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Bord d'attaque sur entrée d'air dynamique (Air Conditioning Intake Leading Edge)

Merci à l’Etude Labarbe m’ayant autorisé à reprendre quelques photos des catalogues des ventes aux enchères de 2007, 2016 ou autres, pour illustrations.

 

Cette page sera un complément d'informations à l'article passionnant (avec photos illustratives) de M. GAU sur le système de conditionnement d'air sur Concorde.

Comme pour toutes les pages ouvertes sur cette rubrique il s'agira aussi d'identifier la situation et le rôle d'une pièce de Concorde, la suivante.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Sujet complexe que la chaleur en supersonique, car en vol il faut la combattre de presque partout.

Quand les frottements cinétiques, à Mach2, sont à leur apogée, avec comme conséquence directe un accroissement très significatif de température qui va durer dans le temps, on doit cependant pouvoir maintenir au « frais » tous les passagers et membres d'équipage, la quasi totalité des systèmes mécaniques, le matériel électronique, l'hydraulique, contenir la hausse de température du carburant dans les réservoirs, etc, j'en passe et des meilleurs !

 

Point très important : L'air conditionné est à différencier avec l'air dynamique.

L'air conditionné sera prélevé des réacteurs puis traité afin de devenir sain et respirable.

Avec la nuance suivante, car on peut enlever ou simplifier une partie du processus.

Exemple au sol : on peut directement raccorder un groupe rendant l'air directement utilisable au dernier stade.

Sur l'air conditionné, les principaux paramètres suivis seront : température, filtrage, hygrométrie, pression et détection de fumée.

 

Dans le cas de l'air dynamique, le processus sera court et beaucoup plus simple, car presque directement utilisé pour « rafraîchir » des systèmes ou des pièces.

Les principaux paramètres suivis seront : température, pression et détection de fumée.

 

Dans tous les cas, une vigilance constante sur tout le cheminement sera établie afin de garantir un air ayant les caractéristiques attendues au bout.

Des possibilités de secours mais aussi de sécurisation seront naturellement possibles.

Je pense en particulier en cas d'incendie ou simplement lorsqu'un groupe tombe en panne, il y a alors possibilité d'isolement ou de mise en place d'un processus secours sécurisé, les autres groupes restant opérationnels, 4 au total, j'en reparlerai plus loin.

 

Avant de parler de la pièce je vous propose une vision assez générale avec un schéma explicatif et avec quelques chiffres aussi sur les températures mesurées, vous verrez ça monte très haut sur un Concorde !

Plus que sur un liner classique en tout cas.

Ces températures sont celles mesurées lors de la croisière à Mach2, plutôt sur la dernière partie d'ailleurs.

 

Volontairement et pour simplifier, je n'aborderai pas les chiffres de pressions mesurées.

Malgré tout il faut bien comprendre que les variations de pressions ont un impact direct sur l'élévation ou baisse de la température et font donc partie du processus.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

Schéma visible en plus grand, cliquez sur le lien suivant

 

En bleu nous trouvons le principe de fonctionnement pour l'air conditionné, pour un 1 seul groupe.

Il y a 4 groupes sur un Concorde, 1 groupe lié à chaque réacteur en fonctionnement.

Le schéma sera donc à multiplier par 4 sur un Concorde !

 

En rouge (A) nous avons l'air dynamique venant refroidir du matériel servant au conditionnement d'air.

En vert (B) nous avons un point de raccordement pour utilisation d'un groupe de conditionnement d'air utilisable au sol.

 

L'air conditionné, distribué et respiré, dans la cabine d'un Concorde provient d'un prélèvement d'air depuis le dernier étage compresseur haute pression (HP) d'un réacteur Olympus 593.

Nous nous trouvons au point (1) sur le schéma en bleu, à plus de 550°C (maxi 610°C)

 

L'air sortant du compresseur HP réacteur arrive directement sur cette valve anti-retour.

La base (avec tous les trous visibles) est boulonnée, côté réacteur.

Côté opposé, se trouve la collerette supérieure de forme circulaire d'où part la conduite qui acheminera l'air vers l'élément suivant.

 

Photo : François Suteau

Non Return Valve

En (2), l'air passe dans un échangeur primaire Air/Air (via les orifices rouges) d'où il ressort à 170°C

C'est bien de l'air dynamique qui passe par les orifices jaunes, donc rien à voir avec l'air de conditionnement.

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Echangeur primaire

 

Cet échangeur est refroidi en permanence par de l'air dynamique (A) prélevé à basse vitesse sur le côté de la nacelle réacteur (voir photo à suivre).

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Et à grande vitesse dans l’entrée d’air réacteur.

Voir la petite entrée d'air en question ci-dessous, indiquée par la flèche jaune, située juste devant le réacteur.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

L'air conditionné, au risque de me répéter, est prélevé au niveau du dernier étage compresseur HP du réacteur.

L'air dynamique, servant au refroidissement de plusieurs systèmes, est récupéré via la petite entrée d'air, juste devant le réacteur ou sur le côté nacelle réacteur.

C'est très important de bien différencier les 2 catégories d'air, avec chacun leur propre rôle.

 

 

Poursuivons.

En (3), l'air conditionné traverse un filtre à particules pour être débarrassé des poussières, toujours à 170°C.

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Filtre à particules

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

Schéma visible en plus grand, cliquez sur le lien suivant

En (4), l'air rentre dans le Cold Air Unit (Ensemble Turbo-refroidisseur), qui assure 2 fonctions simultanément, un compresseur et une turbine étant couplés sur le même axe.

 

Lors du premier passage, l'air en ressort à 270°C.

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Bootstrap

En (5), l'air passe dans un échangeur secondaire Air/Air d'où il en ressort à 170°C, via les orifices rouges.

Cet échangeur est refroidi en permanence par de l'air dynamique (A) récupéré depuis l'intérieur de l'entrée d'air réacteur à grande vitesse.

 

Autre source possible de récupération d'air dynamique, à basse vitesse, revenir sur explication antérieure.

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Echangeur secondaire

Il faut savoir que même si la température extérieure frise les - 60°C, en supersonique, la température par échauffement cinétique dans la nacelle se situe autour des 130°C.

Mais quand il rencontre un air de 270°C dans l'échangeur secondaire, il refroidit alors l'air conditionné, c'est bien le but.

J'en profite pour préciser que sur l'étape (2) de l'échangeur primaire Air/Air, l'air dynamique utilisé avait la même source (A) que pour l'étape (5) dans le secondaire.

 

Passons à l'étape (6), franchement très ingénieuse sur Concorde pour optimiser le refroidissement.

L'air conditionné à ce stade a une température de 170°C, c'est encore beaucoup trop.

Qu'est-ce qui dans un Concorde est présent en grande quantité, avec une réserve de calories basses ?

Réponse : tout le carburant dans les réservoirs.

 

Le carburant à Mach2 étant sans cesse brassé, on le fait aussi cheminer vers notre échangeur Air/Carburant afin de refroidir notre air conditionné.

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Echangeur Air-Carburant

 

Vous vous douterez bien qu'il n'y a pas de mélange entre l'air et le carburant à l'intérieur de cet échangeur, seules les calories sont échangées.

En sortie de cet échangeur, l'air conditionné ressort à 80°C.

 

En (4), notre air repasse dans notre Cold Air Unit et en ressort à -25°C, pas mal non ?

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Bootstrap

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

 

 

 

Avant d'envoyer tout ça aux différents "consommateurs", on procède à un savant dosage via une valve de contrôle de température (7) capable de mélanger une infime quantité de + 170° avec du -25°C, pour obtenir au final la température tempérée souhaitée, située autour de 10°C à + ou - delta.

10°C, ne sera bien évidemment pas la température finale cabine, mais bien la température soufflée à + ou - delta, mais il reste encore une dernière étape avant cela.

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

Ce sera chose faite en (8) avec le séparateur d'eau, qui éliminera le trop d'humidité, pour éviter ainsi la vaporisation en cabine ou léger brouillard, dit autrement.

Après cette ultime étape de traitement, la température de l'air se situera autour des 10°C.

 

Photo : source http://www.marclabarbe.com/

Séparateur d'eau

 

Concorde dispose de 4 groupes, en règle normale d'utilisation :

- Le groupe 1 alimente le poste de pilotage

- Le groupe 2 alimente la cabine avant

- Le groupes 3 et 4 alimentent la cabine arrière.

 

On en oublierait presque le principal, et ma pièce suivante, dans tout ça ?

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

J'y viens, elle est liée au cheminement de l'air dynamique servant au refroidissement des échangeurs Air/Air (primaire + secondaire) pour un un groupe Concorde.

Il y a 4 groupes, 1 lié à chaque réacteur en fonctionnement.

 

Une quantité TRES impressionnante (* ) de m3 d'air extérieur, chaque seconde, est engloutie par l'une des 4 entrées d'air de Concorde, ou dans l'une des 2 nacelles réacteurs située sous chaque demi-aile, si vous préférez.

 

(* ) Une piscine olympique fait dans les 2 500 m3 d'eau ( L=50m x l=25m x h=2m) ou d'air si elle vide.

4 réacteurs de Concorde Olympus 593, à Mach2, engloutissent plus 3 900 m3 d'air à la seconde !

 

Chaque entrée d'air dynamique est assez petite, comparativement à une entrée d'air nacelle, mais malgré tout, là encore à Mach2 cela représente encore pas mal de m3 d'air qui passent à la seconde.

 

Voici où se trouve la pièce.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

L'entrée d'air de Concorde commence en une section parfaitement rectangulaire, pour finir en circulaire, afin d'épouser au mieux la forme du premier étage compresseur réacteur Olympus 593.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Ma pièce en question, logiquement, reprend une courte portion de cette forme circulaire.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Légendes : schéma ci-dessus + ci-dessous :

1 - Paroi interne circulaire de l'entrée d'air, située juste devant l'entrée réacteur.

2 - Canal d'air dynamique servant au refroidissement des échangeurs Air/Air primaire + secondaire.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

 

Et tous ces fils sur la pièce me direz-vous, nous n'en avons pas encore parlé, à quoi servent-ils ?

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Première réponse possible :

Ces fils ne servent strictement à rien à Mach2, car il s'agit de l'alimentation du système de dégivrage.

Comme on l'a vu beaucoup plus haut, à Mach2 la température de cette pièce oscille autour des 130°C, strictement aucun risque de givrage.

 

Sauf qu'un Concorde ne vole pas qu'en supersonique.

Donc deuxième réponse possible : en subsonique, l'avion tout entier peut parfois être confronté à des conditions givrantes.

Il sera donc nécessaire alors d'alimenter électriquement la pièce sur son système interne de dégivrage et garantir ainsi un fonctionnement optimal de l'entrée d'air dynamique avec tout ce qui en dépend derrière, ceci bien avant de passer en supersonique.

 

Bord d'attaque entrée conditionnement d'air (Air Conditioning Intake Leading Edge)

 

Voilà vous savez presque tout sur cette pièce.

Remerciements à Patrick, il se reconnaîtra.

François

25/10/2023

 

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