Post by Youri LigotmiMerci à Emmanuel pour le lien et à Joel pour le site (sur lequel j'ai
appris plein d'autres choses) et les explications fournies. Tout est
plus clair maintenant.
Youri, je vais être beaucoup plus « technique » et détaillé avec comme
exemple la famille A320.
Et comme :
- la pressurisation (ou comment ne pas avoir les tympans qui explosent
et pouvoir respirer lorsque l'avion vole à 10 000 m.)
- le conditionnement d'air (ou comment ne pas avoir trop chaud ou trop
froid et ne pas respirer un air vicié).
sont intimement lié, je vais parler des deux.
------ Conditionnement d'air et pressurisation à bord des A320 -----
Pour voler au-dessus de 3 000 mètres d'altitude, il faut qu'un avion
soit pressurisé pour assurer le confort, et même la survie, tant des
passagers que de l'équipage. La pressurisation restitue dans la cabine
la pression qui règne vers 2500 mètres ; à 11 000 mètres d'altitude,
cela entraîne une pression de plus de 550 hPa. Pour le Concorde, qui
évoluait entre 16 000 et 18 000 mètres, la pression atmosphérique qui
régnait à l'intérieur de la cabine, pendant la croisière, correspondait
à celle qui existe à 1 700 mètres d'altitude.
Non seulement la pression à l'intérieur de la cabine (altitude pression
cabine) ne doit pas descendre en dessous (ou monter au-dessus si on
raisonne en altitude) d'une certaine valeur, mais également la vitesse
de variation de cette pression doit être limitée afin d'éviter les
désagréments des défauts d'équilibre des pressions internes et externes
de l'oreille.
Sur A320, le système de pressurisation comprend :
- 2 CABIN PRESSURE CONTROLLERS (CPC).
- 1 OUTFLOW VALVE (Vanne de décharge) équipée de trois moteurs
totalement indépendants (2 AUTO et 1 MAN).
- 1 panneau de commande.
- 2 SAFETY VALVES (Vannes de sécurité).
L'OUTFLOW VALVE est actionnée par l'un des trois moteurs électriques
indépendants. Normalement, l'un des deux CABIN PRESSURE CONTROLLERS
commande l'OUTFLOW VALVE par l'intermédiaire du moteur AUTO associé.
En fonctionnement normal, la pressurisation est entièrement automatique.
Elle peut fonctionner en mode semi-automatique ou manuel. De plus, un
bouton poussoir DITCHING sur le panneau CABIN PRESS permet de commander
la fermeture de l'OUTFLOW VALVE et de toutes les vannes en-dessous de la
ligne de flottaison en cas d'amerrissage.
MODE AUTOMATIQUE DE COMMANDE DE PRESSURISATION
- La commande de pressurisation est assurée par deux systèmes
automatiques, indépendants et identiques (régulateur et moteur associé).
L'un ou l'autre des systèmes commande l'unique OUTFLOW VALVE.
Un seul régulateur fonctionne à la fois.
Un changement de calculateur s'effectue automatiquement :
. 70 s. après chaque atterrissage
. En cas de panne du système en fonctionnement.
Le régulateur utilise normalement l'altitude du terrain d'atterrissage
et le QNH en provenance du FMGC et l'altitude pression provenant des
ADIRS.
Si les données du FMGC ne sont pas disponibles, le régulateur utilise la
référence barométrique CDB des ADIRS et l'altitude terrain du sélecteur
LDG ELEV et une loi interne.
La pressurisation est effectuée selon six modes :
1- GROUND (GN)
Avant le décollage et 55 s. après l'atterrissage, l'OUTFLOW VALVE est
commandée en pleine ouverture pour éviter une delta-P résiduelle dans
l'avion. Au toucher des roues, une séquence de dépressurisation commande
un vario cabine de + 500 ft / mn pour supprimer la delta-P restante.
2- TAKE OFF (TO)
Pour éviter un à-coup de pression a la rotation, le régulateur
pré-pressurise l'avion avec un vario de - 500 ft/mn jusqu'à atteindre
une delta-P de 0,1 psi. À la rotation, le régulateur initialise la phase
montée.
3- CLIMB (CL)
L'altitude cabine varie selon une loi préprogrammée fixe qui prend en
compte le vario avion réel en montée. L'altitude et le vario cabine sont
ajustés afin d'assurer le confort maximum aux passagers.
4- CRUISE (CR)
L'altitude cabine reste à la valeur atteinte lorsque l'avion est en
palier, ou rejoint l'altitude du terrain d'atterrissage si celui-ci est
plus haut.
5- DESCENT (DE)
La variation de pression est optimisée de façon à ce que la pression
cabine atteigne la pression du terrain de destination avant
l'atterrissage. Le vario cabine en descente est limite à -750 ft/mn,
valeur par défaut : -350 ft /min.
6- ABORT (AB) :
Demi-tour après décollage. Ce mode est utilisé pour empêcher la montée
de la cabine si l'avion ne monte pas après le décollage. La pression
cabine est maintenue a la valeur qu'elle avait avant le décollage.
En fonctionnement semi-automatique, la seule action équipage nécessaire
est le réglage du sélecteur LDG ELEVATION (altitude du terrain de
destination).
FONCTIONNEMENT MANUEL
En mode manuel, le pilote peut contrôler l'altitude cabine par
l'intermédiaire du moteur MAN de l'OUTFLOW VALVE avec les commandes du
panneau CABIN PRESS.
CABIN PRESSURE CONTROLLERS (CPC)
Deux régulateurs numériques automatiques, indépendants et identiques
sont utilisés pour commander le système. Ils reçoivent des informations
en provenance des ADIRS, FMGC, EIU et LGCIU.
En mode automatique, un calculateur fonctionne, l'autre est en attente.
Ils assurent la régulation automatique de la pression cabine. Ils
génèrent les signaux pour l'ECAM. En mode manuel, le régulateur placé en
position 1 comprend un circuit de secours possédant sa propre
alimentation électrique. Ce circuit comprend un capteur de pression qui
fournit l'alarme altitude cabine excessive ainsi que les indications de
pression sur l'ECAM. Les deux régulateurs dialoguent par l'intermédiaire
d'une liaison.
L'OUTFLOW VALVE est située sur le côté droit du fuselage, derrière la
porte de soute arrière sous la ligne de flottaison. La vanne est
actionnée en mode automatique par l'un des deux moteurs électriques
AUTO, ou par le moteur MAN en mode manuel. En mode automatique,
l'information de position de la vanne est transmise à l'ECAM par le
régulateur en fonctionnement. En mode manuel, l'information de position
de la vanne est transmise par le circuit de secours du régulateur n° 1.
SAFETY VALVES
Deux soupapes de sécurité pneumatiques indépendantes évitent une
pression différentielle excessive positive (8,6 psi ou 592 hPa) ou
négative (- 0,25 psi ou - 17 hPa). Elles sont installées sur la cloison
pressurisée arrière, au-dessus de la ligne de flottaison.
INCIDENT DE PRÉSSURISATION CABINE
Lorsque l'altitude pression cabine atteint 9550 ± 350 ft (2874 ± 105 m)
:
- Alarme ECAM MASTER WARNING "EXCESS CAB ALT"
Lorsque l'altitude pression cabine atteint 11300 ± 500 ft (3401 ± 150 m)
:
- Les consignes passagers "ATTACHEZ VOS CEINTURES" s'allument, ainsi que
les boîtiers EXIT supérieurs.
Lorsque l'altitude pression cabine atteint 14000 ft (4214 m) :
- Les masques sont présentés automatiquement - une annonce de secours
est diffusée en cabine.
CONDITIONNEMENT D'AIR
Il assure en permanence le renouvellement de l'air et maintient une
température sélectée constante dans les trois zones suivantes : COCKPIT,
FWD CABIN et AFT CABIN qui sont régulées indépendamment.
L'air est fourni par le circuit pneumatique à travers :
- deux vannes de régulation de débit (PACK VALVES),
- deux groupes de conditionnement d'air (PACKS),
- un collecteur de mélange qui mixe l'air de la cabine (recirculation)
et des PACKS.
Il est ensuite distribué dans le poste et la cabine.
La régulation de température est optimisée par la vanne de régulation de
pression d'air chaud (HOT AIR PRESSURE REGULATING VALVE) et les vannes
de régulation de température (TRIM AIR VALVES) qui ajoutent, pour chaque
zone, de l'air chaud prélevé en amont des PACKS à l'air du collecteur de
mélange.
En secours, une RAM AIR (prise d'air dynamique) alimente en air
extérieur le collecteur de mélange.
Selon les avions, l'un des deux systèmes de régulation du
conditionnement d'air suivants est installé :
- système classique, avec deux régulateurs de groupe (PACK CONTROLLER 1
et 2), et un régulateur de zones (ZONE CONTROLLER), ou
- système type A318, avec deux régulateurs de groupe et de zones, ACSC 1
et 2 (AIR CONDITIONING SYSTEM CONTROLLERS).
Les températures du poste et de la cabine peuvent être sélectées au
panneau AIR COND, dans le poste.
Avec le système type A318, la température de chaque zone cabine peut
être corrigée de ± 2.5° C par rapport à la température de référence
sélectée sur le panneau AIR COND du poste, à partir du panneau de cabine
avant (FAP).
Une prise de parc permet d'alimenter le collecteur de mélange en air BP.
GROUPE DE CONDITIONNEMENT D'AIR (PACK)
(Explication de fonctionnement à la fin)
Les deux PACKS fonctionnent automatiquement et indépendamment l'un de
l'autre. Le fonctionnement de chaque PACK est commandé en fonction des
ordres du régulateur associé.
PACK VALVE
Cette vanne est commandée électriquement et actionnée pneumatiquement.
Elle régule le débit d'air en fonction des ordres qu'elle reçoit du
régulateur associé.
En cas de panne du système de régulation normal, la PACK VALVE peut
fonctionner en mode secours (BACKUP) et délivrer de l'air à une pression
fixe.
En l'absence de pression d'air, elle se ferme sous l'action d'un
ressort.
La vanne se ferme automatiquement en cas :
- de surchauffe PACK, ou
- de démarrage réacteur, ou
- d'action sur le B/P ENG FIRE, ou
- d'action sur le B/P DITCHING.
La vanne est commandée à partir du panneau AIR COND par le B/P PACK
1(2).
RAM AIR
En cas de panne des deux PACKS ou pour évacuer de la fumée, l'arrivée
d'air de ventilation peut être assurée par une RAM AIR . Cette vanne,
raccordée au collecteur de mélange, est commandée par le B/P RAM AIR sur
le panneau AIR COND.
Lorsqu'il est positionné sur ON, la RAM AIR s'ouvrira, à condition que
la fonction DITCHING ne soit pas sélectée.
L'OUTFLOW VALVE passe en demi ouverture à condition qu'elle ne soit pas
commandée manuellement et que la ? P soit inférieure à 1 psi.
Si la delta P est supérieure à 1 psi, l'anti retour situé en aval de la
RAM AIR ne s'ouvrira pas, et il n'y aura pas d'admission d'air
extérieur.
COLLECTEUR DE MELANGE et CAB FANS
L'air frais provenant des PACKS est mélangé dans le collecteur avec de
l'air destiné à la recirculation cabine par les CAB FANS.
Le collecteur de mélange est également raccordé à la RAM AIR et à la
prise de parc BP.
Note : Les CAB FANS assurent aussi la ventilation de la zone du
collecteur, en cas de fuite carburant.
HOT AIR VALVE (ou HOT AIR PRESSURE REGULATING VALVE)
Cette vanne régule la pression de l'air chaud prélevé en amont des
PACKS. Elle est et actionnée pneumatiquement et commandée électriquement
par le B/P HOT AIR du panneau AIR COND et contrôlée
- avec le système classique, par le ZONE CONTROLLER, ou
- avec le système type A318, par l'ACSC 1 (AIR CONDITIONING SYSTEM
CONTROLLER 1).
La vanne se ferme automatiquement en cas :
- de surchauffe gaine, ou
- de panne de la TRIM AIR VALVE du poste, ou
- de panne des 2 TRIM AIR VALVES de la cabine, ou
- avec le système type A318, de panne des 2 canaux de l'ACSC 1.
En l'absence de pression d'air, elle se ferme sous l'action d'un
ressort.
Le fonctionnement de la HOT AIR PRESSURE REGULATING VALVE est assuré
même si une TRIM AIR VALVE cabine, avant ou arrière, est en panne.
TRIM AIR VALVES
Ces vannes sont commandées électriquement :
- avec le système classique, par le ZONE CONTROLLER, ou
- avec le système type A318, par l'ACSC 1 pour le poste, et
l'ACSC 2 pour la cabine.
Associée à chaque zone, une TRIM AIR VALVE optimise la température par
apport d'air chaud.
REGULATION DE TEMPERATURE ET DE DEBIT
La régulation de température est automatique. Elle est commandée :
- avec le système classique, par un ZONE CONTROLLER et deux PACK
CONTROLLERS, ou
- avec le système type A318, par deux ACSC (AIR CONDITIONING SYSTEM
CONTROLLERS).
Régulation de la température d'air de sortie des PACKS
La régulation de température d'air de sortie de chaque PACK est assurée
par la modulation de la vanne BY PASS turbine et des volets d'entrée
d'air (et de sortie, si installés), commandée par :
- le PACK CONTROLLER associé (du système classique), en fonction de la
demande du ZONE CONTROLLER, ou
- l'ACSC associé (du système type A318).
Les volets d'entrée d'air (et de sortie, si installés) sont fermés
durant le décollage et l'atterrissage pour éviter l'ingestion de corps
étrangers.
Note : Pendant le décollage, les volets d'entrée d'air (et de sortie, si
installés) se ferment lorsque la poussée décollage est sélectée et que
le train est comprimé.
Pendant l'atterrissage, ils se ferment dès que le train est comprimé et
tant que la vitesse est supérieure à 70 kt. Ils s'ouvrent lorsque la
vitesse est inférieure à 70 kt avec un délai de 20 secondes.
Régulation du débit d'air des PACKS
La régulation de débit de chaque PACK est assurée, en modulant la
position de la PACK VALVE correspondante :
- avec le système classique, par le PACK CONTROLLER associé, ou
- avec le système type A318, par l'ACSC associé.
Sélection du débit PACK
Le débit du PACK peut être sélecté par l'équipage sur le panneau AIR
COND en fonction du nombre de passagers et/ou des conditions extérieures
(température ou hygrométrie élevée) :
- sur A318, à l'aide du B/P HI FLOW (ON / off),
- sur A319 / 320, à l'aide du sélecteur PACK FLOW (LO / NORM / HI),
de plus, si le débit LO a été sélecté et que la demande de température
ne peut être satisfaite, le PACK CONTROLLER sélecte un débit normal
(supérieur de 20 % au débit LO)
- sur A321, à l'aide du B/P ECON FLOW (ON / off), de plus, si le débit
ECON a été sélecté et que la demande de température ne peut être
satisfaite, le PACK CONTROLLER sélecte un débit normal (supérieur de 20
% au débit ECON).
Quelle que soit la sélection, le système délivre un débit fort :
- lorsqu'un seul PACK est en fonctionnement, ou
- lorsque le circuit pneumatique est alimenté par l'APU.
Ce débit fort est :
- sur A318, supérieur de 44 % au débit normal,
- sur A319 / 320, supérieur de 20 % au débit normal,
- sur A321, supérieur de 40 % au débit ECON.
Demande de pression de prélèvement d'air réacteur
Quand la demande de froid dans une zone ne peut être satisfaite, si la
pression de prélèvement d'air réacteur est trop faible, un signal est
envoyé aux deux EIU (interface réacteurs), afin d'augmenter le ralenti
minimum pour obtenir la pression d'air nécessaire :
- avec le système classique, par le ZONE CONTROLLER, ou
- avec le système type A318, par l'ACSC associé.
Demande de débit d'air APU
Si l'APU BLEED VALVE est ouverte et que la demande de température ne
peut pas être satisfaite dans une zone, un signal est envoyé à l'ECB,
afin d'augmenter le débit d'air APU :
- avec le système classique, par le ZONE CONTROLLER, ou
- avec le système type A318, par l'ACSC associé.
Régulation des températures dans les zones
Avec le système classique, le ZONE CONTROLLER assure la régulation de
température des deux zones cabine et du poste de pilotage.
Avec le système type A318, l'ACSC 2 assure la régulation de température
des deux zones cabine, et l'ACSC 1 assure la régulation de température
du poste de pilotage.
Régulation de température basique :
Les pilotes règlent les températures de référence avec les sélecteurs de
température de zone, sur le panneau AIR COND.
Avec le système type A318, le PNC peut affiner les réglages cabine à
partir du FAP.
La demande de température est calculée, en fonction des températures
sélectées et des températures réelles :
- avec le système classique, par le ZONE CONTROLLER, ou
- avec le système type A318, par l'ACSC associé.
Les températures réelles sont mesurées par des sondes situées :
- dans le poste, et
- dans les circuits d'extraction d'air toilettes et galleys pour la
cabine.
Pour que les PACKS délivrent de l'air à la température requise, un
signal correspondant à la plus faible des demandes de températures de
zone est envoyé :
- avec le système classique, aux PACK CONTROLLERS, ou
- avec le système type A318, aux ACSC.
Régulation de température optimisée
L'optimisation de la température de l'air délivré dans les zones, est
obtenue en régulant les TRIM AIR VALVES, pour l'apport d'air chaud à
l'air des PACKS :
- avec le système classique, par le ZONE CONTROLLER, ou
- avec le système type A318, par l'ACSC associé.
Les températures des zones peuvent être réglées de 18° C à 30° C.
Principe de fonctionnement d'un PACK
Si les lois de la thermodynamique sont peu simples à suivre, les
processus auxquels elles s'appliquent sont très faciles à mettre en
évidence. À la base de toute machine thermique, il y a en effet quelques
phénomènes que l'expérience quotidienne suffit à vérifier.
Le premier est l'échauffement d'un gaz que l'on comprime : il suffit
d'avoir gonflé un pneu de vélo un peu énergiquement avec une pompe en
aluminium pour avoir senti le métal chauffer nettement ; on peut même le
rendre brûlant en donnant des coups de pompe puissants et rapides.
Ce phénomène est absolument général : tout gaz que l'on comprime
s'échauffe. Et il a, si l'on peut dire, une réciproque : un gaz qui se
détend se refroidit. On le vérifie sans peine avec une bombe aérosol
destinée à pulvériser un produit quelconque : quand on appuie sur la
buse, le gaz propulseur se détend en projetant l'aérosol et cette buse
devient glacée. Inversement, si on chauffe un gaz maintenu dans une
enceinte fermée, sa pression monte; et si on refroidit ce gaz, sa
pression baisse.
Soit une source d'air comprimé à environ 3000 hpa (3 bar pour les
anciens) et à température ambiante (20°C). On dirige cet air comprimé
dans un ensemble de divergents et convergents (Venturi pour les intimes)
et, suivant comment ils sont disposés et sans aucune autre source
d'énergie on peut aussi bien obtenir à la sortie de l'air à 120°C qu'à
-40°C. Bien sûr, la quantité d'air à la sortie sera plus faible que
celle à l'entrée car ces changements de température ont bien pour cause
une énergie qui a été fournie par le flux d'air lui-même et qui a été
rejeté hors du circuit.
Sur la famille A320, les deux PACKS fonctionnent automatiquement et
indépendamment l'un de l'autre. L'air chaud du circuit pneumatique
pénètre dans le PACK au travers de la PACK VALVE et est dirigé vers
l'échangeur de température primaire. Cet air refroidi entre dans la
partie compresseur du groupe de réfrigération et est comprimé pour
élever sa pression; sa température s'élève alors. Il est à nouveau
refroidi dans l'échangeur principal et entre dans la partie turbine où
il est détendu. L'énergie générée par cette détente est utilisée pour
entraîner le compresseur et le ventilateur de refroidissement. L'énergie
absorbée dans ce processus entraîne une diminution de température ; il
en résulte une température d'air sortie turbine très basse.
--
Aujourd'hui, l'idéal du progrès est remplacé par l'idéal de l'innovation :
il ne s'agit pas que ce soit mieux, il s'agit seulement que ce soit nouveau,
même si c'est pire qu'avant et cela de toute évidence. Montherlant
Technologie aéronautique : http://aviatechno.free.fr