FR3125848A1 - Transfert de puissance entre l’arbre haute pression et l’arbre basse pression d’une turbomachine - Google Patents

Transfert de puissance entre l’arbre haute pression et l’arbre basse pression d’une turbomachine Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un dispositif (136) de commande d’un système (124) de transfert de puissance entre un arbre haute pression (108) et un arbre basse pression (116) d’une turbomachine (104) d’un aéronef (102), comportant : - un module d’analyse de fatigue (142) de la turbomachine (104) conçu pour déterminer, parmi deux indicateurs (D1, D2) mesurant respectivement deux fatigues de la turbomachine (104) et augmentant avec respectivement deux paramètres (NHP, T45) de fonctionnement de la turbomachine (104), celui qui est en avance c’est-à-dire qui risque d’atteindre en premier un plafond de fatigue respectif (D1max, D2max) ; - un module d’analyse de fonctionnement (144) de la turbomachine (104) conçu pour détecter lorsqu’un plafond de fonctionnement (NHPmax, T45max) est atteint par le paramètre (NHP, T45) associé à l’indicateur (D1, D2) en avance ; et - un module (140) de commande du système de transfert de puissance (124), conçu, en réponse à la détection, pour commander le système de transfert de puissance (124) en maintenant à ce plafond de fonctionnement le paramètre (NHP, T45) associé à l’indicateur (D1, D2) en avance tout en laissant augmenter l’autre paramètre (NHP, T45), de manière à augmenter une marge de puissance de sortie de la turbomachine (104). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

TRANSFERT DE PUISSANCE ENTRE L’ARBRE HAUTE PRESSION ET L’ARBRE BASSE PRESSION D’UNE TURBOMACHINE
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un dispositif de commande d’un système de transfert de puissance entre un arbre haute pression et un arbre basse pression d’une turbomachine d’un aéronef, un système propulsif d’un aéronef comportant un tel dispositif de commande et un aéronef comportant un tel système propulsif. L’invention concerne en outre un procédé de commande d’un système de transfert de puissance entre un arbre haute pression et un arbre basse pression d’une turbomachine d’un aéronef, ainsi qu’un programme d’ordinateur correspondant.
Arrière-plan technologique
Il est connu de transférer de la puissance depuis l’arbre basse pression vers l’arbre haute pression d’une turbomachine pour augmenter la puissance, en particulier au décollage.
Cependant, cette augmentation de puissance peut accélérer la fatigue de certains éléments de la turbomachine, de sorte que la turbomachine peut nécessiter une opération de maintenance plus tôt.
Or, une telle opération de maintenance immobilise l’appareil et présente un coût important, de sorte qu’il est préférable que l’intervalle de temps entre deux opérations de maintenance de la turbomachine soit le plus grand possible.
Il peut ainsi être souhaité de permettre d’augmenter la puissance que la turbomachine peut fournir sans raccourcir substantiellement l’intervalle de temps entre deux opérations de maintenance de la turbomachine.
Il est donc proposé un dispositif de commande d’un système de transfert de puissance entre un arbre haute pression et un arbre basse pression d’une turbomachine d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • un module d’analyse de fatigue de la turbomachine conçu pour déterminer, parmi deux indicateurs mesurant respectivement deux fatigues de la turbomachine et augmentant avec respectivement deux paramètres de fonctionnement de la turbomachine, celui qui est en avance c’est-à-dire qui risque d’atteindre en premier un plafond de fatigue respectif ;
  • un module d’analyse de fonctionnement de la turbomachine conçu pour détecter lorsqu’un plafond de fonctionnement est atteint par le paramètre associé à l’indicateur en avance ; et
  • un module de commande du système de transfert de puissance, conçu, en réponse à la détection du plafond de fonctionnement atteint, pour commander le système de transfert de puissance en maintenant à ce plafond de fonctionnement le paramètre associé à l’indicateur en avance tout en laissant augmenter l’autre paramètre, de manière à augmenter une marge de puissance de sortie de la turbomachine.
Grâce à l’invention, une augmentation de la puissance de sortie de la turbomachine est obtenue alors que le paramètre de la turbomachine influant sur la fatigue la plus limitante (celle dont l’indicateur risque d’être le premier à atteindre son plafond de fatigue) reste sensiblement inchangé. Ainsi, cette fatigue limitante évolue sensiblement de la même manière avant le transfert de puissance et après, de sorte que l’augmentation de puissance ne change sensiblement pas le temps restant avant la prochaine opération de maintenance.
De façon optionnelle, une des deux fatigues est une fatigue oligocyclique d’un compresseur haute pression monté sur l’arbre haute pression et/ou d’une turbine haute pression montée sur l’arbre haute pression.
De façon optionnelle également, le paramètre dont dépend l’indicateur de la fatigue oligocyclique est une vitesse de rotation de l’arbre haute pression.
De façon optionnelle également, une des deux fatigues est une fatigue en fluage d’aubes d’une turbine haute pression montée sur l’arbre haute pression.
De façon optionnelle également, le paramètre dont dépend l’indicateur de la fatigue en fluage est une température de sortie de gaz en sortie de la turbine haute pression.
Il est également proposé un système propulsif d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • une turbomachine comportant :
    • un arbre haute pression,
    • un compresseur haute pression monté sur l’arbre haute pression,
    • une turbine haute pression montée sur l’arbre haute pression et conçue pour être traversé par des gaz,
    • un arbre basse pression, et
    • une turbine basse pression montée sur l’arbre basse pression et conçue pour être traversé par les gaz ayant traversé la turbine haute pression ;
  • un système de transfert de puissance entre l’arbre haute pression et l’arbre basse pression ; et
  • un dispositif de commande du système de transfert de puissance selon l’invention.
Il est également proposé un aéronef comportant un système propulsif selon l’invention.
Il est également proposé un procédé de commande d’un système de transfert de puissance entre un arbre haute pression et un arbre basse pression d’une turbomachine d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • la détermination, parmi deux indicateurs mesurant respectivement deux fatigues de la turbomachine et augmentant avec respectivement deux paramètres de fonctionnement de la turbomachine, de celui qui est en avance c’est-à-dire qui risque d’atteindre en premier un plafond respectif ;
  • la détection que le paramètre associé à l’indicateur en avance atteint en premier un plafond respectif ; et
  • en réponse à la détection, la commande du système de transfert de puissance afin de maintenir à son plafond le paramètre de l’indicateur en avance et d’augmenter l’autre paramètre, de manière à augmenter une marge de puissance de sortie de la turbomachine.
Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’invention, lorsque ledit programme d’ordinateur est exécuté sur un ordinateur.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
  • la est une vue schématique d’un aéronef et en particulier d’une turbomachine de cet aéronef,
  • la est un schéma bloc illustrant des étapes d’un premier procédé de commande d’un système de transfert de puissance de la turbomachine de la , pour repousser la prochaine opération de maintenance de la turbomachine,
  • la regroupe des chronogrammes illustrant l’évolution, pendant une période d’observation, d’une vitesse de rotation d’un arbre haute pression et d’une température de gaz en sortie d’une turbine haute pression de la turbomachine de la , dans un premier scénario de mise en œuvre du procédé de la ,
  • la regroupe des chronogrammes illustrant l’évolution, après la période d’observation, de la vitesse de rotation de l’arbre haute pression, de la température des gaz en sortie de la turbine haute pression, et d’un transfert de puissance entre l’arbre haute pression et un arbre basse pression, dans le premier scénario de mise en œuvre du procédé de la ,
  • la est similaire à la , pour un deuxième scénario de mise en œuvre du procédé de la ,
  • la est similaire à la , pour le deuxième scénario de mise en œuvre du procédé de la ,
  • la est un schéma bloc illustrant des étapes d’un deuxième procédé de commande d’un système de transfert de puissance de la turbomachine de la , pour augmenter une puissance de sortie fournie par la turbomachine, et
  • la regroupe des chronogrammes illustrant l’évolution de la vitesse de rotation de l’arbre haute pression, de la température des gaz en sortie de la turbine haute pression, et d’un transfert de puissance entre l’arbre haute pression et l’arbre basse pression, dans un scénario de mise en œuvre du procédé de la .

Claims (9)

  1. Dispositif (136) de commande d’un système (124) de transfert de puissance entre un arbre haute pression (108) et un arbre basse pression (116) d’une turbomachine (104) d’un aéronef (102), caractérisé en ce qu’il comporte :
    • un module d’analyse de fatigue (142) de la turbomachine (104) conçu pour déterminer, parmi deux indicateurs (D1, D2) mesurant respectivement deux fatigues de la turbomachine (104) et augmentant avec respectivement deux paramètres (NHP, T45) de fonctionnement de la turbomachine (104), celui qui est en avance c’est-à-dire qui risque d’atteindre en premier un plafond de fatigue respectif (D1max, D2max) ;
    • un module d’analyse de fonctionnement (144) de la turbomachine (104) conçu pour détecter lorsqu’un plafond de fonctionnement (NHPmax, T45max) est atteint par le paramètre (NHP, T45) associé à l’indicateur (D1, D2) en avance ; et
    • un module (140) de commande du système de transfert de puissance (124), conçu, en réponse à la détection du plafond de fonctionnement atteint (NHPmax, T45max), pour commander le système de transfert de puissance (124) en maintenant à ce plafond de fonctionnement le paramètre (NHP, T45) associé à l’indicateur (D1, D2) en avance tout en laissant augmenter l’autre paramètre (NHP, T45), de manière à augmenter une marge de puissance de sortie de la turbomachine (104).
  2. Dispositif de commande (136) selon la revendication 1, dans lequel une des deux fatigues est une fatigue oligocyclique d’un compresseur haute pression (106) monté sur l’arbre haute pression (108) et/ou d’une turbine haute pression (112) montée sur l’arbre haute pression (108).
  3. Dispositif de commande (136) selon la revendication 2, dans lequel le paramètre (NHP) dont dépend l’indicateur (D1) de la fatigue oligocyclique est une vitesse de rotation (NHP) de l’arbre haute pression (108).
  4. Dispositif de commande (136) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une des deux fatigues est une fatigue en fluage d’aubes d’une turbine haute pression (112) montée sur l’arbre haute pression (108).
  5. Dispositif de commande (136) selon la revendication 4, dans lequel le paramètre (T45) dont dépend l’indicateur (D2) de la fatigue en fluage est une température de sortie (T45) de gaz en sortie de la turbine haute pression (112).
  6. Système propulsif (100) d’un aéronef (102), caractérisé en ce qu’il comporte :
    • une turbomachine (104) comportant :
      • un arbre haute pression (108),
      • un compresseur haute pression (106) monté sur l’arbre haute pression (108),
      • une turbine haute pression (112) montée sur l’arbre haute pression (108) et conçue pour être traversé par des gaz,
      • un arbre basse pression (116), et
      • une turbine basse pression (116) montée sur l’arbre basse pression (116) et conçue pour être traversé par les gaz ayant traversé la turbine haute pression (114) ;
    • un système de transfert de puissance (124) entre l’arbre haute pression (108) et l’arbre basse pression (116) ; et
    • un dispositif (136) de commande du système de transfert de puissance (124) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
  7. Aéronef (102) comportant un système propulsif (100) selon la revendication 6.
  8. Procédé (200) de commande d’un système (124) de transfert de puissance entre un arbre haute pression (108) et un arbre basse pression (116) d’une turbomachine (104) d’un aéronef (102), caractérisé en ce qu’il comporte :
    • la détermination (702), parmi deux indicateurs (D1, D2) mesurant respectivement deux fatigues de la turbomachine (104) et augmentant avec respectivement deux paramètres (NHP, T45) de fonctionnement de la turbomachine (104), de celui qui est en avance c’est-à-dire qui risque d’atteindre en premier un plafond respectif (D1max, D2max) ;
    • la détection (706) que le paramètre (NHP, T45) associé à l’indicateur (D1, D2) en avance atteint en premier un plafond respectif (NHPmax, T45max) ; et
    • en réponse à la détection, la commande (708) du système (124) de transfert de puissance afin de maintenir à son plafond (NHP, T45) le paramètre (NHP, T45) de l’indicateur (D1, D2) en avance et d’augmenter l’autre paramètre (NHP, T45), de manière à augmenter une marge de puissance de sortie de la turbomachine (104).
  9. Programme d’ordinateur (152) téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support (150) lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé (700) selon la revendication 8, lorsque ledit programme d’ordinateur (152) est exécuté sur un ordinateur.
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