WO2020109740A1 - Système de gestion d'air notamment pour pack de conditionnement d'air et dégivrage - Google Patents

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exchanger
pack
dhw
engine
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Nawal Jaljal
Samer MAALOUF
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Safran SA
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency

Definitions

  • TITLE Air management system especially for pack of
  • the invention relates to the air supply of air conditioning packs, called ECS pack (“environmental control System” which is translated by air regulation system), that is to say the systems which manage and regulate the cabin air, among others, of an aircraft, as well as the management of the anti-icing functions of the nacelle of a turbomachine (called “NAI” for “Nace // e Anti-Ice” ) 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”).
  • ECS pack environmental control System
  • NAI for "Nace // e Anti-Ice”
  • bleed 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 air flow
  • the sample 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 de-icing or anti-icing of the wings and other aircraft systems.
  • the reference architecture consists in taking air (high and medium pressure) from the turbomachine Al, at around 250 ° C., then passing it through a precooler (air / air exchanger) 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).
  • Precooler air / air exchanger
  • part of the bleed air is used to defrost the nacelle A4 (NAI function), and the other part is used to supply the aircraft's pneumatic needs, such as the WIPS de-icing of the wings A5 and also the DHW pack A6, which then supplies air to the cabin A7 of the aircraft.
  • NAI 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.
  • NAI and WIPS systems generally use Piccolo tubes which blow hot air onto the surfaces to be protected against frost, which is lost.
  • the air is cooled (for example by a reverse Brayton system or by a steam condenser) to a temperature between -5 and 5 ° C.
  • One of the problems therefore resides in the fact that, for the DHW pack, a certain pressure is required, at a temperature which is not too hot, while for the NAI function, it is necessary to have a certain temperature.
  • the present invention aims to meet some of the limitations of the prior art.
  • the invention proposes an air management system for aircraft, comprising:
  • leading edge comprises an exchanger, the exchanger being connected with the air inlet, so that in operation, the air inlet is supplied with the air from the exchanger.
  • 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 inlet air being for example that of a DHW air conditioning pack.
  • the air management system advantageously comprises a sample of engine air, configured to sample a flow of air in a turbomachine, said engine air intake being connected to the exchanger to supply it with air, so that the engine air intake, the exchanger and the air inlet of the DHW air conditioning pack is pneumatically arranged serial in that order.
  • the sampling 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.
  • DHW plus electric pack means a pack which always requires an air sample from the engine and which conditions it to meet cabin needs thanks to electrical energy.
  • DHW packs which do not require air to be taken from the engine but only operate with air taken directly from outside the aircraft.
  • the system can 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.
  • 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.
  • 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.
  • the heat source can be positioned upstream of the exchanger, in the direction of air flow.
  • 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.
  • the DHW air conditioning pack is a pneumatic pack, for example of the reverse Brayton type.
  • the DHW air conditioning pack is a more electric pack, for example with vapor compression, that is to say an electric pack which nevertheless uses a sample of engine air.
  • turbomachine comprising:
  • FIG. 1 schematically illustrates a state-of-the-art air management architecture
  • FIG. 2 schematically illustrates an air management architecture according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 schematically illustrates an exchanger usable in the context of FIG. 2.
  • a management system 10 for air conditioning pack 20 or also environmental control system pack (translation of ECS into French - it will also be called ECS pack 20 thereafter) of an aircraft will now be described , with reference to FIG. 2.
  • This management system 10 involves a turbomachine 1, including its nacelle 100 and / or a wing of the aircraft.
  • the air management system 10 for DHW pack 20 therefore comprises 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 air flow direction) 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.
  • 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 defrosting.
  • the outside air cools the hot air circulating in the exchanger 112. It is therefore an air-air exchanger, preferably surface.
  • This exchanger 112 is part of a NAI device.
  • the air has been cooled, which means that the air arriving at the air inlet 22 of the DHW pack 20 is cooler.
  • the air entering the exchanger 112 is at 180 ° C. and it exits between 110 ° and 140 ° C.
  • 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.
  • 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.).
  • the air management system 10 comprises the removal of engine air 12 from the turbomachine 1, configured to draw an air flow which will feed the exchanger 112, then downstream the system 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.
  • 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.
  • the pneumatic pack known as the classic pack, which generally works with a reverse Brayton system
  • the electric pack whose development is more recent, which generally works with vapor compression.
  • These two packs do not require the same air supplies.
  • 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.
  • DHW plus electric pack means a pack which always requires an air sample from the engine and which conditions it to meet cabin needs thanks to electrical energy.
  • the location of the engine air sample 12 differs: the higher the pressure, the more the sample is taken in high compression stages.
  • 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.
  • 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 removal of engine air 12 at the exchanger 112 from the leading edge 110 of the nacelle 100.
  • This bypass circuit 16 can also be provided in the case of a pneumatic DHW pack, to adapt to the different operational modes.
  • NAI functions that is to say defrosting of the nacelle, entirely electric.
  • the NAI function is provided by 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 be in 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 the diffusion of the heat as much as possible in the pipe 32.
  • 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.
  • the activation and the 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.
  • the hot source 30 can be bypassed by a bypass line 34. It is thus possible to decouple the need for temperature and the need for pressure: we take what is required in terms of flow and pressure by taking air from the engine 12 and the question of temperature, if the latter does not is not sufficient, is managed by the hot spring 30.
  • 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 intake 12.
  • This type of exchanger is known in applications other than the wings or the nacelles. It will not be detailed here.
  • 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-icing / de-icing system such as the air inlets.
  • the aircraft wing can support the turbomachine 1 or not support it (turbomachine 1 attached to the rear fuselage).

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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).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Système de gestion d'air notamment pour pack de
conditionnement d'air et dégivrage
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
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 « Nace//e 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 »).
ETAT DE L'ART
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.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention vise à répondre à certaines des limitations de l'art antérieur.
A cet égard, l'invention propose un système de gestion d'air pour aéronef, comprenant :
- un bord d'attaque de nacelle de turbomachine ou d'aile d'avion,
- 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.
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.
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'air ECS soit pneumatiquement agencés en série dans cet ordre.
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.
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.
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.
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.
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.
La source de chaleur peut être positionné en amont de l'échangeur, dans le sens d'écoulement de l'air.
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.
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.
Enfin, l'invention concerne une turbomachine comprenant :
- un système de gestion d'air tel que décrit précédemment,
- une nacelle comprenant le bord d'attaque,
- 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.
PRESENTATION DES FIGURES
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 : [Fig. 1] La figure 1 illustre schématiquement une architecture de gestion d'air de l'état de l'art,
[Fig. 2] La figure 2 illustre schématiquement une architecture de gestion d'air selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 3] La figure 3 illustre schématiquement un échangeur utilisable dans le cadre de la figure 2.
DESCRIPTION DETAILLEE
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.
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.
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.
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.
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. 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.).
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
Ce circuit de dérivation 16 peut être aussi prévu dans le cas d'un pack ECS pneumatique, pour s'adapter aux différents modes opérationnels.
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.
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.
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.
La source chaude 30 peut être bypassée par une conduite de dérivation 34. Il est ainsi possible de découpler le besoin en température et le besoin en pression : 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.
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.
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).

Claims

REVENDICATIONS
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,
- un pack de conditionnement d'air (ECS, 20) comprenant une entrée d'air (22),
caractérisé en ce que le bord d'attaque (110) comprend un échangeur (112), le système comprend en outre une source de chaleur (30), configurée pour réchauffer l'air circulant dans l'échangeur (112), l'échangeur (112) étant connecté avec l'entrée d'air (22), de sorte qu'en fonctionnement, l'échangeur (112) reçoit de l'air chaud et alimente l'entrée d'air (22) avec l'air issu de l'échangeur (112). 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.
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.
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.
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).
6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la source de chaleur (30) est électrique.
7. Système selon la revendication 6, dans lequel la source de chaleur (30) est positionnée en amont de l'échangeur (112). 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). 9. Ensemble comprenant un système (10) selon l'une quelconque des revendications 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.
10. Turbomachine (1) comprenant :
- un système de gestion d'air (10) selon l'une quelconque des
revendications 1 à 8,
- une nacelle (100) comprenant le bord d'attaque (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.
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