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Title:
METHOD FOR ESTIMATING THE TEMPERATURE OF THE FUEL LEAVING A TURBOMACHINE EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/021118
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for estimating the temperature of the fuel entering a turbomachine injector, the turbomachine comprising engine spaces (8) and an oil/fuel exchanger (3) upstream of the injector (7), the engine spaces (8) and the oil/fuel exchanger (3) having oil passing through them, the oil/fuel exchanger (3) having an efficiency (Eff MHX), the engine spaces (8) comprising a high-pressure spool, the method comprising the following steps: - (a) a step (101) of measuring the temperature of the oil entering the engine spaces (Toil engine inlet); - (b) a step (102) of measuring the rotational speed of the high-pressure spool (XN25); - (c) a step (103) of calculating the temperature of the fuel leaving the oil/fuel exchanger (Tfuel MHX outlet) using the temperature of the oil entering the engine spaces (Toil engine inlet) and the rotational speed of the high-pressure spool (XN25).

Inventors:
GAMEIRO SEBASTIEN (FR)
FRANTZ CAROLINE (FR)
MOTTET SOPHIE LAURANNE (FR)
Application Number:
PCT/FR2012/051801
Publication Date:
February 14, 2013
Filing Date:
July 31, 2012
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Assignee:
SNECMA (FR)
GAMEIRO SEBASTIEN (FR)
FRANTZ CAROLINE (FR)
MOTTET SOPHIE LAURANNE (FR)
International Classes:
F02C7/06; F02C7/224; F02C7/14
Foreign References:
US5177951A1993-01-12
FR2951228A12011-04-15
GB2477362A2011-08-03
US20040119293A12004-06-24
US3779007A1973-12-18
US20070169997A12007-07-26
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
CAMUS, Olivier et al. (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

Procédé d'estimation de la température du carburant en sortie d'un échangeur huile/carburant (3) d'une turbomachine, la turbomachine comportant en outre des enceintes moteur (8), les enceintes moteur (8) et l'échangeur huile/carburant (3) étant traversés par de l'huile, l'échangeur huile/carburant (3) présentant une efficacité (EffMHx), les enceintes moteur (8) comportant un corps haute pression, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :

(a) Une étape (101 ) de mesure de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur (ThuNeentrée moteur);

(b) Une étape (102) de mesure de la vitesse de rotation du corps haute pression (XN25);

(c) Une étape (103) de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantsortie MHX) à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur (Thuiieentree moteur) et de la vitesse de rotation du corps haute pression (XN25).

Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape (103) de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantsortie MHX) comporte une sous étape (1 1 1 ) de calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur (Thuiiesortie moteur) à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression (XN25) et la température de l'huile en entrée des enceintes moteur (Thuiieentree moteur).

Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la température de l'huile en sortie des enceintes moteur (Thuiiesortie moteur) est calculée grâce aux sous étapes suivantes :

(121 ) Calcul du débit d'huile (Qhuiie) dans les enceintes moteur à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression (XN25); (122) Calcul de la puissance thermique ( Pmoteur) dissipée par les enceintes moteur à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression (XN25);

(123) Calcul de la masse volumique (Rhohuiie) et de la chaleur spécifique de l'huile (Cphuiie) à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur (ThuNeentrée moteur) ;

(124) Calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur (Thuiiesortie moteur) à partir du débit d'huile (Qhuiie), de la puissance thermique dissipée par les enceintes moteur ( Pmoteur), de la masse volumique ( RhOhuiie) et de la chaleur spécifique de l'huile (Cpnuiie)-

4. Procédé selon la revendication précédente, comportant en outre une étape (104) de détermination de l'altitude (ALT) de la turbomachine, le débit d'huile (Qhuiie) dans les enceintes moteur (8) étant en outre calculé à partir de l'altitude (ALT) de la turbomachine.

5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'étape (103) de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantsortie MHX) comporte en outre les sous étapes suivantes :

- (1 12) Calcul de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantentree MHX) à partir de la température de l'huile en entrée (ThuNeentrée moteur) et en sortie (ThuNesortie moteur) des enceintes moteur et de l'efficacité de l'échangeur;

- (1 13) Calcul de la masse volumique (Rhocarburant) et de la chaleur spécifique (Cpcarburant) du carburant à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantentree MHX) ;

- (1 14) Calcul du débit de carburant (Qcarburant) à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression (XN25);

- (1 15) Calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantsortie MHX) à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantentree MHX), de la masse volumique (R ocarburant) et de la chaleur spécifique (Cpcarburant) du carburant, du débit carburant (Qcarburam)-

6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la turbomachine comporte en outre un échangeur air/huile (1 1 ) entre les enceintes moteur

(8) et l'échangeur huile/carburant (3), la turbomachine comportant en outre une soufflante, le procédé comportant en outre une étape (104) de mesure de la température (T12) de l'air en amont de la soufflante. 7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant (TCarburantsortie MHX) comporte en outre une sous étape (1 16) de calcul de la température de l'huile à la sortie de l'échangeur air/huile (Thuiiesortie ACOC) à partir de la température de l'air en amont de la soufflante (T12) et de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur (Thuiiesortie moteur).

8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape (103) de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantsortie MHX) comporte en outre les sous étapes suivantes :

(1 12) Calcul de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantentree MHX) à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur (Thuiieentree moteur) et de la température de l'huile en sortie de l'échangeur air/huile (Thuiiesortie MHX) et de l'efficacité de l'échangeur;

(1 13) Calcul de la masse volumique (Rhocarburant) et de la chaleur spécifique du carburant (Cpcarburant) à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant (TCarburantentree MHX) ;

(1 14) Calcul du débit de carburant (Qcarburam) à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression ;

(1 15) Calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant (Tcarburant sortie MHX) à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant (Tcarburantentree MHX), de la masse volumique (R ocarburant) et de la chaleur spécifique du carburant (Cpcarburant), du débit carburant (Qcarburam)-

9. Calculateur pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.

10. Turbomachine comportant un calculateur selon la revendication précédente.

Description:
PROCÉDÉ D ' ESTIMATION DE LA TEMPÉRATURE DU CARBURANT EN SORTIE D ' UN ÉCHANGEUR

D'UNE TURBOMACHINE

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de détermination de la température du carburant en sortie d'un échangeur d'une turbomachine.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Il est utile de connaître la température du carburant dans le système huile/carburant d'une turbomachine, notamment pour affiner les lois de commande des géométries variables, pour estimer la masse volumique du carburant, pour améliorer la mesure du débitmètre carburant, ou encore pour affiner les lois de dosage carburant. C'est pourquoi, certaines turbomachines sont parfois pourvues d'un capteur de température disposé généralement en entrée des injecteurs afin de connaître la température du carburant en entrée des injecteurs. Toutefois, la multiplicité des moyens de mesure dans la turbomachine alourdit cette dernière et augmente son cout.

EXPOSE DE L'INVENTION

L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un procédé de détermination de la température carburant dans un système huile/carburant d'une turbomachine qui n'utilise pas de capteur spécifique de cette température.

Pour ce faire, est proposé selon un premier aspect de l'invention, un procédé d'estimation de la température du carburant en sortie d'un échangeur huile/carburant d'une turbomachine, la turbomachine comportant en outre des enceintes moteur, les enceintes moteur et l'échangeur huile/carburant étant traversés par de l'huile, l'échangeur huile/carburant présentant une efficacité, les enceintes moteur comportant un corps haute pression, le procédé comportant les étapes suivantes :

(a) Une étape de mesure de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur ; (b) Une étape de mesure de la vitesse de rotation du corps haute pression ;

(c) Une étape de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur et de la vitesse de rotation du corps haute pression. Ainsi, l'invention propose de réutiliser les données déjà mesurées dans la turbomachine à d'autres fins pour calculer la température dans le circuit carburant. Le procédé selon l'invention permet donc de connaître la température du carburant en entrée des injecteurs sans utiliser de capteur spécifique. Pour cela, le procédé selon l'invention propose notamment d'utiliser les mesures de : - la température de l'huile qui entre dans les enceintes moteur afin de le lubrifier et de le refroidir, et

- la vitesse de rotation du corps haute pression également appelée « régime haute pression ».

Ces deux données sont mesurées à d'autres fins et elles sont réutilisées dans le cadre du procédé selon l'invention afin de calculer la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant. Le procédé approxime ensuite la température du carburant en entrée du ou des injecteurs, par celle du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant. De manière générale, cette étape dépend de l'endroit exact où on veut estimer la température carburant. On peut considérer, pour la solution la plus simple présentée ici, que la température carburant en aval de l'échangeur huile/carburant et dans la boucle de recirculation est approximée par cette température en sortie échangeur huile/carburant. Ce mode de calcul permet d'avoir la température du carburant avec une précision de l'ordre de 10°C. Toutefois, d'autres approximations sont possibles. Afin d'améliorer la précision de la température du carburant en entrée des injecteurs, d'autres données pourraient être utilisées dans le calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile carburant.

Le procédé selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un premier mode de réalisation, le procédé selon l'invention s'applique de préférence à une turbomachine comportant :

- un corps en rotation,

- un injecteur apte à injecter du carburant dans la chambre de combustion ; - un bloc hydromécanique en amont de l'injecteur, le bloc hydromécanique étant apte à doser la quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion ;

- des enceintes moteur ;

- un circuit d'huile, permettant de lubrifier et refroidir les enceintes moteur ; - un échangeur huile/carburant en amont du bloc hydromécanique, l'échangeur huile/carburant étant traversé par le carburant et par l'huile issue des enceintes moteur;

- un réservoir de carburant en amont de l'échangeur huile/carburant. Le réservoir de carburant est apte à stocker le carburant qui traverse ensuite l'échangeur huile/carburant, avant de traverser le bloc hydromécanique et l'injecteur.

Avantageusement, le corps en rotation est un corps haute pression. En effet, la pompe carburant et la pompe à huile sont entraînés à une vitesse proportionnelle à celle du corps haute pression et les éléments des enceintes moteur dissipent de la puissance proportionnellement à celle du corps haute pression. Toutefois, le procédé serait également applicable dans le cas où le corps en rotation est un corps basse pression, à condition que l'on puisse calculer la vitesse de rotation de la pompe carburant et de la pompe à huile, ainsi que la puissance dissipée dans les enceintes moteur à partir de cette vitesse de rotation du corps basse pression. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'étape de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant comporte tout d'abord de préférence une sous étape de calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur et de la vitesse de rotation du corps haute pression. Ce calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur peut par exemple comprendre les sous étapes suivantes : - Calcul du débit d'huile dans les enceintes moteur à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression et éventuellement de l'altitude;

- Calcul de la puissance thermique dissipée par les enceintes moteur à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression ;

- Calcul de la masse volumique et de la chaleur spécifique de l'huile à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur ;

- Calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur à partir du débit d'huile, de la puissance thermique dissipée par les enceintes moteur, de la masse volumique et de la chaleur spécifique de l'huile.

Dans le cas où la turbomachine ne comporte pas d'échangeur air/huile entre les enceintes moteur et l'échangeur huile/carburant, la température de l'huile en sortie des enceintes moteur est assimilée à la température de l'huile en entrée de l'échangeur huile/carburant, à condition qu'il n'y ait pas d'autre échangeur qui soit pris en compte dans le circuit.

L'étape de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant comporte alors en outre les sous étapes suivantes :

- Calcul de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant à partir de la température de l'huile en entrée et en sortie des enceintes moteur et de l'efficacité de l'échangeur huile/carburant;

- Calcul de la masse volumique et de la chaleur spécifique du carburant à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant ;

- Calcul du débit de carburant à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression ;

- Calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant, de la masse volumique et de la chaleur spécifique du carburant, du débit carburant.

Le procédé selon l'invention permet donc d'avoir une bonne approximation de la température du carburant en entrée des injecteurs, sans pour autant ajouter de capteurs de température dans la turbomachine. D'autres étapes de calcul peuvent être effectuées en fonction de la précision voulue pour la température en entrée de l'injecteur.

Le procédé selon l'invention peut également s'appliquer à une turbomachine comportant en outre un échangeur air/huile entre les enceintes moteur et l'échangeur huile/carburant, la turbomachine comportant en outre une soufflante. Dans ce cas, lors de l'étape de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant, la température de l'huile en sortie des enceintes moteur n'est plus assimilée à la température de l'huile en entrée de l'échangeur huile/carburant, de sorte que l'étape de calcul de la température en sortie de l'échangeur huile/carburant comporte, suite à l'étape de calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur, une étape de calcul de la température de l'huile à la sortie de l'échangeur huile air.

Pour cela, le procédé comporte en outre une étape de mesure de la température de l'air en amont de la soufflante. Avantageusement, l'étape de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant comporte en outre une sous étape de calcul de la température de l'huile à la sortie de l'échangeur air/huile à partir de la température de l'air en amont de la soufflante et de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur. La température de l'huile en entrée de l'échangeur huile/carburant est alors assimilée à la température de l'huile en sortie de l'échangeur air/huile, de sorte que l'étape de calcul de la température en sortie de l'échangeur huile/carburant comporte ensuite les sous étapes suivantes :

Calcul de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur et de la température de l'huile en sortie de l'échangeur huile/carburant et de l'efficacité de l'échangeur huile/carburant;

Calcul de la masse volumique et de la chaleur spécifique du carburant à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant ; Calcul du débit de carburant à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression ;

Calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant, de la masse volumique et de la chaleur spécifique du carburant, du débit carburant.

De manière générale, le procédé peut également s'appliquer à d'autres types d'échangeurs, dans un nombre plus ou moins important, dans un ordre quelconque.

En outre, la précision du procédé peut être améliorée en complexifiant toutes les lois présentées ici.

Un autre aspect de l'invention concerne également un calculateur mettant en œuvre le procédé selon le premier aspect de l'invention, ainsi qu'une turbomachine comportant un tel calculateur.

BREVES DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :

- La figure 1 , une représentation schématique un système huile/carburant d'une turbomachine auquel s'applique le procédé selon l'invention ;

- La figure 2, une représentation schématique des étapes du procédé mis en œuvre dans le circuit de la figure 1 ;

- La figure 3, une représentation schématique d'un autre système huile/carburant d'une turbomachine auquel s'applique le procédé selon l'invention ;

- La figure 4, une représentation schématique des étapes du procédé mis en œuvre dans le circuit de la figure 3.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de références identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION

La figure 1 représente schématiquement un système huile/carburant d'une turbomachine auquel s'applique le procédé selon l'invention. Cette turbomachine comporte un réservoir de carburant 1 apte à stocker du carburant. La turbomachine comporte également un étage basse pression 2 en aval du réservoir de carburant.

Les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence au sens de circulation des fluides dans le système huile/carburant et notamment en référence au sens de circulation du carburant dans la turbomachine. Le circuit du carburant dans la turbomachine est représenté par un double trait plein. Le circuit de l'huile dans la turbomachine est représenté par un trait en pointillé.

Le système huile/carburant comporte également un échangeur huile/carburant 3 qui est apte à être traversé par de l'huile et par du carburant, de façon à permettre les échanges thermiques entre ces deux fluides. L'échangeur huile/carburant 3 est en aval de l'étage basse pression 2. Le système huile/carburant comporte également un étage haute pression 4 en aval de l'échangeur huile/carburant 3.

Le système huile/carburant comporte également un bloc hydromécanique 5 en aval de l'étage haute pression 4. Le bloc hydromécanique permet de doser la quantité de carburant qui est envoyé en direction de la chambre de combustion de la turbomachine. Le système huile/carburant comporte également un ou plusieurs injecteurs 7 en aval du bloc hydromécanique. Le ou les injecteurs permettent d'injecter du carburant dans la chambre de combustion.

Le système huile/carburant comporte également une boucle de recirculation 6 entre le bloc hydromécanique 5 et la sortie de l'étage basse pression 2. Cette boucle de recirculation 6 permet de renvoyer une partie du carburant qui n'est pas injectée dans la chambre de combustion.

Le système huile/carburant comporte également des enceintes moteur 8 qui sont lubrifiées par de l'huile 9.

Le système huile/carburant peut également comporter un réchauffeur servo-valve. Un procédé selon l'invention permettant d'estimer la température du carburant en entrée du ou des injecteurs 7 de la turbomachine de la figure 1 va maintenant être décrit en référence à la figure 2.

Le procédé utilise des grandeurs mesurées par ailleurs dans la turbomachine, par exemple pour le contrôle des enceintes moteur, pour estimer la température du carburant en entrée du ou des injecteurs, grâce à un bilan thermique dans la turbomachine.

Pour cela, le procédé comporte une étape 101 de mesure de la température de l'huile T hui i e entree moteur en entrée des enceintes moteur. Cette température T hui i e entree moteur est mesurée par ailleurs pour éviter des surtempératures d'huile dans les enceintes moteur. Cette température T hui i e entree moteur est par exemple mesurée grâce à un thermocouple.

Le procédé comporte également une étape 102 de mesure du régime haute pression, c'est-à-dire de la vitesse de rotation XN25 du corps haute pression. La vitesse de rotation du corps haute pression XN25 est de toute façon mesurée dans le cadre de la régulation moteur. La vitesse de rotation du corps haute pression XN25 est par exemple mesurée grâce à un capteur inductif sur engrenage.

Les étapes de mesure de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur 101 et de mesurer de la vitesse de rotation du corps haute pression 102 peuvent être réalisées dans n'importe quel ordre, ou simultanément.

Le procédé comporte ensuite une étape 103 de calcul de la température du carburant T ca rburant entree mjecteur en entrée du ou des injecteurs, ce qui revient à calculer la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant T ca rburant sortie MHX Ce calcul est fait notamment à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur T hui i e entree moteur et de la vitesse de rotation du corps HP XN25, grâce à un bilan thermique dans la turbomachine.

Avantageusement, ce calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant comporte tout d'abord une sous étape 1 1 1 de calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur T hui i e sortie moteur . Pour cela, on peut par exemple tout d'abord calculer, lors d'une sous étape 121 le débit d'huile Qnuiie qui traverse les enceintes moteur à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression XN25. Afin d'améliorer la précision du résultat final, le débit d'huile QnuNe qui traverse les enceintes moteur peut également être calculé à partir de l'altitude ALT de la turbomachine. Dans ce cas, le procédé comporte en outre une 5 étape 104 de détermination de l'altitude de la turbomachine.

Ainsi, le débit d'huile d'huile Q hui i e qui traverse les enceintes moteur peut être calculé grâce à la formule suivante :

QnuNe = a * XN25 * (1 - b * ALT)

Les coefficients a et b sont de préférence déterminés de manière empirique, lors de îo phases de test, préalablement au vol.

On peut ensuite calculer, lors d'une sous étape 122, la puissance thermique dissipée par les enceintes moteur Pmoteur, à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression XN25, par exemple grâce à la formule suivante :

Pmoteur = c * ΧΝ25 Λ 2 + d * XN25 + e

15 On peut ensuite calculer, lors d'une sous étape 123, la masse volumique de l'huile RhOnuNe et la chaleur spécifique de l'huile Cp hui i e à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur T hui i e entree moteur j par exemple grâce aux formules suivantes :

, * -r entrée moteur ,

+ 9 1 huile + Π

->n R hn - i * T entrée moteur :

20 mOhuile = I I huile + J

On peut ensuite calculer, lors d'une sous étape 124, la température de l'huile en sortie des enceintes moteur T hU ii e sortie moteur à partir du débit d'huile dans les enceintes moteur Qhuiie, de la puissance thermique dissipée dans les enceintes moteur Pmoteur, la masse volumique de l'huile RhOhuiie et la chaleur spécifique de l'huile Cphuiie, par 25 exemple grâce à la formule suivante :

T sortie moteur T entrée moteur D / / n /Qfinn * Rhn * Pn ·\

I huile = I huile + ^moteur / ( Uhuile OUU nnOhuile ^Phuile] Dans ce mode de réalisation, on assimile ensuite la température de l'huile à la sortie des enceintes moteur T hui i e sortie moteur à la température de l'huile en entrée de l'échangeur huile/carburant T huNe entrée - MHX .

Dans ce mode de réalisation, on considère également que la puissance thermique dissipée dans les enceintes moteur Pmoteur est égale à la puissance thermique dissipée dans l'échangeur huile/carburant PMHX-

L'efficacité de l'échangeur huile/carburant Eff M Hx est prise égale à une constante. Cette constante est déterminée de manière empirique. Cette constante peut par exemple être prise égale à 0.5 quelle que soit la phase du vol et les températures des fluides. Toutefois, cette efficacité pourrait également être variable en fonction d'autres paramètres, de façon à augmenter la précision du procédé selon l'invention.

L'étape de calcul de la température du carburant en entrée du ou des injecteurs comporte ensuite une sous étape de calcul 1 1 2 de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant T C arburant entree MHX à partir de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur T hui i e sortie moteur , de la température d'entrée en entrée des enceintes moteur T hui i e entree moteur et de l'efficacité de l'échangeur Eff M Hx, par exemple grâce à la formule suivante :

entrée MHX τ sortie moteur , τ entrée moteur τ sortie moteur\ / cff

I carburant = I huile + I huile " I huile / ΕΓΓΜΗΧ

On calcule ensuite, lors d'une sous étape 1 1 3, la masse volumique du carburant RhOcarburant, et la chaleur spécifique du carburant Cp ca rburant à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant, par exemple grâce aux formules suivantes : ri — lf * T entrée MHX ι

^Pcarburant— Κ I carburant + I

P hn _ m * T entrée MHX

ni lUcarburant— 1 1 1 ■ carburant '■ Le procédé comporte ensuite une sous étape de calcul 1 14 du débit de carburant Qcarburam à travers l'échangeur huile/carburant à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression XN25, par exemple grâce à la formule suivante :

Qcarburant= P* XN25 L'étape de calcul de la température du carburant en entrée du ou des injecteurs comporte ensuite une sous étape 1 15 de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant T ca rburant sortie MHX à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant T ca rburant entree MHX , de la puissance dissipée dans l'échangeur huile/carburant P M HX, du débit d'huile Qhuiie, la masse volumique du carburant Rho ca rburant, et la chaleur spécifique du carburant Cp ca rburant, par exemple à l'aide de la formule suivante :

T C arburant SOrtie MHX = MHX + PMHX / (Qhuile /3600 * RhOcarburant * Cp C arburant)

On obtient ainsi une bonne estimation, c'est-à-dire une estimation à 5°C près, de la température du carburant en entrée du ou des injecteurs, puisqu'on estime que la température du carburant en entrée du ou des injecteurs T ca rburant entree Injecteur est égale à la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant :

entrée injecteur_ τ sortie MHX

1 carburant — 1 carburant

La figure 3 représente schématiquement une autre turbomachine à laquelle s'applique le procédé selon l'invention.

Cette turbomachine est identique à celle décrite précédemment, à l'exception du fait qu'elle comporte en outre un échangeur air/huile 1 1 disposé entre la sortie des enceintes moteur 8 et l'échangeur huile/carburant 3. Le procédé pourrait également s'appliquer dans le cas où l'échangeur air/huile est disposé à d'autres endroits du système huile/carburant.

Dans ce cas, le procédé utilisé est identique à celui utilisé pour estimer la température du carburant dans la turbomachine de la figure 1 , à l'exception du fait que la température en entrée de l'échangeur huile/carburant T hui i e entree MHX n'est plus assimilée à la température de l'huile en sortie des enceintes moteur T hui i e sortie moteur , mais à celle de l'huile en sortie de l'échangeur huile carburant T hui i e sortie ACOC .

Plus précisément, le procédé selon ce mode de réalisation comporte une étape 101 de mesure de la température de l'huile T hui i e entree moteur en entrée des enceintes moteur et une étape 102 de mesure du régime haute pression, c'est-à-dire de la vitesse de rotation XN25 du corps haute pression dans les enceintes moteur. Le procédé comporte en outre une étape 106 de mesure de la température de l'air T12 en entrée de la soufflante de la turbomachine. Cette température de l'air en entrée de la soufflante T12 permettra de calculer la température de l'huile en sortie de l'échangeur air/huile. Cette étape de mesure 106 peut être simultanée, postérieure ou antérieure aux étapes de mesure 101 et 102.

Le procédé comporte ensuite, comme dans le mode de réalisation précédent, une étape 103 de calcul de la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant T ca rburant sortie MHX à partir des mesures effectuées lors des étapes 101 , 102 et 106, grâce à un bilan thermique dans la turbomachine. Pour cela, le procédé comporte tout d'abord une sous étape 1 1 1 de calcul de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur T hui i e sortie moteur . Pour cela, on peut par exemple tout d'abord calculer, lors d'une sous étape 121 le débit d'huile Qhuiie qui traverse les enceintes moteur à partir de la vitesse de rotation du corps HP XN25. Afin d'améliorer la précision du résultat final, le débit d'huile Qhuiie qui traverse les enceintes moteur peut également être calculé à partir de l'altitude ALT de la turbomachine. Dans ce cas, le procédé comporte en outre une étape 104 de détermination de l'altitude de la turbomachine.

Ainsi, le débit d'huile d'huile Qhuiie qui traverse les enceintes moteur peut être calculé grâce à la formule suivante : Q huNe = a * XN25 * (1 - b * ALT)

Les coefficients a et b sont de préférence déterminés de manière empirique, lors de phases de test, préalablement au vol.

On peut ensuite calculer, lors d'une sous étape 122, la puissance thermique dissipée par les enceintes moteur Pmoteur, à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression XN25, par exemple grâce à la formule suivante :

Pmoteur = c * ΧΝ25 Λ 2 + d * XN25 + e

On peut ensuite calculer, lors d'une sous étape 123, la masse volumique de l'huile RhOhuiie et la chaleur spécifique de l'huile Cp hui i e à partir de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur T hui i e entree moteur j par exemple grâce aux formules suivantes :

* τ entrée moteur ,

1 huile + Π

n u n i * T entrée moteur ;

rinOhuile = I I huile + J On peut ensuite calculer, lors d'une sous étape 124, la température de l'huile en sortie des enceintes moteur T hui i e sortie moteur à partir du débit d'huile dans les enceintes moteur Qhuiie, de la puissance thermique dissipée dans les enceintes moteur Pmoteur, la masse volumique de l'huile Rho hui i e et la chaleur spécifique de l'huile Cp hU iie, par exemple grâce à la formule suivante : T U i| e SOrtle moteur = T U i| e entree moteur + P moteur / ( Q h ui l e /3600 * RhO h ui l e * Cp h ui l e)

Le procédé comporte ensuite une sous étape 1 16 de calcul de la température de l'huile en sortie de l'échangeur air/huile T hui i e sortie ACOC à partir de la température de l'huile en sortie des enceintes moteur T hui i e sortie moteur et de la température de l'air en entrée de la soufflante T12. Pour cela, on peut tout d'abord évaluer l'efficacité de l'échangeur air/huile Eff A coc- Dans un mode de réalisation, cette efficacité est prise égale à 0.25 quelle que soit la phase de vol et les températures des fluides. Toutefois, d'autres valeurs pour l'efficicacité pourraient être choisies, et notamment on pourrait prendre l'efficacité variable.

La température T hui i e sortie ACOC peut ensuite être donnée par la formule suivante : sortie ACOC τ sortie moteur * / cff \ , Cff * ί/ τ·ι \

I huile = I huile ( 1 - tTÎACOC ) + tîÎACOC T( f(T12) étant une fonction qui dépend de T12, et qui peut également dépendre d'autres paramètres.

On considère ensuite que la température de l'huile en entrée de l'échangeur huile/carburant T hui i e entree MHX est égale à la température de l'huile en sortie de l'échangeur air/huile T huNe sortie ACOC .

On calcule ensuite, comme dans le mode de réalisation précédent la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant T hui i e sortie MHX . Pour cela, on peut utiliser les mêmes sous étapes que dans le mode de réalisation précédent, ou alors on peut procéder comme suit :

On évalue tout d'abord la puissance dissipée par l'échangeur huile/carburant P M HX- Cette puissance peut être déterminée comme dans le mode de réalisation précédent, 5 ou alors elle peut être déterminée par la formule suivante :

Q / cnn * * / T sortie ACOC entrée moteur\

MHX huile / bUU inOhuile ( I huile I huile

L'efficacité de l'échangeur huile/carburant Eff M Hx est prise, comme dans le mode de réalisation précédent, égale à une constante, de préférence 0.5.

On calcule ensuite, comme dans le mode de réalisation précédent, lors d'une sous îo étape 1 12, la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant T C arburant entree MHX à partir de la température de l'huile en sortie de l'échangeur huile/carburant T hU iie sortie ACOC , de la température de l'huile en entrée des enceintes moteur T hU ii e entree moteur , et de l'efficacité de l'échangeur huile/carburant Eff M HX, par exemple à l'aide de la formule suivante : entrée MHX sortie ACOC , i-r entrée moteur sortie /

15 I carburant = I huile + ( I huile " I huile I tlT MHX

On calcule ensuite, lors d'une sous étape 1 13, la masse volumique du carburant RhOcarburam, et la chaleur spécifique du carburant Cp ca rburant à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant, par exemple grâce aux formules suivantes :

->n Γη _ * T entrée MHX ι

cpcarburant— ^ 1 carburant "·" 1

R hn — m * T entrée MHX

ni lUcarburant— n i ι carburant "·" ' '

Le procédé comporte ensuite une sous étape 1 14 de calcul du débit de carburant Qcarburam à travers l'échangeur huile/carburant à partir de la vitesse de rotation du corps haute pression XN25, par exemple grâce à la formule suivante :

25 Qcarburant= P* XN25

On calcule ensuite, lors d'une sous étape 1 15, la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant T C arburant sortie MHX à partir de la température du carburant en entrée de l'échangeur huile/carburant T ca rburant entree MHX , de la puissance dissipée dans l'échangeur huile/carburant PMHX, du débit d'huile Qhuiie, la masse volumique du carburant Rho C arburant, et la chaleur spécifique du carburant Cp ca rburant, par exemple à l'aide de la formule suivante : T C arburant SOrtie MHX = MHX + PMHX / (Qhuile /3600 * RhO C arburant * Cp C arburant)

On considère ensuite que la température du carburant en sortie de l'échangeur huile/carburant est égale à la température du carburant en entrée du ou des injecteurs.

On obtient ainsi une bonne estimation, à 1 0 °C près environ, de la température du carburant en entrée du ou des injecteurs, sans utiliser de capteur spécifique pour cela.

Naturellement le procédé n'est pas limité aux modes de réalisation décrits en référence aux figures. On pourrait notamment utiliser d'autres formules pour calculer les différentes valeurs données ci-dessus en fonction de la précision qu'on veut atteindre. On pourrait également prendre en compte l'altitude et la température pour calculer l'efficacité des échangeurs. On pourrait également prendre en compte le réchauffeur servovalve 1 0 dans le bilan thermique.