ES2575659T3 - Circuito de alimentación para un circuito de deshielo de una aeronave - Google Patents

Circuito de alimentación para un circuito de deshielo de una aeronave Download PDF

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Abstract

Aeronave que incluye un motor de aeronave y un circuito de alimentación de energía eléctrica, comprendiendo el citado circuito de alimentación una red (17) de distribución de energía eléctrica a bordo de la aeronave conectada a unos equipamientos eléctricos (5b) situados en el motor de la aeronave o en el entorno de dicho motor, y un generador de alimentación (27) integrado en el motor de la aeronave y conectado a un circuito de deshielo o de antiescarcha (5a), para alimentar de tensión alterna el citado circuito de deshielo o anti-escarcha (5a), caracterizada porque el generador de alimentación (27) está conectado a un accionador (5c) electromecánico de un inversor de empuje por medio de un rectificador (1) para alimentar al citado accionador en tensión continua.

Description

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DESCRIPCION
Circuito de alimentacion para un circuito de deshielo de una aeronave Antecedentes del invento
El invento se refiere a la alimentacion de energla electrica para equipamientos electricos de un motor de aeronave y/o su entorno.
El campo de aplicacion del invento es mas particularmente el de los motores de avion, especialmente motores de turbina de gas.
Por equipamientos electricos de un motor de aeronave o de su entorno, se entendera aqul no solamente los equipamientos electricos utiles para el propio funcionamiento del motor, sino tambien los equipamientos electricos asociados a la barquilla o gondola del motor, tales como, por ejemplo, los circuitos electricos de deshielo o anti- escarcha (NAI por “Nacelle Anti Icing) o los accionadores de apertura de las tapas de inversion (TRCOS por “Thrust Reverse Cowl Opening System”) o de los accionadores electromecanicos de los inversores de empuje (ETRAC por “Electrical Thrust Reverse Actuation Control”) para un motor de avion con turbina de gas, incluso los asociados a las alas que soportan el motor, tales como, por ejemplo, los circuitos electricos de deshielo o anti-escarcha de las alas del avion.
El documento FR 2 911 848 describe una arquitectura en la cual el circuito de alimentacion y de mando comprende dos generadores montados sobre una caja de transmision acoplada mecanicamente al eje de una turbina del motor de una aeronave. Estos generadores son tlpicamente arrancadores/generadores, o S/G (por Starter/Generator) que comprenden una generatriz slncrona que esta asociada a una excitatriz y que proporciona una tension alterna de frecuencia variable en funcion del regimen del motor, estando controlado o mandado el conjunto excitatriz y generatriz slncronas para funcionar en modo motor slncrono en el arranque de la turbina. La tension alterna suministrada por las S/G es dirigida hacia la red electrica de distribucion de energla electrica a bordo del avion, o red electrica a bordo del avion. Un circuito de la red a bordo del avion proporciona por uno o varios buses de distribucion una tension alterna regulada, tlpicamente de 115 Vac o 230 Vac, que tiene una frecuencia variable en funcion de la velocidad de rotacion del eje de la turbina. Este circuito alimenta igualmente un circuito convertidor de tension que proporciona una tension continua regulada, tlpicamente 270 Vdc o +/- 270 Vdc, por uno o varios buses. Las tensiones producidas alimentan diferentes cargas en la zona de fuselaje del avion.
Por otra parte, varios equipamientos electricos, situados en el motor de la aeronave o en su entorno, son alimentados por un bus de alimentacion en tension continua, alimentado a su vez por convertidores de tension conectados a la tension alterna de la red a bordo del avion. Estos equipamientos electricos pueden comprender un accionador electromecanico de inversores de empuje.
Por otra parte, el circuito de alimentacion comprende igualmente un generador de alimentacion integrado en el motor de la aeronave para alimentar un circuito de deshielo o de anti-escarcha de la barquilla del motor o un circuito de deshielo de las alas que soportan el motor. Esto permite limitar la longitud del cable que lleva la energla electrica hacia el circuito de deshielo, y reducir as! el peso y el tamano de los cables necesarios para llevar la energla electrica hacia las cargas externas al fuselaje.
A pesar de las ventajas de esta arquitectura, los convertidores de tension que alimentan los equipamientos electricos en la zona del motor deben ser dimensionados teniendo en cuenta la potencia necesaria para todos los equipamientos, lo que puede representar un peso y un tamano importantes. Ademas, estos convertidores de tension, al estar conectados a la red de a bordo del avion, deben cumplir unos requisitos en terminos de llmite armonico que no hay que sobrepasar y de demanda de corriente. Asl, estos convertidores presentan una estructura compleja.
Objeto y resumen del invento
El invento contempla proporcionar un circuito de alimentacion de energla electrica para una aeronave, que no presente los inconvenientes de la tecnica anterior citada anteriormente.
A estos efectos, el invento propone un circuito de alimentacion de energla electrica para una aeronave, que comprende una red de distribucion de energla electrica a bordo de una aeronave para equipamientos electricos situados en un motor de la aeronave o en el entorno del citado motor, un generador de alimentacion integrado en el motor de la aeronave para alimentar de tension alterna un circuito de deshielo o de anti-escarcha, caracterizado porque el generador de alimentacion esta conectado a un accionador electromecanico de inversor de empuje por medio de un rectificador para alimentar al citado accionador de tension continua.
Gracias a estas caracterlsticas, el accionador electromecanico del inversor de empuje puede ser alimentado a partir del mismo generador de alimentacion que el circuito de deshielo o de anti-escarcha, por medio de un rectificador. No
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es pues necesario prever un convertidor de tension destinado a alimentar el accionador a partir de la red de distribucion durante su funcionamiento operativo. Por otra parte, al no estar conectado el rectificador a la red de distribucion, puede ser concebido de manera muy sencilla, con un peso y un tamano reducidos y sin necesitar cumplir con los requisitos en terminos de limite armonico o de requerimiento de corriente.
Por ejemplo, el citado rectificador es un puente de diodos.
En este caso, el rectificador presenta una estructura particularmente sencilla, de poco peso y poco tamano. Ademas, puede presentar perdidas termicas poco elevadas.
Segun un modo de realizacion, la citada red esta unida al citado accionador por medio de un segundo rectificador. Este segundo rectificador permite alimentar el accionador de los inversores de empuje durante el mantenimiento. Puede ser dimensionado para una potencia mas pequena.
Segun un modo de realizacion, un modulo de regulacion electronica del motor es apto para regular la tension alterna proporcionada por el generador de alimentacion y ordenar el cierre de un conmutador situado entre el generador de alimentacion y el citado accionador cuando la citada tension alterna alcance un nivel predeterminado.
Segun una variante, el modulo de regulacion electronica del motor es apto para controlar un conmutador situado entre el generador de alimentacion y el circuito de deshielo o de anti-escarcha.
Segun otra variante, el modulo de regulacion electronica del motor es apto para ordenar al circuito de deshielo o de anti-escarcha funcionar con potencia reducida.
La red de distribucion de energla electrica a bordo de la aeronave puede alimentar los citados equipamientos electricos por medio de convertidores de tension.
El invento proporciona igualmente una aeronave que comprende un circuito de alimentacion de energla electrica segun el invento citado anteriormente.
Breve descripcion de los dibujos
El invento sera mejor comprendido con la lectura de la descripcion hecha a continuacion, a tltulo indicativo pero no limitativo, en referencia al dibujo anexo, en el cual la figura 1 es una vista muy esquematica de un sistema para la alimentacion electrica y el mando de los equipamientos de un motor de aeronave y de su entorno.
Descripcion detallada de modos de realizacion.
La figura 1 muestra un esquema de un circuito para la alimentacion electrica y el mando de un conjunto 5 que comprende equipamientos electricos de un motor de aeronave y de su entorno, especialmente un motor de avion con turbina de gas.
El conjunto 5 comprende un circuito de deshielo o de anti-escarcha 5a (NAI, por “Nacelle Anti Icing”) de una barquilla de un motor o de un circuito de deshielo de las alas que soportan el motor, un accionador 5c electromecanico de inversor(es) de empuje (ETRAS, por “Electrical Thrust Reverse Actuation System”), y otros varios equipamientos electricos 5b utiles para el funcionamiento del motor y de su entorno.
El circuito de la figura 1 comprende al menos un generador 11, tal como un S/G montado en una caja de transmision (esquematizada con 13), acoplado mecanicamente a un eje de turbina de un motor (no representado). La tension alterna proporcionada por el o los generadores S/G 11 es conducida por una o varias llneas 15 a una red electrica 17 de distribucion de energla electrica a bordo del avion, o red electrica a bordo del avion. Un circuito 19 de la red a bordo del avion proporciona por uno o varios BUS de distribucion una tension alterna regulada, tlpicamente 115 Vac o 230 Vac, con una frecuencia variable en funcion de la velocidad de rotacion del eje de la turbina. El circuito 19 puede alimentar igualmente un circuito convertidor de tension 21, que proporciona una tension continua regulada, tlpicamente de 270 Vdc o +/- 270 Vdc, por uno o varios BUS. Las tensiones producidas por los circuitos 19 y 21 alimentan diferentes cargas en la zona del fuselaje del avion.
El circuito de alimentacion comprende igualmente, al nivel del motor (esquematizado con 23), un generador de alimentacion 27 integrado en el motor de la aeronave y que suministra una tension alterna.
El generador de alimentacion 27 alimenta el circuito de deshielo 5a. Siendo el circuito de deshielo 5a puramente resistivo, puede estar unido al generador de alimentacion 27 para recibir la tension alterna, sin convertidor de tension intermedio. Un conmutador 3 puede estar situado entre el generador de alimentacion 27 y el circuito de deshielo 5a.
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Los equipamientos electricos 5b son alimentados a partir del circuito 19, por medio de convertidores de tension (no representados). Al estar conectados estos convertidores de tension a la red electrica 17, cumplen las condiciones en terminos de llmite armonico y requisitos de corriente.
Finalmente, el accionador 5c esta conectado a un rectificador 1 alimentado por el generador de alimentacion 27 y a un rectificador 2 alimentado a partir del circuito 19. Los conmutadores 4 y 6 permiten conectar el accionador 5c a los rectificadores 1 u 2.
Por otra parte, el circuito de la figura 1 comprende al menos un modulo de regulacion del motor 30, o ECU. El ECU 30 esta conectado al generador de alimentacion 27, que puede proporcionar al ECU 30 una energla electrica alterna. Por otra parte, el ECU 30 esta conectado tambien al circuito 19 de tension alterna por una llnea 16 para poder ser alimentado correctamente en tanto que no se ha alcanzado un regimen de motor suficiente como para asegurar el suministro de energla electrica requerida por el generador de alimentacion 27. El ECU 30 es capaz de regular la tension suministrada por el generador 27. El ECU 30 es capaz igualmente de mandar a los conmutadores 3, 4 y 6.
El funcionamiento del circuito de la figura 1 es el siguiente.
En vuelo, en condiciones de escarcha, el ECU 30 ordena el cierre del conmutador 3 y el generador de alimentacion 27 proporciona la potencia al circuito de deshielo 5a. Tlpicamente, la potencia necesaria para el circuito de deshielo 5a puede ser del orden de 35 kW. El generador de alimentacion 27 esta dimensionado de la forma correspondiente. Por otra parte, en vuelo, la inversion del empuje esta inhibida por el ECU 30 que ordena a los conmutadores 4 y 6 estar en posicion abierta.
El accionador 5c no esta pues alimentado. Ademas, para multiplicar los medios de accion que contemplan inhibir la inversion del empuje, el ECU 30 puede ordenar un enclavamiento de los inversores de empuje y enviar una orden de actuacion al accionador 5c.
En el suelo, para activar la inversion del empuje, el ECU 30 manda la apertura del conmutador 3 y regula la tension suministrada por el generador de alimentacion 27 a un nivel apropiado para el accionador 5c. Cuando se alcanza el nivel de tension, el ECU 30 manda el cierre del conmutador 4. El accionador 5c es alimentado entonces por el generador de alimentacion 27, por medio del rectificador 1. Tlpicamente, la potencia necesaria para el accionador 5c puede ser del orden de 10 kW. El generador de alimentacion 27 es pues capaz de proporcionar la potencia necesaria.
Como el rectificador 1 no esta conectado a la red electrica 17, no debe cumplir condiciones particulares en terminos de llmite armonico o requisitos de corriente. El rectificador 1 puede entonces ser concebido de manera muy sencilla, con un peso y un tamano reducidos. Gracias a esta estructura muy sencilla, el rectificador 1 puede presentar perdidas termicas limitadas. Por ejemplo, el rectificador 1 es un puente de diodos.
Al ser la constante termica del circuito de deshielo 5a relativamente alta, no hay ningun problema en no alimentarlo temporalmente, durante el funcionamiento del accionador 5c, abriendo el conmutador 3. En una variante, el conmutador 3 permanece cerrado y el ECU 30 ordena al circuito de deshielo 5a funcionar segun una potencia limitada. En este caso, una parte de la potencia suministrada por el generador de alimentacion 27 puede ser utilizada por el accionador 5c.
Finalmente, durante una operacion de mantenimiento, cuando la aeronave esta en el suelo, el motor no gira. El generador de alimentacion 27 no es accionado entonces en rotacion y no suministra la tension electrica. La red electrica 17 puede ser alimentada por un grupo del parque o por una unidad de potencia auxiliar (APU, por “Auxiliary Power Unit”). El ECU 30 puede ordenar el cierre del conmutador 6, lo que permite alimentar al accionador 5c a partir de la red electrica 17, por medio del rectificador 2.
El rectificador 2 puede ser dimensionado unicamente por la potencia necesaria para el accionador 5c durante la fase de mantenimiento, es decir cuando la velocidad de rotacion del motor y las fuerzas aerodinamicas son nulas. Esta potencia es mas pequena que la potencia necesaria para el accionador 5c durante su funcionamiento operativo, cuando esta alimentado por el generador de alimentacion 27. El rectificador 2, dimensionado para esta potencia mas pequena, puede entonces presentar un peso y un tamano reducidos.
En una variante no representada, un seccionador manual, situado aguas arriba del rectificador 2, puede estar abierto para evitar una apertura intempestiva de los inversores de empuje durante el mantenimiento.

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Aeronave que incluye un motor de aeronave y un circuito de alimentacion de energla electrica, comprendiendo el citado circuito de alimentacion una red (17) de distribucion de energla electrica a bordo de la aeronave conectada a unos equipamientos electricos (5b) situados en el motor de la aeronave o en el entorno de dicho motor, y un generador de alimentacion (27) integrado en el motor de la aeronave y conectado a un circuito de deshielo o de anti- escarcha (5a), para alimentar de tension alterna el citado circuito de deshielo o anti-escarcha (5a), caracterizada porque el generador de alimentacion (27) esta conectado a un accionador (5c) electromecanico de un inversor de empuje por medio de un rectificador (l) para alimentar al citado accionador en tension continua.
  2. 2. Aeronave segun la reivindicacion 1, en la cual el citado rectificador (1) es un puente de diodos.
  3. 3. Aeronave segun una de las reivindicaciones 1 y 2, en la cual la citada red (17) esta conectada al citado accionador (5c) por medio de un segundo rectificador (2).
  4. 4. Aeronave segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en la cual un modulo de regulacion electronico del motor (30) esta configurado para regular la tension alterna suministrada por el generador de alimentacion (27) y para ordenar el cierre de un conmutador (4) situado entre el generador de alimentacion y el citado accionador (5c) cuando la tension alterna alcanza un nivel predeterminado.
  5. 5. Aeronave segun la reivindicacion 4, en la cual el modulo de regulacion electronico del motor (30) esta configurado para mandar un conmutador (3) situado entre el generador de alimentacion y el circuito de deshielo o de anti- escarcha.
  6. 6. Aeronave segun la reivindicacion 4, en la cual el modulo electronico del motor (30) esta configurado para ordenar al circuito de deshielo o de anti-escarcha funcionar con potencia reducida.
  7. 7. Aeronave segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual la citada red (17) de distribucion de energla electrica a bordo de la aeronave alimenta a los citados equipamientos electricos (5b) por medio de convertidores de tension.
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