Procedimiento de suministro de potencia auxiliar por un grupo auxiliar de potencia y arquitectura correspondiente.

Procedimiento de suministro de potencia auxiliar a una aeronave,

equipada con motores principales y con consumidores de energía, por un grupo auxiliar de potencia de tipo APU (2) provisto de una cámara de combustión (21), en el cual el grupo APU (2) es utilizado en modo principal para suministrar potencia no propulsora a los consumidores de la aeronave a partir de una fuente (31) de carburante (4) común para los motores de la aeronave y para el grupo APU (2), seguido de una circulación de base (3) de este carburante común (4) hasta la cámara de combustión (21) del APU, caracterizado por que el grupo APU (2) es utilizado igualmente en un modo de emergencia para aportar potencia de emergencia a sistemas vitales de la aeronave, siendo aprovisionada entonces la cámara de combustión (21) del grupo APU (2) de carburante de emergencia (6, 6') a partir de una fuente específica (51, 51') según una circulación independiente y separada, al menos en una parte en unión con la fuente específica (52, 52'), de la circulación de base (3).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13164713.

Solicitante: Microturbo.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 8 chemin du Pont de Rupe 31200 Toulouse FRANCIA.

Inventor/es: RIDEAU,JEAN-FRANÇOIS, SILET,FABIEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64D41/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64D EQUIPAMIENTO INTERIOR O ACOPLABLE A AERONAVES; TRAJES DE VUELO; PARACAIDAS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE GRUPOS MOTORES O DE TRANSMISIONES DE PROPULSION EN AERONAVES.Instalaciones de potencia para servicios auxiliares.
  • F02C7/26 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › F02C 7/00 Características, partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F02C 1/00 - F02C 6/00; Tomas de aire para plantas motrices de propulsión a reacción (control F02C 9/00). › Arranque; Encendido.

PDF original: ES-2538024_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de suministro de potencia auxiliar por un grupo auxiliar de potencia y arquitectura correspondiente Ámbito técnico La invención concierne a un procedimiento de suministro de potencia auxiliar a las aeronaves por un grupo auxiliar de potencia, en abreviatura APU (iniciales de « auxiliar y power unit » en terminología inglesa) , así como a una arquitectura de suministro de potencia auxiliar correspondiente.

La invención se aplica a los motores de aeronaves, es decir tanto a los motores de aviones (tuerborreactores, turbopropulsores) , como a los turbomotores de helicópteros, así como a los generadores de potencias no propulsoras.

Las aeronaves están equipadas con motores principales dedicados a la propulsión y, en régimen de crucero, a la producción de energía no propulsora (acondicionamiento de aire, presurización de aire en la cabina, electricidad, etc.) . El grupo APU es un pequeño turbogenerador o motor auxiliar que suministra energía no propulsora en el suelo o en vuelo, cuando los motores principales no están en condiciones de suministrar energía no propulsora: por ejemplo en el caso en que las condiciones de vuelo se hagan difíciles o en fases delicadas en misiones particulares (búsqueda, medio hostil, etc.) , o en caso de pérdida de uno o varios generadores integrados en los motores principales.

La aeronave está equipada igualmente con otra fuente auxiliar de potencia de emergencia para sistemas específicos, en caso de extrema urgencia o de emergencia: se trata de una pequeña eoliana o pequeña turbina (denominada RAT, iniciales de « ram air turbine » en terminología inglesa) que se despliega exteriormente para suministrar potencia por acoplamiento a una bomba hidráulica o a un alternador. La RAT produce la energía necesaria para los sistemas vitales del aparato (controles de vuelo, circuitos hidráulicos asociados e instrumentos de vuelo críticos) .

Estado de la técnica

En general, los motores principales de la aeronave son operativos, y el APU así como la RAT no son utilizados en vuelo y representan entonces cargas. Además, la RAT debe responder a exigencias de mantenimiento importantes.

A fin rentabilizar al menos parcialmente la presencia del APU, han sido propuestas soluciones para utilizar este equipo como fuente de energía no propulsora durante el vuelo. El presente depositante ha presentado solicitudes de patente en este sentido, por ejemplo la solicitud publicada con el número FR 2 964 086.

La utilización de una RAT permite responder a las exigencias reglamentarias en materia de fuente de potencia de emergencia. Sin embargo, este equipo no es utilizable en las condiciones de vuelo estándar o en el suelo.

Los inconvenientes principales de los equipos complementarios conocidos para responder a la necesidad de suministro de potencia residen en la carga inútil en vuelo de estos equipos y en las exigencias de mantenimiento importante, en particular en la RAT.

Exposición de la invención La invención está destinada a paliar estos inconvenientes por supresión de la RAT proponiendo dedicar igualmente el grupo APU a la aportación de potencia de emergencia en lugar de la RAT. Para que el grupo APU pueda asegurar plenamente su función de equipo de emergencia, está previsto que este APU sea preservado de la causa principal de avería común con los motores - a saber la contaminación por el carburante - mediante el establecimiento de un aprovisionamiento específico de carburante.

De modo más preciso, la presente invención tiene por objeto un procedimiento de suministro de potencia auxiliar a una aeronave, equipada con motores principales y con consumidores de energía, por un grupo auxiliar de potencia de tipo APU, en el cual el grupo APU es utilizado en modo principal para suministrar potencia no propulsora a los consumidores de la aeronave a partir de una fuente de carburante común para los motores de la aeronave y para el grupo APU, seguido de una circulación de base de este carburante común hasta el APU. En este procedimiento, el grupo APU es utilizado igualmente en un modo de urgencia para aportar potencia de emergencia a sistemas vitales de la aeronave. El grupo APU es aprovisionado entonces de carburante de emergencia a partir de una fuente específica según una circulación independiente y separada, al menos en una parte en unión con la fuente específica, de la circulación de base.

Preferentemente, el carburante de emergencia es de naturaleza diferente del carburante común. Además, en caso de aportación de potencia en modo de emergencia, el carburante de emergencia puede ser inyectado - para su combustión en el APU - de manera separada de la inyección del carburante común en modo principal.

De modo más particular, siendo queroseno el carburante común - utilizado en modo principal - el carburante de emergencia - utilizado en modo de emergencia - puede ser hidrógeno. El hidrógeno es almacenado directamente 2 10

en estado sólido, líquido o gaseoso en la fuente específica, o bien producido por un refinado apropiado de queroseno almacenado en esta fuente específica.

Ventajosamente, el almacenamiento del hidrógeno se realiza en forma sólida, particularmente estable y que permite un cambio de estado casi instantáneo en forma líquida o gaseosa por un encendido pirotécnico.

Durante una detección de avería, el modo de emergencia es activado por un mando centralizado que libera el carburante de emergencia, purga las circulaciones de carburante, regula el caudal de carburante específico y, llegado el caso, bascula la circulación independiente a la circulación de base y provoca el encendido del APU.

La invención se refiere igualmente a una arquitectura de suministro de potencia auxiliar a una aeronave apta para poner en práctica el procedimiento anterior. Esta arquitectura comprende un grupo APU y un circuito de base de aprovisionamiento de carburante, que comprende un depósito de almacenamiento de carburante común para el conjunto de propulsión de la aeronave incluyendo el grupo APU, un conducto primario de circulación de carburante común y conductos secundarios de inyección de este carburante en cámaras de combustión del grupo APU por inyectores apropiados. La citada arquitectura comprende igualmente otro circuito de aprovisionamiento de carburante al grupo APU. Este circuito independiente comprende un depósito de emergencia, un conducto primario específico de circulación del carburante de emergencia y conductos secundarios de inyección del carburante de emergencia en las cámaras de combustión del grupo APU por inyectores apropiados.

De acuerdo con modos de realización preferidos:

- siendo hidrógeno el carburante de emergencia, el circuito primario específico puede comprender una instalación de refinado de queroseno, almacenado en el depósito, en hidrógeno a través de un reformador;

- los conductos secundarios de inyección de los carburantes del circuito de base y del circuito independiente son distintos, con inyectores dedicados al carburante común y otros inyectores dedicados al carburante de emergencia, o bien están reagrupados de modo que, estando montados los conductos primarios y los conductos secundarios respectivamente aguas arriba y aguas abajo de una válvula de báscula, los conductos secundarios hacen circular el carburante común o el carburante de emergencia hasta inyectores comunes para los carburantes;

- el depósito de emergencia, que comprende una parte de almacenamiento de hidrógeno en estado sólido y una parte de almacenamiento intermedio de hidrógeno en estado de gas, está asociado a un generador pirotécnico así como a una válvula de regulación montada en el conducto primario a la salida de gas de hidrógeno;

- la arquitectura comprende igualmente una unidad de mando electrónico de emergencia que gobierna la válvula de regulación del caudal de hidrógeno, el generador pirotécnico así como el APU sobre la base de informaciones de apertura de válvula y de presión a nivel del APU;

- un sistema de purga de alta presión, gobernado por la unidad de mando electrónico, está destinado a evacuar residuos de circuitos.

Breve descripción de las figuras

Otros aspectos, características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto en la descripción no limitativa que sigue, relativa a ejemplos de realización particulares, refiriéndose a los dibujos anejos, que representan, respectivamente:

- en la figura 1, el esquema de un ejemplo de arquitectura de acuerdo con la invención que comprende un circuito independiente de aprovisionamiento de hidrógeno como carburante de emergencia almacenado en depósito;

- la figura 2, el esquema de otro... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de suministro de potencia auxiliar a una aeronave, equipada con motores principales y con consumidores de energía, por un grupo auxiliar de potencia de tipo APU (2) provisto de una cámara de combustión (21) , en el cual el grupo APU (2) es utilizado en modo principal para suministrar potencia no propulsora a los consumidores de la aeronave a partir de una fuente (31) de carburante (4) común para los motores de la aeronave y para el grupo APU (2) , seguido de una circulación de base (3) de este carburante común (4) hasta la cámara de combustión (21) del APU, caracterizado por que el grupo APU (2) es utilizado igualmente en un modo de emergencia para aportar potencia de emergencia a sistemas vitales de la aeronave, siendo aprovisionada entonces la cámara de combustión (21) del grupo APU (2) de carburante de emergencia (6, 6) a partir de una fuente específica (51, 51) según una circulación independiente y separada, al menos en una parte en unión con la fuente específica (52, 52) , de la circulación de base (3) .

2. Procedimiento de suministro de acuerdo con la reivindicación precedente, en el cual, en caso de aportación de potencia en modo de emergencia, el carburante de emergencia (6, 6) es inyectado (28) , para su combustión en la APU (2) , de manera separada de la inyección (22) del carburante común (4) en modo principal.

3. Procedimiento de suministro de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual, siendo el carburante común (4) queroseno, el carburante de emergencia (6) es hidrógeno almacenado directamente en estado sólido, líquido o gaseoso en la fuente específica (51) .

4. Procedimiento de suministro de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual el hidrógeno es producido por un refinado apropiado de queroseno (6) almacenado en la fuente específica (51, 51) .

5. Procedimiento de suministro de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual, durante una detección de avería, el modo de emergencia es activado por un mando centralizado (16) que libera (15c) el carburante de emergencia (6) , purga (8) las circulaciones de carburante, regula (9) el caudal de carburante específico y, llegado el caso, bascula (7) la circulación independiente (50, 15) a la circulación de base (3) y provoca el encendido de la APU (2) .

6. Arquitectura de suministro de potencia de puesta en práctica del procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende un grupo APU (2) y un circuito de base (3) de aprovisionamiento de carburante (4) , que comprende un depósito de almacenamiento (31) de carburante (4) común para el conjunto de propulsión de la aeronave incluyendo el grupo APU (2) , un conducto primario (32) de circulación del carburante común (4) y conductos secundarios (33, 34) de inyección de este carburante (4) en la cámara de combustión (21) del grupo APU (2) por inyectores apropiados (22) , esta arquitectura (1, 10, 100) está caracterizada por que comprende igualmente otro circuito (5, 50, 15) de aprovisionamiento de carburante (6, 6) al grupo APU (2) , comprendiendo este circuito independiente (5, 50, 15) un depósito de emergencia (51, 51, 150) , un conducto primario específico (52, 52) de circulación del carburante de emergencia (6, 6) y conductos secundarios (53, 54) de inyección del carburante de emergencia (6, 6) en la cámara de combustión (21) del grupo APU (2) por inyectores apropiados (28) .

7. Arquitectura de suministro de potencia de acuerdo con la reivindicación precedente, en la cual, siendo el carburante de emergencia hidrógeno, el conducto primario específico (52) comprende una instalación (55) de refinado de queroseno (6) , almacenado en el depósito (51) , en hidrógeno a través de un reformador.

8. Arquitectura de suministro de potencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 o 7, en la cual los conductos secundarios (33, 34; 53, 54) de inyección de los carburantes (4; 6, 6) del conducto de base (3) y del circuito independiente (5) son distintos, con inyectores (22) dedicados al carburante común (4) y otros inyectores (28) dedicados al carburante de emergencia (6, 6) .

9. Arquitectura de suministro de potencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 o 7, en la cual los conductos secundarios (33, 34; 53, 54) de inyección de los carburantes (4, 6) del circuito de base (3) y del circuito independiente (50, 15) están reagrupados de modo que, estando montados los conductos primarios (32, 52) y los conductos secundarios (33, 34) respectivamente aguas arriba y aguas abajo de una válvula de báscula (7) , los conductos secundarios (33, 34) hacen circular el carburante común (4) o el carburante de emergencia (6) hasta inyectores (22) comunes para estos carburantes.

10. Arquitectura de suministro de potencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 o 9, en la cual el depósito de emergencia (150) comprende una parte de almacenamiento de hidrógeno en estado sólido (15a) y una parte de almacenamiento intermedio de hidrógeno en estado de gas (15b) , está asociado a un generador pirotécnico (15c) así como a una válvula de regulación (9) montada en el conducto primario (52) a la salida de gas de hidrógeno

11. Arquitectura de suministro de potencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 10, en la cual la arquitectura comprende igualmente una unidad de mando electrónico de emergencia (16) que gobierna la válvula de regulación (9) de caudal de hidrógeno, el generador pirotécnico (15c) así como el APU (2) sobre la base de informaciones de apertura de la válvula (9) y de presión a nivel de la APU (2) .

12. Arquitectura de suministro de potencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 11, en la cual un sistema de alta presión, gobernado por la unidad de mando electrónico (16) , está destinado a evacuar residuos de circuitos 7


 

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