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ARCHITECTURE DE PROPULSION D'AERONEF
INTEGRANT UN SYSTEME DE RECUPERATION D'ENERGIE
La présente invention concerne une architecture de propulsion d'un
aéronef tel qu'un aéronef à rotor ou voilure tournante tel qu'un hélicoptère
intégrant un système de récupération d'énergie.
L'aéronautique est un secteur historiquement marqué par une exigence
continue d'innovation et de progrès technologiques. La recherche de la
réduction
de l'impact environnemental du transport aérien, émission de gaz à effet de
serre
et bruit, s'inscrit naturellement dans cette démarche.
Les aéronefs à voilure tournantes sont connus pour leurs émissions de gaz
à effet de serre par passager et par kilomètre parcouru élevées.
Les futures réglementations imposeront de respecter des niveaux
d'émission de plus en plus bas d'où la nécessité d'améliorer l'efficacité du
système
de propulsion afin de réduire les émissions polluantes.
Concernant l'optimisation de la partie propulsive des hélicoptères, des
projets liés à l'amélioration du rendement des turbomoteurs ont permis
certains
gains de performances. D'autres projets liés à l'hybridation de l'hélicoptère
en
considérant différentes architectures permettent d'envisager des gains
supplémentaires.
Toutefois l'énergie électrique utilisée pour l'hybridation est généralement
stockée dans des batteries dont le poids est pénalisant pour la consommation
de
carburant et la charge utile.
Concernant les circuits auxiliaires, circuits électriques, hydrauliques et/ou
pneumatiques, l'énergie est prélevée sur la boîte accessoire ou la boîte de
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transmission principale (BTP), consommant du carburant pour l'alimentation de
ces systèmes.
La récupération d'énergie est aujourd'hui largement développée pour des
applications stationnaires telles que la cogénération.
Dans le cadre des projets d'hélicoptères hybrides, les concepts de rotors
hybrides mécanique/électrique ou bien entièrement électriques sont très
prometteurs. Il s'agit d'architectures dans lesquelles la puissance mécanique
nécessaire est fournie totalement ou en partie par un moteur électrique.
La présente invention traite de la récupération d'énergie thermique, de son
utilisation et de sa conversion en énergie électrique.
La présente invention propose en particulier un aéronef pourvu d'au moins
une turbine propulsive et comportant un système d'alimentation électrique d'au
moins un équipement, pour lequel le système d'alimentation électrique comporte
un dispositif de récupération d'énergie thermique installé sur la turbine,
fonctionnant avec comme source chaude l'énergie contenue dans les gaz
d'échappement de la turbine et comme source froide un fluide tel que l'air
ambiant, l'huile moteur, le fuel ou autre fluide de refroidissement de la
turbine.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif de récupération
d'énergie comporte:
20- un évaporateur, permettant de transférer une partie de
l'énergie
thermique contenue dans la source chaude à un fluide de travail, cet
évaporateur étant installé au niveau d'une tuyère de la turbine;
- une machine de transformation d'une énergie thermique du fluide de
travail en une énergie mécanique;
25- un générateur électrique alimenté par la machine de
transformation;
- un condenseur, permettant de condenser le fluide de travail en sortie
de la machine de transformation grâce à des échanges thermiques
avec la source froide;
- une pompe, pour compresser le fluide travail en sortie de
30 condenseur et le faire circuler dans l'évaporateur;
- un système de contrôle, permettant d'ajuster la puissance produite à
la puissance désirée, par exemple via un contrôle du débit et/ou de
la pression de la pompe.
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Selon un deuxième mode de réalisation, le dispositif de récupération
d'énergie comporte:
- un évaporateur, installé en sortie de la turbine, permettant de
transférer une partie de l'énergie thermique contenue dans la source
chaude à un gaz de travail, notamment de l'air;
- une machine de transformation d'une énergie thermique du gaz de
travail en une énergie mécanique;
- un générateur électrique alimenté par la machine de transformation;
10- un compresseur et son système de contrôle associé, prélevant l'air
ambiant et le compressant en amont de l'évaporateur.
Selon un troisième mode de réalisation, le dispositif de récupération
d'énergie comporte un ensemble de cellules thermoélectriques convertissant
directement la chaleur issue d'une tuyère de la turbine en électricité.
Le dispositif comporte avantageusement un système d'électronique de
puissance intégré en aval du générateur du système de récupération d'énergie,
le
système électronique de puissance réalisant une ou plusieurs des fonctions
suivantes:
- fonctionner au point de puissance maximum disponible au niveau du
système de récupération, par exemple par l'intégration d'une fonction
usuellement appelée Maximum Power Point Tracking ;
- participer au réglage de la tension, et ainsi participer à la qualité de
l'énergie électrique;
- mettre en forme l'énergie électrique en sortie du générateur pour son
utilisation par le (les) charge(s) ou le système de distribution
alimentés, par exemple la tension nominale générée par
l'électronique de puissance sera de 115Vac/400Hz, 28Vdc, 270Vdc,
540Vdc ou autre;
- adapter la consigne de puissance donnée au système de
récupération à la puissance demandée par la ou les charges
alimentées, ceci impliquant éventuellement un système de mesures /
communications entre le système de récupération, l'électronique de
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puissance, et éventuellement la(les) charge(s) ou le réseau de
distribution alimenté;
- protéger le système de récupération et son générateur contre les
surcharges, d'éventuels transitoires de charge indésirables,
protection spécifique du générateur (par exemple délestage en cas
de surchauffe de l'alternateur);
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de récupération
d'énergie réalise préférablement la génération de puissance optionnelle
électrique
en remplacement de toute ou partie des génératrices alimentées par des prises
de
mouvement sur une BTP/accessoires moteur.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, le dispositif de
récupération d'énergie est dédiée à l'alimentation de charges optionnelles
telles
que système de dégivrage/antigivrage, compresseur de climatisation, ou système
de chauffage électrique, la génération électrique du dispositif de
récupération
d'énergie alimentant spécifiquement un équipement optionnel ou un ensemble
d'équipements optionnels.
Selon une variante, le dispositif de récupération d'énergie est relié à un
système d'alimentation électrique pourvu d'un système de reconfiguration
adapté
à se reconfigurer de façon à alimenter une barre principale d'alimentation
électrique de l'aéronef au moyen du dispositif de récupération d'énergie en
cas de
perte de la génération principale
Le dispositif de récupération d'énergie alimente avantageusement le réseau
électrique principal de l'aéronef en remplacement ou complément (mise en
parallèle) de la génération alimentée par des prises de mouvement sur la BTP
ou
le boîtier accessoires moteur.
De manière alternative, le dispositif de récupération d'énergie alimente un
bus électrique indépendant, en supplément des barres de distribution
principales
alimentées par les sources BTP, créant ainsi une source supplémentaire
indépendante des autres.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de récupération
d'énergie alimente en outre des auxiliaires hydrauliques et/ou
mécaniques/pneumatiques.
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Selon un mode de réalisation particulier, l'aéronef de l'invention est un
hélicoptère à rotor principal et rotor arrière.
Le dispositif de récupération d'énergie constitue dans ce cas
avantageusement un système d'hybridation du rotor principal et/ou arrière, la
5 génération électrique du dispositif de récupération d'énergie étant associée
en
remplacement ou en complément des batteries utilisée pour l'hybridation et
placée
en série ou en parallèle de ces dernières.
Un système d'électronique de puissance intégré en aval du générateur du
dispositif de récupération d'énergie gère avantageusement la mise en parallèle
du
générateur de récupération avec à au moins un générateur principal de
l'aéronef
en cas de besoin.
La présente invention propose en outre un système d'entraînement d'au
moins un rotor d'un aéronef par énergie électrique en complément ou en
remplacement d'un système mécanique pour lequel l'énergie électrique est
fournie
au moins partiellement par au moins un dispositif de récupération d'énergie
thermique issue de gaz chauds d'un moteur à combustion interne de l'aéronef.
Avantageusement, le dispositif de récupération d'énergie thermique
comprend une machine thermodynamique utilisant un cycle thermodynamique
entre une source chaude, les gaz d'échappement du moteur à combustion interne,
et une source froide, l'air ambiant.
La machine thermodynamique comprend préférablement un premier
échangeur sur la source chaude, un second échangeur sur la source froide, un
fluide caloporteur circulant entre le premier et le second échangeurs et une
unité
de transformation d'énergie thermique en énergie mécanique entre les
échangeurs.
Avantageusement, le dispositif de récupération comprend une génératrice
électrique assurant une conversion mécanique/électrique couplée à ladite unité
de
transformation.
Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de récupération
alimente tout ou partie des circuits auxiliaires tels que les circuits
électriques,
hydrauliques ou pneumatiques de l'aéronef.
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L'énergie récupérée alimentant tout ou partie des circuits auxiliaires tels
que
les circuits électrique, hydraulique ou pneumatique, le prélèvement d'énergie
sur
la boîte accessoire et BTP sera ainsi supprimé ou diminué.
Le dispositif de récupération comporte avantageusement un dispositif de
conversion mécanique/pneumatique d'alimentation des circuits pneumatiques de
l'aéronef et/ou un dispositif de conversion mécanique/hydraulique
d'alimentation
des circuits hydrauliques de l'aéronef.
Selon un mode de réalisation particulier, les gaz chauds sont les gaz
d'échappement d'au moins un moteur à pistons de propulsion de l'aéronef.
Dans ce cas, le premier échangeur est avantageusement couplé à une
tubulure d'échappement du moteur à piston.
Selon un mode de réalisation alternatif, les gaz chauds sont les gaz
générés par au moins une turbine de propulsion de l'aéronef.
Dans ce cas le premier échangeur est avantageusement disposé dans une
tuyère de sortie de la turbine.
Le rotor est avantageusement un rotor d'aéronef à voilure tournante et en
particulier un rotor arrière d'hélicoptère.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la
lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation non limitatif
de
l'invention accompagné des dessins annexés qui représentent:
en figure 1: un schéma d'une architecture conventionnelle de système de
propulsion d'aéronef à voilure tournante;
en figure 2: un schéma d'une architecture de système de propulsion d'un
aéronef selon l'invention;
en figure 3: un détail d'un schéma électrique d'un dispositif selon
l'invention;
en figure 4: un schéma d'intégration d'un système de récupération
d'énergie thermique de l'invention.
Le système proposé est adapté à produire de l'énergie électrique à partir de
l'énergie thermique des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne
d'un
aéronef et en particulier d'un hélicoptère pour alimenter partiellement ou
totalement des systèmes électriques et/ou les rotors principal et/ou arrière à
propulsion hybride électrique ou tout électrique.
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Les systèmes de récupération d'énergie installés sur l'aéronef fonctionnent
grâce à la présence d'une source chaude, l'énergie contenue dans les gaz
d'échappement de la turbine, et une source froide, par exemple l'air ambiant,
l'huile moteur, le fuel ou tout autre liquide de refroidissement. Le système
de
conversion de pertes thermiques en énergie, par exemple électrique, comprend
notamment:
- un évaporateur, permettant de transférer une partie de l'énergie
thermique contenue dans la source chaude (gaz d'échappement) à
un fluide de travail, cet évaporateur étant installé au niveau de la
tuyère;
- une turbine ou toute autre machine, par exemple à pistons,
permettant de transformer une énergie thermique en une énergie
mécanique;
- un générateur électrique alimenté par la machine ci-dessus;
15- un condenseur, permettant de condenser le fluide de travail en
sortie
de turbine grâce à des échanges thermiques avec la source froide;
- une pompe, pour compresser le fluide travail en sortie de
condenseur et le faire circuler dans l'évaporateur;
- un système de contrôle, permettant d'ajuster la puissance produite à
la puissance désirée, par exemple via le contrôle du débit / pression
de la pompe.
Il existe d'autres solutions de systèmes de récupération de pertes
thermiques : une variante est l'utilisation d'un système comprenant:
- un échangeur de chaleur, permettant de transférer une partie de
l'énergie thermique contenue dans la source chaude (gaz
d'échappement) à un gaz de travail, par exemple de l'air. Cet
évaporateur est installé en sortie de la turbine;
- une turbine ou toute autre machine permettant de transformer une
énergie thermique en une énergie mécanique;
30- un générateur électrique alimenté par la machine ci-dessus;
- un compresseur, prélevant l'air ambiant et le compressant en amont
de l'évaporateur, et son système de contrôle associé.
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Une autre variante est l'utilisation d'un ensemble de cellules
thermoélectriques.
Quelle que soit l'application visée, alimentation de système d'hybridation ou
alimentation du réseau électrique de bord, un système d'électronique de
puissance sera éventuellement intégré en aval du générateur du système de
récupération d'énergie. Il réalise une ou plusieurs des fonctions suivantes :
- fonctionner au point de puissance maximum disponible au niveau du
système de récupération, par exemple par l'intégration d'une fonction
usuellement appelée Maximum Power Point Tracking (suivi du
point de puissance maximale);
- participer au réglage de la tension, et ainsi participer à la qualité de
l'énergie électrique;
- mettre en forme l'énergie électrique en sortie du générateur pour son
utilisation par le (les) charge(s) ou le système de distribution
alimentés, par exemple la tension nominale générée par
l'électronique de puissance sera de 115Vac/400Hz, 28Vdc, 270Vdc,
540Vdc ou autre;
- adapter la consigne de puissance donnée au système de récupération à la
puissance demandée par la ou les charges alimentées, ceci
impliquant éventuellement un système de mesures / communications
entre le système de récupération, l'électronique de puissance, et
éventuellement la(les) charge(s) ou le réseau de distribution
alimenté;
- protéger le système de récupération et son générateur contre les
surcharges, d'éventuels transitoires de charge indésirables,
protection spécifique du générateur (par exemple délestage en cas
de surchauffe de l'alternateur);
- gérer la mise en parallèle du générateur de récupération par rapport
au(x)
générateur(s) principal(aux) , le cas échéant.
Dans la suite, l'ensemble constitué du système de récupération, son
éventuel convertisseur d'électronique de puissance associé à une ou plusieurs
des fonctions précitées sont appelés génération électrique du système de
récupération d'énergie .
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Concernant l'alimentation des circuits électriques de bord (hors système
d'hybridation), trois architectures sont envisagées.
Dans une première architecture, la génération de puissance optionnelle, par
exemple toute ou partie des génératrices habituellement alimentées par des
prises
de mouvement sur la BTP/accessoires moteur, sont remplacées par la génération
électrique du système de récupération d'énergie. Cette dernière peut être
dédiée à
l'alimentation de charges optionnelles, par exemple le système de dégivrage /
antigivrage, un compresseur de climatisation, ou encore un système de
chauffage
électrique. Dans ce cas, la génération électrique du système de récupération
d'énergie alimente spécifiquement un équipement optionnel ou un ensemble
d'équipements optionnels. En cas de perte de la génération principale, le
système
peut éventuellement se reconfigurer de façon à alimenter la barre principale,
grâce
à un dispositif de reconfiguration. Cette architecture a le double avantage de
diminuer le prélèvement de puissance sur la BTP/accessoires moteur ¨ et donc
de
diminuer la consommation de carburant ¨ et d'améliorer la disponibilité de
l'énergie en cas de défaut.
Dans une seconde architecture, la génération électrique du système de
récupération d'énergie alimente le réseau principal en remplacement ou
complément (mise en parallèle) de la génération alimentée par des prises de
mouvement sur la BTP ou le boîtier accessoires moteur permettant de diminuer
la
consommation spécifique du moteur. Le dimensionnement de la génératrice
alimentée par la BTP / boîte accessoires moteur sera donc diminué comparé au
cas où la génération par récupération n'est pas installée.
Une troisième solution est que la génération électrique du système de
récupération alimente un bus essentiel indépendant, en supplément des barres
de
distribution principales et essentielles alimentées par les sources BTP,
créant ainsi
une source supplémentaire indépendante des autres.
Cette structure d'alimentation permet d'améliorer significativement la
fiabilité opérationnelle mais surtout la sécurité du système électrique
permettant
ainsi l'installation de charges à nombre important de sources indépendantes,
en
particulier des actionneurs de vol électriques.
Outre l'alimentation de systèmes auxiliaires électriques, une autre
utilisation
possible est l'alimentation d'auxiliaires hydrauliques (pompe hydraulique par
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exemple) ou mécaniques/pneumatiques (compresseur de climatisation par
exemple).
En ce qui concerne l'alimentation du système d'hybridation du rotor
principal et/ou arrière, la génération électrique du système de récupération
est
5 associée en remplacement ou en complément des batteries utilisée pour
l'hybridation et placée en série ou en parallèle de ces dernières.
Quelle que soit l'utilisation choisie, le principe de fonctionnement des
systèmes de récupération d'énergie nécessite une évacuation d'énergie
thermique
hors du système de récupération via un échangeur de chaleur.
10 Usuellement, cette énergie est rejetée dans l'atmosphère mais une
option
consiste à récupérer tout ou partie de cette énergie pour réchauffer de l'air
(par
exemple la cabine ¨ le système de chauffage), le fuel ou tout autre partie ou
composant de l'aéronef.
Le schéma de la figure 1 représente une architecture traditionnelle
d'hélicoptère bimoteur à rotor principal et rotor arrière pour laquelle les
deux
moteurs à combustion interne la, lb, moteurs à pistons ou turbines entraînent
une boîte de transmission principale 4 dite BTM au travers d'une liaison
mécanique primaire 20 telle qu'un arbre de transmission.
La BTM 4 distribue une puissance mécanique au travers d'une liaison
mécanique secondaire 21 vers un rotor principal 2, une boîte de transmission
arrière 5 d'entraînement mécanique d'un rotor arrière 3, une génératrice
électrique
7, un générateur de pression hydraulique 11 et un générateur de pression
pneumatique 12.
Sur ce schéma la puissance électrique délivrée par la génératrice 7 est
distribuée par un réseau de distribution électrique 10 alimentant les divers
organes
électriques de l'hélicoptère.
Le schéma de la figure 2 correspond à une architecture d'hélicoptère
bimoteur à rotor principal et rotor arrière comprenant le système de
l'invention.
Comme dans le schéma de la figure 1, les moteurs à combustion interne
la, lb distribuent une puissance mécanique vers une BTM 4 qui selon l'exemple
entraîne le rotor principal 2.
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Par contre selon l'invention, des dispositifs de récupération d'énergie
thermique 6a, 6b sont alimentés par des prises de chaleur 40a, 40b au niveau
des
sorties de gaz chauds des moteurs la, lb.
Les dispositifs de récupération d'énergie thermiques 6a, 6b sont par
exemple des turbines 104 selon la figure 4, les prises de chaleur étant des
échangeurs chauds 103 selon cette même figure.
De retour à la figure 2, l'énergie récupérée est utilisée pour alimenter les
génératrices électriques 7a, 7b, les générateurs de pression hydraulique 11a,
llb
et les générateurs de pression pneumatique 12a, 12b.
Il est bien entendu possible de n'alimenter que les génératrices électriques
par le système de l'invention.
Il est à noter que dans le cas d'un aéronef bimoteur comme représenté
comprenant des moteurs à combustion interne à pistons ou à turbine il est
possible d'associer un dispositif de récupération sur un premier des moteurs à
combustion interne à une génératrice électrique, l'autre des moteurs à
combustion
interne aux générateurs de pression 11, 12 ou tout autre arrangement tout en
restant dans le cadre de l'invention.
La ou les génératrices électriques 7a, 7b vont alimenter un réseau
électrique 50 alimentant les réseaux de distribution électrique 10a, 10b et
une
électronique de puissance 8 de commande d'un moteur électrique 9
d'entraînement du rotor arrière 3 de l'hélicoptère.
Pour accroître la puissance apportée au rotor arrière ou au système en
fonction des configurations de vol, un moteur électrique 9 couplé sur l'arbre
principal 30 est raccordé à l'électronique de puissance 8 pour alimenter cette
dernière si la puissance thermique récupérée est insuffisante.
Ainsi, le système de l'invention réalise ici une propulsion hybride
thermique/électrique de l'hélicoptère et peut réaliser en outre, si la
puissance
récupérée est suffisante, une alimentation des circuits auxiliaires de
l'aéronef et
notamment le réseau électrique, le circuit pneumatique, par exemple des
compresseurs de climatisation et/ou le circuit hydraulique, par exemple des
pompes hydrauliques.
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Le système de récupération d'énergie décrit un cycle thermodynamique
entre une source chaude, les gaz d'échappement du moteur à combustion interne,
et une source froide, l'air ambiant.
Il comprend notamment au niveau du ou des récupérateurs d'énergie
thermique 6a, 6b un élément moteur ou une turbine, turbine vapeur, machine à
vapeur moteur Stirling ou autre moteur dit à combustion externe couplés à une
génératrice 7a, 7b assurant une conversion mécanique/électrique.
Une variante remplace l'élément moteur par un générateur
thermoélectrique.
Le système inclut aussi un système de conversion mécanique/hydraulique
11a, llb et mécanique/pneumatique 12a, 12b permettant l'alimentation de tout
ou
partie des circuits auxiliaires.
Cette solution permet d'augmenter sensiblement l'efficacité énergétique de
la chaine de propulsion par une valorisation des rejets thermiques du ou des
moteurs à combustion interne.
Le couplage du convertisseur d'énergie thermique/électrique à un moteur
électrique 9 du rotor arrière 3 permet une plus grande flexibilité au niveau
des
régimes de rotation comparée à une adaptation mécanique directe sur la boite
de
transmission 5 de l'architecture antérieure. La nouvelle architecture permise
par
l'invention permet également une diminution de la masse des batteries à
embarquer du fait de l'alimentation au moins en partie directe des moteurs
électriques par le système de récupération de chaleur.
De plus, la suppression du prélèvement d'énergie pour faire fonctionner les
circuits auxiliaires sur la boîte accessoire dite BTP participe aussi à la
diminution
de consommation de carburant de l'aéronef.
Il est à noter qu'il reste toutefois possible dans le cadre de l'invention de
faire fonctionner toute ou partie des circuits auxiliaires hors rotor arrière
sur la
BTP, dans le cas par exemple d'un hélicoptère monomoteur pour lequel la
puissance récupérable au niveau des gaz d'échappement serait trop limitée.
Enfin, l'échangeur de chaleur entre la source chaude gaz d'échappement et
la source froide l'air ambiant source froide peut être utilisé pour une
fonction
secondaire, celle de réchauffer l'air ambiant et ainsi alimenter la cabine en
air
chaud. Il n'est donc plus nécessaire de prélever de l'air chaud du turbomoteur
en
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sortie de compresseur comme dans une architecture conventionnelle de moteur à
turbine, ce qui permet d'améliorer l'efficacité de la turbine.
La solution est basée sur une intégration d'un système de
récupération/conversion de chaleur en énergie électrique, machine à cycle
thermodynamique couplée à une génératrice dans la tuyère de la turbine ou la
ligne d'échappement.
Ce système inclus trois ensembles principaux :
- Un premier échangeur de chaleur au niveau de la source chaude,
échangeur placé dans le ligne des gaz d'échappement d'un moteur à pistons ou
dans la tuyère d'une turbine de l'aéronef, permettant de récupérer une partie
de
l'énergie thermique des gaz d'échappements,
- Un second échangeur de chaleur au niveau de la source froide placé en
aval du système de conversion permettant d'évacuer la chaleur du cycle
thermodynamique mais pouvant également réchauffer l'air ambiant pour alimenter
la cabine en air chaud ce qui permet de réduire le besoin de prélèvement d'air
dans la turbine d'hélicoptère et d'améliorer son efficacité énergétique.
- Un système de conversion de l'énergie thermique récupérée entre les
deux échangeurs en énergie électrique.
Dans le cas d'un aéronef à plusieurs turbines, deux configurations sont
envisagées.
Dans la première configuration on installe un système échangeur de
chaleur par turbine et un seul système de conversion de l'énergie thermique
récupérée en énergie électrique pour l'aéronef.
Dans la deuxième configuration on installe un système de conversion
d'énergie thermique en énergie électrique par échangeur de chaleur.
La figure 3 représente un exemple du circuit électrique de la figure 1 plus
détaillé pour lequel les génératrices 7a, 7b alimentent un dispositif de
répartition et
de régulation 13 comportant un calculateur définissant des lois de contrôle
pour
permettre la bonne distribution/répartition de puissance.
Au final, le système de récupération pourra être utilisé pour réaliser une ou
plusieurs des fonctions suivantes :
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-
Alimentation du rotor principal, dans ce cas la BTP 4 alimentera un
générateur similaire au générateur 9 intercalé entre la BTP et un moteur
électrique
d'entraînement du rotor principal,
-
Alimentation du rotor arrière comme décrit dans l'exemple de la
figure 2;
-
Alimentation des réseaux électrique / pneumatique / hydraulique
toujours selon l'exemple de la figure 2.
Le système de récupération alimentera un réseau électrique distribué à la
tension de 270Vdc, 115Vac/200Vac, 28Vdc ou tout autre niveau de tension
alternative ou continue souhaité.
Dans le cas où la puissance produite par le système de récupération est
insuffisante pour alimenter l'un des rotors, on peut coupler un générateur
électrique 9 à la boite de transmission d'origine pour fournir la puissance
complémentaire nécessaire selon l'exemple de la figure 2.
La figure 4 représente un schéma possible d'intégration d'un système de
récupération d'énergie thermique sur un moteur à combustion interne 1 de type
à
turbine comprenant de manière connue des étages 100, 101 de compresseurs et
une tuyère de sortie 102.
Le dispositif de récupération d'énergie thermique comprend une machine
thermodynamique 200 utilisant un cycle thermodynamique entre une source
chaude, les gaz d'échappement du moteur à combustion interne et une source
froide, l'air ambiant.
La machine thermodynamique ou turbine à vapeur à cycle fermé
notamment à cycle de Rankine comprend un premier échangeur 103, échangeur
chaud, sur la source chaude, ici la tuyère 102 du moteur à combustion interne,
un
second échangeur 105 sur la source froide, par exemple un radiateur en contact
avec l'air extérieur que traverse l'aéronef, un fluide caloporteur circulant
entre le
premier et le second échangeurs par un circuit tubulaire 107 et une unité de
transformation d'énergie thermique en énergie mécanique ici sous forme d'une
turbine 104.
La machine thermodynamique comprend en outre une pompe 106 faisant
circuler le fluide dans le circuit de fluide caloporteur 107.
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La turbine 104 entraîne ici un générateur électrique 108 qui sera utilisé
comme décrit précédemment.
Un avantage du système de l'invention est de diminuer la température de
sortie des gaz du moteur thermique de l'aéronef ce qui diminue sa signature
5 infrarouge.
L'invention qui n'est pas limitée à l'exemple représenté, correspondant à un
appareil bimoteur, mais qui est notamment applicable à un appareil monomoteur
s'applique en particulier aux hélicoptères ou aux drones à voilure tournante
et
permet d'améliorer l'efficacité globale du système de propulsion de l'aéronef,
10 notamment dans le cas où la ou les turbines de cet appareil fournissent
un travail
et non une poussée.
