevée certaines parties, notamment celles en matériaux composites. Ces protections ajoutent également de la masse à la nacelle.
Enfin, comme décrit précédemment le conduit en forme de D est constitué de la lèvre d'entrée d'air, dont la face externe doit être dégivrée et de la cloison avant de l'entrée d'air qui ferme la partie arrière du conduit. Cette cloison n'est pas au contact de l'air extérieur est s'en trouve souvent surchauffée par l'air de dégivrage. Le concept à air chaud traditionnel engendre ainsi des surcharges thermiques importantes.
La présente invention vise notamment à résoudre ces inconvénients et se rapporte pour ce faire à un dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef, la lèvre formant un volume qui est délimité par une paroi avant à dégivrer, formant bord d'attaque, et une cloison arrière, le dispositif comportant un circuit de dégivrage dans lequel circule un fluide caloporteur qui fonctionne sous forme diphasique, le circuit comprenant au moins :
- un réservoir qui contient le fluide caloporteur,
- un dispositif de circulation du fluide caloporteur dans le circuit de dégivrage qui comporte au moins une pompe de circulation,
- un système de chauffage du fluide caloporteur qui est conçu pour amener ledit fluide dans une phase vapeur,
- un conduit d'entrée du fluide caloporteur qui débouche dans la lèvre, à travers la cloison arrière, pour injecter le fluide caloporteur en phase vapeur à l'intérieur de la lèvre à une température proche de son point de condensation, le fluide changeant de phase en se condensant sur la paroi avant de la lèvre pour dégivrer la lèvre,
- un conduit de sortie du fluide caloporteur qui débouche dans la lèvre, à travers la cloison arrière, pour évacuer le fluide caloporteur hors de la lèvre.
L'invention permet de limiter la température du fluide caloporteur en l'injectant dans la lèvre à une température proche de son point de condensation. Cette caractéristique permet de limiter les risques de surchauffe sur la lèvre et les structures environnantes et les protections thermiques associées au dispositif de dégivrage.
Le dispositif de dégivrage permet de remplacer l'air chaud utilisé dans l'état de l'art par un gaz ayant la capacité de se condenser sur la face interne de l'entrée d'air. Ce phénomène permet d'obtenir un flux thermique élevé sur la lèvre de l'entrée d'air tout en restant à des températures beaucoup plus basse qu'avec l'air "sec".
Selon un aspect de l'invention, le conduit d'entrée est agencé pour injecter le fluide en phase vapeur à l'intérieur de la lèvre de façon à ce que le fluide vienne au contact direct de la paroi avant de la lèvre.
On entend par température proche du point de condensation du fluide une température comprise entre le point de condensation et 20 pourcent au dessus du point de condensation, la température étant exprimée en Kelvin.
Selon un aspect de l'invention, le fluide caloporteur est par exemple un composé organique fluoré dont la température de condensation se situe autour de 373K (à la pression atmosphérique ambiante).
Selon une autre caractéristique, le dispositif de circulation comporte une turbine qui est alimentée en fluide caloporteur en phase vapeur par un conduit d'admission, et qui entraîne la pompe en mouvement.
Cette caractéristique permet d'utiliser l'énergie du fluide caloporteur pour entraîner en mouvement la pompe de circulation du fluide caloporteur.
Selon une variante de réalisation, le dispositif de circulation comporte un moteur qui entraîne la pompe en mouvement.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de dégivrage est équipé d'un système de régulation qui comporte :
- une unité centrale de commande, et
- un capteur de température qui mesure la température du fluide caloporteur à la sortie du système de chauffage et qui communique avec l'unité centrale.
Cette caractéristique permet notamment de réguler la pression et la température du fluide caloporteur injecté dans la lèvre.
De préférence, le système de régulation comporte une soupape de surpression qui permet de diminuer la pression dans le circuit de dégivrage et dans la lèvre. De même, le système de régulation comporte un manomètre de contrôle de la pression dans la lèvre qui communique avec l'unité centrale.
Selon un mode de réalisation, le système de régulation comporte une pluralité de vannes de régulation qui sont adaptées pour réguler la pression du fluide caloporteur dans le circuit de dégivrage et pour réguler la pression du fluide caloporteur injecté dans le lèvre.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comporte une chaudière électrique qui est conçue pour chauffer le fluide caloporteur.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comporte un échangeur de chaleur qui est alimenté en huile chauffée par le turboréacteur, et qui est adapté pour transférer de l'énergie thermique depuis ladite huile jusqu'au fluide caloporteur.
Cette caractéristique permet de chauffer le fluide caloporteur par l'énergie dissipée par le turboréacteur.
Selon une autre caractéristique, le réservoir est formé par un puisard qui est ménagé dans une partie inférieure de la lèvre, et qui est adapté pour que le fluide caloporteur s'écoule par gravité dans ledit réservoir, et en ce que le conduit de sortie puise le fluide caloporteur en phase liquide dans le réservoir pour évacuer le fluide caloporteur contenu dans la lèvre.
Selon un aspect de l'invention, un ventilateur assure une circulation circonférentielle du fluide caloporteur en phase vapeur dans la lèvre.
L'invention concerne également une nacelle de turboréacteur d'aéronef équipée d'un dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective, qui illustre une nacelle équipée d'un dispositif de dégivrage simplifié, selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective, qui illustre le dispositif de la figure 1 équipé d'un système de régulation, selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue schématique en perspective, qui illustre le dispositif de la figure 1 équipé d'un échangeur de chaleur huile/fluide caloporteur, selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective, qui illustre le dispositif de la figure 1 équipé d'une turbine vapeur, selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 est une vue schématique de détail en perspective, qui illustre la condensation du fluide caloporteur sur la paroi avant interne de la lèvre d'entrée d'air ;
- la figure 6 est une vue schématique de détail en perspective d'une nacelle conforme à l'invention dont la lèvre d'entrée d'air est équipée d'un ventilateur.
Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions « avant » et « arrière » en référence à la partie avant et à la partie arrière respectivement des figures 1 à 6.
De plus, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures, dont l'axe L est parallèle à l'axe de la nacelle.
A noter que dans la présente demande de brevet, les termes « amont » et «aval » doivent s'entendre par rapport à la circulation du fluide caloporteur à l'intérieur du circuit de dégivrage.
Aussi, pour les différentes variantes de réalisation, les mêmes références pourront être utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description.
On a représenté à la figure 1 un dispositif de dégivrage 10 pour une lèvre 12 d'entrée d'air de nacelle 14 de turboréacteur d'aéronef.
Comme on peut le voir à la figure 5, la lèvre 12 forme un volume de forme annulaire de section longitudinale en forme de « D » 90 qui est délimité par une paroi avant 16 à dégivrer, formant bord d'attaque, et une cloison arrière 18 qui sépare le volume délimité par la lèvre 12 et le tronçon de la nacelle qui est relié sur la lèvre 12.
Comme on peut le voir sur les figures 1 à 6, le dispositif de dégivrage 10 comporte un circuit 20 de dégivrage dans lequel circule un fluide caloporteur 22 qui fonctionne sous forme diphasique, c'est-à-dire que le fluide caloporteur 22 adopte deux phases différentes, à savoir une phase liquide et une phase vapeur. Le circuit 20 forme globalement une boucle fermée qui comprend la lèvre 12 et qui permet de faire circuler le fluide caloporteur 22 à travers la lèvre 12.
A cet effet, le circuit 20 comprend un réservoir 24 de fluide caloporteur 22, qui est formé par un puisard ménagé dans une partie inférieure de la lèvre 12, de sorte que le fluide caloporteur 22 s'écoule par gravité vers le réservoir 24.
De plus, le circuit 20 de dégivrage comporte un dispositif de circulation 26 du fluide caloporteur 22, un système de chauffage 28 du fluide caloporteur 22, un conduit d'entrée 30 du fluide caloporteur 22 qui débouche dans la lèvre 12, à travers le cloison arrière 18, pour injecter le fluide caloporteur 22 en phase vapeur à l'intérieur de la lèvre 12, et un conduit de sortie 34 du fluide caloporteur 22 qui débouche dans la lèvre 12, à travers la cloison arrière 18, pour évacuer le fluide caloporteur 22 à l'extérieur de la lèvre 12.
Selon une variante de réalisation non représentée, le conduit d'entrée 30 est relié sur une pluralité d'orifices d'entrée pour injecter le fluide caloporteur de façon répartie à l'intérieur de la lèvre 12.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 1 , le dispositif de circulation 26 du fluide caloporteur 22 comporte une pompe 36 de circulation qui est alimentée en fluide caloporteur 22 par le conduit de sortie 34 et qui est entraînée par un moteur 38 électrique.
Selon que le conduit d'entrée 30 est immergé ou non dans le fluide caloporteur 22 contenu dans le réservoir 24, la pompe 36 est du type liquide ou diphasique avec une capacité de séparation gaz/liquide.
Toujours selon le premier mode de réalisation, le système de chauffage 28 comporte une chaudière électrique 40 qui est conçue pour chauffer le fluide caloporteur.
De préférence, la chaudière électrique 40 comporte une résistance électrique qui est montée dans un ballon dans lequel le fluide caloporteur 22 circule pour amener le fluide caloporteur 22 depuis une phase liquide, jusqu'à une phase vapeur.
Comme on peut le voir sur la figure 1 , la chaudière électrique 40 est reliée sur une sortie de la pompe 36 par un conduit 41 pour être alimentée en fluide calorifique 22 en phase liquide, et une sortie de la chaudière électrique 40 est reliée sur la lèvre 12 par le conduit d'entrée 30 prévu à cet effet.
De plus, le dispositif de dégivrage 10 selon le premier mode de réalisation est équipé d'un système de régulation qui comporte une unité centrale 42 de commande, et un capteur de température 44 qui mesure la température du fluide caloporteur 22 à la sortie du système de chauffage 28, de préférence à la sortie de la chaudière électrique 40.
Le capteur de température 44 communique avec l'unité centrale 42 de commande qui régule la température du fluide caloporteur 22 en commandant la chaudière 40.
De même, le moteur 38 de la pompe 36 est commandé par l'unité centrale 42 pour réguler la pression d'aspiration de la pompe 36 dans la lèvre 12.
En outre, le système de régulation comporte une soupape de surpression 46 qui permet de diminuer la pression dans la lèvre 12 en cas de surpression.
A cet effet, la soupape de surpression 46 est montée sur une paroi de la lèvre 12, par exemple sur la cloison arrière 18, pour évacuer le fluide calorifique 22 en phase vapeur vers l'extérieur de la lèvre 12.
Aussi, le système de régulation comporte un manomètre 48 de contrôle de la pression dans la lèvre 12 qui communique avec l'unité centrale 42, cette caractéristique permettant à l'unité centrale 42 de réguler la pression au sein de la lèvre 12 en agissant sur la pompe 36 et sur le système de chauffage 28 du fluide caloporteur 22.
Le fonctionnement du dispositif de dégivrage 10 selon le premier mode de réalisation est décrit ci-dessous.
Le fluide caloporteur 22 est puisé dans le réservoir 24 par la pompe 36, au moyen du conduit de sortie 34.
La pompe 36 fait circuler le fluide caloporteur 22 jusqu'à l'entrée de la chaudière électrique 40 qui monte la température du fluide caloporteur 22 jusqu'à une température permettant au fluide 22 d'adopter une phase vapeur.
Le fluide caloporteur 22, toujours en phase vapeur, est injecté dans la lèvre 12 par l'intermédiaire du conduit d'entrée 30, et le fluide caloporteur 22 se condense sur la paroi froide avant 16 de la lèvre 12 pour transmettre ses calories à la parois avant 16, en vue de dégivrer la lèvre 12, comme on peut le voir à la figure 5. Par gravité, le fluide caloporteur 22 condensé en phase liquide ruisselle sur la paroi avant 16 de la lèvre 12, jusqu'au réservoir 24 située en bas de la lèvre 12.
Selon ce premier mode de réalisation, la régulation de la pression dans la lèvre 12 est pilotée par la régulation du régime du moteur 38 de la pompe 36 et par la régulation de la température de la chaudière électrique 40.
En effet, plus l'aspiration engendrée par la pompe 36 est forte, plus la pression dans la lèvre 12 baisse et plus la température chaudière 40 est élevée, plus la pression et la température de dégivrage du fluide caloporteur 22 augmentent.
On a représenté à la figure 2 le dispositif de dégivrage 10 selon un second mode de réalisation qui diffère du dispositif de dégivrage 10 selon le premier mode de réalisation en ce qu'il comporte une pluralité de vannes de régulation.
Selon le second mode de réalisation, le dispositif de dégivrage 10 comporte une première vanne de régulation du refoulement 50 de la pompe 36 vers le système de chauffage 28, qui est piquée sur le conduit de sortie 34, en amont de la pompe 36, et une seconde vanne de régulation du refoulement 52 de la pompe 36 vers le système de chauffage 28, qui est piquée sur le conduit 41 en aval de la pompe 36.
Ainsi, la première vanne de régulation du refoulement 50 et la seconde vanne de régulation du refoulement 52 permettent de réguler la pression dans la chaudière électrique 40.
Complémentairement, le dispositif de dégivrage 10 comporte une vanne de régulation de l'injection 54 du fluide caloporteur 22 dans la lèvre 12, qui est piquée sur le conduit d'entrée 30, pour réguler la pression d'injection du fluide caloporteur 22 injecté dans la lèvre 12.
A cet effet, les deux vannes de régulation du refoulement 50, 52 et la vanne de régulation de l'injection 54 sont commandées par l'unité centrale 42.
On a représenté à la figure 3 le dispositif de dégivrage 10 selon un troisième mode de réalisation qui diffère du dispositif de dégivrage 10 selon le second mode de réalisation en ce que le système de chauffage 28 comporte un échangeur de chaleur 56 qui est associé à la chaudière électrique 40.
Selon le troisième mode de réalisation, l'échangeur de chaleur 56 est alimenté en huile chauffée par le moteur (non représenté) agencé dans la nacelle 14, et qui est adapté pour transférer de l'énergie thermique depuis l'huile jusqu'au liquide caloporteur 22.
Selon un exemple de réalisation préféré, l'échangeur de chaleur 56 est agencé directement en amont de la chaudière électrique 40.
De plus, un premier conduit d'alimentation 58 en huile relie une entrée de l'échangeur de chaleur 56 sur une source d'alimentation en huile et un second conduit de refoulement 60 relie une sortie de l'échangeur 56, pour permettre l'écoulement de l'huile à travers l'échangeur de chaleur 56.
En complément, une vanne 62 commandée par l'unité centrale 42 régule le débit d'huile moteur qui traverse l'échangeur de chaleur 56.
On notera que la température de l'huile moteur est de préférence au moins égale à la température de vaporisation du fluide caloporteur 22, pour que l'échangeur de chaleur 56 permette d'amener le fluide caloporteur depuis une phase liquide jusqu'à une phase vapeur.
On a représenté à la figure 4 le dispositif de dégivrage 10 selon un quatrième mode de réalisation qui diffère du dispositif de dégivrage 10 selon le troisième mode de réalisation en ce que le dispositif de circulation 26 comporte une turbine 64 qui est alimentée en fluide caloporteur 22 en phase vapeur par un conduit d'admission 66 reliée sur la chaudière électrique 40, et qui entraîne la pompe 36 en mouvement.
Ainsi, avant d'être injecté dans la lèvre 12, le liquide caloporteur 22 en phase vapeur transite par la turbine 64, qui fonctionne comme une machine vapeur.
Comme on peut le voir à la figure 4, une vanne de régulation 67 est interposée entre la chaudière électrique 40 et la turbine 64, cette vanne étant commandée par l'unité centrale 42.
La température du fluide caloporteur 22 à l'entrée de la turbine 64 devra vérifier l'équation suivante :
Tentrée = Tsat. (1 + ε) + W/Cp
avec Tentrée pour la température de fluide caloporteur à l'entrée de la turbine 64 en degrés Kelvin, Tsat pour la température de vaporisation du fluide caloporteur 22 dans les conditions de pression de la lèvre 12 degrés Kelvin, ε pour un coefficient de marge, W pour la puissance de la pompe 36 nécessaire à l'injection du fluide caloporteur 22 dans la lèvre 12 en Watt et Cp pour le coefficient calorifique à pression constante du fluide caloporteur 22. Cette condition permet de conserver une phase vapeur en sortie de pompe 36 tout en injectant le fluide caloporteur 22 dans la lèvre 12 à une température proche du point de condensation, ou point de rosée.
En régime permanent, l'énergie migre vers les zones de condensation dont le coefficient d'échange thermique de condensation est de l'ordre de 1200 à 1500 W/K.m2 (unité en Watts par mètre carré Kelvin) alors que l'échange thermique en phase gazeuse dépasse difficilement 300 W/K.m2.
La température du fluide caloporteur 22 est fixée par le point de rosée choisi dans la lèvre 12.
La cloison arrière 18 reste à une température sensiblement voisine de la température du fluide caloporteur 22 en phase vapeur injecté dans la lèvre 12.
La température de la lèvre 12 reste égale à la température de condensation du fluide caloporteur 22 si l'énergie apportée le fluide caloporteur 22 est supérieure à l'énergie de vaporisation de goutte extérieure, ce qui vérifie l'équation suivante :
Q x DH = f x S
Avec S, en mètre carré, pour la surface de la lèvre à dégivrer, / en Joule x mètre / seconde pour le flux à maintenir sur la paroi avant 16 à dégivrer pour obtenir l'évaporation ou la fusion du givre selon le but recherché, Q en mètre cube / seconde pour le débit de fluide caloporteur 22 à injecter et DH en Joule pour l'enthalpie de condensation qui est sensiblement égale à la chaleur latente d'évaporation du fluide caloporteur 22 à la pression régnant dans la lèvre 12.
On constate ainsi qu'il est toujours possible de dégivrer la lèvre 12 pourvu que le débit de fluide caloporteur 22 soit suffisant compte tenu de la chaleur latente du fluide caloporteur 22.
Il est donc préférable d'utiliser un fluide dont la chaleur latente est la plus élevée possible.
Le dispositif de dégivrage 10 selon l'invention présente plusieurs avantages.
En effet, le dispositif de dégivrage 10 est autorégulant en température dans la lèvre 12 en fonction de la pression dans cette zone.
Il n'est pas nécessaire de surveiller la température les zones de surchauffe éventuelles. Si une zone n'a plus de gouttelette à vaporiser, sa température se stabilise entre la température de la vapeur et la température de condensation du fluide caloporteur 22.
La lèvre 12 et son environnement ne peuvent pas dépasser la température du fluide caloporteur 22 en phase vapeur injecté qui est régulé par le système de chauffage 28 et qui est piloté par les propriétés du fluide caloporteur 22.
Aucun capteur de température n'est donc nécessaire.
La qualité du flux de condensation compense le besoin de température qui peut rester en dessous de 1 10 degrés Celsius, voire moins, avec une efficacité bien meilleur qu'un système à air ou un système électrique à effet joule.
L'énergie calorifique de l'huile moteur est récupérée par l'échangeur de chaleur 56 à changement de phase de façon efficace dans la plupart des cas de vol de l'aéronef.
En phase de descente, si l'huile n'est pas assez chaude, la chaudière électrique 40 peut être utilisée.
La chaudière électrique 40 permet également de surchauffer le fluide caloporteur 22 si la turbine 64 nécessite une puissance, donc une température d'admission, trop élevée pour être issue de l'échangeur de chaleur 56.
Ainsi, l'invention permet de s'affranchir d'élément de résistance électrique lourd et nécessitant une régulation complexe.
Si seule l'énergie électrique est utilisée pour chauffer le fluide caloporteur 22, la chaudière électrique présente un volume compact de l'ordre de un litre.
Aussi, la turbine et la pompe sont les seuls éléments mobiles du système avec les vannes.
La masse du dispositif de dégivrage 10 est sensiblement inférieure à celle d'un système aéraulique ou électrique, le flux du fluide caloporteur 22 étant quatre fois supérieur à celui de l'air et le débit massique associé est quatre fois plus faible pour la même efficacité.
Comme représenté en figure 6, on pourra avantageusement ajouter un ventilateur 80 dans le conduit en forme de "D" 90 afin de faire circuler le fluide 22 en phase gazeuse dans ce conduit et homogénéiser le flux thermique à la paroi 16.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de dégivrage (10) pour lèvre (12) d'entrée d'air de nacelle (14) de turboréacteur d'aéronef, la lèvre (12) formant un volume qui est délimité par une paroi avant (16) à dégivrer, formant bord d'attaque, et une cloison arrière (18), le dispositif (10) comportant un circuit de dégivrage dans lequel circule un fluide caloporteur (22) qui fonctionne sous forme diphasique, le circuit comprenant au moins :
- un réservoir (24) qui contient le fluide caloporteur (22),
- un dispositif de circulation (26) du fluide caloporteur (22) dans le circuit de dégivrage qui comporte au moins une pompe (36) de circulation,
- un système de chauffage (28) du fluide caloporteur (22) qui est conçu pour amener ledit fluide dans une phase vapeur,
- un conduit d'entrée (30) du fluide caloporteur (22) qui débouche dans la lèvre (12), à travers la cloison arrière (18), pour injecter le fluide caloporteur (22) en phase vapeur à l'intérieur de la lèvre (12) à une température proche de son point de condensation, le fluide changeant de phase en se condensant sur la paroi avant (16) de la lèvre (12) pour dégivrer la lèvre (12),
- un conduit de sortie (34) du fluide caloporteur (22) qui débouche dans la lèvre (12), à travers la cloison arrière (18), pour évacuer le fluide caloporteur (22) hors de la lèvre (12).
2. Dispositif de dégivrage (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de circulation (26) comporte une turbine (64) qui est alimentée en fluide caloporteur (22) en phase vapeur par un conduit d'admission (66), et qui entraîne la pompe (36) en mouvement.
3. Dispositif de dégivrage (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de circulation (26) comporte un moteur (38) qui entraîne la pompe (36) en mouvement.
4. Dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système de régulation qui comporte :
- une unité centrale (42) de commande, - un capteur de température (44) qui mesure la température du fluide caloporteur (22) à la sortie du système de chauffage (28) et qui communique avec l'unité centrale (42).
5. Dispositif de dégivrage (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de régulation comporte une soupape de surpression (46) qui permet de diminuer la pression dans le circuit de dégivrage et dans la lèvre (12).
6. Dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le système de régulation comporte un manomètre (48) de contrôle de la pression dans la lèvre (12) qui communique avec l'unité centrale (42).
7. Dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le système de régulation comporte une pluralité de vannes de régulation qui sont adaptées pour réguler la pression du fluide caloporteur (22) dans le circuit de dégivrage et pour réguler la pression du fluide caloporteur (22) injecté dans la lèvre (12).
8. Dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de chauffage (28) comporte une chaudière électrique (40) qui est conçue pour chauffer le fluide caloporteur (22).
9. Dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de chauffage (28) comporte un échangeur de chaleur (56) qui est alimenté en huile chauffée par le turboréacteur, et qui est adapté pour transférer de l'énergie thermique depuis ladite huile jusqu'au fluide caloporteur (22).
10. Dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (24) est formé par un puisard qui est ménagé dans une partie inférieure de la lèvre (12), et qui est adapté pour que le fluide caloporteur (22) s'écoule par gravité dans ledit réservoir (24), et en
ce que le conduit de sortie (34) puise le fluide caloporteur (22) en phase liquide dans le réservoir (24) pour évacuer le fluide caloporteur (22) contenu dans la lèvre (12).
1 1 . Dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ventilateur (80) assure une circulation circonférentielle du fluide caloporteur (22) en phase vapeur dans la lèvre (12).
12. Nacelle (14) de turboréacteur d'aéronef équipée d'un dispositif de dégivrage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
PCT/FR2016/052500 2015-09-29 2016-09-29 Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef WO2017055765A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1559184A FR3041703B1 (fr) 2015-09-29 2015-09-29 Dispositif de degivrage pour levre d’entree d’air de nacelle de turboreacteur d’aeronef
FR1559184 2015-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017055765A1 true WO2017055765A1 (fr) 2017-04-06

Family

ID=54608834

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2016/052501 WO2017055766A1 (fr) 2015-09-29 2016-09-29 Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef
PCT/FR2016/052500 WO2017055765A1 (fr) 2015-09-29 2016-09-29 Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2016/052501 WO2017055766A1 (fr) 2015-09-29 2016-09-29 Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180216529A1 (fr)
EP (1) EP3356230A1 (fr)
CA (1) CA2998954A1 (fr)
FR (1) FR3041703B1 (fr)
WO (2) WO2017055766A1 (fr)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180229850A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-16 Pratt & Whitney Canada Corp. Anti-icing system for gas turbine engine
FR3094345B1 (fr) * 2019-03-27 2021-03-05 Thales Sa Équipement aéronautique pour un aéronef
FR3094749B1 (fr) * 2019-04-03 2021-11-19 Safran Nacelles Système de refroidissement de turboréacteur pour aéronef
US11384687B2 (en) 2019-04-04 2022-07-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Anti-icing system for gas turbine engine
CN114056580B (zh) * 2022-01-14 2022-05-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种带油箱增压的唇口热气防冰系统及防冰方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR864818A (fr) * 1939-12-22 1941-05-06 Perfectionnements apportés aux systèmes de dégivrage pour engins à moteur, notamment à ceux pour aérodynes
US4671348A (en) * 1985-05-21 1987-06-09 Mcdonnell Douglas Corporation Transverse flow edge heat pipe
EP1760291A2 (fr) * 2005-09-01 2007-03-07 General Electric Company Procédé et appareil pour l'opération d'une turbine à gaz
EP1895123A2 (fr) * 2006-08-31 2008-03-05 GENERAL ELECTRIC COMPANY (a New York Corporation) Système antigivrage de l'entrée d'engin et système de refroidissement d'un lubrifiant
FR2987602A1 (fr) * 2012-03-02 2013-09-06 Aircelle Sa Nacelle de turbomoteur equipe d'un echangeur de chaleur
US20140190162A1 (en) * 2009-10-27 2014-07-10 Flysteam, Llc Heat Recovery System for a Gas Turbine Engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR864818A (fr) * 1939-12-22 1941-05-06 Perfectionnements apportés aux systèmes de dégivrage pour engins à moteur, notamment à ceux pour aérodynes
US4671348A (en) * 1985-05-21 1987-06-09 Mcdonnell Douglas Corporation Transverse flow edge heat pipe
EP1760291A2 (fr) * 2005-09-01 2007-03-07 General Electric Company Procédé et appareil pour l'opération d'une turbine à gaz
EP1895123A2 (fr) * 2006-08-31 2008-03-05 GENERAL ELECTRIC COMPANY (a New York Corporation) Système antigivrage de l'entrée d'engin et système de refroidissement d'un lubrifiant
US20140190162A1 (en) * 2009-10-27 2014-07-10 Flysteam, Llc Heat Recovery System for a Gas Turbine Engine
FR2987602A1 (fr) * 2012-03-02 2013-09-06 Aircelle Sa Nacelle de turbomoteur equipe d'un echangeur de chaleur

Also Published As

Publication number Publication date
US20180216529A1 (en) 2018-08-02
FR3041703B1 (fr) 2019-08-16
FR3041703A1 (fr) 2017-03-31
CA2998954A1 (fr) 2017-04-06
EP3356230A1 (fr) 2018-08-08
WO2017055766A1 (fr) 2017-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017055765A1 (fr) Dispositif de dégivrage pour lèvre d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur d'aéronef
EP2819921B1 (fr) Nacelle de turbomoteur équipé d'un échangeur de chaleur
EP2021247B1 (fr) Unite et procede de conditionnement d'air
EP2427372B1 (fr) Dispositif de dégivrage pour pales de propulseur de type propfan
EP3473833B1 (fr) Système de protection contre le givre pour nacelle de moteur d'aéronef
EP2618675B1 (fr) Dispositif de thermonébulisation d'un liquide et procédé associé
EP2334504A1 (fr) Vehicule automobile a moteur electrique comportant un circuit de refroidissement du circuit electronique de puissance connecte a un radiateur de chauffage de l'habitacle
FR2715211A1 (fr) Procédé d'exploitation d'un système de réfrigération et système de réfrigération fonctionnant selon ce procédé.
FR2897894A1 (fr) Capteur isotherme a degivrage
EP4158169A1 (fr) Installation de réchauffement d'un carburant cryogénique
FR3006992A1 (fr) Systeme de chauffage de l habitacle d un aeronef muni d un echangeur thermique annulaire autour de la tuyere d echappement
FR2992347A1 (fr) Recepteur de turbomachine d'aeronef a doublet d'helices contrarotatives non carenees, comprenant une turbine libre exterieure a maintien renforce
WO2014135812A1 (fr) Nacelle équipée d'un circuit de refroidissement d'huile à échangeur intermédiaire
EP2186573A1 (fr) Dispositif et procédé de thermonébulisation d'un liquide
FR3022989A1 (fr) Chauffe-eau thermodynamique
EP3640140A1 (fr) Nacelle de moteur d'aéronef comprenant un système de protection contre le givre
EP2782435B1 (fr) Convertisseur de puissance électrique pour un véhicule ferroviaire
FR2915520A1 (fr) Ensemble moteur comprenant un ou plusieurs caloducs pour le refroidissement d'un compresseur haute pression
WO2014202521A1 (fr) Element destine au refroidissement de l'air d'un vehicule automobile
FR3039208A1 (fr) Degivrage d’une levre d’entree d’air et refroidissement d’un carter de turbine d’un ensemble propulsif d’aeronef
WO2010043829A2 (fr) Pompe a chaleur
FR3060401A1 (fr) Appareil extincteur et procede d’extinction d’un feu par aspiration
EP0036355B1 (fr) Installation de chauffage pour locaux à usage d'habitation ou industriel
EP3194874B1 (fr) Caloduc et procédé de réalisation d'un caloduc.
EP2213858A1 (fr) Dispositif de rechauffage du liquide de lave-glace d'un vehicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16787495

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16787495

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1