Circuito de alimentación de energía eléctrica en una aeronave,

que comprende una red (17) de distribución de energía eléctrica a bordo de la aeronave que alimenta los equipos eléctricos (5b) situados en un motor de la aeronave o en la proximidad de dicho motor y que comprende además un generador de alimentación (27) integrado en el motor de la aeronave para alimentar un circuito de desescarchado (5a), teniendo al menos dicho circuito de desescarchado (5a) una resistencia eléctrica, caracterizado porque dichos equipos eléctricos tienen cargas de la barquilla (5b) unidas a una barra (35) de distribución de tensión eléctrica continua, estando unida dicha barra distribuidora (35) a un circuito convertidor de tensión (34) alimentado por dicha red (17) de distribución, y porque al menos una resistencia eléctrica está destinada a disipar la energía eléctrica eventualmente devuelta por la barra (35) de distribución de tensión eléctrica continua por al menos una parte de las cargas de la barquilla

Circuito de alimentación de energía eléctrica en una aeronave para los equipos eléctricos que comprende un circuito de desescarchado.

Antecedentes del invento

El invento se refiere a la alimentación de energía eléctrica a los equipos eléctricos de un motor de aeronave y/o de su entorno.

El campo de aplicación del invento es más específicamente el de los motores de avión, sobre todo el de los motores con turbina de gas. El invento no obstante también es aplicable a los motores de helicóptero.

Por equipos eléctricos de un motor de aeronave o de su entorno se entiende aquí no solamente los equipos eléctricos útiles para el funcionamiento del motor en sí sino también los equipos eléctricos asociados a la barquilla del motor tales como por ejemplo los circuitos eléctricos de desescarchado o de antiescarchado (NAI por "Nacelle Air Icing") o desaccionadores de apertura de las aletas de inversión (TRCOS por "Thrust Reverse Cowl Opening System") o accionadores electromecánicos de inversores de empuje (ETRAC por "Electrical Thrust Reverse Actuation Control") para un motor de avión con turbina de gas, incluso también asociados a las alas que llevan el motor, tal como por ejemplo los circuitos eléctricos de desescarchado o de antiescarchado de las alas del avión.

En la figura 3 se muestra un esquema tradicional de producción y de distribución de energía eléctrica a partir de un motor de avión con turbina de gas.

Dos generadores, 111a, 111b (incluso más de dos con filtro de redundancia o de optimización de la generación de potencia eléctrica según la aplicación considerada) están montados en una caja de transmisión 113, o caja de accionamiento de accesorios que está acoplada mecánicamente a un árbol de turbina del motor. Los generadores 111a, 111b son típicamente arrancadores/generadores, o S/G (por "Starter/Generator") que tienen un generador síncrono que está asociado a una excitación y que suministra una tensión alterna de frecuencia variable en función del régimen del motor, estando el conjunto excitador y el generador síncrono mandados para funcionar en modo motor síncrono en el arranque de la turbina.

Las tensiones alternas suministradas por los generadores 111a, 111b son transportadas por las líneas 115a, 115b a una red eléctrica 117 de distribución de energía eléctrica a bordo del avión, o red de a bordo del avión. Un circuito 119 de la red de a bordo del avión conectado a las líneas 115a, 115b suministra una tensión alterna regulada, normalmente 115 ó 230 Vca, en una o varias barras de distribución. El circuito 119 alimenta también un convertidor de tensión 121 que suministra una tensión continua regulada, normalmente 270 Vcc o +/-270 Vcc en una o varias barras de distribución. Las tensiones suministradas por los circuitos 119 y 121 alimentan cargas eléctricas diferentes a bordo del avión, principalmente en la zona del fuselaje.

En cuanto al motor, un módulo 143 de regulación electrónica del motor a plena potencia, o ECU (por "Engine Control Unit") es alimentado por un generador 127 tal como un generador de imanes permanentes, o PMA (por "Permanent Magnet Alternator") montado en la caja de transmisión 113. El ECU 143 está unido también a uno de los circuitos 119, 121, por ejemplo al circuito 119 de tensión alterna regulada, para poder ser alimentado correctamente en tanto que no se haya alcanzado un régimen del motor suficiente para asegurar el suministro por el PMA 127 de la energía eléctrica requerida, o en caso de fallo del PMA el ECU 143 utiliza la energía eléctrica que recibe para permitir el funcionamiento de sus componentes y para excitar diversos elementos del motor tales como sondas o captadores, accionadores de las servoválvulas que requieren una potencia eléctrica limitada.

Hay una tendencia actual a sustituir cada vez más la energía eléctrica por la energía hidráulica para accionar los diferentes equipos eléctricos de un motor de aeronave o de su entorno. Por ejemplo, ciertos aviones están equipados con inversores de empuje por accionamiento eléctrico 147. Así, el circuito tiene convertidores CA/CC 133 cuyas entradas están unidas a la red de a bordo 117 por las líneas de alimentación eléctrica 145, 149, 151 y cuyas salidas están unidas a un inversor de empuje eléctricos 147 así como a equipos estáticos tales como los circuitos 153, 155 de desescarchado de la barquilla del motor y de las alas que llevan el motor.

El transporte de la energía eléctrica a partir de la red de a bordo de una aeronave y hacia cargas externas al fuselaje por líneas que deben ser cuidadosamente aseguradas y aisladas representa una masa y un volumen importantes, con el riesgo de tener unas dimensiones incluso prohibitivas si el número de equipos que hay que alimentar aumenta y tiene una pérdida de energía no despreciable.

Un dispositivo antiescarchado de la hélice del avión alimentado, independientemente de la red eléctrica de a bordo del avión, por un generador que tiene una parte solidaria en rotación de la hélice se describe en los documentos FR 2.281.273 y WO 03/078248.

Objeto y resumen del invento

El invento tiene como objeto suministrar un circuito de alimentación de energía eléctrica que no presenta tal inconveniente y que permite la alimentación de varios equipos eléctricos en un motor de aeronave y/o en su entor- no.

Este objeto se consigue gracias a un circuito de alimentación de energía eléctrica en una aeronave, que comprende una red de distribución de energía eléctrica a bordo de la aeronave que alimenta los equipos eléctricos situados en un motor de la aeronave o en el entorno de dicho motor, incluyendo dichos equipos eléctricos las cargas de la barquilla unidas a una barra de distribución de tensión eléctrica continua, estando dicha barra distribuidora unida a un circuito convertidor de tensión alimentado por dicha red de distribución, y que incluye un generador de alimentación integrado en el motor de la aeronave para alimentar un circuito de desescarchado, incluyendo dicho circuito de desescarchado al menos una resistencia destinada a disipar la energía eléctrica eventualmente devuelta por la barra distribuidora de tensión eléctrica continua por al menos una parte de las cargas de la barquilla.

El circuito según el invento permite de este modo disminuir la longitud de un cable que transporta la energía eléctrica hacia el circuito de desescarchado. Además los cables que transportan la energía eléctrica desde la red de distribución de energía eléctrica a bordo de la aeronave pueden tener diámetros pequeños. Esto permite optimizar la masa y el volumen de los cables. Además el circuito de desescarchado no requiere condicionantes de regulación especiales y por lo tanto el generador de alimentación puede tener una configuración sencilla, robusta, de poco volumen y una masa reducida. Además, no es necesario tener una resistencia eléctrica únicamente dedicada a disipar la energía eléctrica devuelta por la barra de distribución de tensión eléctrica continua por los accionadores eléctricos de la barquilla. Esto reduce todavía más la masa y permite economizar energía eléctrica.

Ventajosamente el circuito de desescarchado está unido directamente a dicho generador de alimentación para recibir una tensión alterna.

El circuito según el invento permite así al circuito de desescarchado (que es puramente resistivo) recibir una tensión alterna sin que esta tensión alterna sea transformada en tensión continua permitiendo de este modo reducir las pérdidas de energía y disminuir el volumen y la masa del circuito.

Según una particularidad del presente invento dicho generador de alimentación es un generador con rotor bobinado especializado.

Así, el generador de alimentación es sencillo y robusto.

Ventajosamente, el circuito de alimentación tiene un generador de imanes permanentes (PMA) acoplado mecánicamente a dicho generador de alimentación, estando destinado dicho generador de imanes permanentes a alimentar al menos un módulo de regulación electrónica del motor (ECU).

Así, el generador de imanes permanentes (PMA) que alimenta el módulo de regulación electrónica del motor (ECU) está en reciprocidad con el generador que alimenta el circuito de desescarchado.

Dicho al menos un módulo de regulación electrónica del motor (ECU) está unido a dicho generador de imanes permanentes para recibir una tensión alterna. Esto permite simplificar el circuito.

Ventajosamente, dicho generador de imanes...

1. Circuito de alimentación de energía eléctrica en una aeronave, que comprende una red (17) de distribución de energía eléctrica a bordo de la aeronave que alimenta los equipos eléctricos (5b) situados en un motor de la aeronave o en la proximidad de dicho motor y que comprende además un generador de alimentación (27) integrado en el motor de la aeronave para alimentar un circuito de desescarchado (5a), teniendo al menos dicho circuito de desescarchado (5a) una resistencia eléctrica, caracterizado porque dichos equipos eléctricos tienen cargas de la barquilla (5b) unidas a una barra (35) de distribución de tensión eléctrica continua, estando unida dicha barra distribuidora (35) a un circuito convertidor de tensión (34) alimentado por dicha red (17) de distribución, y porque al menos una resistencia eléctrica está destinada a disipar la energía eléctrica eventualmente devuelta por la barra (35) de distribución de tensión eléctrica continua por al menos una parte de las cargas de la barquilla.

2. Circuito de alimentación según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito de desescarchado (5a) está directamente unido a dicho generador de alimentación (27) para recibir una tensión alterna.

3. Circuito de alimentación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho generador de alimentación (27) es un generador con rotor bobinado especializado.

4. Circuito de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque tiene un generador de imanes permanentes (28) acoplado mecánicamente a dicho generador de alimentación (27), estando destinado dicho generador de imanes permanentes (28) a alimentar al menos un módulo de regulación electrónica del motor (30).

5. Circuito de alimentación según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho al menos un módulo de regulación electrónica del motor (30) está unido a dicho generador de imanes permanentes (28) para recibir una tensión alterna.

6. Circuito de alimentación según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque dicho generador de imanes permanentes (28) alimenta varios módulos de regulación electrónica del motor (30) a través de un medio de interfaz (31).

7. Circuito de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el generador de alimentación (27) es una máquina con rotor bobinado y porque dicho generador de imanes permanentes (28) corresponde a una etapa de imanes permanentes de dicha máquina con rotor bobinado.

8. Circuito de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque tiene

- una entrada (32) unida a la red (17) de distribución de energía eléctrica para recibir una tensión alterna, estando dicho convertidor (34) de tensión unido a dicha entrada (32) para convertir en tensión continua la tensión alterna suministrada por la red (17) de distribución de energía eléctrica, y

- un interruptor (33) para entregar en la barra (35) de distribución de tensión eléctrica continua una tensión suministrada por dicho convertidor (34).

9. Aeronave que tiene un circuito de alimentación de energía eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.