[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

FR3089204A1 - Air management system especially for air conditioning and defrost pack - Google Patents

Air management system especially for air conditioning and defrost pack Download PDF

Info

Publication number
FR3089204A1
FR3089204A1 FR1872075A FR1872075A FR3089204A1 FR 3089204 A1 FR3089204 A1 FR 3089204A1 FR 1872075 A FR1872075 A FR 1872075A FR 1872075 A FR1872075 A FR 1872075A FR 3089204 A1 FR3089204 A1 FR 3089204A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
air
exchanger
pack
engine
leading edge
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
FR1872075A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3089204B1 (en
Inventor
Nawal Jaljal
Samer MAALOUF
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
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 Safran SA filed Critical Safran SA
Priority to FR1872075A priority Critical patent/FR3089204B1/en
Priority to PCT/FR2019/052842 priority patent/WO2020109740A1/en
Publication of FR3089204A1 publication Critical patent/FR3089204A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3089204B1 publication Critical patent/FR3089204B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D13/08Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned the air being heated or cooled
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/02De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by ducted hot gas or liquid
    • B64D15/04Hot gas application
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D2013/0603Environmental Control Systems
    • B64D2013/0607Environmental Control Systems providing hot air or liquid for deicing aircraft parts, e.g. aerodynamic surfaces or windows
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D2013/0603Environmental Control Systems
    • B64D2013/0614Environmental Control Systems with subsystems for cooling avionics
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50On board measures aiming to increase energy efficiency

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Defrosting Systems (AREA)

Abstract

L’invention concerne un système de gestion d’air (10) pour pack ECS (20), comprenant : - un bord d’attaque (110, 210) de nacelle de turbomachine (100) ou d’aile d’avion, - une entrée d’air (22), par exemple de pack ECS (20), caractérisé en ce que le bord d’attaque (110) comprend un échangeur (112), l’échangeur (112) étant connecté avec l’entrée d’air (22), de sorte qu’en fonctionnement, l’entrée d’air (22) est alimentée avec l’air issu de l’échangeur (112). Figure pour l’abrégé : Fig. 2The invention relates to an air management system (10) for a DHW pack (20), comprising: - a leading edge (110, 210) of a turbomachine nacelle (100) or of an airplane wing, - an air inlet (22), for example from a DHW pack (20), characterized in that the leading edge (110) comprises an exchanger (112), the exchanger (112) being connected with the inlet d 'air (22), so that in operation, the air inlet (22) is supplied with the air from the exchanger (112). Figure for the abstract: Fig. 2

Description

DescriptionDescription

Titre de l'invention : Système de gestion d’air notamment pour pack de conditionnement d’air et dégivrage [0001 ] DOMAINE TECHNIQUE GENERAL [0002] L’invention concerne l’alimentation en air des packs de conditionnement d’air, appelé pack ECS (« environmental control system » que l’on traduit par système de régulation d’air), c’est-à-dire les systèmes qui gèrent et régulent l’air de la cabine, entre autres, d’un aéronef, ainsi que la gestion des fonctions anti-givrage de la nacelle d’une turbomachine (appelé « NAI » pour « Nacelle Anti-Ice ») de l’aéronef et/ou des becs des ailes de ce dernier (appelé « WIPS » pour « Wing Ice Protection System » ou WAI pour « Wing Anti-Ice »).Title of the invention: Air management system in particular for air conditioning and defrosting pack [0001] GENERAL TECHNICAL FIELD [0002] The invention relates to the air supply of air conditioning packs, called a pack ECS (“environmental control system” which translates as an air regulation system), that is to say the systems which manage and regulate the air in the cabin, inter alia, of an aircraft, thus that the management of the anti-icing functions of the nacelle of a turbomachine (called “NAI” for “Anti-Ice Nacelle”) of the aircraft and / or of the wing tips of the latter (called “WIPS” for “Wing Ice Protection System ”or WAI for“ Wing Anti-Ice ”).

[0003] ETAT DE L’ART [0004] Dans les architectures dites « bleed », c’est-à-dire avec un prélèvement d’air au niveau du moteur (sur une turbomachine, notamment au niveau d’un ou de plusieurs étages de compresseur), le débit de l’air prélevé est établi pour différents besoins, dont le besoin de renouvellement et de conditionnement de l’air cabine fourni par le pack ECS, le besoin d’antigivrage de la nacelle et le besoin de dégivrage ou antigivrage des ailes et d’autres systèmes avion.STATE OF THE ART In so-called “bleed” architectures, that is to say with an air sample at the engine (on a turbomachine, in particular at one or more compressor stages), the flow rate of the sampled air is established for various needs, including the need for renewal and conditioning of the cabin air supplied by the DHW pack, the need for anti-icing of the nacelle and the need for defrosting or anti-icing of wings and other aircraft systems.

[0005] En référence à la figure 1, l’architecture de référence consiste à prélever de l’air (haute et moyenne pression) de la turbomachine Al, à environ 250°C, puis le faire passer à travers un prérefroidisseur (échangeur air/air) A2 (appelé « Precooler ») où il est refroidi jusqu’à 175°C-180°C par de l’air prélevé également d’une veine secondaire A3 (dans le cadre de la turbomachine à double flux). A la sortie du recooler A2, une partie de l’air prélevé (« bleed air ») sert à dégivrer la nacelle A4 (fonction NAI), et l’autre partie sert à assurer les besoins pneumatiques de l’avion, comme le dégivrage WIPS des ailes A5 et aussi le pack ECS A6, qui alimente ensuite en air la cabine A7 de l’aéronef. Il s’agit d’un fonctionnement en parallèle, puisque l’air utilisé pour chacune de fonctions (NAI, ECS, WIPS, etc.) est ensuite en évacué vers l’extérieur, ce qui constitue une perte nette en matière de rendement pour la turbomachine. En effet, les systèmes NAI et WIPS utilisent généralement des tubes Piccolo qui soufflent de l’air chaud sur les surfaces à protéger contre le givre, qui est perdu.Referring to Figure 1, the reference architecture is to take air (high and medium pressure) from the turbomachine Al, at about 250 ° C, then pass it through a precooler (air exchanger / air) A2 (called “Precooler”) where it is cooled to 175 ° C-180 ° C by air also taken from a secondary stream A3 (in the context of the turbomachine with double flow). At the outlet of the recooler A2, part of the bleed air is used to defrost the nacelle A4 (NAI function), and the other part is used to supply the pneumatic needs of the aircraft, such as defrosting WIPS of wings A5 and also the DHW pack A6, which then supplies air to cabin A7 of the aircraft. This is a parallel operation, since the air used for each of the functions (NAI, ECS, WIPS, etc.) is then evacuated to the outside, which constitutes a net loss in terms of efficiency for the turbomachine. Indeed, NAI and WIPS systems generally use Piccolo tubes which blow hot air on the surfaces to be protected against frost, which is lost.

[0006] A l’entrée du système ECS A6, l’air est refroidi (par exemple par un système Brayton inverse ou par un condensateur vapeur) à une température comprise entre -5 et 5 °C.At the inlet of the DHW system A6, the air is cooled (for example by a reverse Brayton system or by a steam condenser) to a temperature between -5 and 5 ° C.

[0007] D’autres technologiques plus électriques existent pour réduire ces prélèvements d’air moteur qui nuisent aux performances de la turbomachine. Ces différentes solutions sont envisagées séparément et non avec une vision d’intégration énergétique globale.Other more electrical technologies exist to reduce these engine air samples which adversely affect the performance of the turbomachine. These different solutions are considered separately and not with a vision of global energy integration.

Au-delà d’assurer un débit d’air pour ces différents systèmes, la protection contre le givre réclame des calories (besoin thermique), là où le système de renouvellement d’air exige un niveau de pression pour l’air prélevé. Aujourd’hui la réponse à ces deux besoins n’est pas découplée ce qui implique des pertes importantes au niveau du conditionnement du prélèvement pour les besoins de l’avion.Beyond ensuring an air flow for these different systems, the frost protection requires calories (thermal requirement), where the air renewal system requires a pressure level for the air taken. Today, the answer to these two needs is not decoupled, which implies significant losses in terms of packaging the sample for the needs of the aircraft.

[0008] Par ailleurs, les futurs avions introduisent des nouveaux modes de fonctionnement des turbomachines qui leurs permettent de baisser fortement leurs niveaux de ralenti, notamment dans les phases de descente. Pourtant, la nacelle nécessite toujours d’être protégée contre le givre lors de ces phases, or dans un fonctionnement à des niveaux de ralentis très bas, les températures de l’air prélevé dans la turbomachine ne permettent plus de répondre à cette fonction. Une des solutions est d’opter pour des tapis chauffants électriques, alimentés par une autre source électrique, qui viennent chauffer directement le bord d’attaque en étant disposé directement sur le matériau ou dans le matériau formant le bord d’attaque.[0008] Furthermore, future aircraft are introducing new modes of operation for turbomachines which allow them to greatly reduce their idling levels, particularly in the descent phases. However, the nacelle still needs to be protected against frost during these phases, or in operation at very low idle levels, the temperatures of the air taken from the turbomachine can no longer meet this function. One solution is to opt for electric heating mats, powered by another electrical source, which directly heat the leading edge by being placed directly on the material or in the material forming the leading edge.

[0009] La tendance aujourd’hui est à l’électrification, sans prélèvement d’air du moteur pour alimenter le pack ECS. Il faut alors des compresseurs supplémentaires d’air très volumineux et lourds dans l’aéronef.Today's trend is towards electrification, without taking air from the engine to supply the DHW pack. Extra bulky and heavy air compressors are required in the aircraft.

[0010] Un des problèmes résident donc dans le fait que, pour le pack ECS, une certaine pression est requise, à une température pas trop chaude, alors que pour la fonction NAI, il est nécessaire d’avoir une certaine température.One of the problems therefore lies in the fact that, for the DHW pack, a certain pressure is required, at a temperature not too hot, while for the NAI function, it is necessary to have a certain temperature.

Exposé de l’invention [0011] La présente invention vise à répondre à certaines des limitations de l’art antérieur.DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention aims to respond to some of the limitations of the prior art.

[0012] A cet égard, l’invention propose un système de gestion d’air pour aéronef, comprenant :In this regard, the invention provides an air management system for aircraft, comprising:

- un bord d’attaque de nacelle de turbomachine ou d’aile d’avion,- a leading edge of a turbine engine nacelle or an aircraft wing,

- une entrée d’air, dans lequel le bord d’attaque comprend un échangeur, l’échangeur étant connecté avec l’entrée d’air, de sorte qu’en fonctionnement, l’entrée d’air est alimentée avec l’air issu de l’échangeur.- an air inlet, in which the leading edge comprises an exchanger, the exchanger being connected with the air inlet, so that in operation, the air inlet is supplied with air from the exchanger.

[0013] Ainsi, la chaleur de l’air entrant dans l’échangeur permet de dégivrer le bord d’attaque et le refroidissement induit de cet air permet de diminuer la température de l’air entrant dans l’entrée d’air, cette entrée d’air étant par exemple celle d’un pack de conditionnement d’air ECS.Thus, the heat of the air entering the exchanger defrosts the leading edge and the induced cooling of this air reduces the temperature of the air entering the air inlet, this air inlet being for example that of a DHW air conditioning pack.

[0014] Le système de gestion d’air comprend avantageusement un prélèvement d’air moteur, configuré pour prélever un flux d’air dans une turbomachine, ledit prélèvement d’air moteur étant connecté à l’échangeur pour l’alimenter en air, de sorte que le prélèvement d’air moteur, l’échangeur et l’entrée d’air de pack de conditionnement d’airThe air management system advantageously comprises a sample of engine air, configured to sample a flow of air in a turbomachine, said sample of engine air being connected to the exchanger to supply it with air, so that the engine air intake, the exchanger and the air conditioning pack air intake

ECS soit pneumatiquement agencés en série dans cet ordre.DHW is pneumatically arranged in series in this order.

[0015] Le prélèvement d’air moteur est par exemple effectué à un étage de compression correspondant à une pression comprise entre 1 et 5 bars, de préférence comprise entre 1 et 2 bars (pour les packs dits « plus électriques ») ou à une pression comprise entre 4 et 5 bars (pour les packs dits « pneumatiques »). L’emplacement du prélèvement d’air moteur dépend du type de pack ECS utilisé plus électrique ou pneumatique (qui ne requière pas tous les mêmes pressions et/ou températures). L’utilisation d’une technologie de pack ECS mixant électrique et pneumatique permet une compression correspondant à une pression allant de 1 à 5 bars.The removal of engine air is for example carried out at a compression stage corresponding to a pressure between 1 and 5 bars, preferably between 1 and 2 bars (for so-called “more electric” packs) or at a pressure between 4 and 5 bars (for so-called “pneumatic” packs). The location of the engine air intake depends on the type of DHW pack used, more electric or pneumatic (which does not require all the same pressures and / or temperatures). The use of a DHW pack technology mixing electric and pneumatic allows compression corresponding to a pressure ranging from 1 to 5 bars.

[0016] Dans cette description, on entend par « pack ECS plus électrique », un pack qui requiert toujours un prélèvement d’air sur le moteur et qui le conditionne pour répondre aux besoins cabine grâce à l’énergie électrique. Il existe des packs ECS tout électrique qui ne requiert pas de prélèvement d’air sur le moteur mais opèrent uniquement avec de l’air prélevé directement à l’extérieur de l’aéronef.In this description, the term "more electric DHW pack" means a pack which always requires a sample of air from the engine and which conditions it to meet cabin needs thanks to electrical energy. There are all-electric DHW packs which do not require air to be drawn from the engine but only operate with air taken directly from outside the aircraft.

[0017] Le système peut outre comprend un precooler relié à l’échangeur, de sorte que le precooler, l’échangeur et l’entrée d’air de pack ECS soient pneumatiquement agencés en série dans cet ordre.The system may also include a precooler connected to the exchanger, so that the precooler, the exchanger and the DHW pack air inlet are pneumatically arranged in series in this order.

[0018] L’échangeur est préférablement un échangeur air-air, configuré pour permettre un échange de chaleur avec un flux d’air libre via le bord d’attaque à dégivrer. Cet échangeur peut être surfacique.The exchanger is preferably an air-air exchanger, configured to allow heat exchange with a free air flow via the leading edge to be defrosted. This exchanger can be surface.

[0019] Enfin, dans un mode de réalisation, le système comprend une source de chaleur configurée pour réchauffer l’air circulant dans l’échangeur. Cette source de chaleur est préférablement électrique (par exemple un ou plusieurs tapis électriques formés de résistances, positionnés dans ou autour une conduite d’air transportant le flux d’air destiné à l’échangeur). Cet apport en chaleur peut être nécessaire lorsque le prélèvement d’air moteur se fait à une pression basse, donc à une température basse, insuffisante pour dégivrer la nacelle.Finally, in one embodiment, the system includes a heat source configured to heat the air circulating in the exchanger. This heat source is preferably electric (for example one or more electric mats formed of resistors, positioned in or around an air duct carrying the air flow intended for the exchanger). This heat supply may be necessary when the engine air sampling is carried out at a low pressure, therefore at a low temperature, insufficient to defrost the nacelle.

[0020] La source de chaleur peut être positionné en amont de l’échangeur, dans le sens d’écoulement de l’air.The heat source can be positioned upstream of the exchanger, in the direction of air flow.

[0021] L’invention concerne en outre un ensemble comprenant un système tel que décrit précédemment et un pack de conditionnement d’air ECS alimenté par l’entrée d’air du pack de conditionnement d’air ECS.The invention further relates to an assembly comprising a system as described above and a DHW air conditioning pack supplied by the air inlet of the DHW air conditioning pack.

[0022] Dans un mode de réalisation le pack de conditionnement d’air ECS est un pack pneumatique, par exemple de type à Brayton inverse. Dans un autre mode de réalisation, le pack de conditionnement d’air ECS est un pack plus électrique, par exemple à compression vapeur, c’est-à-dire un pack électrique utilisant quand même un prélèvement d’air moteur.In one embodiment, the DHW air conditioning pack is a pneumatic pack, for example of the reverse Brayton type. In another embodiment, the DHW air conditioning pack is a more electric pack, for example with vapor compression, that is to say an electric pack using nevertheless a drawing of engine air.

[0023] Enfin, l’invention concerne une turbomachine comprenant :Finally, the invention relates to a turbomachine comprising:

- un système de gestion d’air tel que décrit précédemment,- an air management system as described above,

- une nacelle comprenant le bord d’attaque,- a nacelle including the leading edge,

- un étage de compression au niveau duquel se trouve le prélèvement d’air moteur, dans lequel le prélèvement d’air moteur, l’échangeur et l’entrée d’air sont pneumatiquement agencés en série.- a compression stage at which the engine air intake is located, in which the engine air intake, the exchanger and the air inlet are pneumatically arranged in series.

Brève description des dessins [0024] D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which should be read with reference to the appended drawings, in which:

[0025] [fig.l][Fig.l]

La figure 1 illustre schématiquement une architecture de gestion d’air de l’état de l’art, [0026] [fig.2]Figure 1 schematically illustrates a state-of-the-art air management architecture, [0026] [fig.2]

La figure 2 illustre schématiquement une architecture de gestion d’air selon un mode de réalisation de l’invention, [0027] [fig.3]FIG. 2 schematically illustrates an air management architecture according to an embodiment of the invention, [0027] [fig.3]

La figure 3 illustre schématiquement un échangeur utilisable dans le cadre de la figure 2.FIG. 3 schematically illustrates an exchanger usable in the context of FIG. 2.

Description des modes de réalisation [0028] Un système de gestion 10 pour pack de conditionnement d’air 20 ou encore pack de système de contrôle environnemental (traduction de ECS en français - on l’appellera par ailleurs pack ECS 20 par la suite) d’un aéronef va à présent être décrit, en référence à la figure 2. Ce système de gestion 10 fait intervenir une turbomachine 1, dont sa nacelle 100 et/ou une aile de l’aéronef.Description of the embodiments A management system 10 for air conditioning pack 20 or also environmental control system pack (translation of ECS in French - it will also be called ECS pack 20 thereafter) d 'an aircraft will now be described, with reference to Figure 2. This management system 10 involves a turbomachine 1, including its nacelle 100 and / or a wing of the aircraft.

[0029] La description sera faite pour un système de gestion 10 appliqué à une bord d’attaque 110 de la nacelle 100 de la turbomachine 1. Toutefois, elle est applicable pour un bord d’attaque d’aile d’aéronef (non illustré), sous réserve naturellement de l’implémentation des conduits pneumatiques adaptés, notamment avec une circulation fermée de l’air chaud.The description will be made for a management system 10 applied to a leading edge 110 of the nacelle 100 of the turbomachine 1. However, it is applicable for a leading edge of an aircraft wing (not illustrated). ), subject naturally to the implementation of suitable pneumatic ducts, in particular with a closed circulation of hot air.

[0030] Le système de gestion d’air 10 pour pack ECS 20 comprend donc un bord d’attaque 110 de la nacelle 100 de turbomachine, ainsi qu’une entrée d’air 22 de pack ECS 20. Le pack ECS 20, disposé en aval (dans le sens d’écoulement d’air) du système de gestion d’air 10, est un élément connu des aéronefs, comme expliqué en introduction. Il comprend divers éléments (compresseurs, turbines, valves, échangeurs, etc.) et ne sera donc pas détaillé ici.The air management system 10 for DHW pack 20 therefore includes a leading edge 110 of the nacelle 100 of the turbomachine, as well as an air inlet 22 of DHW pack 20. The DHW pack 20, arranged downstream (in the direction of air flow) of the air management system 10, is an element known to aircraft, as explained in the introduction. It includes various elements (compressors, turbines, valves, exchangers, etc.) and will therefore not be detailed here.

[0031] Le bord d’attaque 110 de la nacelle 100 comprend un échangeur 112 connecté (par une conduite) à l’entrée d’air 22 de packs ECS 20. Cet échangeur 112 reçoit de l’air chaud depuis un prélèvement d’air moteur 12 (via une conduite), et échange avec l’air froid au contact du bord d’attaque 110. La chaleur de l’air circulant dans l’échangeur 112 permet de réchauffer le bord d’attaque 110 et donc de permettre un dégivrage, tandis que l’air extérieur permet de refroidir l’air chaud circulant dans l’échangeur 112. Il s’agit donc d’un échangeur air-air, préférablement surfacique. Cet échangeur 112 fait partie d’un dispositif NAI.The leading edge 110 of the nacelle 100 comprises an exchanger 112 connected (by a pipe) to the air inlet 22 of DHW packs 20. This exchanger 112 receives hot air from a sample of engine air 12 (via a pipe), and exchanges with the cold air in contact with the leading edge 110. The heat of the air circulating in the exchanger 112 makes it possible to heat the leading edge 110 and therefore to allow a defrost, while the outside air makes it possible to cool the hot air circulating in the exchanger 112. It is therefore an air-air exchanger, preferably surface. This exchanger 112 is part of an NAI device.

[0032] Ainsi, en sortie de l’échangeur 112, l’air a été refroidi, ce qui signifie que l’air arrivant au niveau de l’entrée d’air 22 du pack ECS 20 est plus froid.Thus, at the outlet of the exchanger 112, the air has been cooled, which means that the air arriving at the air inlet 22 of the DHW pack 20 is cooler.

[0033] A titre d’exemple, dans certaines conditions de vol et certaines phases de la mission, l’air entrant dans l’échangeur 112 est à 180°C et il ressort entre 110° et 140°C. Ensuite, le pack ECS est sollicité pour in fine conditionner l’air cabine. Par conséquent, il y a un écart de 70° à 40°C par rapport à un système de gestion d’air sans échangeur 112. Ainsi, le pack ECS 20 travaille sur un écart de température inférieur : il peut donc être sous-dimensionné par rapport aux packs ECS de l’art antérieur et il consomme moins. On gagne ainsi en compacité (volume, masse, etc.), en énergie, avec toutes les conséquences positives que cela peut avoir sur un aéronef (plus de place, moins de poids, etc.).For example, under certain flight conditions and certain phases of the mission, the air entering the exchanger 112 is at 180 ° C and it comes out between 110 ° and 140 ° C. Then, the DHW pack is requested to ultimately condition the cabin air. Consequently, there is a difference of 70 ° to 40 ° C compared to an air management system without exchanger 112. Thus, the ECS 20 pack works on a lower temperature difference: it can therefore be undersized compared to the ECS packs of the prior art and it consumes less. We thus gain in compactness (volume, mass, etc.), energy, with all the positive consequences that this can have on an aircraft (more space, less weight, etc.).

[0034] En amont de l’échangeur 112, le système de gestion d’air 10 comprend le prélèvement d’air moteur 12 sur la turbomachine 1, configuré pour prélever un flux d’air qui va alimenter l’échangeur 112, puis en aval le système de gestion d’air 10, puis encore en aval le pack ECS 20. Ce prélèvement d’air moteur 12 se fait au niveau d’un étage de compression. En fonction du type de pack ECS utilisé, l’emplacement du prélèvement d’air moteur 12 varie.Upstream of the exchanger 112, the air management system 10 comprises the removal of engine air 12 from the turbomachine 1, configured to take a flow of air which will supply the exchanger 112, then in downstream the air management system 10, then downstream the DHW pack 20. This removal of engine air 12 is done at a compression stage. Depending on the type of DHW pack used, the location of the engine air intake 12 varies.

[0035] Le prélèvement d’air moteur 12, l’échangeur 112 et l’entrée d’air 22 du pack ECS 20 sont disposés en série : l’air transite successivement (dans cet ordre) par ces trois éléments.The engine air intake 12, the exchanger 112 and the air inlet 22 of the DHW pack 20 are arranged in series: the air passes successively (in this order) through these three elements.

[0036] On distingue deux grands types de packs ECS : le pack pneumatique, dit classique, qui fonctionne généralement avec un système Brayton inverse, et le pack électrique, dont le développement est plus récent, qui fonctionne généralement avec une compression vapeur. Ces deux packs ne nécessitent pas les mêmes apports en air. En particulier, le pack pneumatique a besoin d’une pression au niveau de l’entrée d’air 22 du pack ECS 20 comprise entre 4 et 5 bars lors que le pack plus électrique a besoin d’une pression de fonctionnement plus faible.There are two main types of DHW packs: the pneumatic pack, called classic, which generally works with a reverse Brayton system, and the electric pack, whose development is more recent, which generally works with vapor compression. These two packs do not require the same air supplies. In particular, the pneumatic pack needs a pressure at the air inlet 22 of the DHW pack 20 of between 4 and 5 bars when the more electric pack needs a lower operating pressure.

[0037] On rappelle qu’on entend par « pack ECS plus électrique », un pack qui requiert toujours un prélèvement d’air sur le moteur et qui le conditionne pour répondre aux besoins cabine grâce à l’énergie électrique. Il existe des packs ECS tout électrique qui ne requiert pas de prélèvement d’air sur le moteur mais opèrent uniquement avec de l’air prélevé directement à l’extérieur de l’aéronef. On peut aussi parler de packs ECS semi-électrique.It is recalled that what is meant by "DHW plus electric pack", a pack which always requires a sample of air from the engine and which conditions it to meet cabin needs thanks to electrical energy. There are all-electric DHW packs which do not require air to be drawn from the engine but only operate with air taken directly from outside the aircraft. We can also speak of semi-electric DHW packs.

[0038] En fonction du besoin de pression, l’emplacement du prélèvement d’air moteur 12 diffère : plus la pression doit être élevée, plus le prélèvement se fait dans des étapes de compression élevée.Depending on the pressure requirement, the location of the engine air sample 12 differs: the higher the pressure, the more the sample is taken in high compression stages.

[0039] En fonction des températures de l’air prélevé dans la turbomachine, un precooler 14 (pré-refroidisseur, mais le terme anglais est utilisé couramment) est prévu, pour abaisser la température à moins de 180°C (conformément aux règlementations). Il est positionné en aval du prélèvement d’air moteur 12 et en amont de l’échangeur 112. Ce precooler 14 est standard et ne sera pas détaillé.Depending on the temperatures of the air taken from the turbomachine, a precooler 14 (pre-cooler, but the English term is commonly used) is provided, to lower the temperature to less than 180 ° C (in accordance with regulations) . It is positioned downstream of the engine air intake 12 and upstream of the exchanger 112. This precooler 14 is standard and will not be detailed.

[0040] Dans le cas d’un pack ECS plus électrique, le precooler 14 peut être bypassé lorsque les conditions d’opération font que la température du prélèvement d’air moteur 12 est inférieure à 180°C. Un circuit de dérivation 16 est donc prévu, qui contourne le precooler 14 et connecte le prélèvement d’air moteur 12 à l’échangeur 112 du bord d’attaque 110 de la nacelle 100.In the case of a more electric DHW pack, the precooler 14 can be bypassed when the operating conditions mean that the temperature of the engine air intake 12 is less than 180 ° C. A bypass circuit 16 is therefore provided, which bypasses the precooler 14 and connects the engine air intake 12 to the exchanger 112 of the leading edge 110 of the nacelle 100.

[0041] Ce circuit de dérivation 16 peut être aussi prévu dans le cas d’un pack ECS pneumatique, pour s’adapter aux différents modes opérationnels.This bypass circuit 16 can also be provided in the case of a pneumatic DHW pack, to adapt to the different operational modes.

[0042] Dans le cas d’un pack ECS plus électrique, on connaît des fonctions NAI, c’est-à-dire de dégivrage de la nacelle, entièrement électrique. Dans le cadre de la présente description, la fonction NAI est assurée par l’échangeur 112. Toutefois (et même dans le cas de pack ECS pneumatique), il se peut que la température de l’air prélevé ne soit pas suffisante pour assurer le dégivrage (notamment pendant certaines phases de vol). A cette fin, il est proposé de prévoir une source chaude 30 configurée pour réchauffer l’air traversant l’échangeur 112. La source chaude 30 est préférablement électrique. La source chaude 30 électrique peut comprendre un jeu de résistances électriques. La source chaude 30 électrique peut avoir la forme d’un ou plusieurs tapis électriques, disposés dans une conduite 32 acheminant de l’air. Cette conduite 32 peut faire partie de l’échangeur 112 ou bien être en amont de ce dernier (comme illustré en figure 2). Différents agencements de la source chaude 30 électrique sont possibles, pour homogénéiser au maximum la diffusion de la chaleur dans la conduite 32.In the case of a more electric DHW pack, there are known NAI functions, that is to say defrosting of the nacelle, fully electric. In the context of this description, the NAI function is provided by the exchanger 112. However (and even in the case of a pneumatic DHW pack), the temperature of the air taken off may not be sufficient to ensure the defrost (especially during certain flight phases). To this end, it is proposed to provide a hot source 30 configured to heat the air passing through the exchanger 112. The hot source 30 is preferably electric. The electrical hot source 30 may include a set of electrical resistors. The electric hot source 30 may have the form of one or more electric mats, arranged in a pipe 32 conveying air. This pipe 32 can be part of the exchanger 112 or else be upstream of the latter (as illustrated in FIG. 2). Different arrangements of the electric hot source 30 are possible, in order to homogenize as much as possible the diffusion of heat in the pipe 32.

[0043] La source chaude 30 est alimentée par différents moyens ou une combinaison entre ces différents moyens : prélèvement mécanique direct ou indirect (génératrice, turbine de détente auxiliaire, etc.), voire par une source électrique secondaire.The hot source 30 is supplied by different means or a combination between these different means: direct or indirect mechanical sampling (generator, auxiliary expansion turbine, etc.), or even by a secondary electrical source.

[0044] L’activation et l’arrêt de la source chaude 30 sont pilotés par une unité de contrôle, qui peut prendre en compte différentes données : température de l’air au prélèvement, vitesse angulaire du compresseur, altitude, température extérieure, Mach, humidité, etc.The activation and stopping of the hot source 30 are controlled by a control unit, which can take into account different data: air temperature at bleeding, angular speed of the compressor, altitude, outside temperature, Mach , humidity, etc.

[0045] La source chaude 30 peut être bypassée par une conduite de dérivation 34.The hot source 30 can be bypassed by a bypass line 34.

[0046] Il est ainsi possible de découpler le besoin en température et le besoin en pression :It is thus possible to decouple the need for temperature and the need for pressure:

on prélève ce qu’il faut en matière de débit et de pression par le prélèvement d’air moteur 12 et la question de la température, si cette dernière n’est pas suffisante, est gérée par la source chaude 30.we take what is needed in terms of flow and pressure by removing engine air 12 and the question of temperature, if the latter is not sufficient, is managed by the hot spring 30.

[0047] En référence à la figure 3, un échangeur 112 dans un bord d’attaque 110 d’une nacelle 100 est illustré. L’échangeur 112 est formé par une peau externe 114, au contact de l’air extérieur, et une peau interne 116, au contact du flux primaire/secondaire. Entre ces deux peaux, des cavités sont définies pour la circulation de l’air issu du prélèvement d’air moteur 12. Ce type d’échangeurs est connu dans des applications autres que les ailes ou les nacelles. Il ne sera pas détaillé ici.Referring to Figure 3, an exchanger 112 in a leading edge 110 of a nacelle 100 is illustrated. The exchanger 112 is formed by an external skin 114, in contact with the outside air, and an internal skin 116, in contact with the primary / secondary flow. Between these two skins, cavities are defined for the circulation of air from the engine air sample 12. This type of exchanger is known in applications other than wings or nacelles. It will not be detailed here.

[0048] Comme indiqué précédemment, le système de gestion d’air pour pack ECS 20 peut utiliser un échangeur dans le bord d’attaque d’une aile d’avion ou toute autre surface de l’aéronef nécessitant un système d’anti-givrage/dégivrage comme les entrées d’air. L’aile d’avion peut supporter la turbomachine 1 ou bien ne pas la supporter (turbomachine 1 attaché au fuselage arrière).As indicated above, the air management system for DHW pack 20 can use an exchanger in the leading edge of an aircraft wing or any other surface of the aircraft requiring an anti-corrosion system. icing / defrosting like air inlets. The aircraft wing can support the turbomachine 1 or not support it (turbomachine 1 attached to the rear fuselage).

Claims (1)

Revendications Claims [Revendication 1] [Claim 1] Système de gestion d’air (10) pour aéronef, comprenant : - un bord d’attaque (110, 210) de nacelle de turbomachine (100) ou d’aile d’avion, - une entrée d’air (22), caractérisé en ce que le bord d’attaque (110) comprend un échangeur (112), l’échangeur (112) étant connecté avec l’entrée d’air (22), de sorte qu’en fonctionnement, l’entrée d’air (22) est alimentée avec l’air issu de l’échangeur (112). Air management system (10) for aircraft, comprising: - a leading edge (110, 210) of a turbomachine nacelle (100) or of an aircraft wing, - an air inlet (22), characterized in that the leading edge (110) comprises an exchanger (112), the exchanger (112) being connected with the air inlet (22), so that in operation, the inlet of air (22) is supplied with air from the exchanger (112). [Revendication 2] [Claim 2] Système selon la revendication 1, comprenant en outre un prélèvement d’air moteur (12), configuré pour prélever un flux d’air dans une turbomachine, ledit prélèvement d’air moteur (12) étant connecté à l’échangeur (112) pour l’alimenter en air, de sorte que le prélèvement d’air moteur (12), l’échangeur (112) et l’entrée d’air (22) soit pneumatiquement agencés en série dans cet ordre. The system of claim 1, further comprising an engine air intake (12), configured to draw an air flow in a turbomachine, said engine air intake (12) being connected to the exchanger (112) for supply it with air, so that the engine air intake (12), the exchanger (112) and the air inlet (22) are pneumatically arranged in series in this order. [Revendication 3] [Claim 3] Système selon la revendication 2, dans lequel le prélèvement d’air moteur (12) est effectué à un étage de compression correspondant à une pression comprise entre 1 et 5 bars, de préférence à une pression comprise entre 1 et 2 bars ou entre 4 et 5 bars. System according to claim 2, in which the engine air sampling (12) is carried out at a compression stage corresponding to a pressure between 1 and 5 bars, preferably at a pressure between 1 and 2 bars or between 4 and 5 bars. [Revendication 4] [Claim 4] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un precooler (14) relié à l’échangeur (112), de sorte que le precooler (14), l’échangeur (112) et l’entrée d’air (22) soient pneumatiquement agencés en série dans cet ordre. System according to any one of claims 1 to 3, further comprising a precooler (14) connected to the exchanger (112), so that the precooler (14), the exchanger (112) and the inlet of air (22) are pneumatically arranged in series in this order. [Revendication 5] [Claim 5] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’échangeur (112) est un échangeur air-air, préférablement surfacique, configuré pour permettre un échange de chaleur avec un flux d’air libre via le bord d’attaque (110). System according to any one of Claims 1 to 4, in which the exchanger (112) is an air-air exchanger, preferably areal, configured to allow heat exchange with a free flow of air via the leading edge (110). [Revendication 6] [Claim 6] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une source de chaleur (30), préférablement électrique, configurée pour réchauffer l’air circulant dans l’échangeur (112). System according to any one of claims 1 to 5, comprising a heat source (30), preferably electric, configured to heat the air circulating in the exchanger (112). [Revendication 7] [Claim 7] Système selon la revendication 6, dans lequel la source de chaleur (30) est positionnée en amont de l’échangeur (112). The system of claim 6, wherein the heat source (30) is positioned upstream of the exchanger (112). [Revendication 8] [Claim 8] Système selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la source de chaleur (30) comprend un ou plusieurs tapis électriques formés de résistances, positionnés dans ou autour d’une conduite d’air (32) transportant le flux d’air destiné à l’échangeur (112). The system of claim 6 or 7, wherein the heat source (30) comprises one or more electric mats formed of resistors, positioned in or around an air duct (32) carrying the air flow intended for the 'exchanger (112). [Revendication 9] [Claim 9] Ensemble comprenant un système (10) selon l’une quelconque des re- Assembly comprising a system (10) according to any one of the
vendications 1 à 8 et un pack de conditionnement d’air (ECS, 20) alimenté par l’entrée d’air (22), le pack de conditionnement d’air (ECS, 20) pouvant être par exemple un pack pneumatique, par exemple de type système Brayton inverse, ou un pack plus électrique, par exemple à compression vapeur.vendications 1 to 8 and an air conditioning pack (ECS, 20) supplied by the air inlet (22), the air conditioning pack (ECS, 20) being for example a pneumatic pack, for example example of the reverse Brayton system type, or a more electric pack, for example with vapor compression. [Revendication 10] Turbomachine (1) comprenant :[Claim 10] Turbomachine (1) comprising: - un système de gestion d’air (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,- an air management system (10) according to any one of claims 1 to 8, - une nacelle (100) comprenant le bord d’attaque (110),- a nacelle (100) comprising the leading edge (110), - un étage de compression (2) au niveau duquel se trouve le prélèvement d’air moteur (12), dans lequel le prélèvement d’air moteur (12), l’échangeur (112) et l’entrée d’air (20) sont pneumatiquement agencés en série.- a compression stage (2) at which the engine air intake (12) is located, in which the engine air intake (12), the exchanger (112) and the air inlet (20 ) are pneumatically arranged in series.
FR1872075A 2018-11-29 2018-11-29 Air management system in particular for air conditioning and defrosting pack Active FR3089204B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1872075A FR3089204B1 (en) 2018-11-29 2018-11-29 Air management system in particular for air conditioning and defrosting pack
PCT/FR2019/052842 WO2020109740A1 (en) 2018-11-29 2019-11-29 Air management system, in particular for an air conditioning and de-icing pack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1872075A FR3089204B1 (en) 2018-11-29 2018-11-29 Air management system in particular for air conditioning and defrosting pack

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3089204A1 true FR3089204A1 (en) 2020-06-05
FR3089204B1 FR3089204B1 (en) 2022-04-01

Family

ID=66530134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1872075A Active FR3089204B1 (en) 2018-11-29 2018-11-29 Air management system in particular for air conditioning and defrosting pack

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3089204B1 (en)
WO (1) WO2020109740A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3933327A (en) * 1974-08-30 1976-01-20 Rohr Industries, Inc. Aircraft anti-icing plenum
US3981466A (en) * 1974-12-23 1976-09-21 The Boeing Company Integrated thermal anti-icing and environmental control system
US4482114A (en) * 1981-01-26 1984-11-13 The Boeing Company Integrated thermal anti-icing and environmental control system
US20160272331A1 (en) * 2012-11-19 2016-09-22 Turbomeca Air conditioning method and system for aircraft
US20170167382A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 General Electric Company Thermal Management System
EP3315401A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-02 Honeywell International Inc. Air distribution system with drag reducing inlet
DE102016120682A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Aircraft bleed air system and method for providing bleed air in an aircraft engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3933327A (en) * 1974-08-30 1976-01-20 Rohr Industries, Inc. Aircraft anti-icing plenum
US3981466A (en) * 1974-12-23 1976-09-21 The Boeing Company Integrated thermal anti-icing and environmental control system
US4482114A (en) * 1981-01-26 1984-11-13 The Boeing Company Integrated thermal anti-icing and environmental control system
US20160272331A1 (en) * 2012-11-19 2016-09-22 Turbomeca Air conditioning method and system for aircraft
US20170167382A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 General Electric Company Thermal Management System
EP3315401A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-02 Honeywell International Inc. Air distribution system with drag reducing inlet
DE102016120682A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Aircraft bleed air system and method for providing bleed air in an aircraft engine

Also Published As

Publication number Publication date
FR3089204B1 (en) 2022-04-01
WO2020109740A1 (en) 2020-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2678657C (en) System for cooling and adjusting the temperature of apparatuses in the propulsion assembly of an aircraft
EP3194270B1 (en) Air conditioning system for a "more electric" airplane
EP2435680B1 (en) Fluid-cooling device for a turbine engine propulsive unit
EP1282535B1 (en) Temperature control method and device in a motor vehicle passenger compartment
EP2582534B1 (en) Heat conditioning system for a motor vehicle
EP2964906B1 (en) Nacelle equipped with an oil-cooling circuit comprising an intermediate heat exchanger
FR2936224A1 (en) SYSTEM FOR MANAGING THE THERMAL FLOW OF AN AIRCRAFT.
FR3027624A1 (en) CIRCUIT FOR DEFROSTING AN AIR INLET LIP FROM A PROPELLANT AIRCRAFT ASSEMBLY
FR2912995A1 (en) THERMAL CONTROL DEVICE ON BOARD A SPACE ENGINE
WO2014207408A1 (en) De-icing and conditioning device for an aircraft
EP3781882B1 (en) Thermal conditioning device for a motor vehicle
FR3061479A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR ENVIRONMENTALLY CONTROLLING AIRCRAFT SUPPLIED BY AIR FROM INTERMEDIATE PRESSURE AIR
FR3072077B1 (en) AUTONOMOUS RECOVERY MODULE OF A CABIN OF AN AIRCRAFT AND METHOD THEREOF
EP3521590B1 (en) System for cooling engine air with two cooling stages and comprising at least one cylindrical heat exchanger
FR3089204A1 (en) Air management system especially for air conditioning and defrost pack
EP3521589B1 (en) System for cooling engine air with two cooling stages and corresponding method
FR3089496A1 (en) Aircraft powertrain with boundary layer ingestion comprising an electric motor and a cooling system partly arranged in the outlet cone
FR2935132A1 (en) High power density onboard electrical/electronic equipment cooling system for modern commercial transport airplane, has two heat exchangers, where one of exchangers cools heat transfer fluid by thermal coupling to external ambient air
FR3002315A1 (en) HEAT EXCHANGER
EP4049934B1 (en) Aircraft including an engine and a cooling system using hydrogen
EP4129828A1 (en) Aircraft comprising a hydrogen supply device integrating a hydrogen heating system positioned in the fuselage of the aircraft
FR3125329A1 (en) COUNTER-CURRENT COOLING EXCHANGER INTENDED TO BE INTEGRATED INTO A SUSPENSION PYLON OF AN AIRCRAFT ENGINE AND PYLON EQUIPPED WITH SUCH AN EXCHANGER
FR3137712A1 (en) Method and system for generating electrical energy within a turbomachine
FR3070418A1 (en) AIRCRAFT TURBOMACHINE

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200605

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7