Description

Actuellement le renouvellement de l'air d'une cabine pressurisée d'aéronef se fart d'une part par l'introduction dans celle-ci d'air atmosphérique ambiant pressurisé et chauffé et d'autre part par l'évacuation de l'air usé vers l'extérieur.

Une énergie considérable est utilisée à comprimer et chauffer cet air qui est ensuite évacué vers l'extérieur. Cette énergie est ainsi abandonnée en pure perte.

Pour diminuer ces pertes, les compagnies aériennes réduisent le renouvellement de l'air pressurisé des cabines d'avion jusqu'à l'extrême limite acceptable. Au lieu d'être renouvelé directement, une grande partie de l'air usé n'est que filtré puis réintroduit dans la cabine par des ventilateurs. C'est le circuit de recirculatioπ qui consomme passablement d'énergie à cause de la résistance des filtres.

La présente invention a pour objet de réduire drastiquement, voire de supprimer ces pertes d'énergie coûteuses.

Soit la cabine étanche D d'un aéronef, et soit le compresseur linéaire C à plusieurs étages de l'un des propulseurs à réaction conventionnels de cet aéronef.

Deux conduites A et B relient le compresseur à la cabine D.

L'embouchure de la conduite A, dite de soutirage, est localisée derrière la roue à aubes n du compresseur C et a pour fonction de soutirer de l'air de ce compresseur et de l'introduire dans la cabine D.

La conduite B, dite d'évacuation, possède une buse d'injection localisée devant la roue à aubes n du compresseur C et a pour fonction de réintroduire l'air provenant de la cabine D dans le compresseur.

Un échangeur de chaleur E, monté sur les conduites A et B a pour fonction l'échange plus ou moins complet des chaleurs des fluides qui se croisent dans cet

Supposons cet aéronef en vol de croisière à haute altitude. Les paramètres de vol sont constants : altitude, vitesse de l'aéronef et puissance des propulseurs, ainsi que toutes les pressions. La pression qui règne à l'intérieur de la cabine est maintenue constante par le système

de pressurisation conventionnel.

Supposons encore que la pression totale de l'air régnant à l'intérieur du compresseur, à l'endroit où la conduite de soutirage A y est connectée, donc derrière la roue à aubes n, est légèrement supérieure à celle régnant dans la cabine, et que celle régnant dans le compresseur, à l'endroit où la conduite d'évacuation y est connectée, devant la roue à aubes n, y est inférieure.

Ouvrons alors les conduites A et B.

Par le jeu de la différence des pressions, un écoulement va s'établir dans la conduite A, du compresseur vers la cabine, et dans la conduite B, de la cabine vers le compresseur.

On comprend que si l'embouchure de la conduite de soutirage A et la buse de la conduite de réinjection B se faisaient face, l'air réinjecté devant la roue à aubes s'introduirait à nouveau dans la conduite de soutirage, ce qui réaliserait un circuit de recirculation de l'air de la cabine tel qu'exposé ci-dessus, à cette différence près qu'ici l'air du circuit ne traverse aucun filtre.

L'air réinjecté étant, d'une part, sous des conditions de pression et de température sensiblement égales à celles de l'air soutiré, et les paramètres d'écoulement de l'air du compresseur étant, d'autre part, constants sur tout le pourtour d'une couronne d'aubes, on voit qu'il est à peu de chose près équivalent de reprendre l'air usé ou de soutirer de l'air neuf ailleurs sur cette même couronne.

C'est sur cette constatation qu'est basée la présente invention qui permet d'obtenir, au moins durant les vols de croisière où les paramètres de vol restent constants, un renouvellement de l'air de la cabine pour un prix inférieur à celui d'un circuit de recirculation actuel.

Pour une altitude et une vitesse de vol données, la puissance fournie par un propulseur de l'aéronef est déterminée. Ainsi la pression régnant à chaque étage de son compresseur est également déterminée.

Celle des premiers étages du compresseur C est inférieure à celle régnant dans la cabine, celle des derniers, supérieure. Il y a donc un étage n du compresseur où la pression est légèrement supérieure ou égale à celle de la cabine.

Une seule prise de soutirage condamnerait l'aéronef à voler à une altitude et à une vitesse déterminées puisque la pression de soutirage doit être adaptée à la pression de la cabine. En effet, une pression de soutirage inférieure à celle de la cabine rend le dispositif

inopérant, alors qu'une pression trop élevée correspond à une perte d'énergie et nécessite un régulateur de pression.

L'installation comporte donc un réseau de conduites de soutirage, la prise de soutirage de chacune d'entre elles étant connectée à un étage différent du compresseur, ce qui permet de sélectionner une pression de soutirage adéquate parmi l'échelle des pressions possibles.

La température de l'air de la cabine peut être réglée par l'échangeur de chaleur E. Par son fonctionnement, la chaleur extraite du compresseur par le fluide sortant de celui-ci y est immédiatement réintroduite par le fluide qui y retourne. De même, la chaleur quittant la cabine y est retournée par le fluide qui y entre.

On obtient ainsi, au degré de rendement près, un circuit fermé de chaleur compresseur-échaπgeur-compresseur, et un autre circuit fermé cabine-échangeur- cabine.

La revendication 1 consiste en ce que l'air soutiré du compresseur C n'est pas évacué en pure perte vers l'extérieur mais retournée dans ce compresseur, et en ce que l'embouchure de la conduite de soutirage A et la buse de réinjection de la conduite d'évacuation B ne se font pas face mais sont suffisamment décalées latéralement l'une par rapport à l'autre pour que l'air usé réinjecté dans le compresseur C ne puisse pas être repris par la conduite de soutirage A.

La revendication 2 consiste en ce que l'air soutiré au compresseur se trouve sous des conditions de pression et de température aussi proches que possible de celles que présente l'air contenu dans la cabine, de façon que cet air ne doive être ni détendu ni refroidi avant son introduction dans la cabine, car ces deux opérations constituent une perte d'énergie.

La réinjection dans le compresseur de l'air provenant de la cabine, à un étage de - pression inférieur à celui du soutirage entretient le fonctionnement du dispositif.

La revendication 3 consiste en ce qu'une sélection appropriée de la pression de l'air soutiré du compresseur puisse être réalisée par le choix de l'étage de pression de ce dernier de façon que l'air soutiré puisse être introduit dans la cabine sans être soumis à un changement de pression préalable.

Cette sélection est nécessaire puisque la pression de l'air à un étage donné du compresseur est fonction de l'altitude de l'aéronef et de la puissance des propulseurs.

La revendication 4 permet d'ajuster le débit de l'air soutiré du compresseur C, donc de régler l'aération de la cabine de l'aéronef par ce dispositif, objet de l'invention. Elle permet également de régler le débit de l'air quittant la cabine, donc la pression régnant dans celle-ci.

La revendication 5 consiste en ce qu'un échangeur de chaleur est installé sur les conduites de soutirage et d'évacuation, ce qui donne la possibilité d'influencer la température régnant dans la cabine de l'aéronef, d'une part, et de conserver la chaleur extraite du compresseur, d'autre part.

La réalisation la plus simple de ce dispositif est celle représentée par la figure, où une seule conduite de soutirage et une seule d'évacuation sont représentées. Il est évident que dans la plupart des cas plusieurs prises de soutirage montées sur le même étage du compresseur seront nécessaires.

Le dispositif comprend :

- une conduite de soutirage munie d'une valve de fermeture et de réglage variable,

- une conduite d'évacuation munie d'une valve de fermeture et de réglage variable,

- un échangeur de chaleur traversé d'une part par la conduite de soutirage et d'autre part par la conduite d'évacuation ,

Ainsi réalisé, ce dispositif est à même de renouveler l'air se trouvant à l'intérieur de la cabine pressurisée d'un aéronef en vol de croisière à haute altitude. Il travaille indépendamment de l'installation conventionnelle qui conserve sa fonction de réglage de la pression de l'air de la cabine.

Il reste déclenché durant la montée et la descente de l'aéronef et n'est mis en fonctionnement qu'en vol de croisière. L'installation conventionnelle n'a plus que les pertes à compenser, c'est-à-dire qu'elle ne fournit pratiquement plus aucun travail. Les valves d'évacuation de cette installation restent alors fermées.

Les avantages offerts par cette invention sont les suivants :

Une économie considérable de l'énergie utilisée au renouvellement de l'air d'une cabine d'aéronef pressurisée.

Une très nette amélioration du confort des passagers de l'aéronef. En effet, vu que le renouvellement de l'air des compartiments pressurisés ne coûte pratiquement rien, uine aération donc une oxygénation généreuse peut être pratiquée,

Un certain avantage en ce qui concerne le poids : celui du carburant économisé.

La figure représente le dispositif tel qu'il est décrit ici. On voit une représentation schématique de la cabine D de l'aéronef, une partie du compresseur C, ainsi qu'une partie des aubes de la couronne de l'étage de pression n de ce compressseur.

Elle montre la conduite de soutirage A et la conduite d'évacuation B, ainsi que l'échangeur de chaleur E.

Les positions respectives, sur la couronne d'aubes n, des connections au compresseur C des conduites de soutirage A et d'évacuation B sont facilement reconnaissables.