WO2017187079A1 - Dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage - Google Patents

Dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage Download PDF

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WO2017187079A1
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arming
laser diode
optical signal
propulsion system
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Romain Thiriet
Guillaume DEMEZON
Jean Michel BAZET
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Safran Helicopter Engines SAS
Safran Ceramics SA
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Safran Helicopter Engines SAS
Safran Ceramics SA
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    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/113—Initiators therefor activated by optical means, e.g. laser, flashlight
    • 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
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    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
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    • F02C7/272—Fluid drives generated by cartridges
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    • 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

  • the invention relates to a system for igniting a solid charge of a gas generator.
  • the invention relates to a mechanical drive device comprising such a system for igniting a gas generator, in particular a device for mechanically driving a shaft of a propulsion system of an aircraft.
  • a device for mechanical drive of a shaft of a propulsion system of an aircraft allows a punctual contribution of mechanical power to a propulsion system of an aircraft, in various situations.
  • the mechanical drive device can allow a fast reactivation of the engine in standby so that it reaches its nominal speed quickly.
  • a mechanical drive device is described in the French patent application filed by Snecma, Turbomeca and Herakles, and published under the number F 3010740 A1.
  • the drive device can also be used. bring a complement of power to the functional engine which then operates in specific regime called OEI (for One Engine Inoperative in English).
  • the mechanical drive device can provide a punctual contribution of mechanical power for example for the autorotation of the helicopter, or to provide additional power.
  • a mechanical drive device is described in the French patent application filed by Snecma, Turbomeca and Herakles, and published under the number FR3019588 Al.
  • a mechanical drive device comprises a generator 12 of solid-filler gas, in particular solid propellant.
  • This gas generator 12 comprises an output connected to an inlet of a turbine 14 driving a drive shaft 16.
  • the gas formed is expanded in the drive turbine 14, thus driving the drive shaft 16 to be coupled to a shaft 18 of the propulsion system, thereby permitting the supply of a punctual contribution of power to this shaft 18 of the propulsion system.
  • the shaft 18 of the propulsion system is connected to equipment 20 of the aircraft requiring a punctual power supply.
  • the shaft of the propulsion system is for example, in the cases described above, a shaft of a gas generator of a turbine engine of the aircraft, a shaft of the free turbine of a turbine engine of the aircraft, a shaft the main gearbox of a helicopter, etc.
  • the drive shaft 16 may be coupled to several shafts of the propulsion system, successively or simultaneously depending on the operating modes of the aircraft.
  • the solid charge of the gas generator 12 is ignited by an ignition system.
  • FIG. 1 shows a training device comprising a system
  • the ignition system 22 comprises a control device 24 for sending a firing command to a connector 26 of an electro-pyrotechnic initiator.
  • the control device 24 is for example a computer or a computer, generally disposed in the area of the aircraft dedicated to electronic equipment, said avionics area.
  • the electropyrotechnic initiator 28 comprises a filament 30 connected to said connector 26.
  • the firing order is an electrical signal transmitted by an electric cable 32.
  • the electrical signal is of sufficient power for the filament to heat up and transmit its heat to a so-called primary pyrotechnic composition 34 compacted on the filament 30.
  • the primary pyrotechnic composition 34 ignites and allows the ignition of the solid charge of the gas generator 12.
  • the gas generator 12 is located in the engine zone of the aircraft, that is to say close to the propulsion system.
  • the electro-pyrotechnic initiator 28 and the electric cable 32 are subjected to electromagnetic disturbances (radio frequency HI F for High Intensity Radiated Fields, etc.).
  • electromagnetic disturbances radio frequency HI F for High Intensity Radiated Fields, etc.
  • a physical barrier called the device 36 arming, avoids the ignition of the gas generator 12 without receiving a second order, said arming order, transmitted by a second cable 38 electrical.
  • the arming device 36 is arranged between the electro-pyrotechnic initiator 28 and the gas generator 12, that is to say in the engine zone, which is subjected to numerous environmental constraints (frost, frost, rain, temperature, etc.).
  • the arming device 36 also subject to numerous environmental constraints due to its location in the engine zone, must be protected, which increases the cost and mass of the aircraft.
  • control device 24 must frequently include a converter to adapt the electrical signals that it sends so as to present the power and intensity necessary for warming the filament 30.
  • the ignition system 22 is not testable once installed in the aircraft. In fact, one is prohibited from testing the system vis-à-vis the risk of inadvertent initiation.
  • the inventors have therefore sought a more reliable solution to the ignition of a gas generator of a mechanical drive device.
  • the invention aims to overcome at least some of the disadvantages of known drawbacks.
  • the invention aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a mechanical drive device comprising an ignition system with little electromagnetic interference.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment, a mechanical drive device comprising an ignition system allowing a reliable ignition for fast reactivation of a motor in standby.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a mechanical drive device comprising an ignition system that is not subject to physical disturbances and environmental constraints.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment, a mechanical drive device comprising an ignition system that can be easily tested.
  • the invention relates to a system for igniting a solid charge of a gas generator, characterized in that it comprises:
  • control device electrically connected to the laser diode and the arming device
  • the driving device is adapted to send a firing command to the laser diode and an arming command to the arming device
  • the laser diode is adapted to transmit an optical signal in the event of reception of the order of Firing
  • the optical line is adapted to transmit the optical signal emitted by the laser diode
  • the arming device is adapted to present a first state, said disarmed state, in which the arming device prevents the propagation of the optical signal in the optical line, and a second state, said armed state, in which the device of arming allows the propagation of the optical signal in the optical line, the armed state being activated in case of reception of the arming order
  • the pyrotechnic initiation device comprises a so-called secondary pyrotechnic composition adapted to be initiated by said optical signal and to ignite the solid charge of the gas generator.
  • the invention relates to a device for mechanically driving at least one shaft of a propulsion system of an aircraft, comprising a solid propellant gas generator, an output of the gas generator being connected to an input of a driving turbine of a drive shaft intended to be coupled to at least one shaft of the propulsion system, characterized in that it comprises a solid propellant ignition system of the gas generator, said system of ignition comprising:
  • control device electrically connected to the laser diode and the arming device
  • control device is adapted to send a firing command to the laser diode and an arming command to the arming device
  • the laser diode is adapted to transmit an optical signal in the event of reception of the firing order fire
  • the optical line is adapted to transmit the optical signal emitted by the laser diode
  • the arming device is adapted to present a first state, said disarmed state, in which the arming device prevents the propagation of the optical signal in the optical line, and a second state, said armed state, in which the device of arming allows the propagation of the optical signal in the optical line, the armed state being activated in case of reception of the arming order,
  • the pyrotechnic initiation device comprises a composition pyrotechnic secondary, adapted to be initiated by said optical signal and to turn on the solid charge of the gas generator.
  • An ignition system therefore allows a more reliable ignition of the solid charge of the gas generator by reducing the exposure to electromagnetic interference.
  • the optical line composed of at least one optical fiber, is insensitive to these disturbances.
  • the arming device can also be placed in an environment close to the laser diode and the control device, especially in the avionics area, thereby reducing the environmental constraints to which it is subjected. Reducing these constraints reduces the shielding and protection of equipment, thereby reducing the cost and weight of the aircraft.
  • the laser diode can initiate the secondary pyrotechnic composition by emitting an optical signal requiring an optical power (for example about 2W), which can be obtained by an electric power (about 5W, variable according to the type of diode) lower than the power electrical required for the initiation of a primary pyrotechnic composition by a filament, which is about 16W.
  • an optical power for example about 2W
  • an electric power about 5W, variable according to the type of diode
  • the mechanical drive device thus uses a reliable ignition system, both because it makes it possible to avoid an untimely start without a will to fire, and because it makes it possible to ensure that it will be triggered in case of firing intention in emergency cases where the drive device makes it possible to restart a motor in standby, provide an autorotation or provide additional power to an engine when another engine fails.
  • Proper operation of the ignition system of the mechanical drive device is all the more secure when the ignition system includes a test device for verifying the integrity of the optical line.
  • the environmental constraints of the equipment are reduced by the movement of equipment towards the avionic zone and away from the engine zone.
  • the shaft of the propulsion system of the aircraft can be, according to the embodiments, a shaft of a gas generator of a turbine engine of the aircraft, a shaft of the free turbine of a turbine engine of the aircraft, a shaft of the main gearbox of a helicopter, etc.
  • the ignition system comprises a test device comprising a test diode and a photosensitive sensor disposed in the cocking device, and a dichroic filter arranged in the pyrotechnic initiation device, the diode of test being configured to transmit a test optical signal of a test wavelength different from the wavelength of the optical signal emitted by the laser diode, the dichroic filter being configured to pass the optical signal emitted by the diode laser and to reflect the optical test signal to the optical line, and the photosensitive sensor being configured to receive the reflected test optical signal.
  • the test device makes it possible to test the integrity of the optical line, without the risk of initiating the secondary pyrotechnic composition.
  • the arming device comprises optical line alignment means adapted to align the optical line with the laser diode when the arming device is in the armed state and to misalign the line. optics of the laser diode when the arming device is in the disarmed state.
  • the cocking device is disposed in an environment close to the laser diode, typically the avionic zone, little constrained, and allows a reliable arming / disarming of the ignition system.
  • the invention also relates to an ignition system and a mechanical drive device characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic view of a mechanical drive device comprising an ignition system according to the prior art, described above,
  • FIG. 2 is a schematic view of a mechanical drive device comprising an ignition system according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a device 100 for mechanically driving a shaft of a propulsion system of an aircraft comprising an ignition system 122 according to one embodiment of the invention.
  • This ignition system 122 enables the ignition of a solid charge of a solid propellant gas generator 12 of the driving device 100.
  • the gas generator 12, the drive turbine 14, the drive shaft 16 and the propulsion shaft 18 of the drive device 100 have already been described previously.
  • the ignition system 122 comprises a control device 124 for sending a firing command 132 to a laser diode 130.
  • the control device 124 is for example a computer or a computer, generally disposed in the area of the aircraft dedicated to electronic equipment, said avionics area.
  • the signal transmitted to the laser diode 130 is an electronic signal enabling the illumination of the laser diode 130.
  • the laser diode 130 emits an optical signal transmitted by an optical line 140 composed of at least one optical fiber.
  • the optical line 140 is connected to a pyrotechnic initiation device 128 (also called opto-pyrotechnic initiator) comprising a connector 126 and a secondary pyrotechnic composition 134.
  • the secondary pyrotechnic composition 134 is less sensitive to electromagnetic, electrostatic, friction and shock attack than a primary pyrotechnic composition.
  • the laser diode emits an optical signal of sufficient power that the secondary pyrotechnic composition 134 is initiated directly by the optical signal whose optical power causes thermal heating.
  • the secondary pyrotechnic composition 134 ignited allows the ignition of the gas generator.
  • the arming device 136 has two states, a first state, said armed state in which it allows the propagation of the optical signal in the optical line, and a second state called disarmed state in which the arming device 136 prevents the propagation of the signal. optical signal in the optical line 140.
  • the arming device 136 comprises, for example, means for aligning the optical line 140 making it possible to align the optical line 140 with the laser diode 130 when the arming device 136 is in the armed state and to misalign the line 140 the laser diode 130 when the arming device 136 is in the disarmed state.
  • the arming device 136 is in the armed state when it receives an arming command 138 from the piloting device 124, and is otherwise in the disarmed state.
  • the laser diode 130 and the arming device 136 are shown as distinct, but according to other embodiments, they may be included in the same equipment.
  • the ignition system 122 further comprises a test device: a test diode (not shown), a dichroic filter 142 and a photosensitive sensor (of the photodiode or phototransistor type, for example, not shown).
  • the test diode and the photosensitive sensor are integrated into the arming device 136.
  • the test diode makes it possible, on receipt of a test command, to transmit a different optical test signal of wavelength to the optical signal sent for ignition, and of lower power.
  • the dichroic filter is designed, thanks to the differences in wavelength, to pass the optical signal sent by the laser diode and reflect the optical test signal.
  • the lower power used makes it possible to ensure that the secondary pyrotechnic composition 134 will not be accidentally initiated. If the optical line 140 is functional, the optical test signal is transmitted by the optical line 140, reflected by the dichroic filter 142, and received by the photosensitive sensor. If the optical line 140 is not functional, the photosensitive sensor will not receive the optical test signal.
  • the firing order 132 and the arming order 138 are transmitted by electronic connections (cables, wires, etc.). These connections being only in the avionic zone, they are not subject to electromagnetic disturbances between the avionic zone and the engine zone, contrary to the prior art.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage comprenant un dispositif (124) de pilotage, une diode (130) laser adaptée pour émettre un signal optique en cas de réception d'un ordre de mise à feu, une ligne (140) optique adaptée pour transmettre le signal optique, un dispositif (136) d'armement adapté pour présenter un premier état, dit état désarmé, dans lequel le dispositif (136) d'armement empêche la propagation du signal optique dans la ligne (140) optique, et un deuxième état, dit état armé, dans lequel le dispositif (136) d'armement permet la propagation du signal optique dans la ligne (140) optique, l'état armé étant activé qu'en cas de réception d'un ordre d'armement, et un dispositif (128) d'initiation pyrotechnique comprenant une composition (134) pyrotechnique secondaire, adaptée pour être initiée par ledit signal optique et pour allumer la charge solide du générateur (12) de gaz.

Description

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT MÉCANIQUE COMPRENANT UN SYSTÈME D'ALLUMAGE
1. Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un système d'allumage d'une charge solide d'un générateur de gaz. En particulier, l'invention concerne un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un tel système d'allumage d'un générateur de gaz, en particulier un dispositif d'entraînement mécanique d'un arbre d'un système propulsif d'un aéronef.
2. Arrière-plan technologique
Un dispositif d'entraînement mécanique d'un arbre d'un système propulsif d'un aéronef permet un apport ponctuel de puissance mécanique à un système propulsif d'un aéronef, dans diverses situations.
Par exemple, pour les hélicoptères bimoteurs, il est possible qu'un des deux moteurs utilisés soit mis en veille pour diminuer la consommation énergétique en vol. En cas de disfonctionnement du moteur qui n'est pas en veille, le dispositif d'entraînement mécanique peut permettre une réactivation rapide du moteur en veille afin qu'il atteigne rapidement son régime nominal. Un tel dispositif d'entraînement mécanique est décrit dans la demande de brevet français déposée par Snecma, Turbomeca et Herakles, et publiée sous le numéro F 3010740 Al. Lorsqu'un des moteurs est défaillant, le dispositif d'entraînement peut aussi permettre d'apporter un complément de puissance au moteur fonctionnel qui fonctionne alors en régime spécifique dit OEI (pour One Engine Inoperative en anglais).
Pour les hélicoptères monomoteurs, le dispositif d'entraînement mécanique peut apporter un apport ponctuel de puissance mécanique par exemple pour l'autorotation de l'hélicoptère, ou pour apporter un complément de puissance. Un tel dispositif d'entraînement mécanique est décrit dans la demande de brevet français déposée par Snecma, Turbomeca et Herakles, et publiée sous le numéro FR3019588 Al.
Comme représenté sur les figures 1 et 2, un dispositif d'entraînement mécanique comprend un générateur 12 de gaz à charge solide, notamment à propergol solide. Ce générateur 12 de gaz comprend une sortie reliée à une entrée d'une turbine 14 d'entraînement d'un arbre 16 d'entraînement. Lorsque la charge solide du générateur 12 de gaz est allumée, le gaz formé est détendu dans la turbine 14 d'entraînement, entraînant ainsi l'arbre 16 d'entraînement destiné à être couplé à un arbre 18 du système propulsif, permettant ainsi la fourniture d'un apport ponctuel de puissance à cet arbre 18 du système propulsif. L'arbre 18 du système propulsif est relié à un équipement 20 de l'aéronef nécessitant un apport ponctuel de puissance. L'arbre du système propulsif est par exemple, selon les cas décrits précédemment, un arbre d'un générateur de gaz d'un turbomoteur de l'aéronef, un arbre de la turbine libre d'un turbomoteur de l'aéronef, un arbre de la boite de transmission principale d'un hélicoptère, etc. L'arbre 16 d'entraînement peut être couplé à plusieurs arbres du système propulsif, successivement ou simultanément selon les modes de fonctionnement de l'aéronef.
La charge solide du générateur 12 de gaz est allumée par un système d'allumage.
La figure 1 représente un dispositif 10 d'entraînement comprenant un système
22 d'allumage selon l'art antérieur. Le système 22 d'allumage comprend un dispositif 24 de pilotage, permettant d'envoyer un ordre de mise à feu à un connecteur 26 d'un initiateur électro-pyrotechnique. Le dispositif 24 de pilotage est par exemple un ordinateur ou un calculateur, généralement disposé dans la zone de l'aéronef dédiée aux équipements électroniques, dite zone avionique. L'initiateur 28 électropyrotechnique comprend un filament 30 relié audit connecteur 26. L'ordre de mise à feu est un signal électrique transmis par un câble 32 électrique. Le signal électrique est d'une puissance suffisante pour que le filament s'échauffe et transmette sa chaleur à une composition 34 pyrotechnique dite primaire compactée sur le filament 30. La composition 34 pyrotechnique primaire s'allume et permet l'allumage de la charge solide du générateur 12 de gaz.
Le générateur 12 de gaz se trouve dans la zone moteur de l'aéronef, c'est-à-dire à proximité du système propulsif.
De plus, l'initiateur 28 électro-pyrotechnique et le câble 32 électrique sont soumis à des perturbations électromagnétiques (radiofréquence HI F pour High Intensity Radiated Fields en anglais, foudre, etc.). Ainsi, sous l'effet de ces perturbations, il est possible que le filament 30 s'échauffe sans réception de l'ordre de mise à feu, ce qui peut provoquer un allumage intempestif de la composition 34 pyrotechnique primaire.
Pour éviter cela, une barrière physique, appelée dispositif 36 d'armement, permet d'éviter l'allumage du générateur 12 de gaz sans réception d'un deuxième ordre, dit ordre d'armement, transmis par un deuxième câble 38 électrique. Le dispositif 36 d'armement est disposé entre l'initiateur 28 électro-pyrotechnique et le générateur 12 de gaz, c'est-à-dire dans la zone moteur, qui est soumise à de nombreuses contraintes environnementales (givre, gel, pluie, température, etc.).
Cette solution présente beaucoup d'inconvénients : pour éviter les effets des perturbations électromagnétiques HI F et foudre, les câbles et équipements doivent être blindés, ce qui augmente le coût et la masse de l'aéronef.
Le dispositif 36 d'armement, également soumis à de nombreuses contraintes environnementales en raison de sa situation dans la zone moteur, doit être protégé, ce qui augmente le coût et la masse de l'aéronef.
De plus, le dispositif 24 de pilotage doit fréquemment comprendre un convertisseur pour adapter les signaux électriques qu'il envoie de façon à présenter la puissance et l'intensité nécessaire à réchauffement du filament 30.
Enfin, le système 22 d'allumage n'est pas testable une fois installé dans l'aéronef. Dans les faits, on s'interdit de tester le système vis-à-vis du risque d'initiation intempestive.
Les inventeurs ont donc cherché une solution plus fiable à l'allumage d'un générateur de gaz d'un dispositif d'entraînement mécanique.
3. Objectifs de l'invention
L'invention vise à pallier au moins certains des inconvénients des inconvénients connus.
En particulier, l'invention vise à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage peu soumis aux perturbations électromagnétiques.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage permettant un allumage fiable pour une réactivation rapide d'un moteur en veille.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage peu soumis aux perturbations physiques et contraintes environnementales.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage pouvant être facilement testé.
4. Exposé de l'invention
Pour ce faire, l'invention concerne un système d'allumage d'une charge solide d'un générateur de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend :
une diode laser,
un dispositif d'initiation pyrotechnique,
une ligne optique, reliée d'une part à la diode laser et d'autre part au dispositif d'initiation pyrotechnique,
- un dispositif d'armement, disposé entre la diode laser et la ligne optique,
un dispositif de pilotage, électriquement relié à la diode laser et au dispositif d'armement,
et en ce que
- le dispositif de pilotage est adapté pour envoyer un ordre de mise à feu à la diode laser et un ordre d'armement au dispositif d'armement, la diode laser est adaptée pour émettre un signal optique en cas de réception de l'ordre de mise à feu,
la ligne optique est adaptée pour transmettre le signal optique émis par la diode laser,
le dispositif d'armement est adapté pour présenter un premier état, dit état désarmé, dans lequel le dispositif d'armement empêche la propagation du signal optique dans la ligne optique, et un deuxième état, dit état armé, dans lequel le dispositif d'armement permet la propagation du signal optique dans la ligne optique, l'état armé étant activé qu'en cas de réception de l'ordre d'armement, le dispositif d'initiation pyrotechnique comprend une composition pyrotechnique dite secondaire, adaptée pour être initiée par ledit signal optique et pour allumer la charge solide du générateur de gaz.
En particulier, l'invention concerne un dispositif d'entraînement mécanique d'au moins un arbre d'un système propulsif d'un aéronef, comprenant un générateur de gaz à propergol solide, une sortie du générateur de gaz étant reliée à une entrée d'une turbine d'entraînement d'un arbre d'entraînement destiné à être couplé à au moins un arbre du système propulsif, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'allumage du propergol solide du générateur de gaz, ledit système d'allumage comprenant :
une diode laser,
un dispositif d'initiation pyrotechnique,
une ligne optique, reliée d'une part à la diode laser et d'autre part au dispositif d'initiation pyrotechnique,
un dispositif d'armement, disposé entre la diode laser et la ligne optique,
un dispositif de pilotage, électriquement relié à la diode laser et au dispositif d'armement,
et en ce que
le dispositif de pilotage est adapté pour envoyer un ordre de mise à feu à la diode laser et un ordre d'armement au dispositif d'armement, la diode laser est adaptée pour émettre un signal optique en cas de réception de l'ordre de mise à feu,
la ligne optique est adaptée pour transmettre le signal optique émis par la diode laser,
le dispositif d'armement est adapté pour présenter un premier état, dit état désarmé, dans lequel le dispositif d'armement empêche la propagation du signal optique dans la ligne optique, et un deuxième état, dit état armé, dans lequel le dispositif d'armement permet la propagation du signal optique dans la ligne optique, l'état armé étant activé qu'en cas de réception de l'ordre d'armement,
le dispositif d'initiation pyrotechnique comprend une composition pyrotechnique secondaire, adaptée pour être initiée par ledit signal optique et pour allumer la charge solide du générateur de gaz.
Un système d'allumage selon l'invention permet donc un allumage plus fiable de la charge solide du générateur de gaz par la réduction de l'exposition aux perturbations électromagnétiques. La ligne optique, composée d'au moins une fibre optique, est insensible à ces perturbations. Le dispositif d'armement peut en outre être placé dans un environnement proche de la diode laser et du dispositif de pilotage, notamment dans la zone avionique, réduisant ainsi les contraintes environnementales auxquelles il est soumis. La réduction de ces contraintes permet de réduire le blindage et la protection des équipements, réduisant ainsi le coût et la masse de l'aéronef.
La diode laser peut initier la composition pyrotechnique secondaire en émettant un signal optique nécessitant une puissance optique (par exemple environ 2W), qui peut être obtenue par une puissance électrique (par environ 5W, variable selon le type de diode) plus faible que la puissance électrique nécessaire à l'initiation d'une composition pyrotechnique primaire par un filament, qui est d'environ 16W.
L'utilisation d'une composition pyrotechnique secondaire moins sensible qu'une composition pyrotechnique primaire aux agressions électrostatiques, à la friction et aux chocs mécaniques, autorise à placer le système d'allumage en ligne avec le reste du générateur de gaz.
Le dispositif d'entraînement mécanique utilise ainsi un système d'allumage fiable, à la fois car il permet d'éviter un démarrage intempestif sans volonté de mise à feu, et car il permet de s'assurer qu'il sera déclenché en cas de volonté de mise à feu dans les cas d'urgence où le dispositif d'entraînement permet de remettre en marche un moteur en veille, assurer une autorotation ou fournir une puissance supplémentaire à un moteur lorsqu'un autre moteur est défaillant. Le bon fonctionnement du système d'allumage du dispositif d'entraînement mécanique est d'autant plus sûr lorsque le système d'allumage comprend un dispositif de test permettant de vérifier l'intégrité de la ligne optique. Les contraintes environnementales des équipements sont réduits de par le déplacement d'équipements vers la zone avionique et éloigné de la zone moteur.
L'arbre du système propulsif de l'aéronef peut être, selon les modes de réalisation, un arbre d'un générateur de gaz d'un turbomoteur de l'aéronef, un arbre de la turbine libre d'un turbomoteur de l'aéronef, un arbre de la boite de transmission principale d'un hélicoptère, etc.
Avantageusement et selon l'invention, le système d'allumage comprend un dispositif de test comprenant une diode de test et un capteur photosensible disposés dans le dispositif d'armement, et un filtre dichroïque disposé dans le dispositif d'initiation pyrotechnique, la diode de test étant configurée pour émettre un signal optique de test d'une longueur d'onde de test différente de la longueur d'onde du signal optique émis par la diode laser, le filtre dichroïque étant configuré pour laisser passer le signal optique émis par la diode laser et pour réfléchir le signal optique de test vers la ligne optique, et le capteur photosensible étant configuré pour recevoir le signal optique de test réfléchi.
Selon cet aspect de l'invention, le dispositif de test permet de tester l'intégrité de la ligne optique, sans risque d'initier la composition pyrotechnique secondaire.
Avantageusement et selon l'invention, le dispositif d'armement comprend des moyens d'alignement de la ligne optique, adaptés pour aligner la ligne optique avec la diode laser lorsque le dispositif d'armement est dans l'état armé et pour désaligner la ligne optique de la diode laser lorsque le dispositif d'armement est dans l'état désarmé.
Selon cet aspect de l'invention, le dispositif d'armement est disposé dans un environnement proche de la diode laser, typiquement la zone avionique, peu contraint, et permet un armement/désarmement fiable du système d'allumage.
L'invention concerne également un système d'allumage et un dispositif d'entraînement mécanique caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
5. Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage selon l'art antérieur, décrit précédemment, la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif d'entraînement mécanique comprenant un système d'allumage selon un mode de réalisation de l'invention.
6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté.
La figure 2 représente un dispositif 100 d'entraînement mécanique d'un arbre d'un système propulsif d'un aéronef comprenant un système 122 d'allumage selon un mode de réalisation de l'invention. Ce système 122 d'allumage permet l'allumage d'une charge solide d'un générateur 12 de gaz à propergol solide du dispositif 100 d'entraînement. Le générateur 12 de gaz, la turbine 14 d'entraînement, l'arbre 16 d'entraînement et l'arbre 18 propulsif du dispositif 100 d'entraînement ont déjà été décrit précédemment.
Le système 122 d'allumage comprend un dispositif 124 de pilotage, permettant d'envoyer un ordre 132 de mise à feu à une diode 130 laser. Le dispositif 124 de pilotage est par exemple un ordinateur ou un calculateur, généralement disposé dans la zone de l'aéronef dédiée aux équipements électroniques, dite zone avionique. Le signal transmis à la diode 130 laser est un signal électronique permettant l'allumage de la diode 130 laser.
La diode 130 laser émet un signal optique transmis par une ligne 140 optique composée d'au moins une fibre optique. La ligne 140 optique est reliée à un dispositif 128 d'initiation pyrotechnique (appelé aussi initiateur opto-pyrotechnique) comprenant un connecteur 126 et une composition 134 pyrotechnique secondaire. La composition 134 pyrotechnique secondaire est moins sensible aux agressions électromagnétiques, électrostatiques, frictions et chocs qu'une composition pyrotechnique primaire.
La diode laser émet un signal optique d'une puissance suffisante pour que la composition 134 pyrotechnique secondaire soit initiée directement par le signal optique dont la puissance optique provoque un échauffement thermique. La composition 134 pyrotechnique secondaire allumée permet l'allumage du générateur de gaz.
Même si le risque de déclenchement non souhaité de la composition 134 pyrotechnique secondaire est limité du fait de l'utilisation d'une ligne optique, la fiabilité du système d'allumage est augmentée par l'ajout d'un dispositif 136 d'armement. Le dispositif 136 d'armement présente deux états, un premier état, dit état armé dans lequel il permet la propagation du signal optique dans la ligne optique, et un deuxième état dit état désarmé dans lequel le dispositif 136 d'armement empêche la propagation du signal optique dans la ligne 140 optique. Le dispositif 136 d'armement comprend par exemple des moyens d'alignement de la ligne 140 optique permettant d'aligner la ligne 140 optique avec la diode 130 laser lorsque le dispositif 136 d'armement est dans l'état armé et de désaligner la ligne 140 optique de la diode 130 laser lorsque le dispositif 136 d'armement est dans l'état désarmé.
Le dispositif 136 d'armement est dans l'état armé lorsqu'il reçoit un ordre 138 d'armement provenant du dispositif 124 de pilotage, et est dans l'état désarmé sinon.
La diode 130 laser et le dispositif 136 d'armement sont représentés comme distincts mais selon d'autres modes de réalisation, ils peuvent être compris dans le même équipement.
Dans ce mode de réalisation, le système 122 d'allumage comprend en outre un dispositif de test : une diode de test (non représentée), un filtre 142 dichroïque et un capteur photosensible (de type photodiode ou phototransistor par exemple, non représenté).
La diode de test et le capteur photosensible sont intégrés dans le dispositif 136 d'armement. La diode de test permet, à la réception d'un ordre de test, d'émettre un signal optique de test de longueur d'onde différente au signal optique envoyé pour l'allumage, et de puissance inférieure. Le filtre dichroïque est conçu, grâce aux différences de longueur d'onde, pour laisser passer le signal optique envoyé par la diode laser et réfléchir le signal optique de test. La puissance inférieure utilisée permet de s'assurer que la composition 134 pyrotechnique secondaire ne sera pas accidentellement initiée. Si la ligne 140 optique est fonctionnelle le signal optique de test est transmis par la ligne 140 optique, réfléchi par le filtre 142 dichroïque, et reçu par le capteur photosensible. Si la ligne 140 optique n'est pas fonctionnelle, le capteur photosensible ne recevra pas le signal optique de test.
L'ordre 132 de mise à feu et l'ordre 138 d'armement sont transmis par des connexions électroniques (câbles, fils, etc.). Ces connexions étant uniquement dans la zone avionique, elles ne sont pas soumises aux perturbations électromagnétiques entre la zone avionique et la zone moteur, contrairement à l'art antérieur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'entrainement mécanique d'au moins un arbre (18) d'un système propulsif d'un aéronef, comprenant un générateur (12) de gaz à propergol solide, une sortie du générateur (12) de gaz étant reliée à une entrée d'une turbine (14) d'entrainement d'un arbre (16) d'entrainement destiné à être couplé à au moins un arbre (18) du système propulsif, caractérisé en ce qu'il comprend un système (122) d'allumage du propergol solide du générateur de gaz, ledit système d'allumage comprenant :
une diode (130) laser,
un dispositif (128) d'initiation pyrotechnique,
une ligne (140) optique, reliée d'une part à la diode (130) laser et d'autre part au dispositif (128) d'initiation pyrotechnique, un dispositif (136) d'armement, disposé entre la diode (130) laser et la ligne (140) optique,
un dispositif (124) de pilotage, électriquement relié à la diode (130) laser et au dispositif (136) d'armement,
et en ce que
le dispositif (124) de pilotage est adapté pour envoyer un ordre (132) de mise à feu à la diode (130) laser et un ordre (138) d'armement au dispositif (136) d'armement,
la diode (130) laser est adaptée pour émettre un signal optique en cas de réception de l'ordre (132) de mise à feu,
la ligne (140) optique est adaptée pour transmettre le signal optique émis par la diode (130) laser,
le dispositif (136) d'armement est adapté pour présenter un premier état, dit état désarmé, dans lequel le dispositif (136) d'armement empêche la propagation du signal optique dans la ligne (140) optique, et un deuxième état, dit état armé, dans lequel le dispositif (136) d'armement permet la propagation du signal optique dans la ligne (140) optique, l'état armé étant activé qu'en cas de réception de l'ordre (138) d'armement,
le dispositif (128) d'initiation pyrotechnique comprend une composition (134) pyrotechnique secondaire, adaptée pour être initiée par ledit signal optique et pour allumer la charge solide du générateur de gaz.
2. Dispositif d'entraînement mécanique d'au moins un arbre (18) d'un système propulsif d'un aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'allumage comprend un dispositif de test comprenant une diode de test et un capteur photosensible disposés dans le dispositif (136) d'armement, et un filtre (142) dichroïque disposé dans le dispositif (128) d'initiation pyrotechnique, la diode de test étant configurée pour émettre un signal optique de test d'une longueur d'onde de test différente de la longueur d'onde du signal optique émis par la diode (130) laser, le filtre (142) dichroïque étant configuré pour laisser passer le signal optique émis par la diode (130) laser et pour réfléchir le signal optique de test vers la ligne (140) optique, et le capteur photosensible étant configuré pour recevoir le signal optique de test réfléchi.
3. Dispositif d'entraînement mécanique d'au moins un arbre (18) d'un système propulsif d'un aéronef selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (136) d'armement comprend des moyens d'alignement de la ligne optique, adaptés pour aligner la ligne (140) optique avec la diode (130) laser lorsque le dispositif (136) d'armement est dans l'état armé et pour désaligner la ligne (140) optique de la diode (130) laser lorsque le dispositif (136) d'armement est dans l'état désarmé.
4. Dispositif d'entraînement mécanique d'au moins un arbre (18) d'un système propulsif d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un arbre (18) du système propulsif couplé à l'arbre d'entraînement est un arbre d'un générateur de gaz d'un turbomoteur.
5. Dispositif d'entraînement mécanique d'au moins un arbre (18) d'un système propulsif d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un arbre (18) du système propulsif couplé à l'arbre d'entraînement est un arbre d'une turbine libre d'un turbomoteur.
6. Dispositif d'entrainement mécanique d'au moins un arbre (18) d'un système propulsif d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un arbre (18) du système propulsif couplé à l'arbre d'entrainement est un arbre d'une boite de transmission principale de l'aéronef.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3127286A1 (fr) * 2021-09-17 2023-03-24 Safran Aircraft Engines Déclenchement par laser d’un dispositif électrique ou électronique situé dans la partie en rotation d’une machine tournante

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3120767A1 (fr) * 2019-01-28 2020-08-06 Detnet South Africa (Pty) Ltd Agencement photosensible pour detonateur
US11859554B2 (en) * 2021-07-29 2024-01-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Fast engine re-start for multi-engine system and method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729012A (en) * 1995-04-25 1998-03-17 Lockheed Martin Corporation Photoluminescence built-in-test for optical systems
US8750340B1 (en) * 2010-07-28 2014-06-10 Intuitive Research And Technology Corporation Laser ordnance safe-arm distributor
FR3010740A1 (fr) * 2013-09-19 2015-03-20 Snecma Systeme et procede de demarrage d'urgence d'une turbomachine d'aeronef
WO2015150680A1 (fr) * 2014-04-03 2015-10-08 Turbomeca Chaîne motrice pour hélicoptère incorporant un module moteur pyrotechnique d'assistance et hélicoptère la comportant
FR3019588A1 (fr) * 2014-04-08 2015-10-09 Snecma Dispositif d'assistance d'un systeme propulsif a propergol solide d'un helicoptere monomoteur, helicoptere monomoteur comprenant un tel dispositif et procede correspondant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729012A (en) * 1995-04-25 1998-03-17 Lockheed Martin Corporation Photoluminescence built-in-test for optical systems
US8750340B1 (en) * 2010-07-28 2014-06-10 Intuitive Research And Technology Corporation Laser ordnance safe-arm distributor
FR3010740A1 (fr) * 2013-09-19 2015-03-20 Snecma Systeme et procede de demarrage d'urgence d'une turbomachine d'aeronef
WO2015150680A1 (fr) * 2014-04-03 2015-10-08 Turbomeca Chaîne motrice pour hélicoptère incorporant un module moteur pyrotechnique d'assistance et hélicoptère la comportant
FR3019588A1 (fr) * 2014-04-08 2015-10-09 Snecma Dispositif d'assistance d'un systeme propulsif a propergol solide d'un helicoptere monomoteur, helicoptere monomoteur comprenant un tel dispositif et procede correspondant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3127286A1 (fr) * 2021-09-17 2023-03-24 Safran Aircraft Engines Déclenchement par laser d’un dispositif électrique ou électronique situé dans la partie en rotation d’une machine tournante

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