FR3099203A1 - LUBRICATION CIRCUIT OF AN AIRCRAFT TURBOMACHINE - Google Patents
LUBRICATION CIRCUIT OF AN AIRCRAFT TURBOMACHINE Download PDFInfo
- Publication number
- FR3099203A1 FR3099203A1 FR1908563A FR1908563A FR3099203A1 FR 3099203 A1 FR3099203 A1 FR 3099203A1 FR 1908563 A FR1908563 A FR 1908563A FR 1908563 A FR1908563 A FR 1908563A FR 3099203 A1 FR3099203 A1 FR 3099203A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- circuit
- rotor
- pump
- driven
- oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/32—Arrangement, mounting, or driving, of auxiliaries
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/40—Transmission of power
- F05D2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
- F05D2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
- F05D2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclical, planetary or differential type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Details Of Gearings (AREA)
Abstract
Circuit (10) de lubrification d’une turbomachine d’aéronef, comportant : un groupe de lubrification (12) équipé d’au moins une pompe d’alimentation (14) comportant un rotor configuré pour être entraîné par un arbre de sortie (26) d’une boîte d’engrenages (27), au moins un réservoir d’huile (18) comportant une sortie d’huile (18a) reliée à ladite au moins une pompe, caractérisé en ce qu’il comprend en outre : un différentiel mécanique (22) à train épicycloïdal, ce différentiel comportant : -- une première entrée configurée pour être entraînée par ledit arbre de sortie, -- une seconde entrée entraînée en rotation par un premier moteur électrique (30), et -- une sortie qui entraîne en rotation ledit rotor. Figure pour l'abrégé : Figure 2An aircraft turbomachine lubrication circuit (10), comprising: a lubrication unit (12) equipped with at least one feed pump (14) comprising a rotor configured to be driven by an output shaft (26 ) of a gearbox (27), at least one oil reservoir (18) comprising an oil outlet (18a) connected to said at least one pump, characterized in that it further comprises: a mechanical differential (22) with planetary gear, this differential comprising: - a first input configured to be driven by said output shaft, - a second input driven in rotation by a first electric motor (30), and - an output which drives said rotor in rotation. Figure for the abstract: Figure 2
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention se rapporte au domaine général de la lubrification dans une turbomachine d’aéronef.The present invention relates to the general field of lubrication in an aircraft turbomachine.
Arrière-plan techniqueTechnical background
Les turbomachines d’aéronef sont équipées d’un groupe de lubrification qui a pour fonction par l’intermédiaire d’un réseau de distribution d’injecter dans le moteur un débit d’huile nécessaire à la lubrification des enceintes, de certains équipements d’une boîte d’engrenages du type AGB (acronyme de l’anglaisAccessory Gear Box), ainsi que de la transmission mécanique entre un réducteur mécanique de la turbomachine et l’AGB.Aircraft turbomachines are equipped with a lubrication unit whose function, via a distribution network, is to inject into the engine a flow of oil necessary for the lubrication of enclosures, certain equipment of a gearbox of the AGB type (acronym for Accessory Gear Box ), as well as the mechanical transmission between a mechanical reduction gear of the turbomachine and the AGB.
Le groupe de lubrification est équipée d’une pompe d’alimentation volumétrique et de pompes de récupération qui sont accouplées en rotation à l’entrainement de la boîte d’engrenages. Leurs débits sont donc linéaires avec la rotation de la turbomachine.The lubrication unit is equipped with a volumetric feed pump and scavenge pumps which are coupled in rotation to the gearbox drive. Their flow rates are therefore linear with the rotation of the turbomachine.
La pompe d’alimentation est dimensionnée pour fournir le débit au décollage qui correspond en général au point de puissance calorifique maximum générée sur l’huile par le moteur. Ce débit au décollage résulte de calculs thermiques permettant de satisfaire les spécifications de températures de l’huile et des fluides disponibles récupérant les calories de l’huile. Les débits aux autres points de fonctionnement se déduisent à partir de la caractéristique et de la vitesse de rotation de la pompe.The fuel pump is sized to provide the take-off flow which generally corresponds to the point of maximum heat output generated on the oil by the engine. This flow rate on takeoff is the result of thermal calculations making it possible to meet the oil temperature specifications and the available fluids recovering the calories from the oil. The flow rates at the other operating points are deduced from the characteristic and the speed of rotation of the pump.
Pour refroidir l’huile, deux fluides sont disponibles à savoir le carburant et l’air prélevé sur le moteur ou l’avion. Chaque échangeur de chaleur, du type huile-carburant ou air-huile, a pour fonction de transférer à une source froide une partie de la puissance calorifique recueillie par l’huile. Le circuit d’air de l’échangeur air-huile est une source froide additionnelle pour permettre le refroidissement de l’huile lorsque l’échangeur huile-carburant n’est plus suffisant.To cool the oil, two fluids are available, namely the fuel and the air taken from the engine or the aircraft. Each heat exchanger, of the oil-fuel or air-oil type, has the function of transferring part of the calorific power collected by the oil to a cold source. The air-oil exchanger air circuit is an additional cold source to allow cooling of the oil when the oil-fuel exchanger is no longer sufficient.
Le point dimensionnant de l’échangeur air-huile est le plus souvent localisé en croisière car ce point non transitoire se rapproche d’un état permanent. Malheureusement, en ce point dimensionnant, le débit optimisé pour le transfert de flux de chaleur ne correspond pas au débit maximum que la pompe d’alimentation est capable de délivrer. On optimise l’efficacité de l’échangeur par rapport du flux réel échangé sur le flux maximum échangeable en ce point de croisière avec le débit fourni par la pompe. L’optimisation de l’efficacité avec ce débit nous amène à une taille d’échangeur non optimisée mais compatible forcément de ce débit et des températures des fluides.The dimensioning point of the air-oil exchanger is most often located in cruise because this non-transitory point approaches a permanent state. Unfortunately, at this dimensioning point, the flow rate optimized for the transfer of heat flux does not correspond to the maximum flow rate that the feed pump is capable of delivering. The efficiency of the exchanger is optimized in relation to the real flow exchanged on the maximum exchangeable flow at this cruising point with the flow rate supplied by the pump. The optimization of the efficiency with this flow leads us to a size of exchanger not optimized but necessarily compatible with this flow and the temperatures of the fluids.
Pour les autres points, la puissance calorifique dissipée par les turbomachines actuelles est une fonction linéaire de la vitesse de la turbomachine dans la plupart des applications. Comme la caractéristique de débit de la pompe d’alimentation est également une fonction linéaire avec la vitesse de la turbomachine, le coefficient d’efficacité de l’échangeur estimé au point dimensionnant en croisière conservera une valeur acceptable aux autres points de fonctionnement à plus faible débit.For the other points, the heat output dissipated by current turbomachines is a linear function of the speed of the turbomachine in most applications. As the flow rate characteristic of the feed pump is also a linear function with the speed of the turbomachine, the efficiency coefficient of the exchanger estimated at the dimensioning point in cruise will maintain an acceptable value at the other operating points at lower debit.
A l’heure actuelle, nous sommes confrontés à des architectures de turbomachines où non seulement la réjection thermique est plus importante mais où les réjections thermiques et donc les besoins en débit ne sont plus linéaires avec la vitesse de la turbomachine.At present, we are confronted with turbomachine architectures where not only the thermal rejection is greater but where the thermal rejections and therefore the flow requirements are no longer linear with the speed of the turbomachine.
La taille de l’échangeur estimée au point dimensionnant risque donc d’être fortement impactée par la valeur du débit qui ne correspond pas au débit maximum délivré par la pompe d’alimentation. De plus, cette taille d’échangeur ne permettra plus de conserver la même valeur d’efficacité aux autres points de fonctionnement. Le besoin de débit pour optimiser le transfert de chaleur (soit l’efficacité) aux autres points n’est donc plus assuré puisque le débit suit une loi linéaire.The size of the exchanger estimated at the sizing point therefore risks being strongly impacted by the value of the flow rate which does not correspond to the maximum flow rate delivered by the feed pump. In addition, this exchanger size will no longer allow the same efficiency value to be maintained at the other operating points. The need for flow to optimize heat transfer (i.e. efficiency) at other points is therefore no longer assured since the flow follows a linear law.
La présente invention propose une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique.The present invention provides a solution to this problem, which is simple, efficient and economical.
La présente invention propose un circuit de lubrification d’une turbomachine d’aéronef, comportant :The present invention proposes a lubrication circuit for an aircraft turbine engine, comprising:
- un groupe de lubrification équipé d’un au moins une pompe d’alimentation comportant un rotor configuré pour être entraîné par un arbre de sortie d’une boîte d’engrenages,a lubrication unit equipped with at least one feed pump comprising a rotor configured to be driven by an output shaft of a gear box,
- au moins un réservoir d’huile comportant une sortie d’huile reliée à ladite au moins une pompe,at least one oil tank comprising an oil outlet connected to said at least one pump,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre :characterized in that it further comprises:
- un différentiel mécanique à train épicycloïdal, ce différentiel comportant :a mechanical differential with planetary gear, this differential comprising:
-- une première entrée configurée pour être entraînée par ledit arbre de sortie,-- a first input configured to be driven by said output shaft,
-- une seconde entrée entraînée en rotation par un premier moteur électrique, et-- a second input driven in rotation by a first electric motor, and
-- une sortie qui entraîne en rotation ledit rotor.-- An output which rotates said rotor.
L’invention consiste ainsi à moduler la vitesse d’entrainement du rotor de la pompe d’alimentation en ne dépassant pas par exemple la vitesse maximale au décollage et en ne descendant pas par exemple en dessous d’un certain seuil minimum. Ceci peut notamment permettre de réduire la taille et les pertes de charge des échangeurs à huile associés à ce circuit.The invention thus consists in modulating the drive speed of the rotor of the supply pump by not exceeding, for example, the maximum take-off speed and by not falling, for example, below a certain minimum threshold. This can in particular make it possible to reduce the size and pressure drops of the oil exchangers associated with this circuit.
Un différentiel mécanique à train épicycloïdal comprend deux entrées et une sortie choisies parmi une couronne, un solaire, et un porte-satellites portant des satellites engrenés respectivement avec la couronne et le solaire.A mechanical planetary gear differential comprises two inputs and one output chosen from among a ring gear, a sun gear, and a planet carrier carrying gears meshed respectively with the crown gear and the sun gear.
Le circuit selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :The circuit according to the invention may comprise one or more of the characteristics below, taken separately from each other or in combination with each other:
- un différentiel mécanique à train épicycloïdal, ce différentiel comportant :- a mechanical differential with planetary gear, this differential comprising:
-- une couronne configurée pour être entraînée par ledit arbre de sortie,-- a crown configured to be driven by said output shaft,
-- un solaire entraîné en rotation par un premier moteur électrique, et-- a solar powered in rotation by a first electric motor, and
-- des satellites engrenés respectivement avec la couronne et le solaire et portés par un porte-satellites qui entraîne en rotation ledit rotor,-- satellites meshed respectively with the crown and the sun and carried by a planet carrier which rotates said rotor,
- ledit porte-satellites est relié audit rotor par un second moteur électrique,- said planet carrier is connected to said rotor by a second electric motor,
- lesdits premier et second moteurs électriques sont reliés ensemble par des boîtiers de commande du mode de fonctionnement de chaque moteur parmi des modes moteur et générateur,- said first and second electric motors are connected together by control units of the operating mode of each motor from motor and generator modes,
- ledit groupe de lubrification comprend plusieurs pompes de récupération d’huile dont des sorties sont reliées à une entrée dudit réservoir,- said lubrication unit comprises several oil recovery pumps, the outlets of which are connected to an inlet of said tank,
- les sorties des pompes de récupération sont reliées à l’entrée du réservoir par un échangeur de chaleur air-huile et/ou par un échangeur de chaleur air-carburant,- the outlets of the recovery pumps are connected to the tank inlet by an air-oil heat exchanger and/or by an air-fuel heat exchanger,
- ledit porte-satellites est en outre configuré pour entraîner en rotation un rotor d’un alternateur à aimant permanent, par exemple par l’intermédiaire d’un premier multiplicateur de vitesse, et- said planet carrier is further configured to rotate a rotor of a permanent magnet alternator, for example via a first speed multiplier, and
- ledit porte-satellites est en outre configuré pour entraîner en rotation un rotor d’une pompe d’un circuit de carburant de la turbomachine, par exemple par l’intermédiaire d’un second multiplicateur de vitesse.- Said planet carrier is further configured to drive in rotation a rotor of a pump of a fuel circuit of the turbomachine, for example via a second speed multiplier.
La présente invention concerne également une turbomachine d’aéronef, comportant au moins au moins un circuit tel que décrit ci-dessus.The present invention also relates to an aircraft turbine engine, comprising at least at least one circuit as described above.
Brève description des figuresBrief description of figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description given by way of non-limiting example and with reference to the appended drawings in which:
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
La figure 1 montre un circuit 10 de lubrification d’une turbomachine d’aéronef selon l’invention.Figure 1 shows a lubrication circuit 10 of an aircraft turbine engine according to the invention.
Le circuit 10 comprend un groupe de lubrification 12 comportant une pompe d’alimentation 14 et plusieurs pompes de récupération 16, ainsi qu’un réservoir d’huile 18.Circuit 10 includes a lubrication unit 12 comprising a supply pump 14 and several recovery pumps 16, as well as an oil tank 18.
Le réservoir 18 comprend une sortie 18a reliée à une entrée 14a de la pompe 14 et une entrée 18b reliée aux sorties 16a des pompes 16. La sortie 14b de la pompe 14 est reliée à plusieurs équipements 20 de la turbomachine en vue de leur lubrification. Ces équipements 20 comprennent par exemple des enceintes de lubrification de paliers de la turbomachine, une boîte d’engrenages, un réducteur mécanique à train épicycloïdal, etc. L’huile qui alimente ces équipements est ensuite récupérée par les pompes 16 en vue de son recyclage et est donc réacheminée jusqu’aux entrées 16b des pompes 16.The tank 18 comprises an outlet 18a connected to an inlet 14a of the pump 14 and an inlet 18b connected to the outlets 16a of the pumps 16. The outlet 14b of the pump 14 is connected to several pieces of equipment 20 of the turbomachine for the purpose of their lubrication. This equipment 20 includes, for example, enclosures for lubricating the bearings of the turbomachine, a gearbox, a mechanical reduction gear with an epicyclic gear train, etc. The oil that supplies this equipment is then recovered by pumps 16 for recycling and is therefore redirected to the inlets 16b of pumps 16.
L’invention propose un perfectionnement à cette technologie, qui consiste à entraîner le rotor de la pompe 14 par l’intermédiaire d’un différentiel mécanique à train épicycloïdal.The invention proposes an improvement to this technology, which consists in driving the rotor of the pump 14 by means of a mechanical differential with planetary gear train.
La figure 2 illustre un premier mode de réalisation de cette invention.Figure 2 illustrates a first embodiment of this invention.
Le différentiel mécanique à train épicycloïdal 22 comporte :The mechanical planetary gear differential 22 comprises:
- une couronne 24 configurée pour être entraînée par un arbre de sortie 26 par exemple d’une boîte d’engrenages 27 du type AGB,- a crown 24 configured to be driven by an output shaft 26, for example of an AGB type gearbox 27,
- un solaire 28 entraîné en rotation par un premier moteur électrique 30, et- a solar 28 driven in rotation by a first electric motor 30, and
- des satellites 32 engrenés respectivement avec la couronne 24 et le solaire 28 et portés par un porte-satellites 34 qui entraîne en rotation le rotor de la pompe 14.- satellites 32 meshed respectively with crown 24 and solar 28 and carried by a planet carrier 34 which rotates the rotor of pump 14.
Avantageusement et comme représenté sur le dessin, le porte-satellites 32 est relié au rotor de la pompe 14 par un second moteur électrique 36.Advantageously and as shown in the drawing, the planet carrier 32 is connected to the rotor of the pump 14 by a second electric motor 36.
Les moteurs électriques 30, 36 sont reliés ensemble par des boîtiers 38 de commande du mode de fonctionnement de chaque moteur parmi des modes moteur et générateur.The electric motors 30, 36 are connected together by boxes 38 for controlling the mode of operation of each motor from motor and generator modes.
Le rotor de la pompe 14 n’est ainsi plus entrainé directement en rotation par le boitier d’engrenages mais par une transmission à différentiel à deux entrées et une sortie. Cette transmission permet de relier les deux entrées, l’arbre de la boîte 27 et l’axe du moteur électrique 30, à la sortie formée par le rotor de la pompe 14. Le moteur électrique 30 est configuré pour ajuster la vitesse du groupe de lubrification 12 et en particulier du rotor de la pompe d’alimentation 14.The rotor of pump 14 is thus no longer driven directly in rotation by the gearbox but by a differential transmission with two inputs and one output. This transmission makes it possible to connect the two inputs, the shaft of the box 27 and the axis of the electric motor 30, to the output formed by the rotor of the pump 14. The electric motor 30 is configured to adjust the speed of the group of lubrication 12 and in particular the rotor of the supply pump 14.
Le moteur 36 additionnel permet d’assurer le transfert de puissance avec le moteur 30. Si la vitesse du groupe de lubrification 12 doit être augmentée, le moteur électrique 30 fonctionnera en mode moteur et son énergie sera délivrée par le moteur 36 positionné sur le rotor de la pompe. Si la vitesse du groupe de lubrification 12 doit être diminuée, le moteur électrique 30 fonctionnera en mode générateur et son énergie sera transférée au moteur 36. Les deux moteurs 30, 36 sont pilotés au travers de boitiers de commande dits « inverseur » qui transfèrent la puissance de façon réciproque.The additional motor 36 makes it possible to ensure the transfer of power with the motor 30. If the speed of the lubrication unit 12 must be increased, the electric motor 30 will operate in motor mode and its energy will be delivered by the motor 36 positioned on the rotor of the pump. If the speed of the lubrication unit 12 must be reduced, the electric motor 30 will operate in generator mode and its energy will be transferred to the motor 36. The two motors 30, 36 are controlled through so-called "inverter" control boxes which transfer the reciprocal power.
Le train épicycloïdal comporte plusieurs configurations cinématiques en termes de combinaisons d’entrées et de sortie. Le choix des configurations est à identifier en fonction des contraintes de l’application considérée.The planetary gear train has several kinematic configurations in terms of input and output combinations. The choice of configurations must be identified according to the constraints of the application in question.
Dans l’exemple représenté, les sorties 16a des pompes de récupération 16 sont reliées à l’entrée 18b du réservoir 18 par un échangeur de chaleur air-huile 40 et/ou par un échangeur de chaleur air-carburant 42.In the example shown, the outlets 16a of the recovery pumps 16 are connected to the inlet 18b of the tank 18 by an air-oil heat exchanger 40 and/or by an air-fuel heat exchanger 42.
Si par exemple le point dimensionnant l’échangeur 40 est le régime croisière, l’architecture permettra d’augmenter la vitesse d’entrainement de la pompe 14 à celle du décollage pour majorer le débit. Cette augmentation de débit sans dépasser le débit maximum du décollage devrait favoriser l’échange thermique.If, for example, the point sizing the exchanger 40 is the cruising speed, the architecture will make it possible to increase the drive speed of the pump 14 to that of take-off to increase the flow. This increase in flow without exceeding the maximum take-off flow should promote heat exchange.
Avec la surface d’un échangeur qui aurait été déterminée sans cette modularité de vitesse, l’augmentation du débit abaissera la température maximale de l’huile grâce à l’amélioration de l’efficacité de l’échangeur. En effet, le coefficient d’efficacité est une fonction des capacités calorifiques des fluides mais aussi des nombres de Nusselt des fluides. Ces nombres de Nusselt sont dépendants de la vitesse des fluides transitant dans cet échangeur par le biais du nombre de Reynolds. Si on diminue la surface d’échange, une augmentation du débit maintiendra la même valeur de température maximale d’huile avec une efficacité similaire à celle qui aurait été obtenue sans cette modularité de vitesse. Le coefficient d’efficacité est également une fonction de caractéristiques géométriques dont la surface d’échange. On peut donc réduire la surface de l’échangeur proportionnellement au gain de l’efficacité.With the surface of a heat exchanger that would have been determined without this speed modularity, the increase in flow will lower the maximum oil temperature thanks to the improvement in the efficiency of the heat exchanger. Indeed, the efficiency coefficient is a function of the heat capacities of the fluids but also of the Nusselt numbers of the fluids. These Nusselt numbers are dependent on the speed of the fluids passing through this exchanger through the Reynolds number. If the exchange surface is reduced, an increase in the flow rate will maintain the same maximum oil temperature value with an efficiency similar to that which would have been obtained without this speed modularity. The efficiency coefficient is also a function of geometric characteristics including the heat exchange surface. It is therefore possible to reduce the surface of the exchanger in proportion to the gain in efficiency.
L’objectif est donc atteint en augmentant le débit, on améliore le coefficient d’échange et par conséquent la capacité à échanger des calories. Cet échange étant favorisé, cela se traduit par un meilleur coefficient d’efficacité ou par une réduction de la surface d’échange soit de l’échangeur 42, soit de l’échangeur 40, voire la suppression de l’échangeur 40.The objective is therefore achieved by increasing the flow, improving the exchange coefficient and therefore the ability to exchange calories. This exchange being favoured, this results in a better coefficient of efficiency or in a reduction of the exchange surface either of the exchanger 42, or of the exchanger 40, or even the elimination of the exchanger 40.
Pour tout point de fonctionnement, la vitesse de la pompe 14 sera ajustée par le moteur 30 afin de garantir le débit optimal. Aux faibles régimes, une vitesse minimale de la pompe 14 sera maintenue pour garantir un débit minimal au point de fonctionnement lorsque la soufflante de la turbomachine est en roue libre.For any operating point, the speed of the pump 14 will be adjusted by the motor 30 in order to guarantee the optimum flow rate. At low speeds, a minimum speed of the pump 14 will be maintained to guarantee a minimum flow rate at the point of operation when the fan of the turbomachine is freewheeling.
La présente invention propose ainsi :The present invention thus proposes:
- lorsque les réjections thermiques sont linaires avec la vitesse de la turbomachine : une architecture qui vise à réduire la taille de l’échangeur air-huile en croisière à efficacité similaire en n’impactant pas le dimensionnement du groupe de lubrification ; la taille de l’échangeur air-huile positionné au niveau de la veine est pénalisant par sa masse mais aussi par la perte de charge qu’elle induit.- when the thermal rejections are linear with the speed of the turbomachine: an architecture which aims to reduce the size of the air-oil exchanger in cruise with similar efficiency while not impacting the dimensioning of the lubrication unit; the size of the air-oil exchanger positioned at the level of the vein is penalizing by its mass but also by the pressure drop it induces.
- lorsque les réjections thermiques ne sont plus linéaires avec la vitesse de la turbomachine : une architecture qui vise également à améliorer l’efficacité aux autres points de fonctionnement- when thermal rejections are no longer linear with the speed of the turbomachine: an architecture which also aims to improve efficiency at other operating points
Cette architecture propose donc d’adapter le besoin de débit en ne dépassant pas le débit du décollage pour se situer à iso groupe de lubrification. Il est important de signaler que la consommation d’huile a un impact sur la taille du réservoir, que le surplus de consommation d’huile du moteur a un impact sur le dimensionnement des pompes de récupération. Il est donc primordial d’optimiser le débit d’huile afin d’éviter des surdimensionnements d’autres composants. Cette adaptation du débit est obtenue par une adaptation de la vitesse.This architecture therefore proposes to adapt the flow rate requirement by not exceeding the take-off flow rate to be at iso lubrication group. It is important to note that the oil consumption has an impact on the size of the tank, that the excess oil consumption of the engine has an impact on the sizing of the recovery pumps. It is therefore essential to optimize the oil flow in order to avoid oversizing of other components. This adaptation of the bit rate is obtained by an adaptation of the speed.
La présente invention propose également d’assurer une valeur minimale de débit à faible régime. En effet, à faible régime, lorsque la soufflante de la turbomachine est en roue libre, le débit délivré par la pompe d’alimentation est limite pour la tenue au feu de certains organes accouplés à la boite d’engrenages. Pour pallier à ce faible débit, certains organes sont munis de protection thermique. D’autre part, si on veut éviter le problème de la cokéfaction lors du fonctionnement du moteur à l’arrêt, un minimum de débit d’huile devrait être assuré.The present invention also proposes to ensure a minimum flow rate at low speed. Indeed, at low speed, when the turbomachine fan is freewheeling, the flow delivered by the feed pump is limited for the fire resistance of certain components coupled to the gearbox. To compensate for this low flow, some components are fitted with thermal protection. On the other hand, if we want to avoid the problem of coking during the operation of the engine at standstill, a minimum of oil flow should be ensured.
La présente invention propose donc en plus de la flexibilité de la vitesse d’entrainement de la pompe, une diminution de la variabilité de cette vitesse d’entrainement afin d’augmenter la vitesse au bas régime de la boite d’engrenages. Cette flexibilité et la restriction du domaine de variabilité de la vitesse sont le résultat d’une transmission mécanique à différentiel avec transfert de puissance.The present invention therefore proposes, in addition to the flexibility of the drive speed of the pump, a reduction in the variability of this drive speed in order to increase the speed at low speed of the gearbox. This flexibility and the restriction of the range of speed variability are the result of a mechanical differential transmission with power transfer.
La présente invention propose une architecture, qui suivant l’application et après analyse, pourrait être très utile face aux problématiques citées. L’objectif principal consiste à réduire la masse de l’échangeur air-huile 40 et sa perte de charge dans la veine. L’architecture consiste à ajuster la vitesse d’entrainement de la pompe d’alimentation afin d’atteindre un débit d’optimisation de l’échangeur.The present invention proposes an architecture, which depending on the application and after analysis, could be very useful in the face of the problems cited. The main objective is to reduce the mass of the air-oil exchanger 40 and its pressure drop in the vein. The architecture consists in adjusting the drive speed of the feed pump in order to achieve an optimization flow rate of the exchanger.
Un débit d’optimisation au niveau des échangeurs pour tout point de vol permet soit de réduire la taille des échangeurs soit de réduire le transfert de chaleur de l’huile vers le carburant ou vers l’air. Toute réduction de transfert de chaleur vers le carburant est intéressante car elle pourrait conduire à une suppression de la vanne de retour carburant (FRV). Cette vanne de retour carburant a été conçue pour mélanger du carburant chaud et froid afin de réduire la température du fluide renvoyé au réservoir pour limiter l’impact sur la température de carburant contenu dans le réservoir (qui rentrera à nouveau dans le moteur).An optimization flow rate at the exchangers for any flight point makes it possible either to reduce the size of the exchangers or to reduce the transfer of heat from the oil to the fuel or to the air. Any reduction in heat transfer to the fuel is of interest as it could lead to suppression of the fuel return valve (FRV). This fuel return valve has been designed to mix hot and cold fuel in order to reduce the temperature of the fluid returned to the tank to limit the impact on the temperature of the fuel contained in the tank (which will re-enter the engine).
Dans la variante de réalisation de la figure 3, le porte-satellites 34 du différentiel 22 est en outre configuré pour entraîner en rotation un rotor d’un alternateur à aimant permanent 44, par exemple par l’intermédiaire d’un premier multiplicateur de vitesse 46.In the variant embodiment of FIG. 3, the planet carrier 34 of the differential 22 is also configured to drive in rotation a rotor of a permanent magnet alternator 44, for example via a first speed multiplier 46.
Dans l’exemple représenté, le porte-satellites 34 est en outre configuré pour entraîner en rotation un rotor d’une pompe 48 d’un circuit de carburant de la turbomachine, par exemple par l’intermédiaire d’un second multiplicateur de vitesse 50.In the example shown, the planet carrier 34 is also configured to drive in rotation a rotor of a pump 48 of a fuel circuit of the turbomachine, for example via a second speed multiplier 50 .
Il est en effet possible d’étendre cette architecture au PMA (permanent magnet alternator) source génératrice de puissance du FADEC et au système à carburant en les positionnant sur le même axe d’entrainement du groupe de lubrification si le dimensionnement de ces équipements le permettent. Le choix de la vitesse de sortie du différentiel pour chaque point de vol devra être compatible des besoins du système à carburant, des besoins du groupe de lubrification et du PMA au travers de multiplicateurs 46, 50.It is indeed possible to extend this architecture to the PMA ( permanent magnet alternator ) power generating source of the FADEC and to the fuel system by positioning them on the same drive axis of the lubrication unit if the sizing of this equipment allows it. . The choice of the differential output speed for each flight point must be compatible with the needs of the fuel system, the needs of the lubrication unit and the PMA through multipliers 46, 50.
Pour le PMA, la garantie d’une vitesse minimale à bas régime permettrait d’atteindre des couples plus élevés, ce qui conduit à une réduction de la taille du PMA.For the PMA, the guarantee of a minimum speed at low speed would make it possible to reach higher torques, which leads to a reduction in the size of the PMA.
Cette extension d’architecture pour le système à carburant est particulièrement utile si le circuit carburant intègre uniquement une pompe centrifuge avec régulation du débit injecté par le moteur 30 et non plus par régulation d’un diaphragme en série avec la pompe.This architectural extension for the fuel system is particularly useful if the fuel circuit only incorporates a centrifugal pump with regulation of the flow injected by the engine 30 and no longer by regulation of a diaphragm in series with the pump.
En effet, cette flexibilité et restriction du domaine de variabilité de la vitesse permettraient à la fois de supprimer la boucle de recirculation du système à carburant mais également d’assurer aux bas régimes de la turbomachine une vitesse suffisante d’entrainement de la pompe centrifuge du système à carburant. La pression différentielle requise pour l’activation des géométries variables aux bas régimes serait donc assurée aux bornes de la pompe centrifuge grâce à cette vitesse minimale d’entrainement.Indeed, this flexibility and restriction of the range of speed variability would make it possible both to eliminate the recirculation loop of the fuel system but also to ensure, at low engine speeds, a sufficient drive speed for the centrifugal pump of the fuel system. The differential pressure required for the activation of the variable geometries at low speeds would therefore be ensured at the terminals of the centrifugal pump thanks to this minimum drive speed.
Ce principe d’entrainement à différentiel du groupe de lubrification est très innovant car il offre les avantages suivants :This differential drive principle of the lubrication unit is very innovative because it offers the following advantages:
- réduction de la taille des échangeurs huile ;- reduction in the size of the oil exchangers;
- suppression potentielle de la vanne FRV ;- potential removal of the FRV valve;
- entrainement simultanée de la pompe d’alimentation et du PMA ; entrainement en parallèle du PMA par l’axe de sortie du différentiel au travers de multiplicateur nécessaire ; réduction de la taille du PMA, car entrainement à plus haute vitesse aux bas régimes et donc augmentation du couple aux bas régimes ;- simultaneous drive of the supply pump and the FDA; parallel drive of the PMA by the output shaft of the differential through the necessary multiplier; reduction in the size of the FDA, because training at higher speeds at low speeds and therefore an increase in torque at low speeds;
- pas de prélèvement supplémentaire de puissance électrique pour l’entrainement du moteur électrique de pilotage grâce au transfert de puissance ;- no additional tapping of electrical power for driving the electric steering motor thanks to power transfer;
- entrainement simultanée de la pompe et du système à carburant ; entrainement en parallèle du système à carburant par le porte-satellites du différentiel au travers de multiplicateur ; architecture simplifiée du système à carburant par pompe centrifuge sans boucle de recirculation car entrainement à plus hautes vitesses aux bas régimes et donc augmentation de la pression différentielle requise pour l’activation des géométries variables.- simultaneous drive of the pump and the fuel system; parallel drive of the fuel system by the planet carrier of the differential through a multiplier; simplified architecture of the fuel system by centrifugal pump without recirculation loop because drive at higher speeds at low revs and therefore increase in the differential pressure required for the activation of the variable geometries.
Claims (9)
- un groupe de lubrification (12) équipé d’au moins une pompe d’alimentation (14) comportant un rotor configuré pour être entraîné par un arbre de sortie (26) d’une boîte d’engrenages (27),
- au moins un réservoir d’huile (18) comportant une sortie d’huile (18a) reliée à ladite au moins une pompe,
- un différentiel mécanique (22) à train épicycloïdal, ce différentiel comportant :
-- une seconde entrée entraînée en rotation par un premier moteur électrique (30), et
-- une sortie qui entraîne en rotation ledit rotor.Circuit (10) for lubricating an aircraft turbine engine, comprising:
- a lubrication unit (12) equipped with at least one supply pump (14) comprising a rotor configured to be driven by an output shaft (26) of a gearbox (27),
- at least one oil tank (18) comprising an oil outlet (18a) connected to said at least one pump,
- a mechanical differential (22) with an epicyclic train, this differential comprising:
-- a second input driven in rotation by a first electric motor (30), and
-- An output which rotates said rotor.
-- une couronne (24) configurée pour être entraînée par ledit arbre de sortie,
-- un solaire (28) entraîné en rotation par un premier moteur électrique (30), et
-- des satellites (32) engrenés respectivement avec la couronne et le solaire et portés par un porte-satellites (34) qui entraîne en rotation ledit rotor.A circuit (10) according to claim 1, wherein the mechanical differential (22) includes:
-- a crown (24) configured to be driven by said output shaft,
-- a solar (28) driven in rotation by a first electric motor (30), and
-- satellites (32) meshed respectively with the crown and the solar and carried by a planet carrier (34) which rotates said rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1908563A FR3099203B1 (en) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | AIRCRAFT TURBOMACHINE LUBRICATION CIRCUIT |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1908563 | 2019-07-26 | ||
FR1908563A FR3099203B1 (en) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | AIRCRAFT TURBOMACHINE LUBRICATION CIRCUIT |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3099203A1 true FR3099203A1 (en) | 2021-01-29 |
FR3099203B1 FR3099203B1 (en) | 2021-07-16 |
Family
ID=68581967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1908563A Active FR3099203B1 (en) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | AIRCRAFT TURBOMACHINE LUBRICATION CIRCUIT |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3099203B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113639029A (en) * | 2021-08-16 | 2021-11-12 | 上海尚实能源科技有限公司 | Turboprop engine reduction box unit body |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1777392A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | Hispano Suiza | Drive device for auxiliaries of a gas turbine engine |
EP2103795A2 (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-23 | Rolls-Royce plc | A gas turbine engine arrangement |
FR3028887A1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-27 | Snecma | METHOD AND LUBRICATION CIRCUIT FOR TURBOMACHINE USING ELECTRICAL MEANS |
WO2018138428A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | Safran Aircraft Engines | Device for driving a fuel pump for a turbomachine |
EP3382183A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Accessory gearboxes |
-
2019
- 2019-07-26 FR FR1908563A patent/FR3099203B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1777392A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | Hispano Suiza | Drive device for auxiliaries of a gas turbine engine |
EP2103795A2 (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-23 | Rolls-Royce plc | A gas turbine engine arrangement |
FR3028887A1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-27 | Snecma | METHOD AND LUBRICATION CIRCUIT FOR TURBOMACHINE USING ELECTRICAL MEANS |
WO2018138428A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | Safran Aircraft Engines | Device for driving a fuel pump for a turbomachine |
EP3382183A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Accessory gearboxes |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113639029A (en) * | 2021-08-16 | 2021-11-12 | 上海尚实能源科技有限公司 | Turboprop engine reduction box unit body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3099203B1 (en) | 2021-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0721061B1 (en) | Temperature control system for lubricant and fuel of a jet engine | |
EP3574198B1 (en) | Device for driving a fuel pump for a turbomachine | |
CA2874962C (en) | Method and architecture for the optimized transfer of power between an auxiliary power motor and the main engines of a helicopter | |
EP2739530A1 (en) | Aircraft propulsion architecture integrating an energy recovery system | |
FR3050761B1 (en) | CONTROL OF OIL FLOW IN A COOLING CIRCUIT OF A TURBOMACHINE | |
EP3574199B1 (en) | System for supplying fuel to a turbomachine | |
CA2924411A1 (en) | Turbomachine designed to operate in turning gear mode | |
EP2665900B1 (en) | Device and method for lubricant feeding | |
FR3062423A1 (en) | DRIVE SYSTEM FOR A FUEL PUMP OF A TURBOMACHINE | |
FR3099203A1 (en) | LUBRICATION CIRCUIT OF AN AIRCRAFT TURBOMACHINE | |
FR3078551A1 (en) | ANTICIPATING CONTROL OF A FUEL SUPPLY CIRCUIT OF A TURBOMACHINE | |
FR2925110A1 (en) | Oil supplying device for turboshaft engine of airplane, has oil supply unit with start-up assistance pump which provides power to allow functioning of starters/generators, where start-up assistance pump is placed in parallel to main pump | |
FR3062424A1 (en) | DRIVE SYSTEM FOR A FUEL PUMP OF A TURBOMACHINE | |
EP0473494B1 (en) | Fuel supply system for a turbo-engine | |
EP3870812B1 (en) | Aircraft turbomachine equipped with an electrical machine | |
RU2727655C2 (en) | Small-size gas turbine engine | |
FR3099208A1 (en) | FUEL SYSTEM FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE | |
FR3012422A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR AUXILIARY POWER GENERATION IN AN AIRCRAFT | |
FR3062420A1 (en) | DEVICE FOR DRIVING A FUEL PUMP FOR TURBOMACHINE | |
FR3059754B1 (en) | GEARBOX SYSTEM FOR A HYBRID VEHICLE COMPRISING AN INVERTER AND AN ELECTRIC MACHINE | |
FR3033830B1 (en) | POWER GROUP FOR AIRCRAFT | |
FR3033831A1 (en) | ENGINE FOR AIRCRAFT | |
WO2024261430A1 (en) | Turbomachine with parallel electrical hybridization | |
FR3138411A1 (en) | Improved propulsion assembly for multi-engine hybrid aircraft | |
FR3133592A1 (en) | Improved turbomachine for hybrid aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210129 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |