CA2876952C

Method and configuration for an auxiliary power engine to deliver propulsive and/or non-propulsive energy in a helicopter architecture

Abstract

The invention aims to optimise all of the engine power available on a helicopter provided with an auxiliary engine by allowing that auxiliary engine to provide non-propulsive and/or propulsive energy during flight. For this purpose, this auxiliary engine is coupled in such a way as to be able to directly contribute to the supply of propulsive mechanical or electrical energy and non-propulsive electrical energy of the aircraft. An example configuration architecture comprises an onboard electrical network (2), two main engines (5a, 5b) and an energy conversion system for converting mechanical/electrical energy (6, 6a, 6b, 7) between a main gearbox BTP (40) transferring power to the propulsion members (4, 41) and means for receiving electrical energy comprising the onboard network (2) and a power electronics system (9) linked with starters (8) of the main engines (5a, 5b). The configuration also comprises an auxiliary power engine (3) supplying electrical energy to the means for receiving electrical energy (2, 9) via the energy conversion system (6, 6a, 6b, 7) and mechanical coupling means (8a, 11a to 11d) between the auxiliary engine (3, 0, 30) and at least one propulsion means (4, 41).

CA2876952C, drawing sheet 1
Sheet 1 of 8

Term

Projected expiry 12 June 2033.

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  4. Today
  5. Projected expiry

15 claims: 1 independent, 14 dependent

  1. 1
    REVENDICATIONS 1. Procédé d’apport d’énergie propulsive et/ou non propulsive dans une architecture d’hélicoptère comportant un réseau électrique de bord, une motorisation principale couplée à un système de transmission mécanique qui entraîne en vol des organes de propulsion, dans lequel une conversion d’énergie mécanique/électrique couplée au système de transmission mécanique et/ou à la motorisation principale fournit de l’énergie non propulsive au réseau électrique de bord ;le procédé consistant à coupler par conversion d’énergie un moteur auxiliaire supplémentaire au réseau de bord pour pouvoir lui fournir, au sol, de l’énergie non propulsive ainsi qu’à la motorisation principale pour son démarrage, et pour pouvoir fournir, en vol, de l’énergie non propulsive au réseau de bord, en complément et jusqu’au remplacement du prélèvement effectué sur le système de transmission mécanique et/ou la motorisation principale, le moteur auxiliaire étant en outre apte à fournir également de l’énergie électrique à une motorisation dédiée sur le système de transmission mécanique pour augmenter ou fournir partiellement la puissance propulsive.
  2. 2
    Procédé d’apport d’énergie selon la revendication 1, dans lequel le moteur auxiliaire peut également ou alternativement être couplé directement à un système de réduction de vitesse pour fournir de l’énergie propulsive au système de transmission mécanique, puis couplé via une conversion d’énergie réversible au réseau de bord pour fournir de l’énergie non propulsive ainsi qu’à la motorisation principale pour son démarrage, le moteur auxiliaire pouvant alors fournir de l’énergie propulsive à au moins un organe de propulsion.
  3. 3
    Procédé d’apport d’énergie selon la revendication 2, dans lequel l’énergie électrique du réseau de bord provient d’une modulation entre l’énergie prélevée sur le système de transmission mécanique, et la motorisation principale via la conversion d’énergie. □ate Reçue/Date Received 2020-04-17
  4. 4
    Procédé d’apport d’énergie selon la revendication 3, dans lequel la conversion d’énergie n’est connectée qu’au système de réduction, de sorte que l’énergie électrique du réseau de bord ne provienne que du moteur auxiliaire via le système de réduction lorsque la motorisation principale est éteinte.
  5. 5
    Procédé d’apport d’énergie selon la revendication 3, dans lequel le moteur auxiliaire est intégré directement à une boîte de transmission principale, de sorte qu’il fournisse de l’énergie électrique au réseau de bord par conversion d’énergie avec des générateurs sur la boîte de transmission principale et de l’énergie propulsive à au moins un oigane de propulsion via la boîte de transmission principale.
  6. 6
    Configuration d’apport d’énergie propulsive et/ou non propulsive dans un hélicoptère apte à mettre en oeuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant à la base un réseau électrique de bord, deux moteurs principaux et un système de conversion d’énergie mécanique / électrique entre une boite de transmission principale d’un système de transmission mécanique aux organes de propulsion et des moyens de réception d’énergie électrique comportant le réseau de bord et une électronique de puissance en liaison avec des démarreurs des moteurs principaux ;la configuration comportant également un moteur auxiliaire de puissance de fourniture d’énergie électrique aux moyens de réception d’énergie électrique via le système de conversion d’énergie et des moyens de couplage mécanique entre le moteur auxiliaire et au moins un organe de propulsion, ledit moteur auxiliaire étant apte à fournir également de l’énergie électrique à une motorisation dédiée sur le système de transmission mécanique pour augmenter ou fournir partiellement la puissance propulsive.
  7. 7
    Configuration d’apport d’énergie selon la revendication 6, dans laquelle le moteur auxiliaire est choisi parmi un groupe APU, une turbine à gaz à turbine libre ou liée, et un moteur diesel.
  8. 8
    Configuration d’apport d’énergie selon la revendication 7, dans laquelle le système de conversion d’énergie comporte des générateurs ou des groupes moto-générateurs réversibles en connexion avec au moins l’un de :□ate Reçue/Date Received 2020-04-17 i) la boîte de transmission principale ;ii) les moteurs principaux et iii) le moteur auxiliaire pour fournir de l’énergie électrique au réseau de bord et à l’électronique de puissance.
  9. 9
    Configuration d’apport d’énergie selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, dans laquelle la connexion entre le moteur auxiliaire et au moins l’un des organes de propulsion est réalisée par un moteur dédié sur au moins l’un de :i) ledit au moins un des organes de propulsion et ii) des moteurs de moto-générateurs dédiés à la boîte de transmission principale via l’électronique de puissance activée par le système de conversion d’énergie lié au moteur auxiliaire.
  10. 10
    Configuration d’apport d’énergie selon l’une quelconque des revendications 8 et 9, dans laquelle le moteur auxiliaire est intégré sur la boîte de transmission principale en liaison avec des générateurs pour fournir de l’énergie non propulsive, le moteur auxiliaire étant apte à fournir de l’énergie non propulsive au réseau de bord et à l’électronique de puissance via les générateurs sur la boîte de transmission principale et de l’énergie propulsive via la boîte de transmission principale à au moins un organe de propulsion.
  11. 11
    Configuration d’apport d’énergie selon l’une quelconque des revendications 8 et 9, dans laquelle la connexion entre le moteur auxiliaire et le système de conversion d’énergie est réalisée via un ensemble réducteur appartenant au système de transmission mécanique.
  12. 12
    Configuration d’apport d’énergie selon la revendication 11, dans laquelle le système de transmission mécanique comportant un ensemble réducteur, ledit ensemble réducteur connecte directement le moteur auxiliaire à au moins l’un de :i) la boîte de transmission principale et ii) un arbre d’entraînement du rotor anti-couple, et le moteur auxiliaire à au moins l’un de : i) un moto-générateur et ii) au moins un générateur formant au moins partiellement le système de conversion d’énergie pour fournir de l’énergie électrique au réseau de bord et à l’électronique de puissance.
  13. 13
    Configuration d’apport d’énergie selon la revendication 12, dans laquelle l’ensemble réducteur comporte au moins deux lignes d’engrenages de □ate Reçue/Date Received 2020-04-17 réduction de vitesse couplées par au moins un arbre de liaison entre le moteur auxiliaire monté sur la première ligne et une prise de mouvement sur l’un de :i) la boîte de transmission principale et ii) un rotor anti-couple montés sur la deuxième ligne, et dans lequel au moins un arbre de liaison est équipé d’un moyen de découplage réversible et d’une roue libre pour que, respectivement, le moteur auxiliaire n’entraîne pas le rotor principal au sol et que le rotor principal n’entraîne pas le moteur auxiliaire au sol ou en vol.
  14. 14
    Configuration d’apport d’énergie selon la revendication 13, dans laquelle, dans le cas où au moins l’un des générateurs du système de conversion d’énergie est connecté directement à l’ensemble réducteur, ledit au moins un arbre de liaison équipé du moyen de découplage réversible et de la roue libre entraîne la prise de mouvement et ledit au moins un des générateurs monté via une roue libre au moins l’un de :i) la deuxième ligne d’engrenages et ii) au moins un deuxième arbre de liaison équipé d’une roue libre entre un générateur et le moteur auxiliaire.
  15. 15
    Configuration d’apport d’énergie selon la revendication 13, dans laquelle, dans le cas où le moteur auxiliaire possède une turbine libre, la turbine libre entraîne ledit au moins un des générateurs sur l’une de :i) la deuxième ligne d’engrenages du réducteur par un arbre de liaison équipé d’une roue libre et d’un frein et ii) une troisième ligne d’engrenages montée avec une roue libre sur un arbre de liaison équipé d’un moyen de découplage réversible et d’une roue libre, ainsi que sur au moins un deuxième arbre de liaison monté avec une roue libre entre la turbine libre et un générateur.
Independent claims15