FR3144225A1 - Fueling system - Google Patents
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Abstract
Un procédé (11000) de fonctionnement dʼun moteur à turbine à gaz (10) est divulgué, le moteur à turbine à gaz (10) comprenant une chambre de combustion (16) agencée pour brûler un carburant ; et un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion (16). Le système de gestion de carburant comprend deux échangeurs de chaleur carburant-huile à travers lesquels de l’huile et du carburant s’écoulent, les échangeurs de chaleur agencés pour transférer de la chaleur au carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire (1006) ; et une pompe à carburant (1003) agencée pour distribuer le carburant à la chambre de combustion (16), dans lequel la pompe à carburant (1003) est située entre les deux échangeurs de chaleur. Le procédé comprend le contrôle (11200) du système de gestion de carburant de manière à élever la température de carburant à au moins 135 °C à l’entrée de la chambre de combustion (16) aux conditions de croisière. Figure pour l’abrégé : Fig. 6A A method (11000) of operating a gas turbine engine (10) is disclosed, the gas turbine engine (10) comprising a combustion chamber (16) arranged to burn a fuel; and a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber (16). The fuel management system includes two fuel-oil heat exchangers through which oil and fuel flow, the heat exchangers arranged to transfer heat to the fuel and including a primary fuel-oil heat exchanger (1004) and a secondary fuel-oil heat exchanger (1006); and a fuel pump (1003) arranged to distribute fuel to the combustion chamber (16), wherein the fuel pump (1003) is located between the two heat exchangers. The method includes controlling (11200) the fuel management system to raise the fuel temperature to at least 135°C at the inlet of the combustion chamber (16) at cruise conditions. Figure for abstract: Fig. 6A
Description
La présente description se rapporte à des systèmes de propulsions d’aéronef, ainsi que des procédés de fonctionnement d’aéronefs impliquant la gestion de fluides différents et transfert de chaleur entre eux, et en particulier la gestion de propriétés de carburant à l’entrée dans la chambre de combustion.The present description relates to aircraft propulsion systems, as well as methods of operating aircraft involving the management of different fluids and heat transfer between them, and in particular the management of fuel properties at the entrance to the combustion chamber.
Il existe une attente dans l’industrie aéronautique concernant une tendance à l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels généralement utilisés actuellement. Les carburants peuvent présenter des caractéristiques de carburant différentes par rapport aux carburants hydrocarbonés à base de pétrole.There is an expectation in the aviation industry that there will be a trend towards the use of fuels that are different from the traditional kerosene-based fuels commonly used today. The fuels may have different fuel characteristics compared to petroleum-based hydrocarbon fuels.
Ainsi, il existe un besoin de tenir compte de propriétés de carburant pour ces nouveaux carburants et d’ajuster les procédés de fonctionnement des moteurs à turbine à gaz.Thus, there is a need to consider fuel properties for these new fuels and to adjust the operating processes of gas turbine engines.
Selon un premier aspect, un procédé de fonctionnement d’un moteur à turbine à gaz est fourni, le moteur à turbine à gaz comprenant :
According to a first aspect, a method of operating a gas turbine engine is provided, the gas turbine engine comprising:
une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant ; eta combustion chamber arranged to burn a fuel; and
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion, dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber, wherein the fuel management system comprises:
deux échangeurs de chaleur carburant-huile à travers lesquels lʼhuile et le carburant s’écoulent, les échangeurs de chaleur étant agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ;
two fuel-oil heat exchangers through which oil and fuel flow, the heat exchangers being arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion, dans lequel la pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur carburant-huile ; et
a fuel pump arranged to deliver fuel to the combustion chamber, wherein the fuel pump is located between the two fuel-oil heat exchangers; and
une soupape de remise en circulation située en aval de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire, la soupape de remise en circulation agencée pour permettre à une quantité contrôlée de carburant qui a traversé lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire d’être renvoyée à une entrée de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire ;
a recirculation valve located downstream of the primary fuel-oil heat exchanger, the recirculation valve arranged to allow a controlled quantity of fuel that has passed through the primary fuel-oil heat exchanger to be returned to an inlet of the primary fuel-oil heat exchanger;
dans lequel le procédé comprend la sélection de carburant de telle sorte que le pouvoir calorifique du carburant fourni au moteur à turbine à gaz dans des conditions de croisière est dʼau moins 43,5 MJ/kg.wherein the method comprises selecting fuel such that the calorific value of the fuel supplied to the gas turbine engine under cruise conditions is at least 43.5 MJ/kg.
Les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire peuvent être dénommés ici échangeur de chaleur primaire et échangeur de chaleur secondaire, dans un souci de concision.The primary and secondary fuel-oil heat exchangers may be referred to herein as the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger for the sake of brevity.
Les inventeurs étaient conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durables, peut conduire à des propriétés de carburant différentes, et que le fonctionnement du moteur peut être optimisé pour ces différentes propriétés de carburant. Des carburants ayant un pouvoir calorifique supérieur peuvent également avoir une stabilité thermique plus grande, permettant au carburant d’absorber plus de chaleur, ce qui fournit un refroidissement d’huile amélioré et/ou des propriétés de combustion améliorées dans la chambre de combustion. La remise en circulation du carburant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire peut permettre au carburant de recevoir plus de chaleur de l’huile, augmentant la température de carburant et améliorer le refroidissement de l’huile.The inventors were aware that using fuels different from traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, can result in different fuel properties, and that engine operation can be optimized for these different fuel properties. Fuels with a higher heating value can also have greater thermal stability, allowing the fuel to absorb more heat, which provides improved oil cooling and/or improved combustion properties in the combustion chamber. Recirculating the fuel through the primary fuel-oil heat exchanger can allow the fuel to receive more heat from the oil, increasing the fuel temperature and improving oil cooling.
On aura à l’esprit que, ici, lorsque la pompe à carburant est décrite comme étant située « entre » les deux échangeurs de chaleur carburant-huile, on entend que la pompe à carburant est située sur le trajet de carburant entre l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire et l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire, de telle sorte que du carburant s’écoule à travers la pompe entre la sortie de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire et l’entrée dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire (ouinversement), indépendamment de savoir si une ligne droite entre lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire et lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire passerait par la pompe. On aura à l’esprit que des positions physiques relatives exactes de la pompe et des échangeurs de chaleur ne sont pas significatives.It will be appreciated that, herein, when the fuel pump is described as being located "between" the two fuel-oil heat exchangers, it is meant that the fuel pump is located in the fuel path between the primary fuel-oil heat exchanger and the secondary fuel-oil heat exchanger, such that fuel flows through the pump between the outlet of the primary fuel-oil heat exchanger and the inlet to the secondary fuel-oil heat exchanger (or vice versa ), regardless of whether a straight line between the primary fuel-oil heat exchanger and the secondary fuel-oil heat exchanger would pass through the pump. It will be appreciated that exact relative physical positions of the pump and the heat exchangers are not significant.
La soupape de remise en circulation peut être située en aval de la pompe à carburant, et peut diriger une proportion de l’écoulement sortant de la pompe en retour vers un point sur le trajet d’écoulement avant l’entrée de pompe. Cela peut fournir une flexibilité supplémentaire en débit de carburant à la chambre de combustion (pour un taux de pompage donné), en plus de la flexibilité d’échange de chaleur fourni par la soupape de remise en circulation.The recirculation valve may be located downstream of the fuel pump, and may direct a proportion of the flow exiting the pump back to a point in the flow path before the pump inlet. This may provide additional flexibility in fuel flow to the combustion chamber (for a given pumping rate), in addition to the heat exchange flexibility provided by the recirculation valve.
Un pouvoir calorifique supérieur d’un carburant réduit également le taux de combustion de carburant requis pour une vitesse d’arbre donnée aux conditions de croisière. En particulier pour des architectures de moteur dans lesquelles la vitesse de pompe à carburant est directement liée à la vitesse d’arbre (par exemple, dans lesquelles un rapport de vitesse d’arbre à la vitesse de pompe est fixe, ou n’a qu’un ensemble de valeurs discrètes spécifiques, au moins dans des conditions de croisière), le carburant peut être gaspillé si le fonctionnement du moteur n’est pas ajusté. Les inventeurs étaient conscients que plus de remise en circulation du carburant peut donc être effectuée, en prenant du carburant qui a quitté la pompe en retour vers l’entrée de pompe de telle sorte qu’un débit de carburant vers la chambre de combustion peut être abaissé tout en maintenant un débit de carburant à travers la pompe constant. Une remise en circulation plus importante peut donc être effectuée/un pourcentage plus élevé du carburant sortant de la pompe peut être dirigé en retour vers l’entrée de pompe pour des carburants à pouvoir calorifique supérieur. L’agencement du système de gestion de carburant ci-dessus, avec une remise en circulation du carburant se produisant avant que le carburant n’entre dans l’échangeur de chaleur secondaire (qui est en aval de la pompe), peut donc fournir une flexibilité améliorée du débit de carburant sans mettre en place de carburant plus chaud à travers la pompe, ce qui pourrait endommager la pompe. De plus, ou alternativement dans des exemples dans lesquels la soupape de remise en circulation est en aval de l’échangeur de chaleur primaire mais en amont de la pompe, une remise en circulation d’une partie du carburant à travers l’échangeur de chaleur primaire peut améliorer, et/ou fournir plus de flexibilité dans, des agencements de transfert de chaleur et un refroidissement d’huile.A higher calorific value of a fuel also reduces the fuel burn rate required for a given shaft speed at cruise conditions. Particularly for engine architectures in which the fuel pump speed is directly related to the shaft speed (e.g., in which a ratio of shaft speed to pump speed is fixed, or has only a set of specific discrete values, at least at cruise conditions), fuel can be wasted if the engine operation is not adjusted. The inventors were aware that more fuel recirculation can therefore be achieved, by taking fuel that has left the pump back to the pump inlet such that a fuel flow rate to the combustion chamber can be lowered while maintaining a constant fuel flow rate through the pump. More recirculation can therefore be achieved/a higher percentage of the fuel leaving the pump can be directed back to the pump inlet for higher calorific value fuels. The above fuel management system arrangement, with fuel recirculation occurring before the fuel enters the secondary heat exchanger (which is downstream of the pump), can therefore provide improved flexibility in fuel flow without introducing warmer fuel through the pump, which could damage the pump. Additionally, or alternatively in examples where the recirculation valve is downstream of the primary heat exchanger but upstream of the pump, recirculation of a portion of the fuel through the primary heat exchanger can improve, and/or provide more flexibility in, heat transfer arrangements and oil cooling.
Au moins 75 %, 80 %, ou 82 % de l’écoulement de carburant peuvent être remis en circulation par l’intermédiaire de la soupape de remise en circulation aux conditions de croisière.At least 75%, 80%, or 82% of the fuel flow can be recirculated through the recirculation valve at cruise conditions.
Pour un carburant et un moteur donnés, le % remis en circulation peut dépendre de la condition de fonctionnement du moteur (par exemple, croisière, ralenti, descente, ou décollage maximum) et également de la durée de vie de la pompe (i.e. une pompe à carburant plus vieille, détériorée, fournirait généralement moins d’écoulement qu’une nouvelle et aurait donc un % de remise en circulation réduit). La température du carburant peut également affecter le % remis en circulation. Les valeurs données ci-dessus supposent une pompe raisonnablement nouvelle/performante et des températures de carburant standard pour le moteur donné dans des conditions de croisière.For a given fuel and engine, the % recirculated can depend on the operating condition of the engine (e.g. cruise, idle, descent, or maximum takeoff) and also on the life of the pump (i.e. an older, deteriorated fuel pump would generally provide less flow than a new one and therefore have a reduced % recirculated). Fuel temperature can also affect the % recirculated. The values given above assume a reasonably new/performing pump and standard fuel temperatures for the given engine at cruise conditions.
Même aux conditions de croisière, les exigences de puissance peuvent varier (par exemple en fonction de l’altitude, de la phase de croisière, et de la masse de carburant à bord). Le pourcentage de remise en circulation peut donc être varié en fonction des besoins en puissance actuels, et donc des exigences de taux de combustion de carburant, du moteur.Even at cruise conditions, power requirements may vary (e.g. depending on altitude, cruise phase, and fuel mass on board). The recirculation percentage may therefore be varied depending on the current power requirements, and hence the fuel burn rate requirements, of the engine.
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une conduite de contournement agencée pour permettre à une proportion du carburant de contourner au moins l’un de l’échangeur de chaleur primaire et de l’échangeur de chaleur secondaire. Une soupape de contournement contrôlable peut être utilisée pour contrôler le pourcentage de passage de carburant à travers elle. Pour un carburant et un moteur donnés, le pourcentage de carburant qui contourne un échangeur de chaleur peut dépendre de la condition de fonctionnement du moteur (par exemple, croisière, ralenti, descente, ou décollage maximum) et également de la température de carburant et/ou d’huile, par exemple. Un ou plusieurs capteurs de température peuvent être fournis en conséquence.The fuel management system may further include a bypass line arranged to allow a proportion of the fuel to bypass at least one of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger. A controllable bypass valve may be used to control the percentage of fuel passing therethrough. For a given fuel and engine, the percentage of fuel that bypasses a heat exchanger may depend on the operating condition of the engine (e.g., cruise, idle, descent, or maximum takeoff) and also on the fuel and/or oil temperature, for example. One or more temperature sensors may be provided accordingly.
Une soupape de dosage de carburant (FMV) peut également être fournie pour contrôler le carburant délivré à la chambre de combustion. La position de la soupape peut être contrôlée, et une relation entre la position de soupape et le débit de carburant peut être connue de telle sorte qu’un contrôleur électronique de moteur (EEC) peut déterminer, ou « doser », le débit de carburant en fonction de la position de soupape.A fuel metering valve (FMV) may also be provided to control the fuel delivered to the combustion chamber. The position of the valve may be monitored, and a relationship between the valve position and the fuel flow rate may be known such that an electronic engine controller (EEC) can determine, or “meter,” the fuel flow rate based on the valve position.
Le FMV et la soupape de remise en circulation peuvent travailler ensemble pour délivrer un débit de carburant requis à la chambre de combustion. La position de la FMV peut être contrôlée activement en boucle fermée, avec un excès de carburant renvoyé vers une partie antérieure du trajet d’écoulement de carburant, par exemple avant une pompe moteur, par l’intermédiaire de la soupape de remise en circulation. Le procédé peut donc comprendre l’utilisation de la FMV et d’une conduite de remise en circulation pour contrôler le débit de carburant vers la chambre de combustion.The FMV and the recirculation valve may work together to deliver a required fuel flow to the combustion chamber. The position of the FMV may be actively controlled in a closed loop, with excess fuel returned to an earlier portion of the fuel flow path, for example before an engine pump, via the recirculation valve. The method may therefore include using the FMV and a recirculation line to control the fuel flow to the combustion chamber.
Le moteur à turbine à gaz peut donc comprendre une soupape de dosage de carburant (éventuellement en aval d’une soupape de remise en circulation, le long du trajet principal d’écoulement de carburant à travers le moteur vers la chambre de combustion), la soupape de dosage de carburant étant agencée pour contrôler le débit de carburant à travers celle-ci et pour fournir des informations sur le débit de carburant à travers celles-ci (par exemple, en fonction de la position de soupape).The gas turbine engine may therefore include a fuel metering valve (optionally downstream of a recirculation valve, along the main fuel flow path through the engine to the combustion chamber), the fuel metering valve being arranged to control the fuel flow therethrough and to provide information about the fuel flow therethrough (e.g., as a function of valve position).
L’obtention/sélection du carburant peut comprendre la sélection d’un seul carburant. La sélection du carburant peut comprendre la sélection d’un mélange de carburant. Le carburant choisi peut être le seul carburant à bord de l’aéronef. En tant que telle, la sélection du carburant peut être réalisée pendant le ravitaillement de l’aéronef. Alternativement, le carburant choisi peut être l’un de plusieurs carburants à bord de l’aéronef, ou un mélange de multiples carburants à bord de l’aéronef ; la sélection peut donc être effectuée en vol.Obtaining/selecting fuel may include selecting a single fuel. Selecting fuel may include selecting a fuel blend. The selected fuel may be the only fuel on board the aircraft. As such, the fuel selection may be made while the aircraft is being refueled. Alternatively, the selected fuel may be one of multiple fuels on board the aircraft, or a blend of multiple fuels on board the aircraft; thus, the selection may be made in flight.
La soupape de remise en circulation peut être située en aval d’une entrée de l’échangeur de chaleur secondaire. La soupape de remise en circulation peut donc n’avoir aucune influence sur la proportion de carburant qui est passée à travers l’échangeur de chaleur secondaire (sur le passage actuel) dans de tels exemples – cette division peut être fixée à un niveau défini, ou peut être contrôlée séparément. Alternativement, la soupape de remise en circulation peut être située en amont de l’entrée de l’échangeur de chaleur secondaire. La soupape de remise en circulation peut donc influer sur une quantité maximale de carburant (sur le passage actuel) qui peut s’écouler vers l’échangeur de chaleur secondaire.The recirculation valve may be located downstream of an inlet to the secondary heat exchanger. The recirculation valve may therefore have no influence on the proportion of fuel that is passed through the secondary heat exchanger (on the current pass) in such examples – this division may be fixed at a defined level, or may be controlled separately. Alternatively, the recirculation valve may be located upstream of the inlet to the secondary heat exchanger. The recirculation valve may therefore influence a maximum quantity of fuel (on the current pass) that may flow to the secondary heat exchanger.
La soupape de remise en circulation peut être située en amont de l’échangeur de chaleur secondaire, de sorte que le carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur secondaire peut ne pas être remis en circulation, et donc la pompe n’est jamais exposée à la température plus élevée de carburant sortant de l’échangeur de chaleur secondaire (car la pompe est en amont de l’échangeur de chaleur secondaire). La pompe peut donc être protégée des températures plus élevées de carburant sortant de l’échangeur de chaleur secondaire.The recirculation valve may be located upstream of the secondary heat exchanger, so that fuel that has passed through the secondary heat exchanger may not be recirculated, and thus the pump is never exposed to the higher fuel temperature exiting the secondary heat exchanger (because the pump is upstream of the secondary heat exchanger). The pump may therefore be protected from the higher fuel temperatures exiting the secondary heat exchanger.
Le pouvoir calorifique du carburant fourni au moteur à turbine à gaz peut être compris entre 43,5 MJ/kg et 44 MJ/kg. Le pouvoir calorifique du carburant fourni au moteur à turbine à gaz peut être compris entre 43,8 MJ/kg et 44 MJ/kg.The calorific value of the fuel supplied to the gas turbine engine may be between 43.5 MJ/kg and 44 MJ/kg. The calorific value of the fuel supplied to the gas turbine engine may be between 43.8 MJ/kg and 44 MJ/kg.
Le pouvoir calorifique du carburant fourni au moteur à turbine à gaz peut être approximativement de 43,5 MJ/kg, 43,6 MJ/kg, 43,7 MJ/kg, 43,8 MJ/kg, 43,9 MJ/kg, ou 44 MJ/kg.The calorific value of the fuel supplied to the gas turbine engine may be approximately 43.5 MJ/kg, 43.6 MJ/kg, 43.7 MJ/kg, 43.8 MJ/kg, 43.9 MJ/kg, or 44 MJ/kg.
Selon un deuxième aspect, un moteur à turbine à gaz pour un aéronef est fourni, le moteur à turbine à gaz comprenant :According to a second aspect, a gas turbine engine for an aircraft is provided, the gas turbine engine comprising:
une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant ; eta combustion chamber arranged to burn a fuel; and
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion, dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber, wherein the fuel management system comprises:
deux échangeurs de chaleur carburant-huile agencés pour que l’huile et le carburant s’écoulent à travers eux, les échangeurs de chaleur carburant-huile étant agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ;
two fuel-oil heat exchangers arranged for oil and fuel to flow therethrough, the fuel-oil heat exchangers being arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion, dans lequel la pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur carburant-huile ; et
a fuel pump arranged to deliver fuel to the combustion chamber, wherein the fuel pump is located between the two fuel-oil heat exchangers; and
une soupape de remise en circulation située en aval de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire, la soupape de remise en circulation agencée pour permettre à une quantité contrôlée de carburant qui a traversé lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire d’être renvoyée à une entrée de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire.a recirculation valve located downstream of the primary fuel-oil heat exchanger, the recirculation valve arranged to allow a controlled quantity of fuel that has passed through the primary fuel-oil heat exchanger to be returned to an inlet of the primary fuel-oil heat exchanger.
Le pouvoir calorifique du carburant fourni au moteur à turbine à gaz est d’au moins 43,5 MJ/kg.The calorific value of the fuel supplied to the gas turbine engine is at least 43.5 MJ/kg.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre un cœur de moteur comprenant une turbine, un compresseur, et un arbre de cœur reliant la turbine au compresseur, en plus de la chambre de combustion. Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre une soufflante située en amont du cœur de moteur, dans lequel la soufflante est entraînée par l’arbre de cœur.The gas turbine engine may further include an engine core including a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor, in addition to the combustor. The gas turbine engine may further include a fan located upstream of the engine core, wherein the fan is driven by the core shaft.
Le moteur à turbine à gaz peut être un moteur à entraînement direct.The gas turbine engine can be a direct drive engine.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre un réducteur accessoire et un arbre de pompe, dans lequel le réducteur accessoire reçoit une entrée provenant de l’arbre de cœur et délivre en sortie un entraînement à la pompe à carburant par l’intermédiaire de l’arbre de pompe. La vitesse de pompe peut donc être liée à la vitesse de rotation de l’arbre de cœur, et peut présenter, au moyen du réducteur, une relation de vitesse fixe entre l’arbre de cœur (ou dans certaines architectures de moteur, un autre arbre intermédiaire) et la pompe à carburant. Dans certaines mises en œuvre, le réducteur accessoire peut plutôt être agencé pour fournir un nombre fixe de vitesses différentes pour une vitesse d’arbre de cœur donnée. La remise en circulation de carburant peut permettre une plus grande variété de débits de carburant dans la chambre de combustion pour le nombre donné de vitesses de pompe disponibles à une certaine vitesse d’arbre. La remise en circulation de carburant peut permettre de multiples débits de carburant différents dans la chambre de combustion à une vitesse d’arbre de cœur donnée dans des mises en œuvre dans lesquelles il y a une seule relation de vitesse fixe entre l’arbre de cœur et la pompe à carburant.The gas turbine engine may further include an accessory gearbox and a pump shaft, wherein the accessory gearbox receives an input from the core shaft and outputs a drive to the fuel pump via the pump shaft. The pump speed may thus be related to the rotational speed of the core shaft, and may have, by means of the gearbox, a fixed speed relationship between the core shaft (or in some engine architectures, another intermediate shaft) and the fuel pump. In some implementations, the accessory gearbox may instead be arranged to provide a fixed number of different speeds for a given core shaft speed. Fuel recirculation may allow for a greater variety of fuel flow rates into the combustion chamber for the given number of pump speeds available at a given shaft speed. Fuel recirculation can allow for multiple different fuel flow rates into the combustion chamber at a given core shaft speed in implementations where there is a single fixed speed relationship between the core shaft and the fuel pump.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre des chambres de palier de moteur (par exemple, des paliers d’arbre ou autres composants rotatifs). Ces chambres de palier de moteur peuvent être refroidies à l’aide de l’écoulement d’huile avant l’écoulement de l’huile dans les échangeurs de chaleur carburant-huile. L’huile sortant des chambres de palier de moteur peut être plus chaude que l’huile entrant dans les chambres de palier de moteur. La voie d’écoulement de l’huile peut être une boucle, de telle sorte que l’huile est refroidie par les échangeurs de chaleur carburant-huile avant d’entrer dans les chambres de palier de moteur, puis l’huile plus chaude sortant des chambres de palier de moteur est remise en circulation vers les échangeurs de chaleur carburant-huile.The gas turbine engine may further include engine bearing chambers (e.g., shaft bearings or other rotating components). These engine bearing chambers may be cooled using the oil flow prior to the oil flowing through the fuel-oil heat exchangers. The oil exiting the engine bearing chambers may be warmer than the oil entering the engine bearing chambers. The oil flow path may be a loop, such that the oil is cooled by the fuel-oil heat exchangers before entering the engine bearing chambers, and then the warmer oil exiting the engine bearing chambers is recirculated to the fuel-oil heat exchangers.
Il est envisagé que toutes les caractéristiques décrites pour le premier aspect puissent également s’appliquer au deuxième aspect.It is envisaged that all the features described for the first aspect may also apply to the second aspect.
Selon un troisième aspect, un procédé de fonctionnement d’un moteur à turbine à gaz est fourni, le moteur à turbine à gaz comprenant :According to a third aspect, a method of operating a gas turbine engine is provided, the gas turbine engine comprising:
une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant ; eta combustion chamber arranged to burn a fuel; and
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion, dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber, wherein the fuel management system comprises:
deux échangeurs de chaleur carburant-huile à travers lesquels lʼhuile et le carburant s’écoulent, les échangeurs de chaleur étant agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ; et
two fuel-oil heat exchangers through which oil and fuel flow, the heat exchangers being arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger; and
une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion, dans lequel la pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur ;a fuel pump arranged to deliver fuel to the combustion chamber, wherein the fuel pump is located between the two heat exchangers;
dans lequel le procédé comprend le contrôle du système de gestion de carburant de manière à élever la température de carburant à au moins 135 °C à l’entrée de la chambre de combustion aux conditions de croisière.wherein the method comprises controlling the fuel management system so as to raise the fuel temperature to at least 135°C at the combustion chamber inlet at cruise conditions.
Les inventeurs étaient conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durable, peut conduire à des propriétés de carburant différentes, et que les paramètres aux conditions de croisière peuvent être ajustés pour utiliser les différentes propriétés de carburant. En particulier, certains carburants peuvent être chauffés à des températures plus élevées dans les échangeurs de chaleur carburant-huile que les carburants traditionnels. Cela peut améliorer le refroidissement de l’huile avant son retour au reste du moteur à turbine, et/ou améliorer l’efficacité de la combustion du carburant, par exemple en affectant la taille et la répartition des gouttelettes à partir de tuyères d’injection de carburant. En utilisant le carburant pour absorber plus de chaleur de l’huile, plutôt que de s’appuyer sur le transfert de chaleur de l’huile vers l’environnement/air (par exemple, dans un échangeur de chaleur huile-air) on fournit un moteur à turbine plus performant thermiquement. En outre, le refroidissement amélioré de l’huile peut à son tour améliorer l’effet de refroidissement de l’huile sur les composants du moteur à travers lesquels elle s’écoule.The inventors were aware that the use of fuels other than traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, can lead to different fuel properties, and that the cruise parameters can be adjusted to utilize the different fuel properties. In particular, some fuels can be heated to higher temperatures in fuel-oil heat exchangers than traditional fuels. This can improve the cooling of the oil before it is returned to the rest of the turbine engine, and/or improve the efficiency of fuel combustion, for example by affecting the size and distribution of droplets from fuel injection nozzles. Using the fuel to absorb more heat from the oil, rather than relying on heat transfer from the oil to the environment/air (e.g., in an oil-air heat exchanger) provides a more thermally efficient turbine engine. Additionally, improved oil cooling can in turn improve the cooling effect of the oil on the engine components through which it flows.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à élever la température de carburant entre 135 °C et 170 °C à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.The fuel management system can be controlled to raise the fuel temperature to between 135°C and 170°C at the combustion chamber entrance at cruise conditions.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à élever la température de carburant entre 150 °C et 170 °C à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.The fuel management system can be controlled to raise the fuel temperature to between 150°C and 170°C at the combustion chamber entrance at cruising conditions.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à élever la température de carburant entre 135 et 150 °C, 135 et 160 °C, 135 et 170 °C, 135 et 180 °C, 135 et 190 °C, ou 135 et 200 °C à l’entrée de la chambre de combustion aux conditions de croisière. Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à élever la température de carburant à une moyenne d'au moins 140 °C, 150 °C, 160 °C, 170 °C, 180 °C, 190 °C, ou 200 °C à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisièreThe fuel management system may be controlled to raise the fuel temperature to between 135 and 150°C, 135 and 160°C, 135 and 170°C, 135 and 180°C, 135 and 190°C, or 135 and 200°C at the inlet to the combustion chamber at cruise conditions. The fuel management system may be controlled to raise the fuel temperature to an average of at least 140°C, 150°C, 160°C, 170°C, 180°C, 190°C, or 200°C at the inlet to the combustion chamber at cruise conditions.
Les températures de carburant à l’entrée de la chambre de combustion aux conditions de croisière peuvent être définies en tant que moyenne sur au moins 5 minutes, 10 minutes, ou 30 minutes, en conditions de croisière à régime stationnaire. Ces températures moyennes ne comportent pas de pics transitoires de température, qui peuvent être définis comme des fluctuations de température du carburant en fonctionnement, souvent une élévation de la température. Chaque fluctuation peut ne pas durer plus de 5 minutes.Combustion chamber inlet fuel temperatures at cruise conditions may be defined as an average over at least 5 minutes, 10 minutes, or 30 minutes of steady-state cruise conditions. These average temperatures do not include transient temperature spikes, which may be defined as fluctuations in operating fuel temperature, often a temperature rise. Each fluctuation may last no longer than 5 minutes.
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une soupape de remise en circulation située en aval de l’échangeur de chaleur primaire, la soupape de remise en circulation agencée pour permettre de renvoyer une quantité contrôlée de carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur primaire à une entrée de l’échangeur de chaleur primaire. La soupape de remise en circulation peut également être située en aval de la pompe à carburant.The fuel management system may further include a recirculation valve located downstream of the primary heat exchanger, the recirculation valve arranged to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary heat exchanger to be returned to an inlet of the primary heat exchanger. The recirculation valve may also be located downstream of the fuel pump.
L'étape de contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle de la proportion du carburant renvoyée à l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire par l’intermédiaire de la soupape de remise en circulation.The control step of the fuel management system may include controlling the proportion of fuel returned to the primary heat exchanger inlet via the recirculation valve.
Une soupape de dosage de carburant (FMV) peut également être fournie pour contrôler le carburant délivré à la chambre de combustion. La position de la soupape peut être contrôlée, et une relation entre la position de soupape et le débit de carburant peut être connue de telle sorte qu’un contrôleur électronique de moteur (EEC) peut déterminer, ou « doser », le débit de carburant en fonction de la position de soupape.A fuel metering valve (FMV) may also be provided to control the fuel delivered to the combustion chamber. The position of the valve may be monitored, and a relationship between the valve position and the fuel flow rate may be known such that an electronic engine controller (EEC) can determine, or “meter,” the fuel flow rate based on the valve position.
Le FMV et la soupape de remise en circulation peuvent travailler ensemble pour délivrer un débit de carburant requis à la chambre de combustion. La position de la FMV peut être contrôlée activement en boucle fermée, avec un excès de carburant renvoyé vers une partie antérieure du trajet d’écoulement de carburant, par exemple avant une pompe moteur, par l’intermédiaire de la soupape de remise en circulation. Le procédé peut donc comprendre l’utilisation de la FMV et d’une conduite de remise en circulation pour contrôler le débit de carburant vers la chambre de combustion.The FMV and the recirculation valve may work together to deliver a required fuel flow to the combustion chamber. The position of the FMV may be actively controlled in a closed loop, with excess fuel returned to an earlier portion of the fuel flow path, for example before an engine pump, via the recirculation valve. The method may therefore include using the FMV and a recirculation line to control the fuel flow to the combustion chamber.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre une soupape de dosage de carburant (éventuellement située en aval d’une soupape de remise en circulation, le long du trajet principal d’écoulement de carburant à travers le moteur vers la chambre de combustion), la soupape de dosage de carburant étant agencée pour contrôler le débit de carburant à travers celle-ci et pour fournir des informations sur le débit de carburant à travers celles-ci (par exemple, en fonction de la position de soupape). L’étape de contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle de la soupape de dosage de carburant et de la soupape de remise en circulation en fonction des informations fournies par la soupape de dosage de carburant (et éventuellement également en fonction d’autres informations, e. g. données de capteur de température).The gas turbine engine may include a fuel metering valve (optionally located downstream of a recirculation valve, along the main fuel flow path through the engine to the combustion chamber), the fuel metering valve being arranged to control the fuel flow therethrough and to provide information about the fuel flow therethrough (e.g., as a function of the valve position). The control step of the fuel management system may include controlling the fuel metering valve and the recirculation valve as a function of information provided by the fuel metering valve (and optionally also as a function of other information, e.g. temperature sensor data).
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une conduite de contournement agencée pour permettre à une proportion du carburant de contourner au moins l’un de l’échangeur de chaleur primaire et de l’échangeur de chaleur secondaire. Une ou plusieurs soupapes peuvent être prévues pour faciliter ce contrôle.The fuel management system may further include a bypass line arranged to allow a proportion of the fuel to bypass at least one of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger. One or more valves may be provided to facilitate this control.
L’étape de contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle de la proportion du carburant qui traverse la conduite de contournement au lieu de traverser l’échangeur de chaleur primaire.The control step of the fuel management system may include controlling the proportion of fuel that passes through the bypass line instead of through the primary heat exchanger.
Le système de gestion de carburant peut comprendre en outre une conduite de contournement d’huile agencée pour permettre à une proportion de l’huile de contourner au moins l’un de l’échangeur de chaleur primaire et de l’échangeur de chaleur secondaire, et éventuellement peut comprendre une conduite de contournement d’huile pour chaque échangeur de chaleur. Une ou plusieurs soupapes peuvent être prévues pour faciliter le contrôle d’une proportion d’huile qui contourne le ou chaque échangeur de chaleur.The fuel management system may further comprise an oil bypass line arranged to allow a proportion of the oil to bypass at least one of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger, and optionally may comprise an oil bypass line for each heat exchanger. One or more valves may be provided to facilitate control of a proportion of oil that bypasses the or each heat exchanger.
L’étape de contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle de la proportion de l’huile qui traverse la conduite de contournement d’huile au lieu de traverser l’au moins un échangeur de chaleur, par exemple en ajustant une soupape contrôlable.The control step of the fuel management system may include controlling the proportion of oil that passes through the oil bypass line instead of through the at least one heat exchanger, for example by adjusting a controllable valve.
L’étape de contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre un contrôle de la proportion du carburant qui est remise en circulation vers un point antérieur du trajet de l’écoulement de carburant, par exemple en ajustant la position d’une soupape de dosage de carburant telle que décrite ci-dessus.The control step of the fuel management system may include controlling the proportion of fuel that is recirculated to an earlier point in the fuel flow path, for example by adjusting the position of a fuel metering valve as described above.
Selon un quatrième aspect, un moteur à turbine à gaz pour un aéronef est fourni, le moteur à turbine à gaz comprenant :According to a fourth aspect, a gas turbine engine for an aircraft is provided, the gas turbine engine comprising:
une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant ; eta combustion chamber arranged to burn a fuel; and
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion, dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber, wherein the fuel management system comprises:
deux échangeurs de chaleur carburant-huile agencés pour que l’huile et le carburant s’écoulent à travers eux, les échangeurs de chaleur agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ; et
two fuel-oil heat exchangers arranged for oil and fuel to flow therethrough, the heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger; and
une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion, dans lequel la pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur carburant-huile ;a fuel pump arranged to deliver fuel to the combustion chamber, wherein the fuel pump is located between the two fuel-oil heat exchangers;
dans lequel le système de gestion de carburant est agencé pour élever la température de carburant à au moins 135 °C à l’entrée dans la chambre de combustion dans des conditions de croisière.wherein the fuel management system is arranged to raise the fuel temperature to at least 135°C upon entering the combustion chamber under cruising conditions.
Il est envisagé que toutes les caractéristiques décrites pour le troisième aspect puissent également s’appliquer au quatrième aspect.It is envisaged that all the features described for the third aspect may also apply to the fourth aspect.
De même, le troisième ou quatrième aspect peut être mis en œuvre conjointement avec le premier ou deuxième aspect.Similarly, the third or fourth aspect can be implemented in conjunction with the first or second aspect.
Selon un cinquième aspect, un procédé de fonctionnement d’un moteur à turbine à gaz est fourni, le moteur à turbine à gaz comprenant :According to a fifth aspect, a method of operating a gas turbine engine is provided, the gas turbine engine comprising:
une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant ; eta combustion chamber arranged to burn a fuel; and
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion, dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber, wherein the fuel management system comprises:
deux échangeurs de chaleur carburant-huile à travers lesquels lʼhuile et le carburant s’écoulent, les échangeurs de chaleur étant agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ; et
two fuel-oil heat exchangers through which oil and fuel flow, the heat exchangers being arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger; and
une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion, dans lequel la pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur ;
a fuel pump arranged to deliver fuel to the combustion chamber, wherein the fuel pump is located between the two heat exchangers;
dans lequel le procédé comprend le contrôle du système de gestion de carburant de manière à ajuster la viscosité de carburant à moins de 0,58 mm2/s (i.e. inférieure à 0,58 cSt) à l’entrée de la chambre de combustion aux conditions de croisière.wherein the method comprises controlling the fuel management system so as to adjust the fuel viscosity to less than 0.58 mm 2 /s (ie less than 0.58 cSt) at the combustion chamber inlet at cruise conditions.
Les inventeurs étaient conscients que, notamment avec l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durable, des propriétés de carburant aux conditions de croisière peuvent être contrôlées par gestion soigneuse des moteurs afin d’améliorer les performances. Dans ce cas, une viscosité plus faible peut être obtenue, ce qui peut affecter l’efficacité de la combustion, notamment par rapport à la performance de pulvérisation de la tuyère de carburant au sein de la chambre de combustion. La performance de pulvérisation de tuyère de carburant affecte l’efficacité de combustion du carburant. Une viscosité plus faible du carburant aux conditions de croisière peut être plus propice à un moteur plus efficace. Le débit de carburant peut être optimisé pour améliorer le rendement du moteur à turbine, auquel la plus faible viscosité dudit carburant peut contribuer. Par exemple, la viscosité de carburant affecte la manière dont le carburant est délivré dans et enflammé par la chambre de combustion. La viscosité peut affecter la taille des gouttelettes et la répartition de pulvérisation à partir de tuyères de pulvérisation de carburant, ce qui peut à son tour impacter l’efficacité de combustion. La prise en compte de la viscosité de carburant lors de la distribution de carburant à la chambre de combustion, et le contrôle de manière appropriée en faisant varier l’apport de chaleur, peuvent donc fournir une combustion de carburant plus efficace, améliorant les performances de l’aéronef.The inventors were aware that, particularly with the use of fuels other than traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, fuel properties at cruise conditions can be controlled by careful engine management to improve performance. In this case, a lower viscosity can be achieved, which can affect combustion efficiency, particularly with respect to the spray performance of the fuel nozzle within the combustion chamber. The fuel nozzle spray performance affects the combustion efficiency of the fuel. A lower viscosity of the fuel at cruise conditions can be more conducive to a more efficient engine. Fuel flow can be optimized to improve turbine engine efficiency, to which the lower viscosity of said fuel can contribute. For example, fuel viscosity affects how the fuel is delivered into and ignited by the combustion chamber. Viscosity can affect the droplet size and spray distribution from fuel spray nozzles, which in turn can impact combustion efficiency. Taking into account fuel viscosity when delivering fuel to the combustion chamber, and controlling it appropriately by varying the heat input, can therefore provide more efficient fuel combustion, improving aircraft performance.
Le carburant peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur primaire avant d’atteindre l’échangeur de chaleur secondaire. Au moins sensiblement tout le carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur primaire. Seule une plus petite proportion du carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur secondaire. Le carburant qui passe à travers l’échangeur de chaleur secondaire peut être renvoyé à un réservoir de carburant, éventuellement après utilisation dans un ou plusieurs systèmes auxiliaires, au lieu de passer à la chambre de combustion.Fuel may flow through the primary heat exchanger before reaching the secondary heat exchanger. At least substantially all of the fuel may pass through the primary heat exchanger. Only a smaller proportion of the fuel may pass through the secondary heat exchanger. Fuel that passes through the secondary heat exchanger may be returned to a fuel tank, possibly after use in one or more auxiliary systems, instead of passing to the combustion chamber.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à ajuster la viscosité de carburant entre 0,35 mm2/s et 0,53 mm2/s à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.The fuel management system can be controlled to adjust the fuel viscosity between 0.35 mm 2 /s and 0.53 mm 2 /s at the combustion chamber entrance at cruise conditions.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé pour ajuster la viscosité de carburant entre 0,4 mm2/s et 0,48 mm2/s à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.The fuel management system can be controlled to adjust the fuel viscosity between 0.4 mm 2 /s and 0.48 mm 2 /s at the combustion chamber entrance at cruise conditions.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à ajuster la viscosité de carburant inférieure ou égale à 0,50 mm2/s, 0,48 mm2/s, 0,46 mm2/s, 0,44 mm2/s, ou 0,42 mm2/s à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière. Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à ajuster la viscosité de carburant à moins de 0,50 mm2/s, 0,48 mm2/s, 0,46 mm2/s, 0,44 mm2/s, ou 0,42 mm2/s à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.The fuel management system may be controlled to adjust the fuel viscosity to less than or equal to 0.50 mm 2 /s, 0.48 mm 2 /s, 0.46 mm 2 /s, 0.44 mm 2 /s, or 0.42 mm 2 /s at the combustion chamber inlet at cruise conditions. The fuel management system may be controlled to adjust the fuel viscosity to less than 0.50 mm 2 /s, 0.48 mm 2 /s, 0.46 mm 2 /s, 0.44 mm 2 /s, or 0.42 mm 2 /s at the combustion chamber inlet at cruise conditions.
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une soupape de remise en circulation située en aval de l’échangeur de chaleur primaire, la soupape de remise en circulation agencée pour permettre de renvoyer une quantité contrôlée de carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur primaire à une entrée de l’échangeur de chaleur primaire. L'étape de contrôle du système de gestion de carburant, qui peut être réalisée de manière à ajuster la viscosité du carburant, peut comprendre le contrôle de la proportion du carburant renvoyée à l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire par l’intermédiaire de la soupape de remise en circulation. L’étape de contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle d’une soupape de dosage de carburant (telle que décrite ci-dessus) et de la soupape de remise en circulation en fonction des informations fournies par la soupape de dosage de carburant (et éventuellement également en fonction d’autres informations, e. g. données de capteur de température).The fuel management system may further comprise a recirculation valve located downstream of the primary heat exchanger, the recirculation valve arranged to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary heat exchanger to be returned to an inlet of the primary heat exchanger. The step of controlling the fuel management system, which may be performed to adjust the viscosity of the fuel, may comprise controlling the proportion of fuel returned to the inlet of the primary heat exchanger via the recirculation valve. The step of controlling the fuel management system may comprise controlling a fuel metering valve (as described above) and the recirculation valve based on information provided by the fuel metering valve (and optionally also based on other information, e.g. temperature sensor data).
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une conduite de contournement agencée pour permettre à une proportion du carburant de contourner au moins l’un de l’échangeur de chaleur primaire et de l’échangeur de chaleur secondaire.The fuel management system may further include a bypass line arranged to allow a proportion of the fuel to bypass at least one of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger.
L’étape de contrôle du système de gestion de carburant, qui peut être réalisée de manière à ajuster la viscosité de carburant, peut comprendre le contrôle de la proportion du carburant qui traverse la conduite de contournement au lieu de traverser l’échangeur de chaleur primaire.The control step of the fuel management system, which may be performed to adjust fuel viscosity, may include controlling the proportion of fuel that passes through the bypass line instead of through the primary heat exchanger.
Le système de gestion de carburant peut comprendre en outre une conduite de contournement d’huile agencée pour permettre à une proportion de l’huile de contourner au moins l’un de l’échangeur de chaleur primaire et de l’échangeur de chaleur secondaire, et éventuellement une conduite de contournement d’huile pour chaque échangeur de chaleur.The fuel management system may further include an oil bypass line arranged to allow a proportion of the oil to bypass at least one of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger, and optionally an oil bypass line for each heat exchanger.
L’étape de contrôle du système de gestion de carburant, qui peut être réalisée de manière à ajuster la viscosité de carburant, peut comprendre le contrôle de la proportion de l’huile qui passe à travers la conduite de contournement d’huile au lieu de traverser l’au moins un échangeur de chaleur.The control step of the fuel management system, which may be performed to adjust fuel viscosity, may include controlling the proportion of oil that passes through the oil bypass line instead of through the at least one heat exchanger.
Le procédé peut comprendre le contrôle du système de gestion de carburant de manière à élever la température de carburant entre 150 °C et 170 °C à l’entrée dans la chambre de combustion dans des conditions de croisièreThe method may include controlling the fuel management system to raise the fuel temperature to between 150°C and 170°C at the inlet into the combustion chamber under cruise conditions.
Selon un sixième aspect, on fournit un moteur à turbine à gaz pour un aéronef. Le moteur à turbine à gaz comprend une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant, et un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion. Le système de gestion de carburant comprend deux échangeurs de chaleur carburant-huile agencés pour que l’huile et le carburant s’écoulent à travers eux, les échangeurs de chaleur agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Le système de gestion de carburant comprend en outre une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion. La pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur carburant-huile. Le système de gestion de carburant est agencé pour ajuster la viscosité de carburant à moins de 0,58 mm2/s à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.According to a sixth aspect, a gas turbine engine for an aircraft is provided. The gas turbine engine comprises a combustion chamber arranged to burn a fuel, and a fuel management system arranged to supply the fuel to the combustion chamber. The fuel management system comprises two fuel-oil heat exchangers arranged to have oil and fuel flow therethrough, the heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger. The fuel management system further comprises a fuel pump arranged to supply the fuel to the combustion chamber. The fuel pump is located between the two fuel-oil heat exchangers. The fuel management system is arranged to adjust the fuel viscosity to less than 0.58 mm 2 /s upon entering the combustion chamber at cruise conditions.
Il est envisagé que toutes les caractéristiques décrites pour le cinquième aspect puissent également s’appliquer au sixième aspect.It is envisaged that all the characteristics described for the fifth aspect may also apply to the sixth aspect.
De même, le sixième ou septième aspect peut être mis en œuvre conjointement avec le premier ou deuxième aspect et/ou le troisième ou quatrième aspect.Similarly, the sixth or seventh aspect can be implemented in conjunction with the first or second aspect and/or the third or fourth aspect.
Selon un septième aspect, un procédé de fonctionnement d’un moteur à turbine à gaz est fourni, le moteur à turbine à gaz comprenant :According to a seventh aspect, a method of operating a gas turbine engine is provided, the gas turbine engine comprising:
une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant ; eta combustion chamber arranged to burn a fuel; and
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion, dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber, wherein the fuel management system comprises:
deux échangeurs de chaleur carburant-huile à travers lesquels lʼhuile et le carburant s’écoulent, les échangeurs de chaleur étant agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire ; et
two fuel-oil heat exchangers through which oil and fuel flow, the heat exchangers being arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger; and
une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion, dans lequel la pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur ;
a fuel pump arranged to deliver fuel to the combustion chamber, wherein the fuel pump is located between the two heat exchangers;
dans lequel le procédé comprend le contrôle du système de gestion de carburant de manière à transférer entre 200 et 600 kJ/m3de la chaleur au carburant à partir de l’huile dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire dans des conditions de croisière.wherein the method comprises controlling the fuel management system so as to transfer between 200 and 600 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions.
On aura à l’esprit que le transfert de chaleur est noté par unité de volume (m3) de carburant atteignant la chambre de combustion de manière à ajuster le débit de carburant et toute remise en circulation à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire ou contournement de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire comme décrit ci-dessous. La quantité de chaleur transférée au carburant peut donc être calculée en fonction d’une température de carburant à l’approche ou l’entrée dans la chambre de combustion par comparaison avec une température de carburant dans un réservoir de carburant de l’aéronef, en tenant compte de la chaleur transférée d’autres sources au carburant qui atteint la chambre de combustion (par exemple, la chaleur transférée de l’huile au carburant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire, dans des mises en œuvre dans lesquelles le carburant est envoyé vers la chambre de combustion au lieu d’être renvoyé vers un réservoir de carburant pour une remise en circulation ultérieure). La chaleur obtenue par le carburant à partir d’autres composants de moteur, par exemple la pompe, devrait être négligeable par rapport au gain de chaleur dans les échangeurs de chaleur et peut donc être ignorée dans la plupart des mises en œuvre.It will be appreciated that heat transfer is denoted per unit volume (m 3 ) of fuel reaching the combustion chamber so as to adjust the fuel flow rate and any recirculation through the primary fuel-oil heat exchanger or bypass of the primary fuel-oil heat exchanger as described below. The amount of heat transferred to the fuel may therefore be calculated based on a fuel temperature at the approach or entry to the combustion chamber as compared to a fuel temperature in an aircraft fuel tank, taking into account heat transferred from other sources to the fuel reaching the combustion chamber (e.g., heat transferred from the oil to the fuel in the secondary fuel-oil heat exchanger, in implementations in which the fuel is sent to the combustion chamber instead of being returned to a fuel tank for subsequent recirculation). The heat gained by the fuel from other engine components, e.g. the pump, should be negligible compared to the heat gain in the heat exchangers and can therefore be ignored in most implementations.
Comme le transfert de chaleur est mesuré par unité de volume de carburant, cela peut être considéré comme un taux de transfert de chaleur normalisé pour les variations de débit de carburant dans des conditions de croisière.Since heat transfer is measured per unit volume of fuel, this can be considered a normalized heat transfer rate for fuel flow variations under cruise conditions.
La pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur le long du trajet d’écoulement – i.e. en aval de l’échangeur de chaleur primaire mais en amont de l’échangeur de chaleur secondaire.The fuel pump is located between the two heat exchangers along the flow path – i.e. downstream of the primary heat exchanger but upstream of the secondary heat exchanger.
Les inventeurs étaient conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durable, peut conduire à des propriétés de carburant différentes, et que les paramètres aux conditions de croisière peuvent être ajustés pour utiliser les différentes propriétés de carburant. Par exemple, certains carburants peuvent avoir une stabilité thermique supérieure et/ou une capacité de chaleur supérieure, ce qui permet un transfert de chaleur accru vers le carburant et/ou une température de fonctionnement plus élevée. En particulier, une plus grande quantité de chaleur peut être transférée de l’huile au carburant dans les échangeurs de chaleur carburant-huile dans certaines mises en œuvre. Cela peut améliorer le refroidissement de l’huile avant son retour au reste du moteur à turbine. Cela améliore à son tour l’effet de refroidissement de l’huile sur les composants du moteur à travers lesquels elle s’écoule. Une température accrue de carburant peut également améliorer l’efficacité de la combustion dans la chambre de combustion, comme décrit précédemment pour d’autres aspects.The inventors were aware that the use of fuels other than traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, may result in different fuel properties, and that the parameters at cruise conditions may be adjusted to utilize the different fuel properties. For example, some fuels may have superior thermal stability and/or higher heat capacity, which allows for increased heat transfer to the fuel and/or a higher operating temperature. In particular, more heat may be transferred from the oil to the fuel in the fuel-oil heat exchangers in some implementations. This may improve the cooling of the oil before it is returned to the rest of the turbine engine. This in turn improves the cooling effect of the oil on the engine components through which it flows. Increased fuel temperature may also improve combustion efficiency in the combustor, as previously described for other aspects.
Le placement de la pompe avant lʼéchangeur de chaleur secondaire peut permettre à la température de carburant dʼêtre augmentée davantage que autrement en raison de la sensibilité des composants de pompe à des températures élevées.Placing the pump before the secondary heat exchanger may allow the fuel temperature to be increased more than otherwise due to the sensitivity of the pump components to high temperatures.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à transférer entre 300 et 500 kJ/m3de chaleur au carburant à partir de l’huile aux conditions de croisière.The fuel management system can be controlled to transfer between 300 and 500 kJ/ m3 of heat to the fuel from the oil at cruise conditions.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à transférer entre 350 et 450 kJ/m3de la chaleur au carburant à partir de l’huile aux conditions de croisière.The fuel management system can be controlled to transfer between 350 and 450 kJ/ m3 of heat to the fuel from the oil at cruise conditions.
Le système de gestion de carburant peut être contrôlé de manière à transférer entre 250 et 550 kJ/m3, 250 et 450 kJ/m3, 300 et 450 kJ/m3, 300 et 400 kJ/m3, 350 et 400 kJ/m3, 400 et 450 kJ/m3ou 400 et 500 kJ/m3de la chaleur au carburant à partir de l’huile dans des conditions de croisière.The fuel management system can be controlled to transfer between 250 and 550 kJ/ m3 , 250 and 450 kJ/ m3 , 300 and 450 kJ/ m3 , 300 and 400 kJ/ m3 , 350 and 400 kJ/ m3 , 400 and 450 kJ/ m3 or 400 and 500 kJ/ m3 of heat to the fuel from the oil under cruise conditions.
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une soupape de remise en circulation située en aval de l’échangeur de chaleur primaire, la soupape de remise en circulation agencée pour permettre de renvoyer une quantité contrôlée de carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur primaire à une entrée de l’échangeur de chaleur primaire.The fuel management system may further include a recirculation valve located downstream of the primary heat exchanger, the recirculation valve arranged to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary heat exchanger to be returned to an inlet of the primary heat exchanger.
Le contrôle du système de gestion de carburant de manière à contrôler la quantité de chaleur transférée peut consister à contrôler la proportion du carburant renvoyée à l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire par l’intermédiaire de la soupape de remise en circulation.Controlling the fuel management system to control the amount of heat transferred may involve controlling the proportion of fuel returned to the primary heat exchanger inlet via the recirculation valve.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre une soupape de dosage de carburant (telle que décrite ci-dessus), la soupape de dosage de carburant étant agencée pour contrôler le débit de carburant à travers celle-ci et pour fournir des informations sur le débit de carburant à travers celles-ci (par exemple, en fonction de la position de soupape). L’étape de contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle de la soupape de dosage de carburant et de la soupape de remise en circulation en fonction des informations fournies par la soupape de dosage de carburant (et éventuellement également en fonction d’autres informations, e. g. données de capteur de température).The gas turbine engine may include a fuel metering valve (as described above), the fuel metering valve being arranged to control the flow of fuel therethrough and to provide information about the flow of fuel therethrough (e.g., as a function of the valve position). The controlling step of the fuel management system may include controlling the fuel metering valve and the recirculation valve as a function of the information provided by the fuel metering valve (and possibly also as a function of other information, e.g. temperature sensor data).
Le système de gestion de carburant peut en outre comprendre une conduite de contournement agencée pour permettre à une proportion du carburant de contourner au moins l’un de l’échangeur de chaleur primaire et de l’échangeur de chaleur secondaire.The fuel management system may further include a bypass line arranged to allow a proportion of the fuel to bypass at least one of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger.
Le contrôle du système de gestion de carburant de manière à contrôler la quantité de chaleur transférée peut comprendre le contrôle de la proportion du carburant qui traverse la conduite de contournement au lieu de traverser l’échangeur de chaleur primaire.Controlling the fuel management system to control the amount of heat transferred may include controlling the proportion of fuel that passes through the bypass line instead of through the primary heat exchanger.
Le système de gestion de carburant peut comprendre en outre une conduite de contournement d’huile agencée pour permettre à une proportion de l’huile de contourner au moins l’un de l’échangeur de chaleur primaire et de l’échangeur de chaleur secondaire, et éventuellement peut comprendre deux conduites de contournement d’huile, une pour chaque échangeur de chaleur.The fuel management system may further comprise an oil bypass line arranged to allow a proportion of the oil to bypass at least one of the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger, and optionally may comprise two oil bypass lines, one for each heat exchanger.
Le contrôle du système de gestion de carburant de manière à contrôler la quantité de chaleur transférée peut comprendre le contrôle de la proportion de l’huile qui traverse la (ou chaque) conduite de contournement d’huile au lieu de traverser l’au moins un échangeur de chaleur.Controlling the fuel management system to control the amount of heat transferred may include controlling the proportion of oil that passes through the (or each) oil bypass line instead of through the at least one heat exchanger.
Selon un huitième aspect, on fournit un moteur à turbine à gaz pour un aéronef. Le moteur à turbine à gaz comprend une chambre de combustion agencée pour brûler un carburant, et un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion. Le système de gestion de carburant comprend deux échangeurs de chaleur carburant-huile agencés pour que l’huile et le carburant s’écoulent à travers eux, les échangeurs de chaleur agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Le système de gestion de carburant comprend en outre une pompe à carburant agencée pour délivrer le carburant à la chambre de combustion. La pompe à carburant est située entre les deux échangeurs de chaleur carburant-huile. Le système de gestion de carburant est agencé de manière à transférer entre 200 et 600 kJ/m3de la chaleur au carburant à partir de l’huile dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire dans des conditions de croisière.According to an eighth aspect, a gas turbine engine for an aircraft is provided. The gas turbine engine comprises a combustion chamber arranged to burn a fuel, and a fuel management system arranged to supply the fuel to the combustion chamber. The fuel management system comprises two fuel-oil heat exchangers arranged to have oil and fuel flow therethrough, the heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger. The fuel management system further comprises a fuel pump arranged to supply the fuel to the combustion chamber. The fuel pump is located between the two fuel-oil heat exchangers. The fuel management system is arranged to transfer between 200 and 600 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions.
Il est envisagé que toutes les caractéristiques décrites pour le septième aspect puissent également s’appliquer au huitième aspect.It is envisaged that all the characteristics described for the seventh aspect may also apply to the eighth aspect.
De manière similaire, le septième ou huitième aspect peut être mis en œuvre conjointement avec n’importe quel ou tous les aspects précédents.Similarly, the seventh or eighth aspect can be implemented in conjunction with any or all of the previous aspects.
Les caractéristiques ci-dessous peuvent s’appliquer dans tout ou partie des aspects ci-dessus.The characteristics below may apply in all or part of the above aspects.
Dans les aspects ci-dessus, l’huile peut entrer dans les échangeurs de chaleur carburant-huile à une température plus élevée que le carburant n’entre dans l’échangeur de chaleur respectif dans des conditions de croisière, de telle sorte que les échangeurs de chaleur carburant-huile sont agencés pour transférer de la chaleur de l’huile au carburant.In the above aspects, the oil may enter the fuel-oil heat exchangers at a higher temperature than the fuel enters the respective heat exchanger under cruising conditions, such that the fuel-oil heat exchangers are arranged to transfer heat from the oil to the fuel.
Le carburant peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire avant de s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Le carburant peut s’écouler à travers la pompe à carburant après sortie de l’échangeur de chaleur primaire et avant d’entrer dans l’échangeur de chaleur secondaire.Fuel may flow through the primary fuel-oil heat exchanger before flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger. Fuel may flow through the fuel pump after exiting the primary heat exchanger and before entering the secondary heat exchanger.
L’échangeur de chaleur carburant-huile primaire peut être dénommé échangeur de chaleur carburant-huile principal. La majorité du transfert de chaleur entre l’huile et le carburant peut se produire dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. La fonction primaire de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire peut être de chauffer le carburant avant qu’il soit fourni à la chambre de combustion. Au moins sensiblement tout le carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile principal.The primary fuel-oil heat exchanger may be referred to as the primary fuel-oil heat exchanger. The majority of the heat transfer between the oil and the fuel may occur in the primary fuel-oil heat exchanger. The primary function of the primary fuel-oil heat exchanger may be to heat the fuel before it is supplied to the combustion chamber. At least substantially all of the fuel may pass through the primary fuel-oil heat exchanger.
L’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être un échangeur de chaleur carburant-huile asservi. Une partie, mais pas la totalité, du carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile principal peut être dirigée vers l’échangeur de chaleur carburant-huile asservi. L’échangeur de chaleur asservi est généralement plus petit que l’échangeur de chaleur primaire en raison du débit de carburant réduit par comparaison avec celui à travers l’échangeur de chaleur primaire. L’échangeur de chaleur carburant-huile asservi peut augmenter davantage la température du carburant, avant de fournir le carburant à utiliser dans des mécanismes d’asservissement du moteur à turbine à gaz (par exemple pour l’actionnement et/ou le chauffage hydraulique à carburant). Ces mécanismes d’asservissement peuvent comporter un système antigivre de nacelle. Les mécanismes d’asservissement peuvent comporter des actionneurs de moteur. Les mécanismes d’asservissement peuvent comporter une soupape asservie de refroidissement de carter de turbine (TCC). Seul le carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être utilisé dans ces systèmes auxiliaires.The secondary fuel-oil heat exchanger may be a slave fuel-oil heat exchanger. Some, but not all, of the fuel exiting the primary fuel-oil heat exchanger may be directed to the slave fuel-oil heat exchanger. The slave heat exchanger is typically smaller than the primary heat exchanger due to the reduced fuel flow rate compared to that through the primary heat exchanger. The slave fuel-oil heat exchanger may further increase the fuel temperature, prior to providing fuel for use in servo mechanisms of the gas turbine engine (e.g. for fuel hydraulic actuation and/or heating). These servo mechanisms may include a nacelle anti-icing system. The servo mechanisms may include engine actuators. The servo mechanisms may include a servo turbine case cooling (TCC) valve. Only fuel that has passed through the secondary fuel-oil heat exchanger can be used in these auxiliary systems.
Le carburant utilisé dans ces systèmes auxiliaires peut être renvoyé dans un réservoir de carburant pour remise en circulation ultérieure, ou être recombiné avec un autre carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile principal et entrer dans la chambre de combustion.Fuel used in these auxiliary systems can be returned to a fuel tank for later recirculation, or recombined with other fuel exiting the main fuel-oil heat exchanger and entering the combustion chamber.
Le carburant qui traverse l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut donc ne pas être fourni à la chambre de combustion dans certaines mises en œuvre, mais à la place renvoyé à un réservoir de carburant d’aéronef, éventuellement après utilisation dans des systèmes auxiliaires tels que des actionneurs hydrauliques à carburant.Fuel passing through the secondary fuel-oil heat exchanger may therefore not be supplied to the combustion chamber in some implementations, but instead returned to an aircraft fuel tank, possibly after use in auxiliary systems such as fuel hydraulic actuators.
L’échangeur de chaleur carburant-huile asservi peut être structurellement similaire à, ou identique à, l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. L’échangeur de chaleur carburant-huile asservi peut être plus petit que l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire.The slave fuel-oil heat exchanger may be structurally similar to, or identical to, the primary fuel-oil heat exchanger. The slave fuel-oil heat exchanger may be smaller than the primary fuel-oil heat exchanger.
Au moins une partie du carburant peut ne pas passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Au moins une partie du carburant peut ne pas passer à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire. Un trajet de contournement peut être prévu pour un ou chaque échangeur de chaleur, pour permettre à une partie du carburant de contourner cet échangeur de chaleur.At least a portion of the fuel may be bypassed through the secondary fuel-oil heat exchanger. At least a portion of the fuel may be bypassed through the primary fuel-oil heat exchanger. A bypass path may be provided for one or each heat exchanger to allow a portion of the fuel to bypass that heat exchanger.
En particulier, dans des exemples dans lesquels du carburant qui passe à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire est renvoyé vers un réservoir plutôt que fourni à la chambre de combustion, la proportion de carburant sortant de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire qui évite lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être supérieure à la proportion sʼécoulant à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire, facultativement par un facteur dʼau moins trois. Une conduite de contournement pour lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être fournie en plus dʼun itinéraire de carburant alternatif de lʼéchangeur de chaleur primaire vers la chambre de combustion qui évite lʼéchangeur de chaleur secondaire, dans certaines mises en œuvre. Certains carburant utilisés pour les systèmes auxiliaires peuvent donc avoir contourné l’échangeur de chaleur secondaire plutôt que de le traverser.In particular, in examples where fuel passing through the secondary fuel-oil heat exchanger is returned to a reservoir rather than supplied to the combustion chamber, the proportion of fuel exiting the primary fuel-oil heat exchanger that bypasses the secondary fuel-oil heat exchanger may be greater than the proportion flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger, optionally by a factor of at least three. A bypass line for the secondary fuel-oil heat exchanger may be provided in addition to an alternate fuel route from the primary heat exchanger to the combustion chamber that bypasses the secondary heat exchanger, in some implementations. Some fuel used for auxiliary systems may therefore have bypassed the secondary heat exchanger rather than passing through it.
Une partie de carburant peut être dirigée vers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire par n’importe quels moyens appropriés tels qu’une ou plusieurs soupapes ou similaires.A portion of the fuel may be directed to the secondary fuel-oil heat exchanger by any suitable means such as one or more valves or the like.
Approximativement entre 10 % et 30 % du carburant au-delà de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire (i.e. du carburant qui a traversé ou contourné l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire) peuvent être délivrés à l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Cela peut être décrit comme entre 10 % et 30 % du carburant sur le trajet de carburant principal en amont de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Par exemple, approximativement entre 10 % et 20 % du carburant peuvent être délivrés à l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Approximativement entre 13 % et 17 % du carburant peuvent être délivrés à l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. À ce titre, plus du carburant s’écoule généralement de l’échangeur de chaleur primaire vers la chambre de combustion sans s’écouler à travers l’échangeur de chaleur secondaire qu’il s’en écoule à travers l’échangeur de chaleur secondaire. Le trajet d’écoulement de l’échangeur de chaleur primaire vers la chambre de combustion peut donc être décrit comme un trajet principal d’écoulement de carburant, avec une proportion du carburant qui est déviée de ce trajet pour s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire, et éventuellement une partie ou la totalité de cette proportion renvoyée au trajet de flux de carburant principal avant la chambre de combustion.Approximately 10% to 30% of the fuel beyond the primary fuel-oil heat exchanger (i.e., fuel that has passed through or bypassed the primary fuel-oil heat exchanger) may be delivered to the secondary fuel-oil heat exchanger. This may be described as 10% to 30% of the fuel in the primary fuel path upstream of the secondary fuel-oil heat exchanger. For example, approximately 10% to 20% of the fuel may be delivered to the secondary fuel-oil heat exchanger. Approximately 13% to 17% of the fuel may be delivered to the secondary fuel-oil heat exchanger. As such, more fuel typically flows from the primary heat exchanger to the combustion chamber without flowing through the secondary heat exchanger than flows through the secondary heat exchanger. The flow path from the primary heat exchanger to the combustion chamber can therefore be described as a main fuel flow path, with a proportion of the fuel being diverted from this path to flow through the secondary fuel-oil heat exchanger, and possibly some or all of this proportion being returned to the main fuel flow path before the combustion chamber.
Approximativement 0 à 10 %, 20 à 30 %, 20 à 40 %, ou 30 à 40 % du carburant peuvent passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire.Approximately 0 to 10%, 20 to 30%, 20 to 40%, or 30 to 40% of the fuel is allowed to pass through the secondary fuel-to-oil heat exchanger.
Dans d’autres exemples, une proportion plus élevée de carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire.In other examples, a higher proportion of fuel may pass through the secondary fuel-oil heat exchanger.
Une partie fixe de carburant peut traverser l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Alternativement, une partie variable de carburant peut passer à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire – le contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle de la proportion du carburant qui est envoyée vers l’échangeur de chaleur secondaire.A fixed portion of fuel may pass through the secondary fuel-oil heat exchanger. Alternatively, a variable portion of fuel may pass through the secondary fuel-oil heat exchanger – control of the fuel management system may include controlling the proportion of fuel that is sent to the secondary heat exchanger.
Un rapport du transfert de chaleur de l’huile au carburant pour les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire peut être approximativement entre 70:30 et 90:10. L’échangeur de chaleur carburant-huile primaire peut donc être responsable de 70 à 90 % du transfert de chaleur – il peut être appelé « primaire » car il est responsable de la plupart du transfert de chaleur, i.e. étant la source primaire de chaleur pour chauffer le carburant avant l’entrée dans la chambre de combustion, ainsi qu’en raison du fait qu’il est le premier échangeur de chaleur carburant-huile à être atteint par le carburant.A ratio of oil to fuel heat transfer for the primary and secondary fuel-oil heat exchangers can be approximately between 70:30 and 90:10. The primary fuel-oil heat exchanger can therefore be responsible for 70 to 90% of the heat transfer – it can be called “primary” because it is responsible for most of the heat transfer, i.e. being the primary source of heat to heat the fuel before entering the combustion chamber, as well as being the first fuel-oil heat exchanger to be reached by the fuel.
Un rapport du transfert de chaleur de l’huile au carburant pour les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire peut être d’approximativement 80:20.A ratio of oil to fuel heat transfer for primary and secondary fuel-oil heat exchangers can be approximately 80:20.
Dans d’autres exemples, le rapport du transfert de chaleur de l’huile au carburant pour l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être plus élevé.In other examples, the oil to fuel heat transfer ratio for the secondary fuel-to-oil heat exchanger may be higher.
L’huile peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire avant l’écoulement à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. L’huile peut ne pas traverser de composants qui y ajoutent de la chaleur entre la sortie de l’échangeur de chaleur secondaire et l’entrée dans l’échangeur de chaleur primaire. Ainsi, la température de l’huile s’écoulant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être supérieure à la température de l’huile s’écoulant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire dans des conditions de croisière. Le carburant peut s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire avant de s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire.Oil may flow through the secondary fuel-oil heat exchanger before flowing through the primary fuel-oil heat exchanger. The oil may not pass through components that add heat to it between the outlet of the secondary heat exchanger and the inlet to the primary heat exchanger. Thus, the temperature of the oil flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger may be higher than the temperature of the oil flowing through the primary fuel-oil heat exchanger under cruising conditions. Fuel may flow through the primary fuel-oil heat exchanger before flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger.
En effet, le système de gestion de carburant peut être agencé de telle sorte que le carburant s’écoule à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire avant de s’écouler à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire alors que lʼhuile sʼécoule à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire avant de sʼécouler à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire.Indeed, the fuel management system may be arranged such that fuel flows through the primary fuel-oil heat exchanger before flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger while oil flows through the secondary fuel-oil heat exchanger before flowing through the primary fuel-oil heat exchanger.
Au vu de ce qui précède, on aura à l’esprit que le carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire est généralement plus chaud que le carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. Le carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être délivré à la chambre de combustion, ou peut être renvoyé vers un réservoir de carburant (éventuellement par l’intermédiaire de composants hydrauliques à carburant, ou d’autres systèmes à utilisation de carburant), plutôt que d’être passé à une pompe et ensuite éventuellement remis en circulation, par exemple. En outre, le trajet de carburant plus court du carburant sortant de l’échangeur de chaleur secondaire par comparaison avec celui sortant de l’échangeur de chaleur primaire peut réduire le nombre de composants qui ont interagi avec le carburant à sa température la plus élevée, ce qui peut améliorer la longévité du composant.In view of the above, it will be appreciated that the fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger is generally hotter than the fuel exiting the primary fuel-oil heat exchanger. The fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger may be delivered to the combustion chamber, or may be returned to a fuel tank (possibly via fuel hydraulics, or other fuel-using systems), rather than being passed to a pump and then possibly recirculated, for example. In addition, the shorter fuel path of the fuel exiting the secondary heat exchanger compared to that exiting the primary heat exchanger may reduce the number of components that have interacted with the fuel at its highest temperature, which may improve the longevity of the component.
En outre, la mise en place de la pompe à carburant entre les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire peut aider à préserver la durée de vie de la pompe à carburant. La température du carburant peut être élevée à la sortie de l’échangeur de chaleur primaire, et encore plus élevée à la sortie de l’échangeur de chaleur secondaire. La mise en place de la pompe à carburant entre les deux, et plus précisément avant l’échangeur de chaleur secondaire, réduit l’exposition de la pompe à carburant à l’écoulement de carburant à température la plus élevée, et réduit donc les dommages liés à ces hautes températures.Additionally, locating the fuel pump between the primary and secondary fuel-oil heat exchangers can help preserve fuel pump life. Fuel temperatures can be high at the outlet of the primary heat exchanger, and even higher at the outlet of the secondary heat exchanger. Locating the fuel pump between the two, and specifically before the secondary heat exchanger, reduces the fuel pump’s exposure to the higher temperature fuel flow, and therefore reduces damage related to these high temperatures.
Le contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle du débit de carburant à travers un ou plusieurs des échangeurs de chaleur. Le contrôle du débit de carburant peut comprendre l’ajustement du débit de carburant à travers un ou plusieurs des échangeurs de chaleur.Controlling the fuel management system may include controlling the flow of fuel through one or more of the heat exchangers. Controlling the fuel flow may include adjusting the flow of fuel through one or more of the heat exchangers.
Le contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le contrôle de l’écoulement d’huile à travers un ou plusieurs des échangeurs de chaleur. Le contrôle de l’écoulement d’huile peut comprendre l’ajustement du débit d’huile à travers un ou plusieurs des échangeurs de chaleur.Controlling the fuel management system may include controlling the flow of oil through one or more of the heat exchangers. Controlling the oil flow may include adjusting the flow of oil through one or more of the heat exchangers.
Le contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre le changement de paramètres des un ou plusieurs composants du système, comportant un ou plusieurs des échangeurs de chaleur ou de la pompe à carburant. Le contrôle du système de gestion de carburant peut comprendre en outre l’utilisation de composants supplémentaires, tels qu’un échangeur de chaleur air-huile et une ou plusieurs soupapes agencées pour dévier une partie contrôlée de l’huile vers cet échangeur de chaleur air-huile. Un contrôleur dédié peut être utilisé pour contrôler le système de gestion de carburant, ou l’EEC peut être utilisé.Controlling the fuel management system may include changing parameters of one or more components of the system, including one or more of the heat exchangers or the fuel pump. Controlling the fuel management system may further include using additional components, such as an air-to-oil heat exchanger and one or more valves arranged to divert a controlled portion of the oil to the air-to-oil heat exchanger. A dedicated controller may be used to control the fuel management system, or the EEC may be used.
L’écoulement du carburant peut être contrôlé pour chacun des troisième à huitième aspects en utilisant une soupape de remise en circulation située en aval de l’échangeur de chaleur primaire, la soupape de remise en circulation agencée pour permettre de renvoyer une quantité contrôlée de carburant qui n’a pas traversé l’échangeur de chaleur secondaire à l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire.The flow of fuel may be controlled for each of the third through eighth aspects by using a recirculation valve located downstream of the primary heat exchanger, the recirculation valve arranged to allow a controlled amount of fuel that has not passed through the secondary heat exchanger to be returned to the inlet of the primary heat exchanger.
Le moteur à turbine à gaz peut faire partie d’un aéronef. L’aéronef peut comprendre un réservoir de carburant, et une pompe d’alimentation en carburant conçue pour alimenter un écoulement de carburant au système de gestion de carburant du moteur lui-même. La pompe d’alimentation en carburant peut être décrite comme une pompe à réservoir de carburant ou une pompe basse pression, et est située en amont du moteur, et donc en amont de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire.The gas turbine engine may be part of an aircraft. The aircraft may include a fuel tank, and a fuel feed pump configured to supply a flow of fuel to the fuel management system of the engine itself. The fuel feed pump may be described as a fuel tank pump or a low pressure pump, and is located upstream of the engine, and thus upstream of the primary fuel-oil heat exchanger.
La pompe à carburant du système de gestion de carburant peut être décrite ici en tant que pompe à carburant principale ou pompe à carburant moteur, car, à la différence de la pompe d’alimentation en carburant, c’est une partie du moteur lui-même. La pompe à carburant principale est située en aval de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. La pompe à carburant principale est située en amont de la sortie de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire, et généralement également en amont de l’entrée de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. Une ou plusieurs pompes à carburant auxiliaires peuvent être situées au niveau de l’une quelconque position appropriée le long du trajet d’écoulement de carburant.The fuel pump of the fuel management system may be described herein as the main fuel pump or engine fuel pump, because, unlike the fuel feed pump, it is a part of the engine itself. The main fuel pump is located downstream of the primary fuel-oil heat exchanger. The main fuel pump is located upstream of the outlet of the secondary fuel-oil heat exchanger, and typically also upstream of the inlet of the secondary fuel-oil heat exchanger. One or more auxiliary fuel pumps may be located at any suitable position along the fuel flow path.
Comme discuté ci-dessus, au moins une partie du carburant traversant l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être fournie à des mécanismes d’asservissement de l’aéronef. Au moins une partie de ce carburant peut alors être renvoyée à un réservoir de carburant d’aéronef ou à la pompe basse pression pour la remise en circulation.As discussed above, at least a portion of the fuel passing through the secondary fuel-oil heat exchanger may be supplied to servo mechanisms of the aircraft. At least a portion of this fuel may then be returned to an aircraft fuel tank or the low pressure pump for recirculation.
Alternativement ou en complément, au moins une partie du carburant s’écoulant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire peut être renvoyée à l’un quelconque point antérieur du trajet d’écoulement de carburant ; par exemple en retour vers l’entrée de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire ou secondaire, ou peut être recombinée avec un autre carburant s'approchant de la chambre de combustion.Alternatively or additionally, at least a portion of the fuel flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger may be returned to any prior point in the fuel flow path; for example, back to the inlet of the primary or secondary fuel-oil heat exchanger, or may be recombined with another fuel approaching the combustion chamber.
Dans certains exemples de mises en œuvre, un troisième, un quatrième ou un quelconque nombre approprié d’autres échangeurs de chaleur carburant-huile peut être présent, facultativement avec une soupape de carburant exploitable pour contrôler un débit de carburant à travers celui-ci.In some exemplary implementations, a third, fourth, or any suitable number of other fuel-oil heat exchangers may be present, optionally with a fuel valve operable to control a flow of fuel therethrough.
L’écoulement d’huile à l’intérieur du moteur à turbine à gaz peut suivre une boucle fermée. Le système d’huile à boucle fermée peut être conçu pour alimenter un écoulement de remise en circulation d’huile au sein du moteur et peut être décrit comme un système de lubrification et/ou de refroidissement à remise en circulation, ou en tant que système d’huile à remise en circulation. Au moins un des échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire peut être décrit comme faisant partie du système à boucle fermée. Le système de lubrification et/ou de refroidissement à remise en circulation peut être décrit comme un système de gestion de chaleur à huile, car de la chaleur est retirée de l’huile après qu’elle a été chauffée dans le processus de lubrification et/ou de refroidissement d’autres composants de système.The oil flow within the gas turbine engine may follow a closed loop. The closed loop oil system may be configured to supply a recirculating flow of oil within the engine and may be described as a recirculating lubrication and/or cooling system, or as a recirculating oil system. At least one of the primary and secondary fuel-to-oil heat exchangers may be described as part of the closed loop system. The recirculating lubrication and/or cooling system may be described as an oil heat management system, since heat is removed from the oil after it has been heated in the process of lubricating and/or cooling other system components.
Le système à boucle fermée peut comprendre au moins une première pompe à huile conçue pour pomper un écoulement d’huile autour d’au moins une partie du système d’huile à remise en circulation. La première pompe à huile peut être située au niveau de l’une quelconque position appropriée autour du système d’huile à remise en circulation. Le système d’huile à remise en circulation peut être conçu de telle sorte que l’écoulement d’huile s’écoule à travers des composants de moteur à lubrifier et/ou refroidir (par exemple, la chambre de palier de moteur) et peut ensuite être collecté dans un carter. La première pompe à huile peut être conçue pour pomper de l’huile du carter vers un premier réservoir d’huile. À ce titre, la première pompe à huile peut être décrite comme une pompe de récupération.The closed loop system may include at least a first oil pump configured to pump an oil flow around at least a portion of the recirculating oil system. The first oil pump may be located at any suitable position around the recirculating oil system. The recirculating oil system may be configured such that the oil flow flows through engine components to be lubricated and/or cooled (e.g., the engine bearing chamber) and may then be collected in a crankcase. The first oil pump may be configured to pump oil from the crankcase to a first oil reservoir. As such, the first oil pump may be described as a scavenge pump.
Le réservoir d’huile peut être approprié pour contenir un volume d’huile. Le réservoir d’huile peut être conçu pour contenir l’un quelconque volume approprié d’huile. Le réservoir d’huile peut être agencé pour éliminer les gaz de l’huile dans le premier réservoir d’huile. L’huile sortant du réservoir d’huile peut traverser un filtre, une crépine ou analogue.The oil reservoir may be suitable for holding a volume of oil. The oil reservoir may be designed to hold any suitable volume of oil. The oil reservoir may be arranged to remove gases from the oil in the first oil reservoir. Oil exiting the oil reservoir may pass through a filter, strainer or the like.
Une seconde pompe à huile peut être située entre le premier réservoir d’huile et l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire ou secondaire. La seconde pompe à huile peut être décrite comme une pompe d’alimentation. La seconde pompe à huile peut être conçue pour pomper de l’huile du premier réservoir d’huile vers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire ou secondaire.A second oil pump may be located between the first oil reservoir and the primary or secondary fuel-oil heat exchanger. The second oil pump may be described as a feed pump. The second oil pump may be configured to pump oil from the first oil reservoir to the primary or secondary fuel-oil heat exchanger.
Dans certaines mises en œuvre, au moins une partie de l’huile s’écoule à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire et au moins une partie de l’huile s’écoule à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire. L’ensemble de l’huile peut s’écouler à la fois à travers les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire. Comme abordé précédemment, l’huile peut d’abord s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire, puis à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire, ayant ainsi l’itinéraire d’écoulement opposé à celui du carburant.In some implementations, at least a portion of the oil flows through the primary fuel-oil heat exchanger and at least a portion of the oil flows through the secondary fuel-oil heat exchanger. All of the oil may flow through both the primary and secondary fuel-oil heat exchangers. As discussed previously, the oil may first flow through the secondary fuel-oil heat exchanger and then through the primary fuel-oil heat exchanger, thereby having the opposite flow path to that of the fuel.
Le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre un ou plusieurs échangeurs de chaleur air-huile. Les un ou plusieurs échangeurs de chaleur air-huile peuvent faire partie du système d’huile à remise en circulation. Le ou les échangeurs de chaleur air-huile peuvent être agencés en série d’écoulement avec les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire de telle sorte qu’au moins une partie de l’écoulement d’huile s’écoule à travers un échangeur de chaleur air-huile avant d’entrer dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire ou secondaire, ou inversement. Dans un exemple, l’huile peut s’écouler à travers un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire avant de s’écouler à travers un échangeur de chaleur air-huile (par exemple un refroidisseur d’huile refroidi à l’air en surface) puis l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire. Un tuyau de contournement d’huile peut être prévu pour permettre à une proportion variable de l’huile de contourner le ou chaque échangeur de chaleur air-huile. Dans le cadre du contrôle du système de gestion de carburant, la proportion de contournement peut être ajustée de manière à diminuer ou augmenter la quantité de chaleur dans l’huile disponible au carburant.The gas turbine engine may further include one or more air-to-oil heat exchangers. The one or more air-to-oil heat exchangers may be part of the recirculating oil system. The one or more air-to-oil heat exchangers may be arranged in flow series with the primary and secondary fuel-to-oil heat exchangers such that at least a portion of the oil flow flows through an air-to-oil heat exchanger before entering the primary or secondary fuel-to-oil heat exchanger, or vice versa. In one example, the oil may flow through a secondary fuel-to-oil heat exchanger before flowing through an air-to-oil heat exchanger (e.g., a surface air-cooled oil cooler) and then the primary fuel-to-oil heat exchanger. An oil bypass pipe may be provided to allow a variable proportion of the oil to bypass the or each air-to-oil heat exchanger. As part of the fuel management system control, the bypass ratio can be adjusted to decrease or increase the amount of heat in the oil available to the fuel.
Aux conditions de croisière, et pour tous les aspects décrits ici, l’écoulement d’huile entrant dans n’importe lequel des échangeurs de chaleur carburant-huile peut avoir une température moyenne plus élevée que l’écoulement de carburant entrant dans le même échangeur de chaleur carburant-huile aux conditions de croisière. De cette manière, l’énergie thermique peut être transférée de l’écoulement d’huile vers l’écoulement de carburant s’écoulant à travers le ou les échangeurs de chaleur carburant-huile dans des conditions de croisière. Ainsi, l’huile sortant de chaque échangeur de chaleur peut avoir une température plus basse que l’huile entrant dans cet échangeur de chaleur dans des conditions de croisière.At cruise conditions, and for all aspects described herein, the oil flow entering any of the fuel-oil heat exchangers may have a higher average temperature than the fuel flow entering the same fuel-oil heat exchanger at cruise conditions. In this manner, thermal energy may be transferred from the oil flow to the fuel flow flowing through the fuel-oil heat exchanger(s) at cruise conditions. Thus, the oil exiting each heat exchanger may have a lower temperature than the oil entering that heat exchanger at cruise conditions.
On aura à l’esprit que, dans l’un quelconque des exemples décrits ici, un fluide de transfert de chaleur intermédiaire pourrait être utilisé plutôt qu’un transfert de chaleur direct huile à carburant, et que le terme « échangeur de chaleur carburant-huile » peut comporter des échangeurs de chaleur utilisant un tel fluide intermédiaire. De même, un échangeur de chaleur huile-huile, carburant-air ou huile-air peut utiliser un fluide de transfert de chaleur intermédiaire dans certaines mises en œuvre.It will be appreciated that in any of the examples described herein, an intermediate heat transfer fluid could be used rather than direct oil-to-fuel heat transfer, and that the term "fuel-to-oil heat exchanger" may include heat exchangers using such an intermediate fluid. Similarly, an oil-to-oil, fuel-to-air, or oil-to-air heat exchanger may use an intermediate heat transfer fluid in certain implementations.
Comme indiqué ailleurs ici, la présente description peut s’appliquer à une quelconque configuration pertinente d’un moteur à turbine à gaz. Un tel moteur à turbine à gaz peut être, par exemple, un moteur à turbine à gaz à double flux, un moteur à turbine à gaz à rotor ouvert (dans lequel l’hélice n’est pas entourée par une nacelle), un moteur à turbopropulseur ou un turboréacteur. Un tel moteur quelconque peut être ou non pourvu d’un post-brûleur. Un tel moteur à turbine à gaz peut être, par exemple, conçu pour des applications de génération de puissance terrestre ou marine.As noted elsewhere herein, the present disclosure may apply to any relevant configuration of a gas turbine engine. Such a gas turbine engine may be, for example, a bypass gas turbine engine, an open rotor gas turbine engine (in which the propeller is not surrounded by a nacelle), a turboprop engine, or a turbojet engine. Any such engine may or may not be provided with an afterburner. Such a gas turbine engine may be, for example, designed for land or marine power generation applications.
Un moteur à turbine à gaz en conformité avec un aspect quelconque de la présente description peut comprendre un cœur de moteur comprenant une turbine, une chambre de combustion, un compresseur, et un arbre de cœur raccordant la turbine au compresseur. Un tel moteur à turbine à gaz peut comprendre une soufflante (ayant des aubes de soufflante). Une telle soufflante peut être située en amont du cœur de moteur. En variante, dans certains exemples, le moteur à turbine à gaz peut comprendre une soufflante située en aval du cœur de moteur, par exemple où le moteur à turbine à gaz est un moteur à rotor ouvert ou un à turbopropulseur (auquel cas la soufflante peut être dénommée hélice).A gas turbine engine in accordance with any aspect of the present disclosure may include an engine core comprising a turbine, a combustor, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor. Such a gas turbine engine may include a fan (having fan blades). Such a fan may be located upstream of the engine core. Alternatively, in some examples, the gas turbine engine may include a fan located downstream of the engine core, for example where the gas turbine engine is an open rotor or turboprop engine (in which case the fan may be referred to as a propeller).
Lorsque le moteur à turbine à gaz est un moteur à rotor ouvert ou à turbopropulseur, le moteur à turbine à gaz peut comprendre deux étages d’hélice contrarotatifs fixés à et entraînés par une turbine de puissance libre par l’intermédiaire d’un arbre. Les hélices peuvent tourner dans des sens opposés de sorte que l’un tourne dans le sens horaire et l’autre dans le sens anti-horaire autour de l’axe de rotation du moteur. En variante, le moteur à turbine à gaz peut comprendre un étage d’hélice et un étage d’aubes directrices conçu en aval de l’étage d’hélice. L’étage d’aubes directrices peut être à pas variable. Ainsi, les turbines à haute pression, à pression intermédiaire et à puissance libre peuvent respectivement entraîner des hélices et des compresseurs à pression élevée et intermédiaire par des arbres d’interconnexion appropriés. Ainsi, les hélices peuvent fournir la majorité de la poussée de propulsion.Where the gas turbine engine is an open rotor or turboprop engine, the gas turbine engine may include two counter-rotating propeller stages attached to and driven by a free power turbine via a shaft. The propellers may rotate in opposite directions such that one rotates clockwise and the other rotates counter-clockwise about the engine's axis of rotation. Alternatively, the gas turbine engine may include a propeller stage and a guide vane stage configured downstream of the propeller stage. The guide vane stage may be of variable pitch. Thus, the high-pressure, intermediate-pressure, and free-power turbines may drive high-pressure and intermediate-pressure propellers and compressors, respectively, via suitable interconnecting shafts. Thus, the propellers may provide the majority of the propulsive thrust.
Dans le cas où le moteur à turbine à gaz est un moteur à rotor ouvert ou à turbopropulseur, un ou plusieurs parmi les étages d’hélice peuvent être entraînés par un réducteur. Le réducteur peut être du type décrit ici.In the case where the gas turbine engine is an open rotor or turboprop engine, one or more of the propeller stages may be driven by a reduction gear. The reduction gear may be of the type described herein.
Un moteur selon la présente description peut être un turboréacteur à double flux. Un tel moteur peut être un turboréacteur à double flux à entraînement direct dans lequel la soufflante est directement reliée à la turbine d’entraînement de soufflante, par exemple sans réducteur, par l’intermédiaire d’un arbre de cœur. Dans un tel moteur à double flux à entraînement direct, la soufflante peut être dite rotative à la même vitesse de rotation que la turbine d’entraînement de soufflante. Strictement à titre d’exemple, la turbine d’entraînement de soufflante peut être une première turbine, l’arbre de cœur peut être un premier arbre de cœur, et le moteur à turbine à gaz peut comprendre en outre une seconde turbine et un deuxième arbre de cœur reliant la seconde turbine au compresseur. La seconde turbine, le compresseur et le deuxième arbre de cœur peuvent être agencés pour tourner à une vitesse de rotation plus élevée que le premier arbre de cœur. Dans un tel agencement, la seconde turbine peut être positionnée axialement en amont de la première turbine.An engine according to the present disclosure may be a turbofan engine. Such an engine may be a direct-drive turbofan engine in which the fan is directly connected to the fan drive turbine, for example without a reduction gear, via a core shaft. In such a direct-drive turbofan engine, the fan may be said to rotate at the same rotational speed as the fan drive turbine. Strictly by way of example, the fan drive turbine may be a first turbine, the core shaft may be a first core shaft, and the gas turbine engine may further comprise a second turbine and a second core shaft connecting the second turbine to the compressor. The second turbine, the compressor, and the second core shaft may be arranged to rotate at a higher rotational speed than the first core shaft. In such an arrangement, the second turbine may be positioned axially upstream of the first turbine.
Un moteur selon la présente description peut être un turboréacteur à double flux à engrenages. Dans un tel agencement, le moteur a une soufflante qui est entraînée par l’intermédiaire d’un réducteur. En conséquence, un tel moteur à turbine à gaz peut comprendre un réducteur qui reçoit une entrée de l’arbre de cœur et délivre un entraînement à la soufflante de manière à entraîner la soufflante à une vitesse de rotation inférieure à celle de l’arbre de cœur. L'entrée vers le réducteur peut être directement à partir de l'arbre de cœur, ou indirectement à partir de l'arbre de cœur, par exemple par l'intermédiaire d'un arbre et/ou engrenage droits. L'arbre de cœur peut solidariser la turbine et le compresseur, de telle sorte que la turbine et le compresseur tournent à la même vitesse (avec la soufflante tournant à une vitesse plus basse).An engine according to the present disclosure may be a geared turbofan. In such an arrangement, the engine has a fan that is driven via a reduction gear. Accordingly, such a gas turbine engine may include a reduction gear that receives an input from the core shaft and provides a drive to the fan so as to drive the fan at a rotational speed lower than that of the core shaft. The input to the reduction gear may be directly from the core shaft, or indirectly from the core shaft, for example via a spur shaft and/or gear. The core shaft may interlock the turbine and compressor, such that the turbine and compressor rotate at the same speed (with the fan rotating at a lower speed).
Le moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici peut avoir n'importe quelle architecture générale appropriée. Par exemple, le moteur à turbine à gaz peut avoir n'importe quel nombre souhaité d'arbres qui relient des turbines et des compresseurs, par exemple un, deux ou trois arbres. À titre d'exemple uniquement, la turbine reliée à l'arbre de cœur peut être une première turbine, le compresseur relié à l'arbre de cœur peut être un premier compresseur, et l'arbre de cœur peut être un premier arbre de cœur. Le cœur de moteur peut comprendre en outre une deuxième turbine, un deuxième compresseur et un deuxième arbre de cœur raccordant la deuxième turbine au deuxième compresseur. La deuxième turbine, le deuxième compresseur et le deuxième arbre de cœur peuvent être agencés pour tourner à une vitesse de rotation plus élevée que le premier arbre de cœur.The gas turbine engine as described and/or claimed herein may have any suitable general architecture. For example, the gas turbine engine may have any desired number of shafts that connect turbines and compressors, such as one, two, or three shafts. By way of example only, the turbine connected to the core shaft may be a first turbine, the compressor connected to the core shaft may be a first compressor, and the core shaft may be a first core shaft. The engine core may further include a second turbine, a second compressor, and a second core shaft connecting the second turbine to the second compressor. The second turbine, second compressor, and second core shaft may be arranged to rotate at a higher rotational speed than the first core shaft.
Dans un tel agencement, le deuxième compresseur peut être positionné axialement en aval du premier compresseur. Le deuxième compresseur peut être agencé pour recevoir (par exemple recevoir directement, par exemple par l'intermédiaire d'un conduit généralement annulaire) un flux depuis le premier compresseur.In such an arrangement, the second compressor may be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor may be arranged to receive (e.g. receive directly, e.g. via a generally annular conduit) a flow from the first compressor.
Le réducteur peut être agencé pour être entraîné par l'arbre de cœur qui est configuré pour tourner (par exemple en cours d'utilisation) à la vitesse de rotation la plus basse (par exemple le premier arbre de cœur dans l'exemple ci-dessus). Par exemple, le réducteur peut être agencé pour être entraîné uniquement par l'arbre de cœur qui est configuré pour tourner (par exemple en cours d'utilisation) à la vitesse de rotation la plus basse (par exemple uniquement par le premier arbre de cœur, et non le deuxième arbre de cœur, dans l'exemple ci-dessus). En variante, le réducteur peut être agencé pour être entraîné par n'importe quel ou n'importe quels arbre(s), par exemple les premier et/ou deuxième arbres dans l'exemple ci-dessus.The reducer may be arranged to be driven by the core shaft that is configured to rotate (e.g. in use) at the lowest rotational speed (e.g. the first core shaft in the above example). For example, the reducer may be arranged to be driven only by the core shaft that is configured to rotate (e.g. in use) at the lowest rotational speed (e.g. only by the first core shaft, and not the second core shaft, in the above example). Alternatively, the reducer may be arranged to be driven by any shaft or shafts, e.g. the first and/or second shafts in the above example.
Le réducteur peut être une boîte de réduction (en cela que la sortie vers la soufflante présente une vitesse de rotation inférieure à l'entrée depuis l'arbre de cœur). N'importe quel type de réducteur peut être utilisé. Par exemple, le réducteur peut être un réducteur « planétaire » ou « en étoile », tel que décrit d'une manière plus détaillée ailleurs dans le présent document. Un tel réducteur peut être un étage unique. En variante, un tel réducteur peut être un réducteur composé, par exemple un réducteur planétaire composé (qui peut avoir l’entrée sur l’engrenage solaire et la sortie sur la couronne dentée, et donc être dénommé réducteur « en étoile composé »), par exemple à deux étages de réduction.The reducer may be a reduction gearbox (in that the output to the blower has a lower rotational speed than the input from the core shaft). Any type of reducer may be used. For example, the reducer may be a "planetary" or "star" reducer, as described in more detail elsewhere in this document. Such a reducer may be a single stage. Alternatively, such a reducer may be a compound reducer, for example a compound planetary reducer (which may have the input on the sun gear and the output on the ring gear, and thus be referred to as a "compound star" reducer), for example with two reduction stages.
Le réducteur peut avoir n'importe quel rapport de réduction souhaité (défini comme la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée divisée par la vitesse de rotation de l'arbre de sortie), par exemple supérieur à 2,5, par exemple dans la plage de 3 à 4,2 ou de 3,2 à 3,8, par exemple de l'ordre de ou d'au moins 3, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4, 4,1 ou 4,2. Le rapport d'engrenage peut être, par exemple, entre deux quelconques des valeurs dans la phrase précédente. Strictement à titre d’exemple, le réducteur peut être un réducteur en « étoile » ayant un rapport de réduction dans la plage allant de 3,1 ou 3,2 à 3,8. Strictement à titre d’exemple supplémentaire, le réducteur peut être un réducteur en « étoile » ayant un rapport de réduction dans la plage allant de 3,0 à 3,1. Strictement à titre d’exemple, le réducteur peut être un réducteur « planétaire » ayant un rapport de réduction dans la plage de 3,6 à 4,2. Dans certains agencements, le rapport d'engrenage peut être à l'extérieur de ces plages.The reducer may have any desired reduction ratio (defined as the rotational speed of the input shaft divided by the rotational speed of the output shaft), for example greater than 2.5, for example in the range of 3 to 4.2 or 3.2 to 3.8, for example in the range of or at least 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1 or 4.2. The gear ratio may be, for example, between any two of the values in the preceding sentence. Strictly by way of example, the reducer may be a "star" reducer having a reduction ratio in the range of 3.1 or 3.2 to 3.8. Strictly by way of further example, the reducer may be a "star" reducer having a reduction ratio in the range of 3.0 to 3.1. Strictly by way of example, the reducer may be a "planetary" reducer having a reduction ratio in the range of 3.6 to 4.2. In some arrangements, the gear ratio may be outside of these ranges.
Dans n’importe quel moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici, le carburant d’une composition ou d’un mélange donné est fourni à une chambre de combustion, qui peut être fournie en aval de la soufflante et du ou des compresseurs par rapport au trajet d’écoulement (par exemple axialement en aval). Par exemple, la chambre de combustion peut être directement en aval du (par exemple à la sortie du) deuxième compresseur, lorsqu'un deuxième compresseur est fourni. À titre d'exemple supplémentaire, le flux à la sortie vers la chambre de combustion peut être fourni à l'entrée de la deuxième turbine, lorsqu'une deuxième turbine est fournie. La chambre de combustion peut être fournie en amont de la ou des turbine(s).In any gas turbine engine as described and/or claimed herein, fuel of a given composition or mixture is supplied to a combustor, which may be provided downstream of the fan and compressor(s) relative to the flow path (e.g., axially downstream). For example, the combustor may be directly downstream of (e.g., at the outlet of) the second compressor, where a second compressor is provided. As a further example, the flow at the outlet to the combustor may be provided at the inlet of the second turbine, where a second turbine is provided. The combustor may be provided upstream of the turbine(s).
Le ou chaque compresseur (par exemple le premier compresseur et le deuxième compresseur tels que décrits ci-dessus) peut comprendre n'importe quel nombre d'étages, par exemple de multiples étages. Chaque étage peut comprendre une rangée d'aubes de rotor et une rangée d'aubes de stator, qui peuvent être des aubes de stator variables (en ce que leur angle d'incidence peut être variable). La rangée d'aubes de rotor et la rangée d'aubes de stator peuvent être axialement décalées l'une de l'autre. Par exemple, le moteur à turbine à gaz peut être un moteur à turbine à gaz à double flux à entraînement direct comprenant 13 ou 14 étages de compresseur (en plus de la soufflante). Un tel moteur peut par exemple comprendre 3 étages dans le premier compresseur (ou « basse pression ») et soit 10 soit 11 étages dans le second compresseur (ou « haute pression »). À titre d’exemple supplémentaire, le moteur à turbine à gaz peut être un moteur à turbine à gaz à « engrenages » (dans lequel la soufflante est entraînée par un premier arbre de cœur par l’intermédiaire d’une boîte de réduction) comprenant 11, 12 ou 13 étages de compresseur (en plus de la soufflante). Un tel moteur peut comprendre 3 ou 4 étages dans le premier compresseur (ou « basse pression ») et 8 ou 9 étages dans le second compresseur (ou « haute pression »). À titre d’exemple supplémentaire, le moteur à turbine à gaz peut être un moteur à turbine à gaz à « engrenages » ayant 4 étages dans le premier compresseur (ou « basse pression ») et 10 étages dans le second compresseur (ou « haute pression »).The or each compressor (e.g., the first compressor and the second compressor as described above) may comprise any number of stages, e.g., multiple stages. Each stage may comprise a row of rotor blades and a row of stator blades, which may be variable stator blades (in that their angle of incidence may be variable). The row of rotor blades and the row of stator blades may be axially offset from each other. For example, the gas turbine engine may be a direct-drive, turbofan gas turbine engine comprising 13 or 14 compressor stages (in addition to the fan). Such an engine may, for example, comprise 3 stages in the first (or "low pressure") compressor and either 10 or 11 stages in the second (or "high pressure") compressor. As a further example, the gas turbine engine may be a “geared” gas turbine engine (in which the fan is driven by a first core shaft through a reduction gearbox) having 11, 12, or 13 compressor stages (in addition to the fan). Such an engine may have 3 or 4 stages in the first (or “low pressure”) compressor and 8 or 9 stages in the second (or “high pressure”) compressor. As a further example, the gas turbine engine may be a “geared” gas turbine engine having 4 stages in the first (or “low pressure”) compressor and 10 stages in the second (or “high pressure”) compressor.
La ou chaque turbine (par exemple la première turbine et la deuxième turbine telles que décrites ci-dessus) peuvent comprendre n'importe quel nombre d'étages, par exemple de multiples étages. Chaque étage peut comprendre une rangée d’aubes de rotor et une rangée d’aubes de stator, ou inversement, selon le besoin. Les rangées respectives d’aubes de rotor et d’aubes de stator peuvent être axialement décalées l’une de l’autre. La seconde turbine (ou « haute pression ») peut comprendre 2 étages dans n’importe quel agencement (par exemple, indépendamment du fait qu’il s’agisse d’un moteur à engrenages ou à entraînement direct). Le moteur à turbine à gaz peut être un moteur à turbine à gaz à entraînement direct comprenant une première turbine (ou « basse pression ») ayant 5, 6 ou 7 étages. En variante, le moteur à turbine à gaz peut être un moteur à turbine à gaz à « engrenages » comprenant une première turbine (ou « basse pression ») ayant 3 ou 4 étages.The or each turbine (e.g. the first turbine and the second turbine as described above) may comprise any number of stages, e.g. multiple stages. Each stage may comprise a row of rotor blades and a row of stator blades, or vice versa, as required. The respective rows of rotor blades and stator blades may be axially offset from each other. The second (or "high pressure") turbine may comprise 2 stages in any arrangement (e.g. regardless of whether it is a geared or direct drive engine). The gas turbine engine may be a direct drive gas turbine engine comprising a first (or "low pressure") turbine having 5, 6 or 7 stages. Alternatively, the gas turbine engine may be a "geared" gas turbine engine comprising a first (or "low pressure") turbine having 3 or 4 stages.
Chaque aube de soufflante peut être définie comme ayant une portée radiale s'étendant d'un pied (ou d'un moyeu) au niveau d'un emplacement radialement interne lavé par les gaz, ou position de portée de 0 %, jusqu'à une pointe à une position de portée de 100 %. Le rapport du rayon de l'aube de soufflante au niveau du moyeu au rayon de l'aube de soufflante au niveau de la pointe peut être inférieur à (ou de l'ordre de) l'un quelconque parmi : 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26 ou 0,25. Le rapport du rayon de l’aube de soufflante au niveau du moyeu au rayon de l’aube de soufflante au niveau du bout peut être inclus dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (i.e. les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage de 0,28 à 0,32, ou 0,29 à 0,30. Ces rapports peuvent être couramment désignés le rapport du moyeu à la pointe. Le rayon au niveau du moyeu et le rayon au niveau de la pointe peuvent l'un et l'autre être mesurés au niveau de la partie de bord d'attaque (ou axialement la plus en avant) de l'aube. Le rapport du moyeu à la pointe fait référence, bien sûr, à la partie lavée par les gaz de l'aube de soufflante, c'est-à-dire la partie radialement à l'extérieur d'une quelconque plate-forme.Each fan blade may be defined as having a radial span extending from a root (or hub) at a radially inner gas-washed location, or 0% span position, to a tip at a 100% span position. The ratio of the fan blade radius at the hub to the fan blade radius at the tip may be less than (or of the order of) any of: 0.4, 0.39, 0.38, 0.37, 0.36, 0.35, 0.34, 0.33, 0.32, 0.31, 0.3, 0.29, 0.28, 0.27, 0.26, or 0.25. The ratio of the fan blade radius at the hub to the fan blade radius at the tip may be included in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the range of 0.28 to 0.32, or 0.29 to 0.30. These ratios may be commonly referred to as the hub-to-tip ratio. Both the hub radius and the tip radius may be measured at the leading edge (or axially forward) portion of the blade. The hub-to-tip ratio refers, of course, to the gas-washed portion of the fan blade, i.e. the portion radially outboard of any platform.
Le rayon de la soufflante peut être mesuré entre la ligne médiane du moteur et la pointe d'une aube de soufflante au niveau de son bord d'attaque. Le diamètre de soufflante (qui peut être simplement deux fois le rayon de la soufflante) peut être supérieur à (ou de l'ordre de) l'un quelconque parmi : 140 cm, 170 cm, 180 cm, 190 cm, 200 cm, 210 cm, 220 cm, 230 cm, 240 cm, 250 cm (environ 100 pouces), 260 cm, 270 cm (environ 105 pouces), 280 cm (environ 110 pouces), 290 cm (environ 115 pouces), 300 cm (environ 120 pouces), 310 cm, 320 cm (environ 125 pouces), 330 cm (environ 130 pouces), 340 cm (environ 135 pouces), 350 cm, 360 cm (environ 140 pouces), 370 cm (environ 145 pouces), 380 cm (environ 150 pouces), 390 cm (environ 155 pouces), 400 cm, 410 cm (environ 160 pouces) ou 420 cm (environ 165 pouces). Le diamètre de soufflante peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (i.e. les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage allant de 240 cm à 280 cm, ou 330 cm à 380 cm. Strictement à titre d’exemple non limitatif, le diamètre de soufflante peut être dans la plage allant de 170 cm à 180 cm, 190 cm à 200 cm, 200 cm à 210 cm, 210 cm à 230 cm, 290 cm à 300 cm ou 340 cm à 360 cm.The fan radius can be measured between the engine centerline and the tip of a fan blade at its leading edge. The blower diameter (which may be simply twice the blower radius) may be greater than (or of the order of) any of: 140 cm, 170 cm, 180 cm, 190 cm, 200 cm, 210 cm, 220 cm, 230 cm, 240 cm, 250 cm (about 100 inches), 260 cm, 270 cm (about 105 inches), 280 cm (about 110 inches), 290 cm (about 115 inches), 300 cm (about 120 inches), 310 cm, 320 cm (about 125 inches), 330 cm (about 130 inches), 340 cm (about 135 inches), 350 cm, 360 cm (about 140 inches), 370 cm (about 145 inches), 380 cm (about 150 inches), 390 cm (about 155 inches), 400 cm, 410 cm (about 160 inches) or 420 cm (about 165 inches). The blower diameter may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the range of 240 cm to 280 cm, or 330 cm to 380 cm. Strictly by way of non-limiting example, the blower diameter may be in the range of 170 cm to 180 cm, 190 cm to 200 cm, 200 cm to 210 cm, 210 cm to 230 cm, 290 cm to 300 cm or 340 cm to 360 cm.
La vitesse de rotation de la soufflante peut varier en cours d'utilisation. Généralement, la vitesse de rotation est plus basse pour des soufflantes avec un diamètre plus élevé. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière peut être inférieure à 3500 tr/min, par exemple inférieure à 2500 tr/min, par exemple inférieure à 2300 tr/min. Strictement à titre d’exemple non limitatif supplémentaire, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière pour un moteur à turbine à gaz « à engrenages » ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 200 cm à 210 cm peut être dans la plage allant de 2750 à 2900 tr/min. Strictement à titre d’exemple non limitatif supplémentaire, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière pour un moteur à turbine à gaz « à engrenages » ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 210 cm à 230 cm peut être dans la plage allant de 2500 à 2800 tr/min. Strictement à titre d’exemple non limitatif supplémentaire, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière pour un moteur à turbine à gaz « à engrenages » ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 340 cm à 360 cm peut être dans la plage allant de 1500 à 1800 tr/min. Strictement à titre d’exemple non limitatif supplémentaire, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière pour un moteur à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 190 cm à 200 cm peut être dans la plage allant de 3600 à 3900 tr/min. Strictement à titre d’exemple non limitatif supplémentaire, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière pour un moteur à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 2000 à 2800 tr/min.The rotational speed of the fan may vary during use. Typically, the rotational speed is lower for fans with a larger diameter. Strictly by way of non-limiting example, the rotational speed of the fan at cruise conditions may be less than 3500 rpm, for example less than 2500 rpm, for example less than 2300 rpm. Strictly by way of further non-limiting example, the rotational speed of the fan at cruise conditions for a "geared" gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 2750 to 2900 rpm. Strictly by way of further non-limiting example, the fan rotational speed at cruise conditions for a "geared" gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 2500 to 2800 rpm. Strictly by way of further non-limiting example, the fan rotational speed at cruise conditions for a "geared" gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 1500 to 1800 rpm. Strictly by way of further non-limiting example, the fan rotational speed at cruise conditions for a direct drive engine having a fan diameter in the range of 190 cm to 200 cm may be in the range of 3600 to 3900 rpm. Strictly by way of further non-limiting example, the fan rotation speed at cruise conditions for a direct drive engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 2000 to 2800 rpm.
En cours d'utilisation du moteur à turbine à gaz, la soufflante (avec les aubes de soufflante associées) tourne autour d'un axe de rotation. Cette rotation résulte en un déplacement de la pointe de l'aube de soufflante avec une vitesse Utip. Le travail accompli par les pales de soufflante sur le flux résulte en une élévation d'enthalpie dH du flux. Une charge de pointe de soufflante peut être définie par dH/Utip 2, où dH est l'augmentation d'enthalpie (par exemple l'augmentation d'enthalpie moyenne 1-D) à travers la soufflante et Utipest la vitesse (de translation) de la pointe de soufflante, par exemple au niveau du bord d'attaque de la pointe (qui peut être défini en tant que rayon de pointe de soufflante au niveau du bord d'attaque multiplié par la vitesse angulaire). La charge de pointe de soufflante aux conditions de croisière peut être supérieure à (ou de l'ordre de) l'un quelconque parmi : 0,28, 0,29, 0,30, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 ou 0,4 (toutes les valeurs n’ayant pas de dimension). La charge de pointe de soufflante peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (i.e. les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage allant de 0,28 à 0,31 ou de 0,29 à 0,3 (par exemple pour un moteur à turbine à gaz à engrenages).During operation of the gas turbine engine, the fan (with associated fan blades) rotates about an axis of rotation. This rotation results in a displacement of the fan blade tip with a velocity U tip . The work done by the fan blades on the flow results in an enthalpy increase dH of the flow. A fan tip load can be defined as dH/U tip 2 , where dH is the enthalpy increase (e.g. the 1-D average enthalpy increase) across the fan and U tip is the (translational) velocity of the fan tip, e.g. at the leading edge of the fan tip (which can be defined as the fan tip radius at the leading edge multiplied by the angular velocity). The peak fan load at cruise conditions may be greater than (or of the order of) any of: 0.28, 0.29, 0.30, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39 or 0.4 (all values being dimensionless). The peak fan load may be within an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the range from 0.28 to 0.31 or from 0.29 to 0.3 (e.g. for a geared gas turbine engine).
Des moteurs à turbine à gaz conformément à la présente description peuvent avoir n’importe quel rapport de contournement (BPR) souhaité, où le rapport de contournement est défini comme le rapport du débit massique de l’écoulement à travers le conduit de contournement au débit massique de l’écoulement à travers le cœur. Dans certains agencements le rapport de contournement aux conditions de croisière peut être supérieur à (ou de l’ordre de) n’importe lequel des suivants : 9. 9,5, 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5, 17, 17,5, 18, 18,5, 19, 19,5 ou 20. Le rapport de contournement aux conditions de croisière peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (i.e. les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage allant de 12 à 16, de 13 à 15, ou de 13 à 14. Strictement à titre d’exemple non limitatif, le rapport de contournement aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct selon la présente description peut être dans la plage allant de 9:1 à 11:1. Strictement à titre d’exemple non limitatif supplémentaire, le rapport de contournement aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à engrenages selon la présente description peut être dans la plage allant de 12:1 à 15:1. Le conduit de contournement peut être sensiblement annulaire. Le conduit de contournement peut être radialement à l'extérieur du moteur de cœur. La surface radialement externe du conduit de contournement peut être définie par une nacelle et/ou un carter de soufflante.Gas turbine engines according to the present disclosure may have any desired bypass ratio (BPR), where the bypass ratio is defined as the ratio of the mass flow rate of the flow through the bypass duct to the mass flow rate of the flow through the core. In some arrangements the cruise bypass ratio may be greater than (or of the order of) any of the following: 9. 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, or 20. The cruise bypass ratio may be within an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the range 12 to 16, 13 to 15, or 13 to 14. Strictly by way of non-limiting example, the cruise bypass ratio of a direct drive gas turbine engine according to the present disclosure may be in the range of 9:1 to 11:1. Strictly by way of further non-limiting example, the bypass ratio at cruise conditions of a geared gas turbine engine according to the present disclosure may be in the range of 12:1 to 15:1. The bypass duct may be substantially annular. The bypass duct may be radially outboard of the core engine. The radially outer surface of the bypass duct may be defined by a nacelle and/or a fan case.
Le rapport de pression global (OPR) d’un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici peut être défini comme le rapport de la pression de stagnation en sortie du compresseur à pression la plus élevée (avant une entrée dans la chambre de combustion) à la pression de stagnation en amont de la soufflante. À titre d’exemple non limitatif, le rapport de pression global d’un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici aux conditions de croisière peut être supérieur à (ou de l’ordre de) n’importe lequel des suivants : 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. Le rapport de pression global peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage de 50 à 70. Strictement à titre d’exemple non limitatif, le rapport de pression global aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 200 cm à 210 cm peut être dans la plage allant de 40 à 45. Strictement à titre d’exemple non limitatif, le rapport de pression global aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 210 cm à 230 cm peut être dans la plage allant de 45 à 55. Strictement à titre d’exemple non limitatif, le rapport de pression global aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 340 cm à 360 cm peut être dans la plage allant de 50 à 60. Strictement à titre d’exemple non limitatif, le rapport de pression global aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 50 à 60.The overall pressure ratio (OPR) of a gas turbine engine as described and/or claimed herein may be defined as the ratio of the stagnation pressure at the outlet of the highest pressure compressor (before entering the combustor) to the stagnation pressure upstream of the fan. By way of non-limiting example, the overall pressure ratio of a gas turbine engine as described and/or claimed herein at cruise conditions may be greater than (or in the order of) any of the following: 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. The overall pressure ratio may be within an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits), for example, in the range of 50 to 70. Strictly by way of non-limiting example, the overall pressure ratio at cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 40 to 45. Strictly by way of non-limiting example, the overall pressure ratio at cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 40 to 45. geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 45 to 55. Strictly by way of non-limiting example, the overall pressure ratio at cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 50 to 60. Strictly by way of non-limiting example, the overall pressure ratio at cruise conditions of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 50 to 60.
La poussée spécifique d'un moteur peut être définie comme la poussée nette du moteur divisée par le débit massique total à travers le moteur. Dans certains exemples, une poussée spécifique peut dépendre, pour une condition de poussée donnée, de la composition spécifique de carburant fourni à la chambre de combustion. Aux conditions de croisière, la poussée spécifique d'un moteur décrit et/ou revendiqué ici peut être inférieure à (ou de l'ordre de) n'importe laquelle des suivantes : 110 Nkg-1s, 105 Nkg-1s, 100 Nkg-1s, 95 Nkg-1s, 90 Nkg-1s, 85 Nkg-1s ou 80 Nkg-1s. La poussée spécifique peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage de 80 Nkg-1s à 100 Nkg-1s, ou de 85 Nkg-1s à 95 Nkg-1s. De tels moteurs peuvent être particulièrement efficaces par comparaison avec des moteurs à turbine à gaz classiques. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la poussée spécifique d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 200 cm à 210 cm peut être dans la plage allant de 90 Nkg-1s à 95 Nkg-1s. Strictement à titre d'exemple non limitatif, la poussée spécifique d'un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 210 cm à 230 cm peut être dans la plage allant de 80 Nkg-1s à 90 Nkg-1s. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la poussée spécifique d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 340 cm à 360 cm peut être dans la plage allant de 70 Nkg-1s à 90 Nkg-1s. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la poussée spécifique d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 90 Nkg-1s à 120 Nkg-1s.The specific thrust of an engine may be defined as the net thrust of the engine divided by the total mass flow rate through the engine. In some examples, specific thrust may depend, for a given thrust condition, on the specific composition of fuel supplied to the combustion chamber. At cruise conditions, the specific thrust of an engine described and/or claimed herein may be less than (or on the order of) any of the following: 110 Nkg -1 s, 105 Nkg -1 s, 100 Nkg -1 s, 95 Nkg -1 s, 90 Nkg -1 s, 85 Nkg -1 s, or 80 Nkg -1 s. The specific thrust may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the range of 80 Nkg -1 s to 100 Nkg -1 s, or 85 Nkg -1 s to 95 Nkg -1 s. Such engines may be particularly efficient in comparison with conventional gas turbine engines. Strictly by way of non-limiting example, the specific thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 90 Nkg -1 s to 95 Nkg -1 s. Strictly by way of non-limiting example, the specific thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 80 Nkg -1 s to 90 Nkg -1 s. Strictly by way of non-limiting example, the specific thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 70 Nkg -1 s to 90 Nkg -1 s. Strictly by way of non-limiting example, the specific thrust of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 90 Nkg -1 s to 120 Nkg -1 s.
Un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici peut avoir n'importe quelle poussée maximale souhaitée. Strictement à titre d'exemple non limitatif, une turbine à gaz telle que décrite et/ou revendiquée ici peut être susceptible de produire une poussée maximale d'au moins (ou de l'ordre de) n'importe laquelle des suivantes : 110 kN, 110 kN, 120 kN, 130 kN, 140 kN, 150 kN, 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN, ou 550 kN. La poussée maximale peut être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs dans la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures). À titre d'exemple non limitatif uniquement, une turbine à gaz telle que décrite et/ou revendiquée ici peut être capable de produire une poussée maximale dans la plage de 330 kN à 420 kN, par exemple de 350 kN à 400 kN. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la poussée maximale d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 200 cm à 210 cm peut être dans la plage allant de 140 kN à 160 kN. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la poussée maximale d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 210 cm à 230 cm peut être dans la plage allant de 150 kN à 200 kN. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la poussée maximale d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 340 cm à 360 cm peut être dans la plage allant de 370 kN à 500 kN. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la poussée maximale d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 370 kN à 500 kN. La poussée mentionnée ci-dessus peut être la poussée nette maximale dans des conditions atmosphériques standard au niveau de la mer plus 15 degrés C (pression ambiante de 101,3 kPa, température de 30 degrés C), avec le moteur statique.A gas turbine engine as described and/or claimed herein may have any desired maximum thrust. Strictly by way of non-limiting example, a gas turbine engine as described and/or claimed herein may be capable of producing a maximum thrust of at least (or on the order of) any of the following: 110 kN, 110 kN, 120 kN, 130 kN, 140 kN, 150 kN, 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN, or 550 kN. The maximum thrust may be an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits). By way of non-limiting example only, a gas turbine as described and/or claimed herein may be capable of producing a maximum thrust in the range of 330 kN to 420 kN, for example 350 kN to 400 kN. Strictly by way of non-limiting example, the maximum thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 140 kN to 160 kN. Strictly by way of non-limiting example, the maximum thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 150 kN to 200 kN. Strictly by way of non-limiting example, the maximum thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 370 kN to 500 kN. Strictly by way of non-limiting example, the maximum thrust of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 370 kN to 500 kN. The above mentioned thrust may be the maximum net thrust under standard atmospheric conditions at sea level plus 15 degrees C (ambient pressure 101.3 kPa, temperature 30 degrees C), with the engine static.
En cours d'utilisation, la température du flux à l'entrée de turbine haute pression peut être particulièrement élevée. Cette température, dite TET, peut être mesurée en sortie de la chambre de combustion, par exemple immédiatement en amont de la première aube de turbine, qui elle-même peut être appelée aube directrice de tuyère. Dans certains exemples, la TET peut dépendre, pour une condition de poussée donnée, de la composition spécifique de carburant fourni à la chambre de combustion. En conditions de croisière, la TET peut être au moins (ou de l’ordre de) l’une quelconque des valeurs suivantes : 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1520 K, 1530 K, 1540 K, 1550 K, 1600 K ou 1650 K. Ainsi, uniquement à titre d’exemple non limitatif, la TET aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 200 cm à 210 cm peut être dans la plage allant de 1540 K à 1600 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 210 cm à 230 cm peut être dans la plage allant de 1590 K à 1650 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 340 cm à 360 cm peut être dans la plage allant de 1600 K à 1660 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 1590 K à 1650 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET aux conditions de croisière d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 1570 K à 1630 K.In use, the temperature of the flow at the high pressure turbine inlet may be particularly high. This temperature, called TET, may be measured at the outlet of the combustion chamber, for example immediately upstream of the first turbine blade, which itself may be called the nozzle guide vane. In some examples, the TET may depend, for a given thrust condition, on the specific composition of fuel supplied to the combustion chamber. At cruise conditions, the TET may be at least (or in the order of) any of the following values: 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1520 K, 1530 K, 1540 K, 1550 K, 1600 K, or 1650 K. Thus, by way of non-limiting example only, the TET at cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 1540 K to 1600 K. Strictly by way of non-limiting example, the TET at cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 1590 K to 1650 K. Strictly by way of non-limiting example, the TET at cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 1600 K to 1660 K. Strictly by way of non-limiting example, the TET at cruise conditions of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1590 K to 1650 K. Strictly by way of non-limiting example, the TET at cruise conditions of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1570 K to 1630 K.
La TET en conditions de croisière peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (i.e. les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple 1530 K à 1600 K. La TET maximale en utilisation du moteur peut être, par exemple, au moins (ou de l'ordre de) l'une quelconque des valeurs suivantes : 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K, 2000 K, 2050 K, ou 2100 K. Ainsi, uniquement à titre d’exemple non limitatif, la TET maximale d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 200 cm à 210 cm peut être dans la plage allant de 1890 K à 1960 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET maximale d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 210 cm à 230 cm peut être dans la plage allant de 1890 K à 1960 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET maximale d’un moteur à turbine à gaz à engrenages ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 340 cm à 360 cm peut être dans la plage allant de 1890 K à 1960 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET maximale d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 1935 K à 1995 K. Strictement à titre d’exemple non limitatif, la TET maximale d’un moteur à turbine à gaz à entraînement direct ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 300 cm à 340 cm peut être dans la plage allant de 1890 K à 1950 K. La TET maximale peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (i.e. les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures), par exemple dans la plage allant de 1800 K à 1950 K, ou de 1900 K à 2000 K. La TET maximale peut se produire, par exemple, dans une condition de poussée élevée, par exemple dans une condition de poussée maximale au décollage (PMD).The TET at cruise conditions may be within an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example 1530 K to 1600 K. The maximum TET at engine operation may be, for example, at least (or of the order of) any of the following values: 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K, 2000 K, 2050 K, or 2100 K. Thus, by way of non-limiting example only, the maximum TET of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 1890 K to 1960 K. Strictly by way of non-limiting example, the maximum TET of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 1890 K to 1960 K. Strictly by way of non-limiting example, the maximum TET of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 1890 K to 1960 K. Strictly by way of non-limiting example, the maximum TET of a direct-drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1935 K to 1995 K. Strictly by way of non-limiting example, the maximum TET of a direct-drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1890 K to 1950 K. The maximum TET may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the range of 1800 K to 1950 K, or 1900 K to 2000 K. The maximum TET may occur, for example, under a high thrust condition, for example under a maximum takeoff thrust (PMD) condition.
Une partie d'aube de soufflante et/ou de profil aérodynamique d'une aube de soufflante décrite et/ou revendiquée ici peut être fabriquée à partir de n'importe quel matériau ou combinaison de matériaux approprié(e). Par exemple au moins une partie de l’aube de soufflante et/ou du profil aérodynamique peut être fabriquée au moins en partie à partir d’un composite, par exemple un composite à matrice métallique et/ou un composite à matrice organique, tel qu’un composite à fibres de carbone. À titre d'exemple supplémentaire au moins une partie de l'aube de soufflante et/ou du profil aérodynamique peut être fabriquée au moins en partie à partir d'un métal, tel qu'un métal à base de titane ou un matériau à base d'aluminium (tel qu'un alliage aluminium-lithium) ou un matériau à base d'acier. L'aube de soufflante peut comprendre au moins deux régions fabriquées en utilisant des matériaux différents. Par exemple, l'aube de soufflante peut avoir un bord d'attaque protecteur, qui peut être fabriqué en utilisant un matériau qui est plus à même de résister à un impact (par exemple par des oiseaux, de la glace ou un autre matériau) que le reste de l'aube. Un tel bord d'attaque peut, par exemple, être fabriqué en utilisant du titane ou un alliage à base de titane. Ainsi, strictement à titre d'exemple, l'aube de soufflante peut avoir un corps en fibre de carbone ou à base d'aluminium (tel qu'un alliage aluminium-lithium) avec un bord d'attaque en titane.A fan blade and/or airfoil portion of a fan blade described and/or claimed herein may be fabricated from any suitable material or combination of materials. For example, at least a portion of the fan blade and/or airfoil may be fabricated at least in part from a composite, for example, a metal matrix composite and/or an organic matrix composite, such as a carbon fiber composite. As a further example, at least a portion of the fan blade and/or airfoil may be fabricated at least in part from a metal, such as a titanium-based metal or an aluminum-based material (such as an aluminum-lithium alloy) or a steel-based material. The fan blade may include at least two regions fabricated using different materials. For example, the fan blade may have a protective leading edge, which may be manufactured using a material that is more capable of withstanding impact (e.g., by birds, ice, or other material) than the remainder of the blade. Such a leading edge may, for example, be manufactured using titanium or a titanium-based alloy. Thus, strictly by way of example, the fan blade may have a carbon fiber or aluminum-based (such as an aluminum-lithium alloy) body with a titanium leading edge.
Une soufflante telle que décrite et/ou revendiquée ici peut comprendre une partie centrale, à partir de laquelle les aubes de soufflante peuvent s'étendre, par exemple dans une direction radiale. Les aubes de soufflante peuvent être reliées à la partie centrale de n'importe quelle manière souhaitée. Par exemple, chaque aube de soufflante peut comprendre un élément de fixation qui peut venir en prise avec une encoche correspondante dans le moyeu (ou disque). Strictement à titre d'exemple, un tel élément de fixation peut être sous la forme d'une queue d'aronde qui peut s'encocher dans et/ou venir en prise avec une encoche correspondante dans le moyeu/disque afin de fixer l'aube de soufflante au moyeu/disque. À titre d’exemple supplémentaire, les aubes de soufflante peuvent être formées de manière solidaire à une partie centrale. Un tel agencement peut être désigné disque à aubage ou couronne à aubage. N'importe quel procédé approprié peut être utilisé pour fabriquer un tel disque à aubage ou une telle couronne à aubage. Par exemple, au moins une partie des aubes de soufflante peut être usinée à partir d'un bloc et/ou au moins une partie des aubes de soufflante peut être reliée au moyeu/disque par soudure, telle qu'une soudure par friction linéaire.A fan as described and/or claimed herein may include a central portion, from which fan blades may extend, for example in a radial direction. The fan blades may be connected to the central portion in any desired manner. For example, each fan blade may include a securing element that is engageable with a corresponding notch in the hub (or disc). Strictly by way of example, such a securing element may be in the form of a dovetail that is engageable with and/or engageable with a corresponding notch in the hub/disc to secure the fan blade to the hub/disc. As a further example, the fan blades may be integrally formed with a central portion. Such an arrangement may be referred to as a blade disc or a blade ring. Any suitable method may be used to manufacture such a blade disk or blade ring. For example, at least a portion of the fan blades may be machined from a block and/or at least a portion of the fan blades may be joined to the hub/disc by welding, such as linear friction welding.
Les moteurs à turbine à gaz décrits et/ou revendiqués ici peuvent être ou non pourvus d'une tuyère à section variable (VAN). Une telle tuyère à section variable peut permettre de faire varier l'aire de sortie du conduit de contournement en cours d'utilisation. Les principes généraux de la présente description peuvent s'appliquer à des moteurs avec ou sans VAN.The gas turbine engines described and/or claimed herein may or may not be provided with a variable area nozzle (VAN). Such a variable area nozzle may allow the bypass duct exit area to be varied during use. The general principles of the present disclosure may be applied to engines with or without a VAN.
La soufflante d'une turbine à gaz telle que décrite et/ou revendiquée ici peut avoir n'importe quel nombre souhaité d'aubes de soufflante, par exemple 14, 16, 18, 20, 22, 24 ou 26 aubes de soufflante. Lorsque les aubes de soufflante ont un corps composite à fibres de carbone, il peut y avoir 16 ou 18 aubes de soufflante. Lorsque les aubes de soufflante ont un corps métallique (par exemple, aluminium-lithium ou alliage de titane), il peut y avoir 18, 20 ou 22 aubes de soufflante.The fan of a gas turbine as described and/or claimed herein may have any desired number of fan blades, for example, 14, 16, 18, 20, 22, 24 or 26 fan blades. When the fan blades have a carbon fiber composite body, there may be 16 or 18 fan blades. When the fan blades have a metal body (e.g., aluminum-lithium or titanium alloy), there may be 18, 20 or 22 fan blades.
Tel qu’il est utilisé ici, les termes repos, roulage, décollage, montée, croisière, descente, approche et atterrissage ont la signification classique et seraient aisément compris par l’homme du métier. Ainsi, pour un moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, l’homme du métier reconnaîtrait immédiatement que chaque terme se réfère à une phase de fonctionnement du moteur au sein d’une mission donnée d’un aéronef auquel le moteur à turbine à gaz est conçu pour être fixé.As used herein, the terms rest, taxi, takeoff, climb, cruise, descent, approach and landing have the conventional meaning and would be readily understood by those skilled in the art. Thus, for a given gas turbine engine for an aircraft, those skilled in the art would readily recognize that each term refers to a phase of engine operation within a given mission of an aircraft to which the gas turbine engine is designed to be attached.
À ce titre, le ralenti au sol peut se référer à une phase de fonctionnement du moteur où l’aéronef est stationnaire et au contact du sol, mais où il y a un besoin de roulage pour le moteur. Au repos, le moteur peut produire entre 3 % et 9 % de la poussée disponible du moteur. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 5 % et 8 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 6 % et 7 % de poussée disponible. Le roulage peut se référer à une phase de fonctionnement du moteur où l’aéronef est propulsé le long du sol par la poussée produite par le moteur. Lors du roulage, le moteur peut produire entre 5 % et 15 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 6 % et 12 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 7 % et 10 % de poussée disponible. Le décollage peut se référer à une phase de fonctionnement du moteur où l’aéronef est propulsé par la poussée produite par le moteur. À un stade initial dans la phase de décollage, l’aéronef peut être propulsé alors que l’aéronef est en contact avec le sol. À un stade ultérieur dans la phase de décollage, l’aéronef peut être propulsé alors que l’aéronef n’est pas en contact avec le sol. Pendant le décollage, le moteur peut produire entre 90 % et 100 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 95 % et 100 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire 100 % de poussée disponible.As such, ground idle may refer to a phase of engine operation where the aircraft is stationary and in contact with the ground, but there is a need for the engine to taxi. At idle, the engine may produce between 3% and 9% of the available engine thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 5% and 8% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 6% and 7% of available thrust. Taxiing may refer to a phase of engine operation where the aircraft is propelled along the ground by the thrust produced by the engine. When taxiing, the engine may produce between 5% and 15% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 6% and 12% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 7% and 10% of available thrust. Takeoff may refer to a phase of engine operation where the aircraft is propelled by thrust produced by the engine. At an initial stage in the takeoff phase, the aircraft may be propelled while the aircraft is in contact with the ground. At a later stage in the takeoff phase, the aircraft may be propelled while the aircraft is not in contact with the ground. During takeoff, the engine may produce between 90% and 100% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 95% and 100% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce 100% of available thrust.
La montée peut se référer à une phase de fonctionnement du moteur où l’aéronef est propulsé par la poussée produite par le moteur. Lors de la montée, le moteur peut produire entre 75 % et 100 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 80 % et 95 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 85 % et 90 % de poussée disponible. À ce titre, la montée peut se référer à une phase de fonctionnement au sein d’un cycle de vol d’aéronef entre le décollage et l’arrivée dans des conditions de croisière. En outre ou en variante, la montée peut se référer à un point nominal dans un cycle de vol dʼaéronef entre le décollage et lʼatterrissage, où une augmentation relative de lʼaltitude est requise, ce qui peut nécessiter une demande supplémentaire de poussée du moteur.Climb may refer to a phase of engine operation where the aircraft is propelled by thrust produced by the engine. During climb, the engine may produce between 75% and 100% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 80% and 95% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 85% and 90% of available thrust. As such, climb may refer to a phase of operation within an aircraft flight cycle between takeoff and arrival at cruise conditions. Additionally or alternatively, climb may refer to a nominal point in an aircraft flight cycle between takeoff and landing where a relative increase in altitude is required, which may require an additional demand for engine thrust.
Telles qu'elles sont utilisées ici, les conditions de croisière ont la signification classique et seraient aisément comprises par l'homme du métier. Ainsi, pour un moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, l'homme du métier reconnaîtrait immédiatement que des conditions de croisière signifient le point de fonctionnement du moteur à mi-croisière d'une mission donnée (qui peut être désignée dans l'industrie en tant que « mission économique ») d'un aéronef auquel le moteur à turbine à gaz est conçu pour être fixé. En ce sens, la mi-croisière est le point dans un cycle de vol d’aéronef au niveau duquel 50 % du carburant total qui est brûlé entre la fin de la montée et le début de la descente a été brûlé (ce qui peut être approximé par le point médian – en termes de temps et/ou de distance – entre la fin de la montée et le début de la descente). Des conditions de croisière définissent ainsi un point de fonctionnement du moteur à turbine à gaz qui fournit une poussée qui assurerait un fonctionnement en régime permanent (c'est-à-dire le maintien d'une altitude constante et d'un nombre de Mach constant) à mi-croisière d'un aéronef auquel il est conçu pour être fixé, en tenant compte du nombre de moteurs fournis sur cet aéronef. Par exemple lorsqu'un moteur est conçu pour être fixé à un aéronef qui a deux moteurs du même type, aux conditions de croisière le moteur fournit la moitié de la poussée totale qui serait requise pour un fonctionnement en régime permanent de cet aéronef à mi-croisière.As used herein, cruise conditions have the conventional meaning and would be readily understood by those skilled in the art. Thus, for a given gas turbine engine for an aircraft, one skilled in the art would readily recognize that cruise conditions mean the mid-cruise engine operating point of a given mission (which may be referred to in the industry as the "economic mission") of an aircraft to which the gas turbine engine is designed to be attached. In this sense, mid-cruise is the point in an aircraft flight cycle at which 50% of the total fuel that is burned between the end of climb and the start of descent has been burned (which may be approximated by the midpoint—in terms of time and/or distance—between the end of climb and the start of descent). Cruise conditions thus define an operating point of the gas turbine engine that provides a thrust that would ensure steady-state operation (i.e., maintaining a constant altitude and a constant Mach number) at mid-cruise of an aircraft to which it is designed to be attached, taking into account the number of engines provided on that aircraft. For example, where an engine is designed to be attached to an aircraft that has two engines of the same type, at cruise conditions the engine provides half the total thrust that would be required for steady-state operation of that aircraft at mid-cruise.
En d'autres termes, pour un moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, les conditions de croisière sont définies en tant que point de fonctionnement du moteur qui fournit une poussée spécifiée (requise pour fournir – en combinaison avec n'importe quels autres moteurs sur l'aéronef – un fonctionnement en régime permanent de l'aéronef auquel il est conçu pour être fixé à un nombre de Mach à mi-croisière donné) aux conditions atmosphériques à mi-croisière (définies par l'atmosphère type internationale selon ISO 2533 à l'altitude à mi-croisière). Pour n'importe quel moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, la poussée à mi-croisière, les conditions atmosphériques et le nombre de Mach sont connus, et donc le point de fonctionnement du moteur aux conditions de croisière est clairement défini.In other words, for a given gas turbine engine for an aircraft, the cruise conditions are defined as the operating point of the engine that provides a specified thrust (required to provide – in combination with any other engines on the aircraft – steady-state operation of the aircraft to which it is designed to be attached at a given mid-cruise Mach number) at the mid-cruise atmospheric conditions (defined by the International Standard Atmosphere according to ISO 2533 at the mid-cruise altitude). For any given gas turbine engine for an aircraft, the mid-cruise thrust, atmospheric conditions and Mach number are known, and therefore the operating point of the engine at cruise conditions is clearly defined.
Strictement à titre d'exemple, la vitesse avant à la condition de croisière peut être n'importe quel point dans la plage allant de Mach 0,7 à 0,9, par exemple 0,75 à 0,85, par exemple 0,76 à 0,84, par exemple 0,77 à 0,83, par exemple 0,78 à 0,82, par exemple 0,79 à 0,81, par exemple de l'ordre de Mach 0,8, de l'ordre de Mach 0,85 ou dans la plage allant de 0,8 à 0,85. N'importe quelle vitesse unique au sein de ces plages peut faire partie de la condition de croisière. Pour un certain aéronef, les conditions de croisière peuvent être à l'extérieur de ces plages, par exemple en dessous de Mach 0,7 ou au-dessus de Mach 0,9.Strictly by way of example, the forward speed at the cruise condition may be any point in the range of Mach 0.7 to 0.9, for example 0.75 to 0.85, for example 0.76 to 0.84, for example 0.77 to 0.83, for example 0.78 to 0.82, for example 0.79 to 0.81, for example of the order of Mach 0.8, of the order of Mach 0.85 or in the range of 0.8 to 0.85. Any single speed within these ranges may be part of the cruise condition. For a given aircraft, the cruise conditions may be outside these ranges, for example below Mach 0.7 or above Mach 0.9.
Strictement à titre d'exemple, les conditions de croisière peuvent correspondre à des conditions atmosphériques types (selon l'atmosphère type internationale, ISA) à une altitude qui est dans la plage allant de 10 000 m à 15 000 m, par exemple dans la plage allant de 10 000 m à 12 000 m, par exemple dans la plage allant de 10 400 m à 11 600 m (à peu près 38 000 pieds), par exemple dans la plage allant de 10 500 m à 11 500 m, par exemple dans la plage allant de 10 600 m à 11 400 m, par exemple dans la plage allant de 10 700 m (à peu près 35 000 pieds) à 11 300 m, par exemple dans la plage allant de 10 800 m à 11 200 m, par exemple dans la plage allant de 10 900 m à 11 100 m, par exemple de l'ordre de 11 000 m. Les conditions de croisière peuvent correspondre à des conditions atmosphériques types à n'importe quelle altitude donnée dans ces plages.Strictly by way of example, the cruising conditions may correspond to standard atmospheric conditions (according to the International Standard Atmosphere, ISA) at an altitude which is in the range of 10,000 m to 15,000 m, for example in the range of 10,000 m to 12,000 m, for example in the range of 10,400 m to 11,600 m (approximately 38,000 feet), for example in the range of 10,500 m to 11,500 m, for example in the range of 10,600 m to 11,400 m, for example in the range of 10,700 m (approximately 35,000 feet) to 11,300 m, for example in the range of 10,800 m to 11,200 m, for example in the range of 10,900 m to 11,100 m, for example of the order of 11,000 m. Cruise conditions may correspond to typical atmospheric conditions at any given altitude within these ranges.
Strictement à titre d'exemple, les conditions de croisière peuvent correspondre à un point de fonctionnement du moteur qui fournit un niveau de poussée requis connu (par exemple une valeur dans la plage allant de 30 kN à 35 kN) à un nombre de Mach avant de 0,8 et des conditions atmosphériques types (selon l'atmosphère type internationale) à une altitude de 38 000 pieds (11 582 m). Strictement à titre d'exemple supplémentaire, les conditions de croisière peuvent correspondre à un point de fonctionnement du moteur qui fournit un niveau de poussée requis connu (par exemple une valeur dans la plage allant de 50 kN à 65 kN) à un nombre de Mach avant de 0,85 et des conditions atmosphériques types (selon l'atmosphère type internationale) à une altitude de 35 000 pieds (10 668 m).Strictly by way of example, cruise conditions may correspond to an engine operating point that provides a known required thrust level (e.g., a value in the range of 30 kN to 35 kN) at a forward Mach number of 0.8 and typical atmospheric conditions (according to the International Standard Atmosphere) at an altitude of 38,000 feet (11,582 m). Strictly by way of further example, cruise conditions may correspond to an engine operating point that provides a known required thrust level (e.g., a value in the range of 50 kN to 65 kN) at a forward Mach number of 0.85 and typical atmospheric conditions (according to the International Standard Atmosphere) at an altitude of 35,000 feet (10,668 m).
En cours d'utilisation, un moteur à turbine à gaz décrit et/ou revendiqué ici peut fonctionner aux conditions de croisière définies ailleurs dans le présent document. De telles conditions de croisière peuvent être déterminées par les conditions de croisière (par exemple les conditions à mi-croisière) d'un aéronef auquel au moins un (par exemple 2 ou 4) moteur à turbine à gaz peut être monté afin de fournir une poussée de propulsion.In use, a gas turbine engine described and/or claimed herein may operate at cruise conditions defined elsewhere herein. Such cruise conditions may be determined by the cruise conditions (e.g., mid-cruise conditions) of an aircraft to which at least one (e.g., 2 or 4) gas turbine engines may be mounted to provide propulsive thrust.
En outre, l’homme du métier reconnaîtrait immédiatement l’une ou l’autre, ou les deux, d’une descente et d’une approche se réfèrent à une phase de fonctionnement au sein d’un cycle de vol d’aéronef entre la croisière et l’atterrissage de l’aéronef. Pendant l’une ou l’autre ou les deux de descente et d’approche, le moteur peut produire entre 20 % et 50 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 25 % et 40 % de poussée disponible. Dans dʼautres exemples non limitatifs, le moteur peut produire entre 30 % et 35 % de poussée disponible. En complément ou en variante, la descente peut se référer à un point nominal dans un cycle de vol dʼaéronef entre le décollage et lʼatterrissage, où une diminution relative de lʼaltitude est requise, et qui peut nécessiter une demande de poussée réduite du moteur.Further, one skilled in the art would readily recognize that either or both of a descent and an approach refer to a phase of operation within an aircraft flight cycle between cruise and landing of the aircraft. During either or both of descent and approach, the engine may produce between 20% and 50% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 25% and 40% of available thrust. In other non-limiting examples, the engine may produce between 30% and 35% of available thrust. Additionally or alternatively, descent may refer to a nominal point in an aircraft flight cycle between takeoff and landing where a relative decrease in altitude is required, and which may require a reduced thrust demand from the engine.
Selon un aspect, on fournit un aéronef comprenant un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici. L'aéronef selon cet aspect est l'aéronef pour lequel le moteur à turbine à gaz a été conçu pour être fixé. Ainsi, les conditions de croisière selon cet aspect correspondent à la mi-croisière de l'aéronef, telle que définie ailleurs dans le présent document.In one aspect, there is provided an aircraft comprising a gas turbine engine as described and/or claimed herein. The aircraft in this aspect is the aircraft to which the gas turbine engine has been designed to be attached. Thus, the cruise conditions in this aspect correspond to the mid-cruise of the aircraft, as defined elsewhere herein.
Selon un aspect, on fournit un procédé de fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici. Le fonctionnement peut être à n’importe quelle condition appropriée, qui peut être telle que définie ailleurs ici (par exemple en termes de poussée, de conditions atmosphériques et de nombre de Mach).In one aspect, there is provided a method of operating a gas turbine engine as described and/or claimed herein. The operation may be at any suitable condition, which may be as defined elsewhere herein (e.g., in terms of thrust, atmospheric conditions, and Mach number).
Selon un aspect, on fournit un procédé de fonctionnement d'un aéronef comprenant un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici. Le fonctionnement selon cet aspect peut comporter (ou peut être) un fonctionnement à une condition appropriée quelconque, par exemple à la mi-croisière de l’aéronef, telle que définie ailleurs ici.In one aspect, there is provided a method of operating an aircraft comprising a gas turbine engine as described and/or claimed herein. Operation in accordance with this aspect may include (or may be) operation at any suitable condition, for example at mid-cruise of the aircraft, as defined elsewhere herein.
L'homme du métier comprendrait que, sauf exclusivité mutuelle, une caractéristique ou un paramètre décrit en relation avec l'un quelconque des aspects ci-dessus peut être appliqué à tout autre aspect. Par ailleurs, sauf exclusivité mutuelle, toute caractéristique ou tout paramètre décrit ici peut être appliqué à tout aspect et/ou associé à toute autre caractéristique ou tout autre paramètre décrit ici.One skilled in the art would understand that, unless mutually exclusive, any feature or parameter described in connection with any of the above aspects may be applied to any other aspect. Furthermore, unless mutually exclusive, any feature or parameter described herein may be applied to any aspect and/or in combination with any other feature or parameter described herein.
Des modes de réalisation vont maintenant être décrits à titre d'exemple uniquement, en référence aux Figures, sur lesquelles :
Embodiments will now be described by way of example only, with reference to the Figures, in which:
[Fig. 6C] est une représentation schématique d’un autre exemple de système de carburant alternatif similaire à celui montré sur la Figure 6b mais dans lequel du carburant passant à travers l’échangeur de chaleur secondaire est renvoyé vers la chambre de combustion facultativement après avoir été utilisé dans un ou plusieurs systèmes auxiliaires ;
[Fig. 6C] is a schematic representation of another example of an alternative fuel system similar to that shown in Figure 6b but in which fuel passing through the secondary heat exchanger is returned to the combustion chamber optionally after being used in one or more auxiliary systems;
La
En cours d'utilisation, le flux d'air de cœur A est accéléré et comprimé par le compresseur basse pression 14 et dirigé dans le compresseur haute pression 15 où une compression supplémentaire a lieu. L’air comprimé évacué du compresseur haute pression 15 est dirigé dans l’équipement de combustion 16 où il est mélangé à du carburant et le mélange est brûlé. L’équipement de combustion 16 peut être dénommé la chambre de combustion 16, avec les termes « équipement de combustion 16 » et « chambre de combustion 16 » utilisés de manière interchangeable ici. Les produits de combustion chauds résultants se dilatent alors, et entraînent de ce fait, les turbines haute pression et basse pression 17, 19 avant d'être évacués à travers la tuyère 20 pour fournir une certaine poussée de propulsion. La turbine haute pression 17 entraîne le compresseur haute pression 15 par un arbre d'interconnexion approprié 27. La soufflante 23 agit généralement pour communiquer une pression accrue au flux d’air de contournement B s’écoulant à travers le conduit de contournement 22, de telle sorte que le flux d’air de contournement B est évacué à travers la tuyère d’échappement de contournement 18 pour fournir généralement la majorité de la poussée de propulsion. Le réducteur épicycloïdal 30 est une boîte de réduction.In use, the core air stream A is accelerated and compressed by the low pressure compressor 14 and directed into the high pressure compressor 15 where further compression takes place. The compressed air discharged from the high pressure compressor 15 is directed into the combustion equipment 16 where it is mixed with fuel and the mixture is combusted. The combustion equipment 16 may be referred to as the combustion chamber 16, with the terms “combustion equipment 16” and “combustion chamber 16” used interchangeably herein. The resulting hot combustion products then expand, thereby driving the high pressure and low pressure turbines 17, 19 before being discharged through the nozzle 20 to provide some propulsive thrust. The high pressure turbine 17 drives the high pressure compressor 15 by a suitable interconnecting shaft 27. The blower 23 generally acts to impart increased pressure to the bypass air stream B flowing through the bypass duct 22, such that the bypass air stream B is exhausted through the bypass exhaust nozzle 18 to generally provide the majority of the propulsion thrust. The epicyclic reduction gear 30 is a reduction box.
Un agencement donné à titre d'exemple pour un moteur à turbine à gaz à soufflante à engrenages 10 est montré sur la
Il convient de noter que les termes « turbine basse pression » et « compresseur basse pression » tels qu'ils sont utilisés ici peuvent être pris pour indiquer les étages de turbine de plus basse pression et les étages de compresseur de plus basse pression (c'est-à-dire n'incluant pas la soufflante 23) respectivement et/ou les étages de turbine et de compresseur qui sont reliés ensemble par l'arbre d'interconnexion 26 avec la vitesse de rotation la plus basse dans le moteur (c'est-à-dire n'incluant pas l'arbre de sortie de réducteur qui entraîne la soufflante 23). Dans une certaine littérature, la « turbine basse pression » et le « compresseur basse pression » auxquels il est fait référence ici peuvent en variante être connus sous le nom de « turbine à pression intermédiaire » et « compresseur à pression intermédiaire ». Lorsqu'une telle nomenclature alternative est utilisée, la soufflante 23 peut être désignée premier étage de compression ou étage de compression de plus basse pression.It should be noted that the terms "low pressure turbine" and "low pressure compressor" as used herein may be taken to indicate the lower pressure turbine stages and the lower pressure compressor stages (i.e., not including the fan 23) respectively and/or the turbine and compressor stages that are connected together by the interconnecting shaft 26 with the lowest rotational speed in the engine (i.e., not including the reduction gear output shaft that drives the fan 23). In some literature, the "low pressure turbine" and "low pressure compressor" referred to herein may alternatively be known as an "intermediate pressure turbine" and "intermediate pressure compressor". Where such alternative nomenclature is used, the fan 23 may be referred to as the first compression stage or the lower pressure compression stage.
La boîte d'engrenages épicycloïdale 30 est représentée à titre d'exemple plus en détail dans la
Le réducteur épicycloïdal 30 illustré à titre d’exemple sur les Figures 2 et 3A est du type planétaire, en ce que le porte-satellites 34 est accouplé à un arbre de sortie par l’intermédiaire de liaisons 36, avec la couronne dentée 38 fixe. Cependant, n'importe quel autre type approprié de réducteur épicycloïdal 30 peut être utilisé. À titre d'exemple supplémentaire, le réducteur épicycloïdal 30 peut être un agencement en étoile, dans lequel le porte-satellites 34 est maintenu fixe, avec la couronne (ou anneau) dentée 38 autorisée à tourner. Dans un tel agencement, la soufflante 23 est entraînée par la couronne dentée 38. À titre d'autre exemple alternatif, le réducteur 30 peut être un réducteur différentiel dans lequel la couronne dentée 38 et le porte-satellites 34 sont l'un et l'autre autorisés à tourner.The epicyclic reduction gear 30 illustrated by way of example in Figures 2 and 3A is of the planetary type, in that the planet carrier 34 is coupled to an output shaft via links 36, with the ring gear 38 fixed. However, any other suitable type of epicyclic reduction gear 30 may be used. As a further example, the epicyclic reduction gear 30 may be a star arrangement, in which the planet carrier 34 is held fixed, with the ring gear 38 permitted to rotate. In such an arrangement, the fan 23 is driven by the ring gear 38. As another alternative example, the reduction gear 30 may be a differential reduction gear in which both the ring gear 38 and the planet carrier 34 are permitted to rotate.
On aura à l’esprit que l’agencement montré sur les Figures 2 et 3A est à titre d’exemple uniquement, et que diverses alternatives sont dans le domaine d’application de la présente description. Strictement à titre d'exemple, n'importe quel agencement approprié peut être utilisé pour positionner le réducteur 30 dans le moteur 10 et/ou pour relier le réducteur 30 au moteur 10. À titre d'exemple supplémentaire, les connexions (telles que les liaisons 36, 40 sur l'exemple de la
Ainsi, la présente description s'étend à un moteur à turbine à gaz ayant n'importe quel agencement de styles de réducteur (par exemple en étoile ou planétaire), de structures de support, d'agencement d'arbres d'entrée et de sortie, et d'emplacements de palier.Thus, the present disclosure extends to a gas turbine engine having any arrangement of gearbox styles (e.g., star or planetary), support structures, input and output shaft arrangements, and bearing locations.
Éventuellement, le réducteur peut entraîner des composants supplémentaires et/ou alternatifs (par exemple le compresseur à pression intermédiaire et/ou un surpresseur).Optionally, the reducer can drive additional and/or alternative components (e.g. the intermediate pressure compressor and/or a booster).
D'autres moteurs à turbine à gaz auxquels la présente description peut être appliquée peuvent avoir des configurations alternatives. Par exemple, de tels moteurs peuvent avoir un autre nombre de compresseurs et/ou de turbines et/ou un autre nombre d'arbres d'interconnexion. À titre d'exemple supplémentaire, le moteur à turbine à gaz montré sur la
À titre d’exemple supplémentaire, d’autres moteurs à turbine à gaz auxquels la présente description peut être appliquée peuvent ne pas avoir de réducteur pour le ou les arbres principaux, étant plutôt des moteurs à entraînement direct. Une vue en coupe d’un tel moteur est montrée sur la
En référence à la
En cours d’utilisation, l’air entrant dans l’admission 12 est accéléré par la soufflante 23 pour produire deux flux d’air : un flux d’air de cœur A et un flux d’air de contournement B. Le flux d’air de cœur A s’écoule dans le compresseur à pression intermédiaire 14, et le flux d’air de contournement B passe à travers un conduit de contournement 22 pour fournir une poussée de propulsion. Le compresseur à pression intermédiaire 14 comprime le flux d’air A avant de délivrer cet air au compresseur haute pression 15 où une autre compression a lieu.In use, air entering the intake 12 is accelerated by the blower 23 to produce two air streams: a core air stream A and a bypass air stream B. The core air stream A flows into the intermediate pressure compressor 14, and the bypass air stream B passes through a bypass duct 22 to provide propulsion thrust. The intermediate pressure compressor 14 compresses the air stream A before delivering this air to the high pressure compressor 15 where further compression takes place.
L’air comprimé évacué du compresseur haute pression 15 est dirigé dans l’équipement de combustion 16 où il est mélangé à du carburant F et le mélange est brûlé. L’équipement de combustion 16 peut être dénommé la chambre de combustion 16, avec les termes « équipement de combustion 16 » et « chambre de combustion 16 » utilisés de manière interchangeable ici. Les produits de combustion chauds résultants se dilatent alors, et entraînent de ce fait, les turbines haute pression, à pression intermédiaire et basse pression 17, 19a, 19 avant d’être évacués à travers la tuyère 20 pour fournir une poussée de propulsion supplémentaire. Les turbines haute pression 17, à pression intermédiaire 19a et basse pression 19 entraînent respectivement le compresseur haute pression 15, le compresseur à pression intermédiaire 14 et la soufflante 23, chacun par un arbre d’interconnexion approprié.Compressed air exhausted from the high pressure compressor 15 is directed into the combustion equipment 16 where it is mixed with fuel F and the mixture is combusted. The combustion equipment 16 may be referred to as the combustion chamber 16, with the terms “combustion equipment 16” and “combustion chamber 16” used interchangeably herein. The resulting hot combustion products then expand, thereby driving the high pressure, intermediate pressure and low pressure turbines 17, 19a, 19 before being exhausted through the nozzle 20 to provide additional propulsive thrust. The high pressure 17, intermediate pressure 19a and low pressure 19 turbines respectively drive the high pressure compressor 15, the intermediate pressure compressor 14 and the fan 23, each by a suitable interconnecting shaft.
D'autres moteurs à turbine à gaz auxquels la présente description peut être appliquée peuvent avoir des configurations alternatives. À titre d’exemple, de tels moteurs peuvent avoir un nombre alternatif d’arbres d’interconnexion (par exemple deux) et/ou un nombre alternatif de compresseurs et/ou de turbines. En outre, le moteur peut comprendre un réducteur fourni dans la chaîne cinématique depuis une turbine à un compresseur et/ou une soufflante.Other gas turbine engines to which the present disclosure may be applied may have alternative configurations. For example, such engines may have an alternative number of interconnecting shafts (e.g., two) and/or an alternative number of compressors and/or turbines. Further, the engine may include a reduction gear provided in the drive train from a turbine to a compressor and/or fan.
Alors que l'exemple décrit se rapporte à un turboréacteur à double flux, la description peut s'appliquer, par exemple, à n'importe quel type de moteur à turbine à gaz, tel qu'un rotor ouvert (dans lequel l'étage de soufflante n'est pas entouré par une nacelle) ou un turbopropulseur, par exemple. Dans certains agencements, le moteur à turbine à gaz 10 peut ne pas comprendre un réducteur 30.While the example described relates to a turbofan engine, the description may apply, for example, to any type of gas turbine engine, such as an open rotor (in which the fan stage is not surrounded by a nacelle) or a turboprop, for example. In some arrangements, the gas turbine engine 10 may not include a reduction gear 30.
La géométrie du moteur à turbine à gaz 10, et des composants de celui-ci, est définie par un système d'axes classique, comprenant une direction axiale (qui est alignée sur l'axe de rotation 9), une direction radiale (dans la direction du bas vers le haut sur la
Le carburant F fourni à l’équipement de combustion 16 peut comprendre un carburant hydrocarboné à base fossile, tel que le kérosène. Ainsi, le carburant F peut comprendre des molécules de une ou plusieurs des familles chimiques de n-alcanes, iso-alcanes, cycloalcanes et aromatiques. En outre ou en variante, le carburant F peut comprendre des hydrocarbures renouvelables produits à partir de ressources biologiques ou non biologiques, autrement connu sous le nom de carburant aviation durable (SAF). Dans chacun des exemples fournis, le carburant F peut comprendre un ou plusieurs oligoéléments comportant, par exemple, du soufre, de l’azote, de l’oxygène, des substances inorganiques, et des métaux.The fuel F supplied to the combustion equipment 16 may comprise a fossil-based hydrocarbon fuel, such as kerosene. Thus, the fuel F may comprise molecules from one or more of the chemical families of n-alkanes, isoalkanes, cycloalkanes, and aromatics. Additionally or alternatively, the fuel F may comprise renewable hydrocarbons produced from biological or non-biological resources, otherwise known as sustainable aviation fuel (SAF). In each of the examples provided, the fuel F may comprise one or more trace elements including, for example, sulfur, nitrogen, oxygen, inorganics, and metals.
Les performances fonctionnelles dʼune composition donnée, ou mélange de carburant pour une utilisation dans une mission donnée, peuvent être définies, au moins en partie, par la capacité du carburant à traiter le cycle de Brayton du moteur à turbine à gaz 10. Les paramètres définissant les performances fonctionnelles peuvent comporter, par exemple, une énergie spécifique ; une densité d’énergie ; une stabilité thermique ; et des émissions comportant des matières particulaires. Une énergie spécifique relativement plus élevée (i.e. une énergie par unité de masse), exprimée en MJ/kg, peut réduire au moins partiellement le poids de décollage, ce qui fournit potentiellement une amélioration relative du rendement en carburant. Une densité énergétique relativement plus élevée (i.e. une énergie par unité de volume), exprimée en MJ/L, peut réduire au moins partiellement le volume du carburant au décollage, ce qui peut être particulièrement important pour des missions limitées en volume ou des opérations militaires impliquant un ravitaillement. Une stabilité thermique relativement plus élevée (i.e. le fait d’inhiber la dégradation ou la cokéfaction du carburant sous contrainte thermique) peut permettre au carburant de subir des températures élevées dans le moteur et des injecteurs de carburant, fournissant ainsi potentiellement des améliorations relatives dans l’efficacité de la combustion. Les émissions réduites, comportant des matières particulaires, peuvent permettre une formation de traînée de condensation réduite, tout en réduisant l’impact environnemental d’une mission donnée. D’autres propriétés du carburant peuvent également être essentielles à des performances fonctionnelles. Par exemple, un point de congélation relativement plus faible (°C) peut permettre à des missions à longue portée d’optimiser les profils de vol ; les concentrations minimales aromatiques (%) peuvent assurer un gonflement suffisant de certains matériaux utilisés dans la construction de joints toriques et de joints préalablement exposés aux carburants à fort contenu aromatique ; et, une tension superficielle maximale (mN/m) peut assurer une rupture de pulvérisation et une atomisation suffisantes du carburant.The functional performance of a given composition, or fuel mixture for use in a given mission, may be defined, at least in part, by the fuel's ability to handle the Brayton cycle of the gas turbine engine 10. Parameters defining functional performance may include, for example, specific energy; energy density; thermal stability; and particulate matter emissions. A relatively higher specific energy (i.e., energy per unit mass), expressed in MJ/kg, may at least partially reduce takeoff weight, potentially providing a relative improvement in fuel efficiency. A relatively higher energy density (i.e., energy per unit volume), expressed in MJ/L, may at least partially reduce fuel volume at takeoff, which may be particularly important for volume-limited missions or military operations involving refueling. Relatively higher thermal stability (i.e., inhibiting fuel degradation or coking under thermal stress) can allow the fuel to withstand elevated engine and fuel injector temperatures, potentially providing relative improvements in combustion efficiency. Reduced emissions, including particulate matter, can allow for reduced contrail formation, while reducing the environmental impact of a given mission. Other fuel properties can also be critical to operational performance. For example, a relatively lower freezing point (°C) can allow long-range missions to optimize flight profiles; minimum aromatic concentrations (%) can ensure sufficient swelling of certain materials used in the construction of O-rings and gaskets previously exposed to high aromatic fuels; and, maximum surface tension (mN/m) can ensure sufficient spray breakup and atomization of the fuel.
Le rapport entre le nombre d’atomes d’hydrogène et le nombre d’atomes de carbone dans une molécule peut influencer l’énergie spécifique d’une composition donnée, ou mélange de combustible. Les carburants présentant des rapports supérieurs d’atomes d’hydrogène aux atomes de carbone peuvent avoir des énergies spécifiques plus élevées en l’absence de souche de liaison. Par exemple, les combustibles hydrocarbonés à base fossile peuvent comprendre des molécules ayant environ 7 à 18 carbones, avec une partie significative d’une composition donnée issue de molécules de 9 à 15 carbones, avec une moyenne de 12 carbones.The ratio of the number of hydrogen atoms to the number of carbon atoms in a molecule can influence the specific energy of a given composition, or fuel mixture. Fuels with higher ratios of hydrogen atoms to carbon atoms can have higher specific energies in the absence of bonding strain. For example, fossil-based hydrocarbon fuels may comprise molecules with approximately 7 to 18 carbons, with a significant portion of a given composition derived from molecules with 9 to 15 carbons, with an average of 12 carbons.
Un certain nombre de mélanges de carburant d’aviation durable ont été approuvés pour être utilisés. Par exemple, certaines mélanges approuvés comprennent des rapports de mélange allant jusqu’à 10 % de carburant d’aviation durable, tandis que d’autres mélanges approuvés comprennent des rapports de mélange compris entre 10 % et 50 % de carburant d’aviation durable (le reste comprenant un ou plusieurs combustibles hydrocarbonés à base fossile, tels que le kérosène), avec des compositions supplémentaires en attente d’approbation. Cependant, il existe une prévision dans l’industrie aéronautique selon laquelle des mélanges de carburant d’aviation durable, comprenant jusqu’à (et incluant) 100 % de carburant d’aviation durable (SAF) seront finalement approuvés pour une utilisation.A number of sustainable aviation fuel blends have been approved for use. For example, some approved blends include blend ratios of up to 10% sustainable aviation fuel, while other approved blends include blend ratios of between 10% and 50% sustainable aviation fuel (the balance comprising one or more fossil-based hydrocarbon fuels, such as kerosene), with additional compositions awaiting approval. However, there is an expectation within the aviation industry that sustainable aviation fuel blends, comprising up to (and including) 100% sustainable aviation fuel (SAF), will eventually be approved for use.
Les carburants d’aviation durable peuvent comprendre un ou plusieurs parmi des n-alcanes, des iso-alcanes, des cycloalcanes et des aromatiques, et peuvent être produits, par exemple, à partir dʼun ou plusieurs parmi un gaz de synthèse (gaz de synthèse) ; des lipides (par exemple, matières grasses, huiles et graisses) ; des sucres ; et des alcools. Ainsi, les carburants d’aviation durable peuvent comprendre des teneurs en aromatique et/ou en soufre plus faibles, par rapport à des combustibles hydrocarbonés à base fossile. En outre ou en variante, des carburants d’aviation durable peuvent comprendre l’un et/ou l’autre parmi une teneur en iso-alcane et une teneur en cycloalcane plus élevées, par rapport à des combustibles hydrocarbonés à base fossile. Ainsi, dans certains exemples, des carburants d’aviation durable peuvent comprendre une densité comprise entre 90 % et 98 % de celle du kérosène et/ou un pouvoir calorifique compris entre 101 % et 105 % de celui du kérosène.Sustainable aviation fuels may include one or more of n-alkanes, isoalkanes, cycloalkanes, and aromatics, and may be produced, for example, from one or more of synthesis gas (syngas); lipids (e.g., fats, oils, and greases); sugars; and alcohols. Thus, sustainable aviation fuels may include lower aromatic and/or sulfur contents, relative to fossil-based hydrocarbon fuels. Additionally or alternatively, sustainable aviation fuels may include one or more of higher isoalkane content and cycloalkane content, relative to fossil-based hydrocarbon fuels. Thus, in some examples, sustainable aviation fuels may comprise a density of between 90% and 98% of that of kerosene and/or a calorific value of between 101% and 105% of that of kerosene.
Grâce au moins en partie à la structure moléculaire de combustibles d’aviation durable, des carburants d’aviation durable peuvent fournir des effets bénéfiques comportant, par exemple, une ou plusieurs d’une énergie spécifique plus élevée (malgré, dans certains exemples, une densité d’énergie inférieure) ; une capacité thermique spécifique supérieure ; une stabilité thermique supérieure ; un pouvoir lubrifiant supérieur ; une viscosité inférieure ; une tension de surface inférieure ; un point de congélation inférieur ; des émissions de suie inférieure ; et, des émissions de CO2inférieures, par rapport à des combustibles hydrocarbonés à base fossile (e. g., lorsqu’ils sont brûlés dans l’équipement de combustion 16). Ainsi, par rapport aux combustibles hydrocarbonés à base fossile, tels que le kérosène, les carburants d’aviation durable peuvent conduire à l’une ou l’autre ou aux deux d’une diminution relative de la consommation spécifique de carburant, et d’une diminution relative des coûts de maintenance.Due at least in part to the molecular structure of sustainable aviation fuels, sustainable aviation fuels may provide beneficial effects including, for example, one or more of higher specific energy (despite, in some examples, lower energy density); higher specific heat capacity; higher thermal stability; higher lubricity; lower viscosity; lower surface tension; lower freezing point; lower soot emissions; and, lower CO 2 emissions, relative to fossil-based hydrocarbon fuels (eg, when burned in combustion equipment 16). Thus, relative to fossil-based hydrocarbon fuels, such as kerosene, sustainable aviation fuels may result in either or both of a relative decrease in specific fuel consumption, and a relative decrease in maintenance costs.
La
Au sens de la présente demande, le terme « source de carburant » signifie soit 1) un seul réservoir de carburant soit 2) une pluralité de réservoirs de carburant qui sont interconnectés fluidiquement.For the purposes of this application, the term "fuel source" means either 1) a single fuel tank or 2) a plurality of fuel tanks that are fluidly interconnected.
Dans les présents exemples, la première (et, dans ces exemples, seule) source de carburant comprend un réservoir de carburant central 50, situé principalement dans le fuselage de l’aéronef 1 et une pluralité de réservoirs de carburant d’aile 53a, 53b, où au moins un réservoir de carburant d’aile est situé dans l’aile bâbord et au moins un réservoir de carburant d’aile est situé dans l’aile tribord pour l’équilibrage. Tous les réservoirs 50, 53 sont reliés fluidiquement dans l’exemple représenté, formant ainsi une seule source de carburant. Chacun du réservoir de carburant central 50 et des réservoirs de carburant d’aile 53 peut comprendre une pluralité de réservoirs de carburant interconnectés fluidiquement. On aura à l’esprit que cet agencement de réservoir est fourni à titre d’exemple uniquement, et n’est pas limitatif du champ d’application de cette description.In the present examples, the first (and, in these examples, only) fuel source comprises a central fuel tank 50, located primarily in the fuselage of the aircraft 1 and a plurality of wing fuel tanks 53a, 53b, where at least one wing fuel tank is located in the port wing and at least one wing fuel tank is located in the starboard wing for balancing. All of the tanks 50, 53 are fluidly connected in the illustrated example, thereby forming a single fuel source. Each of the central fuel tank 50 and the wing fuel tanks 53 may comprise a plurality of fluidly interconnected fuel tanks. It will be appreciated that this tank arrangement is provided by way of example only, and is not limiting of the scope of this disclosure.
Dans des exemples alternatifs, les réservoirs de carburant d’aile 53a, 53b peuvent être interconnectés fluidiquement l’un à l’autre, mais pas avec le réservoir de carburant central 50, de telle sorte qu’il y a deux sources de carburant distinctes, qui peuvent chacune être utilisées pour contenir un carburant différent. Trois sources de carburant isolées fluidiquement ou plus peuvent être fournies dans d’autres exemples. Un système de gestion de carburant tel que décrit ci-dessous peut prendre du carburant d’une ou plusieurs des sources de carburant 50, 53 pour alimenter le moteur 10.In alternative examples, the wing fuel tanks 53a, 53b may be fluidically interconnected with each other, but not with the center fuel tank 50, such that there are two separate fuel sources, each of which may be used to hold a different fuel. Three or more fluidically isolated fuel sources may be provided in other examples. A fuel management system as described below may take fuel from one or more of the fuel sources 50, 53 to power the engine 10.
Un exemple de système de carburant 1000 comprenant un trajet d’écoulement de carburant du réservoir de carburant 50 à la chambre de combustion 16 du moteur à turbine à gaz 10 de l’aéronef 1 est représenté schématiquement sur la
Le carburant est pompé depuis le réservoir de carburant 50 (capté à titre d’exemple des différents réservoirs de carburant 50, 53) vers le moteur à turbine à gaz 10 par une pompe d’alimentation en carburant basse pression 1002. Le carburant s’écoule alors à travers un échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 avant de s’écouler à travers une pompe à carburant moteur 1003. La pompe à carburant moteur 1003 peut être décrite comme une pompe à carburant principale. Au moins une partie du carburant s’écoule ensuite à travers un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 et au moins une partie du carburant s’écoule vers la chambre de combustion 16 sans s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006.Fuel is pumped from the fuel tank 50 (exemplarily captured from the various fuel tanks 50, 53) to the gas turbine engine 10 by a low pressure fuel feed pump 1002. The fuel then flows through a primary fuel-oil heat exchanger 1004 before flowing through an engine fuel pump 1003. The engine fuel pump 1003 may be described as a primary fuel pump. At least a portion of the fuel then flows through a secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and at least a portion of the fuel flows to the combustion chamber 16 without flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006.
Dans l’exemple représenté sur la
L’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 peut être qualifié d’échangeur de chaleur carburant-huile principal. L’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 peut être qualifié d’échangeur de chaleur carburant-huile asservi. Le système de gestion de carburant 1500 est agencé de sorte que le carburant atteint l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 avant l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006. Dans cet exemple, une conduite de contournement 1005 est prévue pour permettre à une quantité contrôlée du carburant de passer à travers cette conduite 1005 au lieu de à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. Une telle conduite de contournement 1005 peut être prévue pour l’un ou les deux des échangeurs de chaleur 1004, 1006 dans différentes mises en œuvre. Une ou plusieurs conduites de contournement équivalentes peuvent être fournies pour une huile dans diverses mises en œuvre, permettant ainsi à une quantité contrôlée de lʼhuile de passer à travers cette conduite au lieu de traverser lʼéchangeur de chaleur respectif 1004, 1006.The primary fuel-oil heat exchanger 1004 may be referred to as a primary fuel-oil heat exchanger. The secondary fuel-oil heat exchanger 1006 may be referred to as a slave fuel-oil heat exchanger. The fuel management system 1500 is arranged such that fuel reaches the primary fuel-oil heat exchanger 1004 before the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. In this example, a bypass line 1005 is provided to allow a controlled amount of fuel to pass through this line 1005 instead of through the primary fuel-oil heat exchanger 1004. Such a bypass line 1005 may be provided for one or both of the heat exchangers 1004, 1006 in different implementations. One or more equivalent bypass lines may be provided for oil in various implementations, thereby allowing a controlled amount of the oil to pass through that line instead of through the respective heat exchanger 1004, 1006.
L’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 sont conçus de telle sorte qu’un écoulement d’huile est également transporté à travers celui-ci. L’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 sont conçus de telle sorte que de la chaleur peut être transférée entre l’huile et le carburant s’écoulant à travers ceux-ci. Aux conditions de croisière, la température moyenne de l’écoulement d’huile entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 est supérieure à la température moyenne du carburant entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 respectivement. De cette manière, l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 sont conçus pour transférer de l’énergie thermique d’un écoulement d’huile vers un écoulement de carburant s’écoulant à travers ceux-ci à des conditions de croisière.The primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 are designed such that an oil flow is also carried therethrough. The primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 are designed such that heat can be transferred between the oil and fuel flowing therethrough. At cruising conditions, the average temperature of the oil flow entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is higher than the average temperature of the fuel entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 respectively. In this manner, the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 are configured to transfer thermal energy from an oil flow to a fuel flow flowing therethrough at cruise conditions.
Dans divers agencements du système de gestion de carburant 1500, l’huile s’écoule à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 avant de traverser l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004, et ne s’écoule pas à travers des composants moteurs qui augmenteraient sa température entre eux. L’huile est donc plus chaude à l’entrée de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 qu’à l’entrée de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. En revanche, le carburant s’écoule à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 avant de s’écouler à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006. Dans cet agencement, la température de carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 est supérieure à la température de carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. La pompe à carburant moteur 1003 est placée en amont de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006, c’est-à-dire qu’elle n’est pas exposée à ces températures de carburant davantage élevées.In various arrangements of the fuel management system 1500, oil flows through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 before passing through the primary fuel-oil heat exchanger 1004, and does not flow through engine components which would increase its temperature therebetween. The oil is therefore hotter at the inlet of the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 than at the inlet of the primary fuel-oil heat exchanger 1004. In contrast, the fuel flows through the primary fuel-oil heat exchanger 1004 before flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. In this arrangement, the fuel temperature exiting the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is higher than the fuel temperature exiting the primary fuel-oil heat exchanger 1004. The engine fuel pump 1003 is positioned upstream of the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, i.e. it is not exposed to these higher fuel temperatures.
L’huile peut s’écouler à travers un échangeur de chaleur air-huile (non représenté) ainsi qu’à travers les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire 1004, 1006 si une perte de chaleur supplémentaire de l’huile est souhaitée, au-delà de celle à absorber par le carburant. Par exemple, l’huile peut traverser l’échangeur de chaleur air-huile après passage à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 et avant d’entrer dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. L’échangeur de chaleur air-huile peut être le seul composant (outre les tuyaux) à travers lequel l’huile passe entre l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 et l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. Aucun échangeur de chaleur air-huile ne peut être fourni dans dʼautres exemples, ou un échangeur de chaleur air-huile fourni peut être situé différemment. L’huile peut être renvoyée aux paliers et/ou autres composants de moteur qu’elle sert à lubrifier et/ou refroidir après sortie de l’échangeur de chaleur primaire 1004. L’huile peut être renvoyée dans un réservoir d’huile 2002, comme décrit ci-après, après sortie de l’échangeur de chaleur primaire 1004, ou éventuellement après sortie des paliers et/ou autres composants du moteur, qu’elle est utilisée pour lubrifier et/ou refroidir, avant d’être ensuite renvoyée à l’échangeur de chaleur secondaire 1006.The oil may flow through an air-oil heat exchanger (not shown) as well as through the primary and secondary fuel-oil heat exchangers 1004, 1006 if additional heat loss from the oil is desired, beyond that to be absorbed by the fuel. For example, the oil may pass through the air-oil heat exchanger after passing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and before entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004. The air-oil heat exchanger may be the only component (other than the pipes) through which the oil passes between the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and the primary fuel-oil heat exchanger 1004. No air-oil heat exchanger may be provided in other examples, or a provided air-oil heat exchanger may be differently located. The oil may be returned to the bearings and/or other engine components for lubrication and/or cooling after exiting the primary heat exchanger 1004. The oil may be returned to an oil reservoir 2002, as described below, after exiting the primary heat exchanger 1004, or optionally after exiting the bearings and/or other engine components for lubrication and/or cooling, before then being returned to the secondary heat exchanger 1006.
La
Le système de carburant 6000 de la
Dans l’exemple illustré, la soupape de remise en circulation 6010 est située en aval de l’entrée 1006a de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006, mais en amont de sa sortie 1006b. Il est envisagé que la soupape de remise en circulation 6010 puisse être située en amont de l’entrée 1006a de l’échangeur de chaleur secondaire 1006 dans d’autres exemples (par exemple comme décrit ci-après par rapport à la [Fig. 6C] et la
La soupape de remise en circulation 6010 est agencée pour permettre à une quantité contrôlée de carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur primaire 1004 mais n’a pas traversé l’échangeur de chaleur secondaire 1006 d’être renvoyée vers l’entrée 1004a de l’échangeur de chaleur primaire 1004. Cela fournit un mécanisme de contrôle de l’écoulement de carburant du système de carburant 6000, en retournant le carburant qui a traversé l’échangeur de chaleur primaire 1004 (et éventuellement également la pompe 1003) à une position sur le trajet d’écoulement avant l’échangeur de chaleur principal 1004 (et éventuellement également avant la pompe 1003).The recirculation valve 6010 is arranged to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary heat exchanger 1004 but has not passed through the secondary heat exchanger 1006 to be returned to the inlet 1004a of the primary heat exchanger 1004. This provides a mechanism for controlling the fuel flow of the fuel system 6000, by returning fuel that has passed through the primary heat exchanger 1004 (and possibly also the pump 1003) to a position in the flow path before the primary heat exchanger 1004 (and possibly also before the pump 1003).
Le contrôle de l’écoulement de carburant dans le système de carburant 6000 peut fonctionner pour fournir des caractéristiques souhaitées du carburant (telles que la température et le débit) à l’entrée de la chambre de combustion 16. En particulier, le débit de carburant vers la chambre de combustion 16 peut être ajusté sans changer la vitesse de la pompe 1003 si la soupape de remise en circulation 6010 est située après la pompe 1003 et la proportion remise en circulation est variée – cela peut être d’une utilité particulière dans des mises en œuvre dans lesquelles la vitesse de pompe est directement liée à la vitesse d’arbre du moteur, ce qui permet une variation de débit vers la chambre de combustion 16 à une vitesse de pompe donnée. Dans des mises en œuvre dans lesquelles du carburant qui circule à travers l’échangeur de chaleur secondaire 1006 n’est pas renvoyé vers la chambre de combustion 16, le changement d’une proportion de carburant envoyée à cet échangeur de chaleur 1006 peut également être utilisé pour contrôler le débit de carburant dans la chambre de combustion 16.Control of fuel flow in the fuel system 6000 may operate to provide desired fuel characteristics (such as temperature and flow rate) at the inlet to the combustion chamber 16. In particular, the fuel flow rate to the combustion chamber 16 may be adjusted without changing the speed of the pump 1003 if the recirculation valve 6010 is located after the pump 1003 and the proportion recirculated is varied – this may be of particular utility in implementations in which the pump speed is directly related to the engine shaft speed, allowing for variation in flow rate to the combustion chamber 16 at a given pump speed. In implementations in which fuel flowing through the secondary heat exchanger 1006 is not returned to the combustion chamber 16, changing a proportion of fuel sent to that heat exchanger 1006 may also be used to control the flow rate of fuel into the combustion chamber 16.
Une conduite 6011, qui peut être qualifiée de conduite de remise en circulation car elle transporte un carburant d’un point le long du trajet principal d’écoulement à travers le moteur 10 vers un point antérieur le long de ce trajet d’écoulement de telle sorte que le carburant remis en circulation doit traverser une section du trajet d’écoulement plus qu’une fois, peut donc être prévue, menant de la soupape de remise en circulation 6010 à un point du trajet d’écoulement en amont de l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire 1004. Dans l’exemple illustré, la conduite de remise en circulation 6011 renvoie le carburant remis en circulation à un point du trajet d’écoulement en amont à la fois de la pompe principale 1003 et de l’échangeur de chaleur primaire 1004, de telle sorte que le carburant remis en circulation traverse ces deux composants deux fois.A line 6011, which may be referred to as a recirculation line because it transports fuel from a point along the main flow path through the engine 10 to an earlier point along that flow path such that the recirculated fuel must pass through a section of the flow path more than once, may thus be provided, leading from the recirculation valve 6010 to a point in the flow path upstream of the inlet of the primary heat exchanger 1004. In the illustrated example, the recirculation line 6011 returns the recirculated fuel to a point in the flow path upstream of both the main pump 1003 and the primary heat exchanger 1004, such that the recirculated fuel passes through both of these components twice.
La
La
Dans les différents exemples décrits ci-dessus, l’aéronef 1 comprend un système d’huile à remise en circulation 2000 agencé pour alimenter de l’huile pour lubrifier et/ou éliminer la chaleur d’une pluralité de composants. Le système d’huile à remise en circulation comprend un système d’huile à boucle fermée, et peut être constitué d’une boucle fermée unique dans certaines mises en œuvre. Un exemple d’un système d’huile à boucle fermée 2000 est représenté schématiquement sur la
Le système d’huile à boucle fermée 2000 comprend un réservoir d’huile 2002 approprié pour contenir un volume d’huile. Dans certaines mises en œuvre, les gaz sont retirés de l’huile au sein du réservoir d’huile 2002 par un dé-aérateur.The closed loop oil system 2000 includes an oil reservoir 2002 suitable for holding a volume of oil. In some implementations, gases are removed from the oil within the oil reservoir 2002 by a de-aerator.
Une pompe d’alimentation 2004 est conçue pour pomper de l’huile du réservoir d’huile 2002 à l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006. La température moyenne de l’huile entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006, aux conditions de croisière, est supérieure à la température moyenne de carburant entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006. Dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006, l’énergie thermique est transférée de l’écoulement d’huile vers l’écoulement du carburant. De cette manière, la température moyenne de l’écoulement d’huile sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 est inférieure à la température moyenne de l’écoulement d’huile entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006. De cette manière également, la température moyenne du carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 est supérieure à la température moyenne de carburant entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006.A feed pump 2004 is configured to pump oil from the oil reservoir 2002 to the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. The average temperature of the oil entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, at cruising conditions, is higher than the average temperature of fuel entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. In the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, thermal energy is transferred from the oil flow to the fuel flow. In this manner, the average temperature of the oil flow exiting the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is lower than the average temperature of the oil flow entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. Also in this manner, the average temperature of the fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is higher than the average temperature of the fuel entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006.
Depuis l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006, l’huile circule alors vers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. Dans certaines mises en œuvre, l’huile peut s’écouler à travers un échangeur de chaleur air-huile (non représenté) entre l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 et l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004.From the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, the oil then flows to the primary fuel-oil heat exchanger 1004. In some implementations, the oil may flow through an air-oil heat exchanger (not shown) between the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and the primary fuel-oil heat exchanger 1004.
Dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004, l’énergie thermique est transférée de l’écoulement d’huile vers l’écoulement du carburant. De cette manière, la température moyenne de l’écoulement d’huile sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 est inférieure à la température moyenne de l’écoulement d’huile entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. De cette manière également, la température moyenne du carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 est supérieure à la température moyenne de carburant entrant dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004.In the primary fuel-oil heat exchanger 1004, thermal energy is transferred from the oil flow to the fuel flow. In this manner, the average temperature of the oil flow exiting the primary fuel-oil heat exchanger 1004 is lower than the average temperature of the oil flow entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004. Also in this manner, the average temperature of the fuel exiting the primary fuel-oil heat exchanger 1004 is higher than the average temperature of the fuel entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004.
À partir de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004, l’écoulement d’huile est ensuite acheminé à travers les composants de moteur 2006, que l’huile est destinée à refroidir et/ou lubrifier. L’huile sert de lubrifiant et de liquide de refroidissement au sein des composants de moteur 2006 et permet de gagner de la chaleur des composants de moteur 2006 au cours du procédé. Les composants de moteur 2006 peuvent comprendre une ou plusieurs chambres de palier.From the primary fuel-oil heat exchanger 1004, the oil flow is then routed through the engine components 2006, which the oil is intended to cool and/or lubricate. The oil serves as a lubricant and coolant within the engine components 2006 and helps to gain heat from the engine components 2006 in the process. The engine components 2006 may include one or more bearing chambers.
Depuis les composants de moteur 2006, l’huile est collectée dans le carter 2008. Une pompe de récupération 2010 est conçue pour pomper de lʼhuile du carter 2008 en retour dans le réservoir dʼhuile 2002.Since the 2006 engine components, oil has been collected in the 2008 crankcase. A 2010 scavenge pump is designed to pump oil from the 2008 crankcase back into the 2002 oil reservoir.
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On aura à l’esprit que dans des mises en œuvre telles que celle illustrée sur la
Les inventeurs étaient conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durables, peut conduire à des propriétés de carburant différentes, et que le fonctionnement du moteur peut être optimisé pour ces différentes propriétés de carburant. Des carburants ayant un pouvoir calorifique supérieur tels que revendiqués peuvent également avoir une stabilité thermique plus grande, permettant au carburant d’absorber plus de chaleur, ce qui fournit un refroidissement d’huile amélioré et/ou des propriétés de combustion améliorées dans la chambre de combustion. La remise en circulation du carburant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 peut permettre au carburant de recevoir plus de chaleur de l’huile, augmentant la température de carburant et améliorant le refroidissement de l’huile.The inventors were aware that using fuels different from traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, can result in different fuel properties, and that engine operation can be optimized for these different fuel properties. Fuels having a higher heating value as claimed can also have greater thermal stability, allowing the fuel to absorb more heat, which provides improved oil cooling and/or improved combustion properties in the combustion chamber. Recirculating the fuel through the primary fuel-oil heat exchanger 1004 can allow the fuel to receive more heat from the oil, increasing the fuel temperature and improving oil cooling.
Une soupape de remise en circulation 6010 peut être située en aval de la pompe à carburant 1003, et peut donc fournir une flexibilité améliorée de l’écoulement de carburant. Un débit de carburant inférieur à la chambre de combustion 16 peut donc être fourni pour un carburant à pouvoir calorifique plus élevé, sans changer la vitesse de pompe, en augmentant plutôt la quantité de remise en circulation.A recirculation valve 6010 may be located downstream of the fuel pump 1003, and thus may provide improved fuel flow flexibility. A lower fuel flow rate to the combustion chamber 16 may thus be provided for higher calorific value fuel, without changing the pump speed, but rather by increasing the amount of recirculation.
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Étape 10100 : Lʼobtention/sélection dʼun carburant à fournir au moteur à turbine à gaz 10, dans lequel le pouvoir calorifique du carburant est dʼau moins 43,5 MJ/kg, et éventuellement entre 43,5 et 44 MJ/kg.Step 10100: Obtaining/selecting a fuel to be supplied to the gas turbine engine 10, wherein the calorific value of the fuel is at least 43.5 MJ/kg, and optionally between 43.5 and 44 MJ/kg.
L’obtention du carburant peut comprendre la sélection d’un seul carburant. L’obtention du carburant peut alternativement comprendre la sélection d’un mélange de carburant.Obtaining fuel may include selecting a single fuel. Obtaining fuel may alternatively include selecting a fuel blend.
Le carburant choisi peut être le seul carburant à bord de l’aéronef 1. En tant que telle, la sélection du carburant peut être réalisée pendant le ravitaillement de l’aéronef. Alternativement, le carburant choisi peut être l’un de plusieurs carburants à bord de l’aéronef 1, ou un mélange de multiples carburants à bord de l’aéronef. Ainsi, la sélection du carburant peut être effectuée pendant le vol. Le processus de sélection peut être automatisé. Par exemple, un contrôleur embarqué peut être conçu pour sélectionner et/ou mélanger du ou des carburant stockés dans un ou plusieurs réservoirs de carburant 50, 53 pour fournir un carburant au pouvoir calorifique souhaité. Le contrôleur peut stocker les pouvoirs calorifiques et les emplacements de réservoir pour les carburants à bord et calculer le rapport de mélange de carburant (qui peut ne pas comporter de mélange de carburants) pour fournir un carburant au pouvoir calorifique souhaité.The selected fuel may be the only fuel on board the aircraft 1. As such, the fuel selection may be performed while the aircraft is being refueled. Alternatively, the selected fuel may be one of multiple fuels on board the aircraft 1, or a blend of multiple fuels on board the aircraft. Thus, the fuel selection may be performed during flight. The selection process may be automated. For example, an onboard controller may be configured to select and/or blend fuel(s) stored in one or more fuel tanks 50, 53 to provide a fuel of the desired calorific value. The controller may store the calorific values and tank locations for the onboard fuels and calculate the fuel blend ratio (which may not include a blend of fuels) to provide a fuel of the desired calorific value.
Étape 10200 : Fourniture du carburant à la chambre de combustion 16 par l’intermédiaire du système de gestion de carburant 6500.Step 10200: Delivering fuel to the combustion chamber 16 via the fuel management system 6500.
Comme abordé par rapport à la
Éventuellement, le procédé peut comprendre en outre :Optionally, the method may further comprise:
Étape 10300 : Contrôle actif d’une quantité de carburant sortant de l’échangeur de chaleur primaire 1004 pour être remis en circulation vers une entrée 1004a de l’échangeur de chaleur primaire 1004 plutôt que de s’écouler vers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 ou directement vers la chambre de combustion 16, en utilisant une soupape de remise en circulation 6010. Cette remise en circulation peut également amener du carburant qui a déjà traversé la pompe à carburant moteur 1003 en retour vers une position en amont de la pompe à carburant moteur 1003, comme décrit ci-dessus.Step 10300: Actively controlling an amount of fuel exiting the primary heat exchanger 1004 to be recirculated to an inlet 1004a of the primary heat exchanger 1004 rather than flowing to the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 or directly to the combustion chamber 16, using a recirculation valve 6010. This recirculation may also bring fuel that has already passed through the engine fuel pump 1003 back to a position upstream of the engine fuel pump 1003, as described above.
Ce contrôle actif peut être effectué en fonction d’un ou plusieurs paramètres tels que :
This active control can be performed based on one or more parameters such as:
• Vitesse d’arbre de cœur et demande de poussée du moteur ;
• Heart shaft speed and engine thrust demand;
• Température actuelle du carburant et/ou température de l’huile ;
• Current fuel temperature and/or oil temperature;
• Valeur calorifique de carburant ;
• Calorific value of fuel;
• Vitesse de rotation de soufflante ;
• Blower rotation speed;
• • Débit de carburant vers la chambre de combustion (couramment dénommé WFE - poids d’écoulement de carburant de moteur principal) ; et
• • Fuel flow to the combustion chamber (commonly referred to as WFE – weight of main engine fuel flow); and
• Vitesse de pompe à carburant principale/moteur, ou options de vitesse.• Main fuel pump/engine speed, or speed options.
Par exemple, un pourcentage plus élevé du carburant sortant de la pompe peut être dirigé en retour vers l’entrée de pompe pour des carburants avec un pouvoir calorifique supérieurFor example, a higher percentage of the fuel exiting the pump can be directed back to the pump inlet for fuels with a higher calorific value.
Dans des exemples alternatifs, le contrôle de la quantité de carburant sortant de l’échangeur de chaleur primaire 1004 à remettre en circulation peut ne pas être une étape de procédé active – à la place, une proportion définie, fixe du carburant peut être remise en circulation. Par exemple, 70 %, 75 %, 80 %, 85 % ou 90 % du carburant peuvent être remis en circulation en croisière. La proportion remise en circulation peut être plus élevée pour une pompe plus récente, pour un carburant et un moteur donnés. La proportion remise en circulation peut être plus élevée pour un carburant de pouvoir calorifique plus élevé, pour un état de pompe donné et un moteur.In alternative examples, controlling the amount of fuel exiting the primary heat exchanger 1004 to be recirculated may not be an active process step—instead, a defined, fixed proportion of the fuel may be recirculated. For example, 70%, 75%, 80%, 85%, or 90% of the fuel may be recirculated at cruise. The proportion recirculated may be higher for a newer pump, for a given fuel and engine. The proportion recirculated may be higher for a higher calorific value fuel, for a given pump condition and engine.
En particulier pour des architectures de moteur dans lesquelles la vitesse de pompe à carburant est directement liée à la vitesse d’arbre (par exemple, un rapport de vitesse d’arbre à la vitesse de pompe est fixe, ou dans lequel seulement certains rapports de vitesse d’arbre à la vitesse de pompe sont possibles, au moins dans des conditions de croisière), le carburant peut être gaspillé si le fonctionnement du moteur n’est pas ajusté. La remise en circulation de davantage de carburant peut donc permettre une vitesse plus faible de carburant atteignant la chambre de combustion tout en maintenant constante un débit de carburant à travers la pompe 1003.Particularly for engine architectures in which the fuel pump speed is directly related to the shaft speed (e.g., a ratio of shaft speed to pump speed is fixed, or in which only certain ratios of shaft speed to pump speed are possible, at least under cruising conditions), fuel can be wasted if the engine operation is not adjusted. Recirculating more fuel can therefore allow a lower velocity of fuel reaching the combustion chamber while maintaining a constant fuel flow rate through the pump 1003.
L’agencement du système de gestion de carburant 6500 ci-dessus, avec une remise en circulation du carburant se produisant, peut donc assurer une meilleure flexibilité de l’écoulement de carburant. Un ou plusieurs soupapes, pompes et/ou capteurs contrôlables supplémentaires ou alternatifs peuvent être fournis dans diverses mises en œuvre pour faciliter le contrôle d’écoulement de carburant.The arrangement of the above fuel management system 6500, with fuel recirculation occurring, may therefore provide greater flexibility in fuel flow. One or more additional or alternative controllable valves, pumps and/or sensors may be provided in various implementations to facilitate fuel flow control.
Les inventeurs étaient également conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durable, peut conduire à des propriétés de carburant différentes, et que les paramètres aux conditions de croisière peuvent être ajustés pour utiliser les différentes propriétés de carburant. En particulier, certains carburants peuvent être chauffés à des températures plus élevées dans les échangeurs de chaleur carburant-huile 1004, 1006 que les carburants traditionnels. Cela peut améliorer le refroidissement de l’huile avant son retour au reste du moteur à turbine, et/ou améliorer le rendement de combustion du carburant. En utilisant le carburant pour absorber plus de chaleur de l’huile, plutôt que de s’appuyer sur le transfert de chaleur de l’huile vers l’environnement/air (par exemple, dans un échangeur de chaleur huile-air) on fournit un moteur à turbine plus performant thermiquement. En outre, le refroidissement amélioré de l’huile peut à son tour améliorer l’effet de refroidissement de l’huile sur les composants du moteur à travers lesquels elle s’écoule.The inventors were also aware that using fuels other than traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, can result in different fuel properties, and that the cruise parameters can be adjusted to utilize the different fuel properties. In particular, certain fuels can be heated to higher temperatures in the fuel-oil heat exchangers 1004, 1006 than traditional fuels. This can improve the cooling of the oil before it is returned to the rest of the turbine engine, and/or improve the combustion efficiency of the fuel. Using the fuel to absorb more heat from the oil, rather than relying on heat transfer from the oil to the environment/air (e.g., in an oil-air heat exchanger) provides a more thermally efficient turbine engine. Furthermore, the improved oil cooling can in turn improve the cooling effect of the oil on the engine components through which it flows.
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Étape 11100 : Fourniture d’un carburant à la chambre de combustion 16 du moteur à turbine à gaz 10 par l’intermédiaire d’un système de gestion de carburant 1500.Step 11100: Providing fuel to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10 via a fuel management system 1500.
Comme abordé par rapport à la
Étape 11200 : Contrôler du système de gestion de carburant 1500 de manière à élever la température de carburant à au moins 135 °C à l’entrée de la chambre de combustion 16 aux conditions de croisière.Step 11200: Control the fuel management system 1500 so as to raise the fuel temperature to at least 135°C at the inlet of the combustion chamber 16 at cruise conditions.
Le contrôle 11200 du système de gestion de carburant 1500 peut comprendre le contrôle d’un écoulement de carburant à travers les échangeurs de chaleur – par exemple la remise en circulation d’une proportion variable du carburant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004, et/ou le fait de permettre à une proportion variable du carburant de contourner l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004. Alors que la
Le contrôle 11200 du système de gestion de carburant 1500 peut comprendre le contrôle d’un écoulement de carburant à travers les échangeurs de chaleur – par exemple permettant à une proportion variable du carburant de contourner l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 ou l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006. Une ou plusieurs soupapes ou pompes contrôlables, et éventuellement un ou plusieurs capteurs, peuvent être fournis en conséquence pour faciliter le contrôle de l’écoulement de carburant.Control 11200 of fuel management system 1500 may include controlling fuel flow through the heat exchangers – for example allowing a variable proportion of the fuel to bypass primary fuel-oil heat exchanger 1004 or secondary fuel-oil heat exchanger 1006. One or more controllable valves or pumps, and optionally one or more sensors, may be provided accordingly to facilitate controlling fuel flow.
En complément ou alternativement, comme pour l’écoulement de carburant, l’écoulement d’huile peut être contrôlé en utilisant une ou plusieurs conduites de contournement, lorsqu’elles sont présentes, permettant à l’huile de contourner un ou plusieurs échangeurs de chaleur 1004, 1006 au lieu de s’écouler à travers ceux-ci. L’huile peut également être remise en circulation dans certaines mises en œuvre, et/ou l’écoulement d’huile peut être ajusté en contrôlant une ou plusieurs pompes à huile. Une ou plusieurs soupapes et/ou pompes contrôlables, et éventuellement un ou plusieurs capteurs, peuvent être fournis en conséquence pour faciliter le contrôle de l’écoulement de l’huile.Additionally or alternatively, as with fuel flow, oil flow may be controlled using one or more bypass lines, where present, allowing oil to bypass one or more heat exchangers 1004, 1006 instead of flowing through them. Oil may also be recirculated in some implementations, and/or oil flow may be adjusted by controlling one or more oil pumps. One or more controllable valves and/or pumps, and optionally one or more sensors, may be provided accordingly to facilitate control of oil flow.
Le système d’échange de chaleur peut comprendre un contrôleur agencé pour mettre en œuvre ce contrôle (de l’écoulement de carburant et/ou de l’écoulement d’huile). Le contrôleur peut recevoir des entrées d’un ou plusieurs capteurs de température, et peut contrôler une ou plusieurs soupapes (par exemple la soupape de remise en circulation 6010), et/ou la pompe 1003, en fonction des données reçues. Une ou plusieurs pompes d’alimentation en huile et/ou pompes de récupération peuvent également être contrôlées par le contrôleur.The heat exchange system may include a controller arranged to implement this control (of the fuel flow and/or the oil flow). The controller may receive inputs from one or more temperature sensors, and may control one or more valves (e.g. the recirculation valve 6010), and/or the pump 1003, based on the data received. One or more oil feed pumps and/or scavenge pumps may also be controlled by the controller.
L’écoulement du carburant peut être contrôlé à l’aide d’une soupape de remise en circulation 6010 telle que décrite ci-dessus. En variante ou en complément, l’écoulement de carburant peut être contrôlé en utilisant une ou plusieurs conduites de contournement 1005 (comme illustré sur la
Le chauffage du carburant à des températures plus élevées que précédemment utilisées peut améliorer le refroidissement de l’huile avant qu’elle soit renvoyée au reste du moteur à turbine, et/ou peut améliorer l’efficacité de la combustion du carburant. Le positionnement de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 après la pompe à carburant moteur 1003 peut faciliter l’obtention de températures de carburant plus élevées sans compromettre la longévité de la pompe à carburant.Heating the fuel to higher temperatures than previously used may improve cooling of the oil before it is returned to the remainder of the turbine engine, and/or may improve fuel combustion efficiency. Positioning the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 after the engine fuel pump 1003 may facilitate achieving higher fuel temperatures without compromising fuel pump longevity.
Le procédé de la
Les inventeurs étaient conscients que, notamment avec l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durable, des propriétés de carburant aux conditions de croisière peuvent être contrôlées par gestion soigneuse des moteurs afin d’améliorer les performances. Dans ce cas, une viscosité plus faible peut être obtenue, ce qui peut affecter l’efficacité de la combustion, notamment par rapport à la performance de pulvérisation de la tuyère de carburant au sein de la chambre de combustion 16. La performance de pulvérisation de tuyère de carburant affecte l’efficacité de combustion du carburant. Une viscosité plus faible du carburant aux conditions de croisière peut être plus propice à un moteur plus efficace. Le débit de carburant peut être optimisé pour améliorer le rendement du moteur à turbine, auquel la plus faible viscosité dudit carburant peut contribuer.The inventors were aware that, particularly with the use of fuels other than traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, fuel properties at cruise conditions can be controlled by careful engine management to improve performance. In this case, a lower viscosity can be achieved, which can affect combustion efficiency, particularly with respect to the atomization performance of the fuel nozzle within the combustion chamber 16. The fuel nozzle atomization performance affects the combustion efficiency of the fuel. A lower viscosity of the fuel at cruise conditions can be more conducive to a more efficient engine. The fuel flow rate can be optimized to improve the efficiency of the turbine engine, to which the lower viscosity of said fuel can contribute.
La
Étape 12100 : Fourniture d’un carburant à la chambre de combustion 16 du moteur à turbine à gaz 10 par l’intermédiaire d’un système de gestion de carburant 1500.Step 12100: Providing fuel to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10 via a fuel management system 1500.
Comme abordé par rapport à la
Étape 12200 : Contrôle du système de gestion de carburant 1500 de manière à ajuster la viscosité de carburant à moins de 0,58 mm2/s à l’entrée de la chambre de combustion 16 dans des conditions de croisière.Step 12200: Controlling the fuel management system 1500 so as to adjust the fuel viscosity to less than 0.58 mm 2 /s at the inlet of the combustion chamber 16 under cruise conditions.
Une gestion des moteurs soigneuse pour obtenir une viscosité inférieure de carburant à l’entrée de la chambre de combustion 16 peut améliorer l’efficacité de la combustion, en particulier par rapport à la performance de pulvérisation de tuyère de carburant au sein de la chambre de combustion. Des propriétés d’écoulement de carburant, d’écoulement d’huile et/ou une ou plusieurs autres propriétés d’échange de chaleur peuvent être ajustées pour fournir cette différence de viscosité.Careful engine management to achieve a lower fuel viscosity at the inlet to the combustion chamber 16 can improve combustion efficiency, particularly relative to fuel nozzle spray performance within the combustion chamber. Fuel flow properties, oil flow properties, and/or one or more other heat exchange properties can be adjusted to provide this viscosity difference.
Le contrôle 12200 du système de gestion de carburant 1500 peut donc comprendre le contrôle d’un écoulement de carburant et/ou d’un écoulement d’huile à travers les échangeurs de chaleur comme décrit ci-dessus – par exemple la remise en circulation d’une proportion variable du carburant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004, et/ou le fait de permettre à une proportion variable du carburant de contourner l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire et/ou secondaire 1004, 1006, comme décrit ci-dessus par rapport à la
Par exemple, l’écoulement de carburant peut être contrôlé à l’aide de la soupape de remise en circulation 6010, de manière similaire au système de gestion de carburant 6000, et/ou en ajustant la proportion de carburant envoyée par l’intermédiaire de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1004 ou par l’intermédiaire d’une conduite de contournement 1005.For example, fuel flow may be controlled using the recirculation valve 6010, similar to the fuel management system 6000, and/or by adjusting the proportion of fuel sent through the secondary fuel-oil heat exchanger 1004 or through a bypass line 1005.
Le procédé de la
Les inventeurs étaient conscients que l’utilisation de carburants différents des carburants à base de kérosène traditionnels, tels que des carburants d’aviation durable, peut conduire à des propriétés de carburant différentes, et que les paramètres aux conditions de croisière peuvent être ajustés pour utiliser les différentes propriétés de carburant. Par exemple, certains carburants peuvent avoir une stabilité thermique supérieure et/ou une capacité de chaleur supérieure, ce qui permet un transfert de chaleur accru vers le carburant et/ou une température de fonctionnement plus élevée. En particulier, une plus grande quantité de chaleur peut être transférée de l’huile au carburant dans les échangeurs de chaleur carburant-huile 1004, 1006 dans certaines mises en œuvre. Cela peut améliorer le refroidissement de l’huile avant son retour au reste du moteur à turbine. Cela améliore à son tour l’effet de refroidissement de l’huile sur les composants du moteur à travers lesquels elle s’écoule. Une température accrue de carburant peut également améliorer l’efficacité de la combustion dans la chambre de combustion 16.The inventors were aware that the use of fuels other than traditional kerosene-based fuels, such as sustainable aviation fuels, may result in different fuel properties, and that the parameters at cruise conditions may be adjusted to utilize the different fuel properties. For example, some fuels may have greater thermal stability and/or heat capacity, which allows for increased heat transfer to the fuel and/or a higher operating temperature. In particular, more heat may be transferred from the oil to the fuel in the fuel-oil heat exchangers 1004, 1006 in some implementations. This may improve the cooling of the oil before it is returned to the remainder of the turbine engine. This in turn improves the cooling effect of the oil on the engine components through which it flows. Increased fuel temperature may also improve combustion efficiency in the combustor 16.
La
Étape 13100 : Fourniture d’un carburant à la chambre de combustion 16 du moteur à turbine à gaz 10 par l’intermédiaire d’un système de gestion de carburant 1500.Step 13100: Providing fuel to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10 via a fuel management system 1500.
Comme abordé par rapport à la
Étape 13200 : Contrôle du système de gestion de carburant 1500 de manière à transférer 200 à 600 kJ/m3de la chaleur au carburant à partir de l’huile dans l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire dans des conditions de croisière (le transfert de chaleur étant mesuré par volume unitaire du carburant atteignant la chambre de combustion 16).Step 13200: Controlling the fuel management system 1500 so as to transfer 200 to 600 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions (heat transfer being measured per unit volume of fuel reaching the combustion chamber 16).
La pompe à carburant 1003 est située entre les deux échangeurs de chaleur 1004, 1006 le long du trajet d’écoulement – i.e. en aval de l’échangeur de chaleur primaire mais en amont de l’échangeur de chaleur secondaire.The fuel pump 1003 is located between the two heat exchangers 1004, 1006 along the flow path – i.e. downstream of the primary heat exchanger but upstream of the secondary heat exchanger.
Le contrôle 13200 du système de gestion de carburant 1500 peut donc comprendre le contrôle d’un écoulement de carburant et/ou d’un écoulement d’huile à travers les échangeurs de chaleur – par exemple la remise en circulation d’une proportion variable du carburant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004, et/ou le fait de permettre à une proportion variable du carburant de contourner l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire et/ou secondaire 1004, 1006, comme décrit ci-dessus par rapport à la
Par exemple, une soupape de dosage de carburant (FMV) 6014 telle qu’illustrée sur la
L’ajustement de paramètres d’échange de chaleur dans des conditions de croisière peut fournir des performances de moteur plus efficaces.Adjusting heat exchange parameters under cruising conditions can provide more efficient engine performance.
Le procédé de la
Il sera entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que diverses modifications et améliorations peuvent être apportées sans s'écarter des concepts décrits ici. Sauf exclusion mutuelle, toute caractéristique peut être employée séparément ou en combinaison avec d'autres caractéristiques et la description s'étend à et inclut toutes les combinaisons et sous-combinaisons d'une ou plusieurs caractéristiques décrites ici.It will be understood that the invention is not limited to the embodiments described above and that various modifications and improvements may be made without departing from the concepts described herein. Except where mutually exclusive, any feature may be employed separately or in combination with other features and the description extends to and includes all combinations and subcombinations of one or more features described herein.
Claims (15)
une chambre de combustion (16) agencée pour brûler un carburant ; et
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion (16), dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
deux échangeurs de chaleur carburant-huile à travers lesquels lʼhuile et le carburant s’écoulent, les échangeurs de chaleur agencés pour transférer la chaleur au carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire (1006) ; et
une pompe à carburant (1003) agencée pour distribuer le carburant à la chambre de combustion (16), dans lequel la pompe à carburant (1003) est située entre les deux échangeurs de chaleur ;
dans lequel le procédé comprend le contrôle (11200) du système de gestion de carburant de manière à élever la température de carburant à au moins 135 °C à l’entrée de la chambre de combustion (16) aux conditions de croisière.1 A method (11000) of operating a gas turbine engine (10), the gas turbine engine (10) comprising:
a combustion chamber (16) arranged to burn a fuel; and
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber (16), wherein the fuel management system comprises:
two fuel-oil heat exchangers through which oil and fuel flow, the heat exchangers arranged to transfer heat to the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger (1004) and a secondary fuel-oil heat exchanger (1006); and
a fuel pump (1003) arranged to deliver fuel to the combustion chamber (16), wherein the fuel pump (1003) is located between the two heat exchangers;
wherein the method comprises controlling (11200) the fuel management system so as to raise the fuel temperature to at least 135°C at the inlet to the combustion chamber (16) at cruise conditions.
le système de gestion de carburant comprend en outre :
une soupape de remise en circulation (6010) située en aval de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004), la soupape de remise en circulation (6010) agencée pour permettre à une quantité contrôlée de carburant qui a traversé lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) d’être renvoyée à une entrée de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) ;
et dans lequel le contrôle du système de gestion de carburant comprend le contrôle de la proportion du carburant renvoyée à lʼentrée de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) par l’intermédiaire de la soupape de remise en circulation (6010).3 Method (11000) according to claim 1, in which:
The fuel management system further includes:
a recirculation valve (6010) located downstream of the primary fuel-oil heat exchanger (1004), the recirculation valve (6010) arranged to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary fuel-oil heat exchanger (1004) to be returned to an inlet of the primary fuel-oil heat exchanger (1004);
and wherein controlling the fuel management system comprises controlling the proportion of fuel returned to the inlet of the primary fuel-oil heat exchanger (1004) via the recirculation valve (6010).
le système de gestion de carburant comprend en outre :
une conduite de contournement (1005) agencée pour permettre à une proportion du carburant de contourner lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) ;
et dans lequel le contrôle du système de gestion de carburant comprend le contrôle de la proportion du carburant qui traverse la conduite de contournement au lieu de traverser lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004).4 Method (11000) according to claim 1, in which:
The fuel management system further includes:
a bypass line (1005) arranged to allow a proportion of the fuel to bypass the primary fuel-oil heat exchanger (1004);
and wherein controlling the fuel management system includes controlling the proportion of fuel that passes through the bypass line instead of through the primary fuel-oil heat exchanger (1004).
le système de gestion de carburant comprend en outre une conduite de contournement dʼhuile agencée pour permettre à une proportion de lʼhuile de contourner au moins lʼun de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) et de lʼéchangeur de chaleur carburant secondaire (1006) ;
et dans lequel le contrôle du système de gestion de carburant comprend le contrôle de la proportion de l’huile qui traverse la conduite de contournement d’huile au lieu de traverser l’au moins un échangeur de chaleur.5 Method (11000) according to claim 1, wherein:
the fuel management system further comprises an oil bypass line arranged to allow a proportion of the oil to bypass at least one of the primary fuel-oil heat exchanger (1004) and the secondary fuel heat exchanger (1006);
and wherein controlling the fuel management system includes controlling the proportion of oil that passes through the oil bypass line instead of through the at least one heat exchanger.
une chambre de combustion (16) agencée pour brûler un carburant ; et
un système de gestion de carburant agencé pour fournir le carburant à la chambre de combustion (16), dans lequel le système de gestion de carburant comprend :
deux échangeurs de chaleur carburant-huile agencés pour que l’huile et le carburant s’écoulent à travers eux, les échangeurs de chaleur agencés pour transférer la chaleur entre lʼhuile et le carburant et comprenant un échangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire (1006) ; et
une pompe à carburant (1003) agencée pour distribuer le carburant à la chambre de combustion (16), dans lequel la pompe à carburant (1003) est située entre les deux échangeurs de chaleur carburant-huile ;
dans lequel le système de gestion de carburant est agencé pour élever la température de carburant à au moins 135 °C à l’entrée dans la chambre de combustion (16) dans des conditions de croisière.10 A gas turbine engine (10) for an aircraft (1), the gas turbine engine (10) comprising:
a combustion chamber (16) arranged to burn a fuel; and
a fuel management system arranged to supply fuel to the combustion chamber (16), wherein the fuel management system comprises:
two fuel-oil heat exchangers arranged for oil and fuel to flow therethrough, the heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger (1004) and a secondary fuel-oil heat exchanger (1006); and
a fuel pump (1003) arranged to deliver fuel to the combustion chamber (16), wherein the fuel pump (1003) is located between the two fuel-oil heat exchangers;
wherein the fuel management system is arranged to raise the fuel temperature to at least 135°C at the inlet into the combustion chamber (16) under cruising conditions.
le système de gestion de carburant comprend en outre :
une soupape de remise en circulation (6010) située en aval de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004), la soupape de remise en circulation (6010) agencée pour permettre à une quantité contrôlée de carburant qui a traversé lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004) d’être renvoyée à une entrée de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire (1004).12 A gas turbine engine (10) according to claim 10, wherein:
The fuel management system further includes:
a recirculation valve (6010) located downstream of the primary fuel-oil heat exchanger (1004), the recirculation valve (6010) arranged to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary fuel-oil heat exchanger (1004) to be returned to an inlet of the primary fuel-oil heat exchanger (1004).
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