FR2995283A1

FR2995283A1 - Ensemble de cable de largage de turbine a air dynamique

Info

Publication number: FR2995283A1
Application number: FR1356867A
Authority: FR
Inventors: David Everett Russ; Kanthi Gnanam Kannan
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2014-03-14
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: FR2995283B1; US8931734B2; US20140070049A1

Abstract

L'invention concerne un ensemble de turbine à air dynamique comprenant un câble de largage (50) couplé au niveau d'une première extrémité (52) à une goupille de largage de turbine (44) et couplé au niveau d'une deuxième extrémité (54) à un levier de largage (40). Un tubage en aluminium (58) entoure une portion du câble de largage. Une console de câble supérieur supporte le tubage en aluminium adjacent à la première extrémité du câble de largage. Une console de câble inférieur (70) supporte le tubage en aluminium adjacent à la deuxième extrémité du câble de largage. La console de câble inférieur comprend une douille filetée (80) ayant un alésage axial (84) destiné à recevoir le câble de largage. La douille filetée est en contact direct avec un raccord d'extrémité (75) couplé au tubage en aluminium.

Description

Ensemble de câble de largage de turbine à air dynamique Contexte de l'invention Des exemples de modes de réalisation de la présente invention concernent généralement des alimentations électriques d'urgence pour des applications aéronautiques, et plus particulièrement, une turbine à air dynamique améliorée destinée à produire de l'énergie d'urgence pour un aéronef en vol. Les aéronefs comprennent, comme équipement type, une source d'alimentation de secours à utiliser en cas de panne d'électricité dans le système d'alimentation principal. Cet équipement type a pris la forme d'une turbine à air dynamique. L'équipement de secours est arrimé dans une baie de stockage à l'intérieur du fuselage ou de l'aile de l'aéronef. Si/lorsque nécessaire, l'équipement de secours peut être déployé dans le courant d'air où le passage de l'air par rapport à la vitesse de l'aéronef provoque la rotation des aubes de turbine. Un exemple d'un tel équipement de secours est une turbine à air dynamique (RAT pour « Ram Air Turbine »).

Une RAT peut générer de l'énergie hydraulique, de l'énergie électrique, ou les deux. La turbine est couplée à un équipement de production d'énergie adapté tel qu'une pompe hydraulique pour l'énergie hydraulique, ou un générateur électrique pour l'énergie électrique, ou les deux dans le cas d'une RAT hybride. La baie de stockage de RAT de l'aéronef, ainsi qu'une porte d'accès à la baie de stockage de RAT, sont dimensionnées pour stocker la turbine à air dynamique et un mécanisme de déploiement pour la turbine à air dynamique avec juste assez d'espace pour recevoir étroitement l'équipement, minimisant ainsi l'espace perdu. Dans la plupart des cas, la configuration structurelle de la baie de stockage ne peut pas être modifiée sans compromettre l'intégrité structurelle de l'aéronef. En raison du souhait de réduire le poids et de maximiser l'espace, la taille d'ensemble et en particulier la longueur des turbines à air dynamique les plus récentes a été réduite. Par conséquent, le rayon de coude de la gaine flexible classique du câble de largage (en anglais « release cable ») de turbine est trop grand pour s'ajuster dans l'espace disponible. En outre, pour les turbines à air dynamique à démarrage de pas d'alignement, l'angle initial des aubes de turbine applique une charge importante au câble de largage, augmentant ainsi la contrainte.

Brève description de l'invention Selon un mode de réalisation de l'invention, un système de largage pour un ensemble de turbine à air dynamique est proposé, comprenant une console de câble inférieur destiné à supporter un câble de largage, par exemple une portion d'un câble de largage. La console de câble inférieur comprend une douille filetée ayant un alésage axial destiné à recevoir le câble de largage. La douille filetée est en contact direct avec un raccord d'extrémité couplé à la première extrémité du tubage en aluminium.

La console de câble inférieur peut comprendre une première ouverture adjacente à une deuxième extrémité et une seconde ouverture adjacente à une troisième extrémité. La première extrémité du tubage en aluminium peut être reçue dans la première ouverture. La douille filetée peut être reçue dans la seconde ouverture. La console de câble inférieur peut comprendre une bobine hélicoïdale auto-verrouillable. La bobine hélicoïdale auto-verrouillable peut être agencée 10 concentriquement à l'intérieur de la seconde ouverture et une portion de la bobine hélicoïdale met en prise une portion du manchon fileté. La bobine hélicoïdale peut mettre en prise une portion de la douille filetée pour empêcher la douille filetée de s'éloigner de la console 15 de câble inférieur. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un ensemble de turbine à air dynamique est proposé, comprenant un câble de largage couplé au niveau d'une première extrémité à une goupille de largage de 20 turbine et couplé au niveau d'une deuxième extrémité à un levier de largage. Un tubage en aluminium entoure une portion du câble de largage. Une console de câble supérieur supporte le tubage en aluminium adjacent à la première extrémité du câble de largage. Une console de 25 câble inférieur peut supporter le tubage en aluminium adjacent à la deuxième extrémité du câble de largage. La console de câble inférieur peut comprendre une douille filetée ayant un alésage axial destiné à recevoir le câble de largage. La douille filetée peut être en 30 contact direct avec un raccord d'extrémité couplé au tubage en aluminium.

La console de câble supérieur et la console de câble inférieur peuvent être montées sur l'ensemble de turbine à air dynamique selon une orientation non linéaire.

Le tubage en aluminium peut avoir été traité à la chaleur. Le tubage en aluminium peut comprendre au moins un coude, et facultativement deux coudes agencés dans une configuration généralement en forme de s. Le tubage en aluminium peut comprendre une gaine en plastique concentrique interne. La console de câble inférieur peut comprendre une bobine hélicoïdale auto-verrouillable. La bobine hélicoïdale peut mettre en prise une portion de la douille filetée pour empêcher que la douille filetée s'éloigne de la console de câble inférieur. Selon une variante de mode de réalisation de l'invention, un ensemble de câble de largage est proposé, comprenant un câble de largage couplé au niveau d'une première extrémité à une goupille de largage de turbine et couplé à une deuxième extrémité à un levier de largage. Une console de câble inférieur peut supporter le câble de largage adjacent à la première extrémité. Une console de câble supérieur peut supporter le câble de largage adjacent à la deuxième extrémité.

Une portion du câble de largage peut être entourée par un tubage en aluminium. La portion du câble de largage entre la console de câble supérieur et la console de câble inférieur peut comprendre le tubage en aluminium.

Le tubage en aluminium peut comprendre au moins un coude, et peut facultativement comprendre deux coudes agencés dans une configuration généralement en forme de s. Le tubage en aluminium peut comprendre une gaine en plastique concentrique interne. Une troisième extrémité du tubage en aluminium peut être axialement contrainte par la console de câble inférieur et une quatrième extrémité du tubage en aluminium peut être axialement contrainte par la console de câble supérieur. La troisième extrémité du tubage en aluminium peut comprendre un raccord d'extrémité 10 configuré pour mettre en prise une douille filetée dans la console de câble inférieur de sorte qu'il n'existe pas de débattement entre le raccord d'extrémité et l'arbre. 15 Brève description des dessins Le sujet qui est considéré comme l'invention est particulièrement mis en avant et distinctement revendiqué dans les revendications à la fin de la description. Les caractéristiques et avantages 20 précédents de l'invention et d'autres apparaissent dans la description détaillée suivante prise conjointement avec les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue latérale d'un exemple d'ensemble de turbine à air dynamique ; 25 la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de turbine à air dynamique dans une position arrimée ; la figure 3 est une vue de dessus d'une portion d'un ensemble de turbine à air dynamique selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe d'un ensemble de câble inférieur selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe d'un ensemble de 5 câble inférieur partiellement assemblé selon un mode de réalisation de l'invention ; et la figure 6 est une vue en coupe d'un ensemble de câble inférieur assemblé selon un mode de réalisation de l'invention. 10 La description détaillée explique des modes de réalisation de l'invention, conjointement avec les avantages et les caractéristiques, à titre d'exemple en référence aux dessins. 15 Description détaillée de l'invention En se référant maintenant aux figures 1 et 2, un exemple d'ensemble de turbine à air dynamique (RAT) 14 est illustré. L'aéronef 10 illustré schématiquement sur la figure 1 comprend une ouverture ou une trappe 12 à 20 travers laquelle l'ensemble de RAT 14 passe d'une position arrimée 16 à une position déployée 18. L'ensemble de RAT 14 comprend une turbine 20 ayant au moins une aube de turbine 22 qui tourne autour d'un arbre d'entraînement de turbine 24. L'arbre 25 d'entraînement de turbine 24 est couplé à un multiplicateur de vitesse inférieur 28 adjacent à une première extrémité 26. Dans la position arrimée, illustrée par des lignes fantômes, l'ensemble de RAT 14 est disposé à l'intérieur de la structure d'aéronef 10 30 et les aubes de turbine 22 sont fixées dans une orientation souhaitée pour empêcher un contact avec la structure qui l'entoure. L'orientation souhaitée des aubes de turbine 22 permet un mouvement de l'ensemble de RAT 14 à travers l'ouverture de la structure d'aéronef 10.

L'ensemble de RAT 14 comprend également une entretoise 30 raccordée au niveau d'une première extrémité 32 à la turbine 20 adjacente au multiplicateur de vitesse inférieur 28, et couplée au niveau d'une deuxième extrémité opposée 34 à un logement de générateur 36. Le logement de générateur 36, et ainsi l'entretoise 30 et la turbine 20, sont supportés sur la structure d'aéronef et sont configurés pour tourner autour d'un pivot 38 afin d'assurer le mouvement de l'ensemble de RAT 14 entre la position arrimée 16 et la position déployée 18. Le logement de générateur 36 supporte un générateur (non montré) qui est entraîné par la pluralité d'aubes de turbine 22. Le générateur de l'exemple est disposé dans le logement de générateur 36. Les aubes de turbine 22 tournent en réponse au courant d'air A le long de l'extérieur de la structure d'aéronef 10 pour entraîner le générateur. Comme on peut l'apprécier, bien que l'exemple d'ensemble de RAT 14 soit divulgué avec un générateur, la turbine à air dynamique 20 pourrait également entraîner tout autre dispositif, tel qu'une pompe hydraulique par exemple. L'ensemble de RAT 14 comprend un levier de largage 40 configuré pour tourner autour d'un pivot 38 attaché au logement de générateur 36. L'ensemble de RAT 14 comprend également une goupille de largage de turbine 44 30 qui met en prise l'arbre d'entraînement de turbine 24 au moyen d'une ouverture d'arbre d'entraînement (non montrée), telle qu'un trou, une indentation, ou une fente par exemple. Un câble de largage 50 s'étend du levier de largage 40 à la goupille de largage de turbine 44 de sorte qu'une première extrémité 52 du câble de largage 50 est assujettie au levier de largage 40 et une deuxième extrémité opposée 54 du câble de largage 50 est couplée à la goupille de largage de turbine 44. Le levier de largage 40 tourne autour du pivot 38 jusqu'à mettre en prise une butée 43 pendant le déploiement de l'ensemble de RAT 14. Le mouvement de l'ensemble de RAT 14 vers une position déployée comprend le mouvement du logement de générateur 36 autour du pivot 38. Le mouvement du logement de générateur 36 autour du pivot 38 provoque un mouvement correspondant du levier de largage 40. Pendant le déploiement de l'ensemble de RAT 14, le levier de largage 40 tournera autour du pivot 38 jusqu'à entrer en contact avec la butée. Une rotation supplémentaire de l'ensemble de RAT 14 une fois que le levier de largage 40 mettra en prise la butée provoquera l'application par le câble de largage 50 d'une force à la goupille de largage de turbine 44. Le câble de largage 50 a une longueur telle qu'il tirera la goupille de largage de turbine 44 de l'ouverture d'arbre d'entraînement une 25 fois que le logement de générateur 36 s'est déplacé au- delà d'une position partiellement déployée, déverrouillant ainsi l'arbre d'entraînement de turbine 24. Le retrait de la goupille de largage de turbine 44 permet à l'arbre d'entraînement de turbine 24 de tourner 30 librement, et à la turbine 20 de fonctionner coMme prévu pour générer de l'énergie.

Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble de RAT 14 est plus compact que les ensembles de RAT classiques. Par exemple, l'entretoise 30 couplant la turbine 20 au logement de générateur 36 peut avoir une longueur réduite. Dans un mode de réalisation, l'entretoise a une longueur d'environ 35,6 cm (environ 14 pouces). Par conséquent, l'espace disponible à l'intérieur duquel le câble de largage 50 peut être situé est également réduit. Les figures 3 et 4 illustrent le câble de largage 50 plus en détail. Une portion du câble de largage 50 à proximité du levier de largage 40 est supportée par une console de câble supérieur 60 montée sur le logement de générateur 36. De façon similaire, une portion du câble de largage 50 adjacente à la goupille de largage de turbine 44 est supportée par une console de câble inférieur 70 montée sur l'entretoise 30. La console de câble supérieur 60 et la console de câble inférieur 70 peuvent être agencés sur différentes surfaces de l'ensemble de RAT 14 de sorte que la portion du câble de largage 50 s'étendant entre les deux consoles 60, 70 comprend au moins un coude 56. Dans un mode de réalisation, la portion du câble de largage 50 entre la console de câble supérieur 60 et la console de câble inférieur 70 comprend deux coudes 56 formant une forme généralement en S. Les coudes 56 du câble de largage 50 s'étendant entre la console de câble supérieur 60 et la console de câble inférieur 70 peuvent être disposés à l'intérieur d'un tubage 58, constitué d'un matériau tel que l'aluminium par exemple. Dans un mode de réalisation, le tubage en aluminium 58 est traité à la chaleur pour augmenter sa résistance mécanique. Les consoles de câble supérieur et inférieur 60, 70 contraignent le mouvement axial du tubage 58 lorsque le câble de largage est tendu, réduisant ainsi la contrainte de flexion du tubage 58. Dans un mode de réalisation, le tubage en aluminium 58 comprend une gaine en plastique concentrique interne pour éviter que le câble de largage 50 soit abîmé en raison du contact direct entre le tubage 58 et le câble de largage 50.

En se référant maintenant aux figures 5 et 6, la console de câble inférieur 70 comprend une première ouverture 72 adjacente à une première extrémité 71 destinée à recevoir une extrémité du tubage 58 entourant le câble de largage 50. La console de câble inférieur 70 comprend également une seconde ouverture 74 adjacente à une deuxième extrémité 73 destinée à recevoir un arbre 82 d'une douille filetée 80. La douille filetée 80 comprend un alésage axial 84 de sorte que le câble de largage 50 s'étend à travers la douille filetée 80 pour se raccorder à la goupille de largage de turbine 44. Dans un mode de réalisation, une bobine hélicoïdale auto-verrouillable 90 est agencée adjacente à la circonférence interne de la seconde ouverture 74. La mise en prise formée entre la bobine hélicoïdale 90 et l'arbre 82 de la douille filetée 80 empêche à la douille filetée 80 de se retirer de la console de câble inférieur 70 en raison des vibrations. Pendant l'assemblage de la console de câble inférieur 70, un écart d'ajustement 92 existe entre 30 l'extrémité 81 de la douille filetée 80 et le raccord d'extrémité 75 du tubage 58 (voir figure 5). Une fois qu'une extrémité du tubage 58 est insérée dans la première ouverture 72 et que le câble de largage 50 est amené à travers l'alésage axial 84 de ladouille filetée 80, la douille filetée 80 tourne jusqu'à ce qu'un débattement entre l'arbre 82 de la douille filetée 80 et le raccord d'extrémité 75 du tubage 58 soit supprimé, éliminant ainsi l'écart d'ajustement 92. La console de câble inférieur assemblé 70 est illustrée sur la figure 6. Dans un mode de réalisation, la douille filetée 80 est serrée à un couple spécifique de sorte que le tubage 58 a une précharge initiale. Comme la longueur d'ensemble de l'ensemble de RAT 14 est réduite, un câble de largage plus court 50 est nécessaire. En entourant une portion du câble de largage 15 50 d'un tubage en aluminium 58 plutôt qu'en acier inoxydable, le poids de l'ensemble de RAT 14 est diminué par rapport aux ensembles classiques. Un tubage en acier inoxydable classique adapté au courbage ne peut pas être traité à la chaleur, il est donc mou et ductile. Le 20 tubage en aluminium, peut au contraire être formé dans l'état de recuit puis être traité à la chaleur afin de présenter des propriétés de matériau supérieures, en particulier une limite d'élasticité, au tubage en acier inoxydable plus mou. 25 Lorsqu'une force de tension est appliquée au câble de largage 50 d'un ensemble de RAT classique, les coudes 56 du tubage 58 sont généralement redressés, ce qui crée une forte contrainte de flexion dans les coudes 56 du tubage 58. Dans l'ensemble de RAT 14 divulgué, le tubage 30 58 ne peut néanmoins pas s'allonger axialement lorsqu'une force est appliquée au câble de largage 50.

En empêchant un mouvement axial du tubage 58 lorsqu'une charge est appliquée au câble de largage 50, la contrainte dans le tubage 58 est significativement réduite. Cette réduction de la contrainte est réalisée 5 en restreignant axialement l'extrémité du tubage 58 contre l'extrémité adjacente de l'arbre de douille filetée 82. En outre, en restreignant les extrémités du tubage 58 à l'intérieur des consoles de câble supérieur et inférieur 60, 70, la raideur du tubage en aluminium 10 58 réduit la déformation latérale du tubage 58. Bien que l'invention ait été décrite en détail relativement uniquement à un nombre limité de modes de réalisation, il devrait être aisé de comprendre que l'invention n'est pas limitée à de tels modes de 15 réalisation divulgués. Au contraire, l'invention peut être modifiée pour incorporer un nombre quelconque de variations, changements, substitutions ou agencements équivalents non décrits jusqu'ici, mais qui sont conformes à l'esprit et à la portée de l'invention. En 20 outre, bien que divers modes de réalisation de l'invention aient été décrits, il faut comprendre que des aspects de l'invention peuvent n'inclure que certains des modes de réalisation décrits. Par conséquent; l'invention ne doit pas être considérée 25 comme limitée par la description précédente.

Claims

REVENDICATIONS1.- Système de largage pour un ensemble de turbine à air dynamique (14) comprenant : une console de câble inférieur (70) destinée à 5 supporter un câble de largage (50) et une première extrémité d'un tubage en aluminium (58) entourant le câble de largage (50), la console de câble inférieur (70) comprenant une douille filetée (80) ayant un alésage axial (84) destiné à recevoir le câble de 10 largage (50), dans lequel la douille filetée (80) est en contact direct avec un raccord d'extrémité (75) couplé à la première extrémité du tubage en aluminium (58).
2.- Système de largage selon la revendication 1, 15 dans lequel la console de câble inférieur (70) comprend une première ouverture (72) adjacente à une deuxième extrémité et une seconde ouverture (74) adjacente à une troisième extrémité. 20
3.- Système de largage selon la revendication 2, dans lequel la première extrémité du tubage en aluminium (58) est reçue dans la première ouverture (72). 25
4.- Système de largage selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la douille filetée (80) est reçue dans la seconde ouverture (74).
5.- Système de largage selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, dans lequel la console decâble inférieur (70) comprend une bobine hélicoïdale auto-verrouillable (90).
6.- Système de largage selon les revendications 4 et 5, dans lequel la bobine hélicoïdale autoverrouillable (90) est agencée concentriquement dans la seconde ouverture (74) et une portion de la bobine hélicoïdale (90) met en prise une portion de la douille filetée (80).
7.- Système de largage selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la bobine hélicoïdale met en prise une portion de la douille filetée (80) pour empêcher que la douille filetée (80) s'éloigne de la console de câble inférieur (70).
8.- Système de largage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre : le câble de largage (50) couplé au niveau d'une 20 première extrémité (52) à une goupille de largage de turbine (44) et couplé au niveau d'une deuxième extrémité (54) à un levier de largage (40) ; le tubage en aluminium (58) entourant une portion du câble de largage ; et 25 une console de câble supérieur (60) destinée à supporter le tubage en aluminium (58) adjacent à la première extrémité du câble de largage.
9.- Système de largage selon la revendication 8, 30 dans lequel le tubage en aluminium (58) est traité à la chaleur.
10.- Système de largage selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la console de câble supérieur (60) et la console de câble inférieur (70) sont montées sur l'ensemble de turbine à air dynamique (14) selon une orientation non linéaire.
11.- Système de largage selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le tubage en aluminium (58) comprend au 10 moins un coude (56).
12.- Système de largage selon la revendication 11, dans lequel le tubage en aluminium (58) comprend deux coudes (56) agencés dans une configuration généralement 15 en forme de s.
13.- Système de largage selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, dans lequel le tubage en aluminium (58) comprend une gaine en plastique 20 concentrique interne.