FR2784960A1 - Supersonic airplane with low fuel consumption, utilizes low bypass ratio jet engines in conjunction with high bypass ratio engines - Google Patents

Supersonic airplane with low fuel consumption, utilizes low bypass ratio jet engines in conjunction with high bypass ratio engines Download PDF

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Abstract

Engines with very small bypass ratio (21) are dimensioned for transonic ascent and optimized for supersonic cruise. These engines are operated at a lower power setting so as to limit noise and are also used for take off. Several engines with large bypass ratio (11) are used alone for subsonic cruise and approach. They are used with the small bypass ratio engines at take off and retracted inside the aircraft at supersonic cruise.

Description

La présente invention concerne un nouveau concept d'avion supersonique dont la consommation en carburant est très inférieure à celle des avions existants ou en projet. The present invention relates to a new concept of supersonic aircraft whose fuel consumption is much lower than that of existing or planned aircraft.

Ce concept est caractérisé par l'utilisation de moteurs ayant des caractéristiques très différentes. Des moteurs de petite section et à grande vitesse d'éjection sont utilisés en montée transsonique et en croisière supersonique ; à bas régime pour limiter le bruit, ils sont aussi utilisés au décollage. Des moteurs de grande section et à faible vitesse d'éjection sont utilisés pour le décollage, la croisière subsonique et l'approche ; ils sont escamotés à l'intérieur de 'avion en croisière supersonique.This concept is characterized by the use of motors with very different characteristics. Small section motors with high ejection speed are used in transonic climb and supersonic cruise; at low speed to limit noise, they are also used for takeoff. Large section engines with low ejection speed are used for takeoff, subsonic cruising and approach; they are retracted inside the plane in supersonic cruise.

Les projets actuels d'avions de transport supersonique utilisent des moteurs d'un mme type qui s'adaptent aux différentes phases de vol. Il faut prévoir que, le survol supersonique des terres étant proscrit à cause du bang sonique, ces avions devront effectuer une fraction importante de leur trajet en croisière subsonique pour de nombreuses missions. Or, par rapport à l'unique avion de transport supersonique existant, le Concorde, les futurs avions auront déjà, malgré les progrès de la technologie, une consommation spécifique (masse de carburant consommée par unité de poussée et par unité de temps) en croisière supersonique plutôt augmentée à cause des complications diverses permettant un décollage moins bruyant. Quant à la croisière subsonique, leur consommation spécifique sera environ le double de celle des avions subsoniques modernes. Current projects for supersonic transport aircraft use engines of the same type which adapt to the different flight phases. It should be foreseen that, the supersonic overflight of the grounds being prohibited because of the sonic boom, these planes will have to carry out a significant fraction of their journey in subsonic cruise for many missions. However, compared to the only existing supersonic transport aircraft, the Concorde, future aircraft will already, despite advances in technology, have a specific consumption (mass of fuel consumed per unit of thrust and per unit of time) when cruising supersonic rather increased because of various complications allowing a less noisy takeoff. As for the subsonic cruise, their specific consumption will be approximately double that of modern subsonic planes.

Tout comme le projet d'avion européen à moteur à cycle variable, les projets américains à mélangeur-éjecteur ne permettent pas de satisfaire aux normes actuelles de bruit et a fortiori aux normes futures renforcées, d'après les résultats actuellement connus. C'est pourquoi le brevet récent WO 97/48600 (Rudolph), après avoir fait un rappel très complet de l'état de l'art actuel, propose l'utilisation au décollage de moteurs auxiliaires subsoniques rétractables. Like the European variable-cycle engine airplane project, the American mixer-ejector projects do not make it possible to meet current noise standards and a fortiori future reinforced standards, according to the results currently known. This is why the recent patent WO 97/48600 (Rudolph), after having made a very complete reminder of the current state of the art, proposes the use at takeoff of retractable subsonic auxiliary engines.

Les propositions faites dans ce brevet (avion et méthode) ne visent qu'à réduire le bruit ; en ce qui concerne la consommation spécifique en croisière subsonique, il y est dit
explicitement aux pages 43 et 44 (avec référence aux figures 23 et 24) que l'utilisation du ou des moteurs rétractables n'abaisse pas la consommation spécifique. Bien que la revendication 18 de ce brevet concerne un rapport de poussée des moteurs subsoniques aux moteurs supersoniques au moins égal à 1 sur 10, cette borne inférieure est en effet beaucoup trop inférieure à ce qui est proposé dans la présente invention pour permettre une diminution de la consommation spécifique en vol de croisière subsonique. De plus, toutes les descriptions faites dans ce brevet antérieur, avec ou sans référence aux figures, ne permettent pas d'aboutir à toutes les solutions proposées dans la présente invention. Encore plus nettement, sa revendication 1, reprise dans toutes les suivantes, spécifie à l'alinéa c que les seuls moteurs supersoniques utilisés à plein régime peuvent assurer la poussée nominale nécessaire au décollage (mme s'ils produisent alors un bruit trop intense), alors qu'ils ne le peuvent pas selon certaines spécifications de la présente invention.
The proposals made in this patent (aircraft and method) are only intended to reduce noise; with regard to the specific consumption on a subsonic cruise, it says there
explicitly on pages 43 and 44 (with reference to Figures 23 and 24) that the use of the retractable motor (s) does not lower the specific consumption. Although claim 18 of this patent relates to a thrust ratio of subsonic to supersonic motors at least equal to 1 in 10, this lower limit is indeed much too lower than what is proposed in the present invention to allow a reduction in specific consumption in subsonic cruise flight. In addition, all the descriptions made in this prior patent, with or without reference to the figures, do not allow all the solutions proposed in the present invention to be obtained. Even more clearly, its claim 1, repeated in all of the following, specifies in paragraph c that the only supersonic engines used at full speed can provide the nominal thrust necessary for takeoff (even if they then produce too intense noise), when they cannot according to certain specifications of the present invention.

C'est pourquoi il est proposé ici d'obtenir les différentes conditions de poussée avec des moteurs différents et non pas avec des changements de configuration des mmes moteurs ou avec des moteurs d'appoint. This is why it is proposed here to obtain the different thrust conditions with different motors and not with configuration changes of the same motors or with auxiliary motors.

Par ailleurs, les projets de moteurs actuels impliquent des coûts d'étude et de développement considérables avec de gros risques d'échec alors que la présente invention met en oeuvre des moteurs existants (ou proches de ceux qui existent déjà). Furthermore, current engine projects involve considerable study and development costs with high risks of failure while the present invention uses existing engines (or those close to those which already exist).

L'avion selon la présente invention est donc caractérisé par :
-un ou des moteurs fixes à faible rapport (ou taux) de dilution, -un ou des moteurs escamotables à grand rapport de dilution.
The aircraft according to the present invention is therefore characterized by:
-one or fixed motors with low dilution ratio (or rate), -one or retractable motors with high dilution ratio.

Les moteurs à faible rapport (d'un rapport de dilution inférieur à 3 et de préférence inférieur à 0,5) sont optimisés pour la croisière supersonique pour laquelle leur poussée spécifique est de l'ordre de 300 à 600 m/s. Leur consommation spécifique (moteur installé) peut alors tre voisine de 1,1 kg/daN. h. Ces mmes moteurs sont dimensionnés de façon à assurer seuls la montée transsonique. Pour la croisière subsonique, ils sont mis à bas régime ou arrtés, de façon que la poussée soit assurée exclusivement ou presque par les moteurs à grand rapport de dilution au moins égal à 3, et de préférence supérieur à 6, qui peuvent avoir une consommation spécifique (moteur installé) voisine de 0,5 kg/daN. h. Au décollage, la vitesse d'éjection des moteurs à faible rapport de dilution est réduite (sans nécessité de modifier leur géométrie de captage d'air ni d'utiliser d'éjecteur) à la valeur que nécessite le niveau de bruit désiré, par exemple environ 300 m/s. Les moteurs à grand rapport de dilution sont dimensionnés de façon à assurer le complément de poussée nécessaire au décollage avec cette mme vitesse moyenne d'éjection. En pratique, ces derniers moteurs assurent plus de la moitié de la poussée totale au décollage et leur diamètre peut tre tel qu'ils doivent tre escamotés l'un derrière l'autre (s'ils sont deux), dans une section pas trop rétrécie du fuselage, pendant le vol supersonique. Low-ratio engines (with a dilution ratio of less than 3 and preferably less than 0.5) are optimized for supersonic cruising for which their specific thrust is around 300 to 600 m / s. Their specific consumption (engine installed) can then be around 1.1 kg / daN. h. These same motors are dimensioned so as to ensure only the transonic rise. For subsonic cruising, they are put at low speed or stopped, so that the thrust is provided exclusively or almost by engines with a high dilution ratio at least equal to 3, and preferably greater than 6, which can have a consumption specific (motor installed) close to 0.5 kg / daN. h. At takeoff, the ejection speed of engines with a low dilution ratio is reduced (without the need to modify their air intake geometry or to use an ejector) to the value required by the desired noise level, for example about 300 m / s. Engines with a high dilution ratio are dimensioned so as to provide the additional thrust necessary for takeoff with this same average ejection speed. In practice, these latter engines provide more than half of the total take-off thrust and their diameter can be such that they must be retracted one behind the other (if there are two of them), in a section that is not too narrow. of the fuselage, during the supersonic flight.

Deux modes de réalisation de l'invention sont maintenant exposés en détail avec référence aux figures. Two embodiments of the invention are now described in detail with reference to the figures.

Les valeurs numériques mentionnées résultent de l'état de l'art antérieur et des activités de recherche de l'inventeur.The numerical values mentioned result from the state of the prior art and from the inventor's research activities.

La figure 1 est une vue de dessous de la pointe arrière de l'avion décrit dans le premier exemple, montrant la configuration de vol subsonique avec deux moteurs à grand rapport de dilution et deux moteurs à faible rapport. Figure 1 is a bottom view of the rear tip of the aircraft described in the first example, showing the configuration of subsonic flight with two engines with high dilution ratio and two engines with low ratio.

La figure 2 est une vue de dessous du mme avion, montrant la configuration supersonique avec les deux moteurs à grand rapport de dilution rentrés dans le fuselage ; le premier rentré a subi une translation vers l'arrière. FIG. 2 is a bottom view of the same airplane, showing the supersonic configuration with the two engines with large dilution ratios retracted into the fuselage; the first reentry has undergone a rearward translation.

La figure 3 est une vue de face partielle du mme avion dans la mme configuration que sur la figure 1.  FIG. 3 is a partial front view of the same aircraft in the same configuration as in FIG. 1.

La figure 4 est une vue de face partielle du mme avion pendant la manoeuvre de rentrée d'un moteur à grand rapport de dilution.  FIG. 4 is a partial front view of the same aircraft during the re-entry operation of an engine with a large dilution ratio.

La figure 5 est toujours une vue de face partielle du mme avion correspondant à la configuration de la figure 2. FIG. 5 is still a partial front view of the same aircraft corresponding to the configuration of FIG. 2.

La figure 6 est une vue de face partielle de l'avion décrit dans le second exemple, en configuration de vol subsonique. Figure 6 is a partial front view of the aircraft described in the second example, in subsonic flight configuration.

La figure 7 est une vue de côté de l'arrière du mme avion en configuration supersonique avec le moteur à grand rapport de dilution rentré. FIG. 7 is a side view of the rear of the same airplane in a supersonic configuration with the engine having a large dilution ratio retracted.

La figure 8 est une vue de côté semblable à la précédente où le moteur escamoté alimente une tuyère de culot
On considère d'abord un avion de transport d'environ 300 passagers ayant une poussée totale en montée transsonique de 560 kN. Avec une poussée spécifique proche de 640 m/s, chacun des deux moteurs à faible rapport de dilution (nul ou inférieur à 2) a un diamètre d'entrée d'air de 2 m. La poussée totale de 290 kN en croisière supersonique correspond à une consommation spécifique optimisée d'environ 1, 1 kg/daN. h. Ces moteurs à faible rapport de dilution, mme utilisés à leur poussée maximale nominale, sont éventuellement insuffisants pour assurer le décollage de l'avion à sa poussée nominale. Pour disposer d'une poussée totale au décollage de 1120 kN à 300 m/s de vitesse moyenne d'éjection sur tous les moteurs, le diamètre des deux moteurs escamotables est de 2,9 m et leur rapport de dilution voisin de 10. La section totale de captage d'air de l'ensemble des moteurs est alors plus de trois fois celle des seuls moteurs fixes. Les deux moteurs à grand rapport de dilution peuvent assurer seuls la poussée totale en croisière subsonique de 250 kN de façon à obtenir une consommation spécifique d'environ 0,5 kg/daN. h. Au décollage, la poussée des moteurs à grand rapport de dilution est plus du double de celle des moteurs à faible rapport de dilution. Les moteurs escamotables sont donc les moteurs principaux et non des moteurs auxiliaires.
Figure 8 is a side view similar to the previous one where the retracted motor feeds a base nozzle
We first consider a transport aircraft of about 300 passengers with a total transonic climb thrust of 560 kN. With a specific thrust close to 640 m / s, each of the two motors with a low dilution ratio (zero or less than 2) has an air inlet diameter of 2 m. The total thrust of 290 kN in supersonic cruising corresponds to an optimized specific consumption of approximately 1.1 kg / daN. h. These engines with low dilution ratio, even used at their maximum nominal thrust, are possibly insufficient to ensure takeoff of the aircraft at its nominal thrust. To have a total takeoff thrust of 1,120 kN at an average ejection speed of 300 m / s on all engines, the diameter of the two retractable engines is 2.9 m and their dilution ratio is close to 10. The the total air intake section of all the motors is then more than three times that of the fixed motors alone. The two motors with a high dilution ratio can alone provide the total thrust in subsonic cruising of 250 kN so as to obtain a specific consumption of around 0.5 kg / daN. h. At takeoff, the thrust of engines with a high dilution ratio is more than double that of engines with a low dilution ratio. The retractable motors are therefore the main motors and not auxiliary motors.

Ce système propulsif a un bruit inférieur de 10 décibels aux normes actuelles de certification (OACI, Annexe 16,
Chapitre 3). Dans un fuselage de l'ordre de 4 m de diamètre, les deux moteurs à grand rapport de dilution ne peuvent pas etre rangés côte à côte. Leur position de travail pourrait tre décallée axialement mais, dans le présent exemple, il est jugé préférable d'avoir une mme position axiale de travail. Il est donc nécessaire de rentrer dans le fuselage, de préférence en aval de la soute du train d'atterrissage principal, un premier moteur et de le déplacer axialement le long d'un ou plusieurs rails pour faire de la place pour le second. Les figures 1 et 3 représentent la configuration de croisière subsonique, également utilisée au décollage et en approche. Sur la figure 1, tous les moteurs, à grand rapport de dilution (11 et 12) et à faible rapport de dilution (21 et 22) sont en position de travail, représentés sur une vue de dessous de l'arrière de l'avion. La figure 3 représente, de face, le fuselage (1) et l'aile gauche (2) ; le moteur gauche à grand rapport de dilution (11) a son support profilé (4) fixé à son bras de manoeuvre (3) ; tous les volets d'obturation de cavités (G, 7 et 9) sont fermés. La figure 4 représente le moteur à grand rapport de dilution gauche (11) pendant son déplacement pour escamotage. Tous les volets sont ouverts. Le bras de manoeuvre (3) déplace le moteur (11) en rotation autour de l'axe (5). Sur la figure 5, le moteur (11) a terminé sa rotation et est fixé au rail (8) en vue de sa translation vers l'arrière de la soute ; le bras de manoeuvre (3) a été détaché du support profilé (4) et est rentré dans l'aile (2), capot (6) refermé. Après translation du moteur (11) et rentrée du second moteur à grand rapport de dilution (12), la figure 2 représente en vue de dessous schématique (c'est-à-dire moteurs dessinés bien qu'ils soient cachés par les volets d'obturation) la configuration de montée transsonique et de croisière supersonique. La soute des moteurs est séparée de la cabine des passagers par la cloison étanche (10). Les moteurs à grand rapport de dilution (11 et 12) sont resortis pour la croisière subsonique finale et pour l'approche.
This propulsion system has a noise lower by 10 decibels than the current certification standards (ICAO, Annex 16,
Chapter 3). In a fuselage of the order of 4 m in diameter, the two motors with a high dilution ratio cannot be stored side by side. Their working position could be offset axially but, in the present example, it is considered preferable to have the same axial working position. It is therefore necessary to enter the fuselage, preferably downstream of the hold of the main landing gear, a first engine and to move it axially along one or more rails to make room for the second. Figures 1 and 3 show the subsonic cruise configuration, also used for take-off and on approach. In FIG. 1, all the engines, with a high dilution ratio (11 and 12) and with a low dilution ratio (21 and 22) are in the working position, shown in a bottom view of the rear of the aircraft . Figure 3 shows, from the front, the fuselage (1) and the left wing (2); the left engine with high dilution ratio (11) has its profiled support (4) fixed to its operating arm (3); all the cavity shutters (G, 7 and 9) are closed. FIG. 4 represents the engine with a large left dilution ratio (11) during its movement for retraction. All the shutters are open. The operating arm (3) moves the motor (11) in rotation about the axis (5). In FIG. 5, the motor (11) has completed its rotation and is fixed to the rail (8) for its translation towards the rear of the hold; the operating arm (3) has been detached from the profiled support (4) and has returned to the wing (2), cover (6) closed. After translation of the engine (11) and retraction of the second engine with large dilution ratio (12), Figure 2 shows a schematic bottom view (i.e. engines drawn although they are hidden by the flaps d (shutter) configuration of transonic rise and supersonic cruise. The engine compartment is separated from the passenger cabin by the watertight bulkhead (10). The engines with high dilution ratio (11 and 12) are used for the final subsonic cruise and for the approach.

Les ombilics de commande et les canalisations de carburant sont éventuellement déconnectés et reconnectés automatiquement. La masse totale de cette installation motrice est d'environ 30 tonnes réparties en 10 tonnes pour l'ensemble des moteurs supersoniques et 20 tonnes pour les moteurs subsoniques avec leurs dispositifs de manoeuvre.The control umbilics and the fuel lines are possibly disconnected and reconnected automatically. The total mass of this power plant is around 30 tonnes divided into 10 tonnes for all supersonic engines and 20 tonnes for subsonic engines with their operating devices.

On considère maintenant un avion d'affaires d'environ 20 passagers ayant une masse au décollage de 34 tonnes. We now consider a business aircraft of about 20 passengers with a takeoff weight of 34 tonnes.

Sa poussée totale en montée transsonique est de 56 kN.Its total thrust in transonic climb is 56 kN.

Avec une poussée spécifique proche de 640 m/s, chacun des deux moteurs monoflux (rapport de dilution nul ou pratiquement nul) a un diamètre de 0, 63 m. La poussée totale de 29 kN en croisière supersonique à Mach 2 correspond à une consommation spécifique optimisée d'environ 1, 1 kg/daN. h. Pour disposer d'une poussée totale au décollage de 112 kN à 300 m/s de vitesse d'éjection sur tous les moteurs, le diamètre du moteur escamotable est de 1,31 m et son rapport de dilution voisin de 10. Ce moteur peut assurer seul la poussée totale en croisière subsonique de 25 kN avec une consommation spécifique d'environ 0,5 kg/daN. h. Dans cet exemple, plutôt qu'un déplacement en rotation, il est proposé d'escamoter le moteur à grand rapport de dilution par un déplacement en translation verticale. Dans un fuselage de l'ordre de 2 m de diamètre, le moteur à grand rapport de dilution rentré occupe un tronçon de fuselage entier. Les figures 6 et 7 illustrent la disposition de ces moteurs pendant les différentes phases de vol. La figure 6 représente une vue de face de la configuration de croisière subsonique, également utilisée au décollage et en approche ; tous les moteurs, à grand rapport de dilution (11) et à faible rapport de dilution (21 et 22) sont en position de travail sous la voilure (2) et le fuselage (1). La figure 7 représente, de côté, la configuration supersonique avec le moteur (11) escamoté grâce au support télescopique (13). La masse totale de cette installation motrice est d'environ 6 tonnes réparties en 3 tonnes pour les moteurs supersoniques et 3 tonnes pour le moteur subsonique avec son dispositif de manoeuvre.With a specific thrust close to 640 m / s, each of the two monoflux motors (zero or practically zero dilution ratio) has a diameter of 0.63 m. The total thrust of 29 kN in supersonic cruise at Mach 2 corresponds to an optimized specific consumption of around 1.1 kg / daN. h. To have a total take-off thrust of 112 kN at 300 m / s ejection speed on all engines, the retractable engine diameter is 1.31 m and its dilution ratio is close to 10. This engine can only provide the total thrust in subsonic cruising of 25 kN with a specific consumption of around 0.5 kg / daN. h. In this example, rather than a rotation movement, it is proposed to retract the engine with a high dilution ratio by a displacement in vertical translation. In a fuselage of the order of 2 m in diameter, the engine with a large retracted dilution ratio occupies an entire section of the fuselage. Figures 6 and 7 illustrate the arrangement of these engines during the different flight phases. FIG. 6 represents a front view of the subsonic cruise configuration, also used for takeoff and on approach; all the engines with a high dilution ratio (11) and a low dilution ratio (21 and 22) are in the working position under the wing (2) and the fuselage (1). Figure 7 shows, from the side, the supersonic configuration with the motor (11) retracted thanks to the telescopic support (13). The total mass of this power plant is approximately 6 tonnes divided into 3 tonnes for supersonic engines and 3 tonnes for the subsonic engine with its operating device.

Les deux exemples décrits en détail ci-dessus ne sont pas limitatifs. Selon des variantes non illustrées, un ou plusieurs moteurs, à grand ou à faible taux de dilution, peuvent tre placés au-dessus de la voilure, sur les côtés du fuselage, en pied de dérive, sur des mâts quelconques, etc... Les positions axiales des moteurs peuvent tre différentes de celles représentées sur les figures. The two examples described in detail above are not limiting. According to variants not illustrated, one or more motors, with large or low dilution ratio, can be placed above the wing, on the sides of the fuselage, at the foot of the fin, on any masts, etc. The axial positions of the motors can be different from those shown in the figures.

Dans une variante de réalisation il est proposé de faire fonctionner à régime réduit un ou plusieurs moteurs à grand rapport de dilution alors qu'ils sont escamotés et de rejeter leurs gaz (le flux primaire seul de préférence) à la pointe arrière du fuselage. Ce soufflage de culot permet de raccourcir la partie arrière effilée de l'avion et donc de l'alléger tout en diminuant la trainée de culot. La figure 8 montre un moteur escamoté (11) alimenté par un regroupement des prélèvements d'air (31) à travers une chambre de tranquillisation (3 2) et se déchargeant dans une tuyère de culot (33).  In an alternative embodiment it is proposed to operate at reduced speed one or more motors with a high dilution ratio while they are retracted and to reject their gases (the primary flow alone preferably) at the rear tip of the fuselage. This base blowing makes it possible to shorten the tapered rear part of the aircraft and therefore to lighten it while reducing the base drag. FIG. 8 shows a retracted motor (11) supplied by a grouping of the air samples (31) through a stilling chamber (3 2) and discharging into a base nozzle (33).

Une autre variante, complémentaire de la précédente, consiste à alimenter un ou plusieurs moteurs escamotés par des prélèvements de couche limite effectués à divers emplacements (pris ensemble ou l'un d'eux seulement ou plusieurs d'entre eux) tels que le voisinage du bord d'attaque des ailes, le cockpit, différentes positions le long du fuselage, la dérive. Selon l'état de l'art connu, ces prélèvements de couche limite sont susceptibles de réduire la traînée de l'avion et donc sa consommation ; de plus, ceux effectués le long du cockpit et du fuselage peuvent diminuer le bruit interne de l'avion et tous contribuent à la diminution du bruit externe. Another variant, complementary to the previous one, consists in supplying one or more retracted motors with boundary layer samples taken at various locations (taken together or one of them only or several of them) such as the vicinity of the leading edge of the wings, the cockpit, different positions along the fuselage, the fin. According to the known state of the art, these boundary layer samples are likely to reduce the drag of the aircraft and therefore its consumption; in addition, those carried out along the cockpit and the fuselage can reduce the internal noise of the aircraft and all contribute to the reduction of external noise.

A la différence des projets en cours, l'avion supersonique selon la présente invention ne nécessite pas de gros développements de moteurs entièrement nouveaux. Par exemple, dans le cas de l'avion lourd exposé précédemment, les moteurs à grand rapport de dilution existent ; dans le cas de l'avion d'affaires, le moteur à grand rapport de dilution existe également et les moteurs à faible rapport de dilution peuvent tre une simple adaptation d'un moteur militaire existant. La technologie des vérins télescopiques ou rotatifs existe, ainsi que celle des chaînes à déroulement raidi. L'application de l'invention à une fabrication industrielle ne nécessitera donc qu'une étude mécanique des dispositifs de déploiement et d'escamotage des moteurs à grand rapport de dilution ainsi que l'examen de ses conséquences sur l'étude de marchés liée aux coûts de construction et d'exploitation.  Unlike current projects, the supersonic aircraft according to the present invention does not require major developments of entirely new engines. For example, in the case of the heavy aircraft described above, engines with a large dilution ratio exist; in the case of a business aircraft, the engine with a high dilution ratio also exists and the engines with low dilution ratio can be a simple adaptation of an existing military engine. The technology of telescopic or rotary cylinders exists, as well as that of chains with stiffened unwinding. The application of the invention to industrial production will therefore require only a mechanical study of the devices for deploying and retracting engines with a high dilution ratio as well as examining its consequences on the market study linked to construction and operating costs.

Claims (15)

REVENDICATIONS 1) Avion supersonique, à faible consommation de carburant mais par ailleurs réalisé selon l'art antérieur, caractérisé par un ou plusieurs turboréacteurs (11-12) à rapport de dilution au moins égal à 3 assurant la quasitotalité de la poussée pendant la croisière subsonique, le ou les autres moteurs (21-22) à rapport de dilution inférieur à 3 étant alors arrtés ou à très bas régime. 1) Supersonic aircraft, with low fuel consumption but also produced according to the prior art, characterized by one or more turbojets (11-12) with a dilution ratio at least equal to 3 ensuring almost all of the thrust during the subsonic cruise , the other engine (s) (21-22) with a dilution ratio of less than 3 then being stopped or at very low speed. 2) Avion supersonique selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation d'un ou plusieurs moteurs fixes (21-22) à rapport de dilution inférieur à 3 tels que leur poussée totale maximale nominale soit insuffisante pour assurer le décollage de l'avion à sa poussée nominale (mme avec un bruit excédant les normes). 2) supersonic aircraft according to claim 1 characterized by the use of one or more fixed engines (21-22) with a dilution ratio of less than 3 such that their total nominal maximum thrust is insufficient to ensure takeoff of the aircraft at its nominal thrust (even with noise exceeding the standards). 3) Avion supersonique selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation d'un ou plusieurs moteurs fixes (21-22) à rapport de dilution inférieur à 3 assurant seuls les phases de montée transsonique et de croisière supersonique pendant que les moteurs (11-12) à rapport de dilution supérieur à 3 sont escamotés à l'intérieur de la structure. 3) supersonic aircraft according to claim 1 characterized by the use of one or more fixed engines (21-22) with a dilution ratio of less than 3 ensuring only the transonic rise and supersonic cruise phases while the engines (11- 12) with a dilution ratio greater than 3 are retracted inside the structure. 4) Avion supersonique selon les revendications 1 et 3 caractérisé par un ou plusieurs moteurs fixes (21-22) à rapport de dilution inférieur à 3 dimensionnés pour assurer seuls la montée transsonique et optimisés seulement pour la croisière supersonique, c'est-à-dire ne comportant pas de dispositifs de réduction de bruit au décollage tels qu'une géométrie variable, des écopes ou un éjecteur. 4) supersonic aircraft according to claims 1 and 3 characterized by one or more fixed motors (21-22) with a dilution ratio of less than 3 dimensioned to ensure only the transonic rise and optimized only for supersonic cruising, that is to say say not having take-off noise reduction devices such as variable geometry, scoops or an ejector. 5) Avion supersonique selon la revendication 4 caractérisé par un niveau de bruit choisi par ailleurs et obtenu par la seule limitation de la vitesse moyenne d'éjection de tous les moteurs, par exemple à 400 m/s et de préférence à environ 300 m/s. 5) supersonic aircraft according to claim 4 characterized by a noise level chosen elsewhere and obtained by the only limitation of the average speed of ejection of all engines, for example to 400 m / s and preferably to about 300 m / s. 6) Avion supersonique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le ou les moteurs (11-12) à rapport de dilution supérieur à 3 assurent au décollage plus de la moitié de la poussée totale et de préférence environ les deux tiers, c'est-à-dire que la section d'entée d'air totale du ou des moteurs escamotables (11-12) est alors environ le double de celle des moteurs fixes (21-22). 6) supersonic aircraft according to claim 1 characterized in that the engine (s) (11-12) with a dilution ratio greater than 3 ensure takeoff more than half of the total thrust and preferably about two thirds, it is that is, the total air intake section of the retractable motor (s) (11-12) is then approximately double that of the fixed motors (21-22). 7) Avion supersonique selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation d'un ou plusieurs moteurs fixes (21-22) ayant un rapport de dilution inférieur à 0,5. 7) supersonic aircraft according to claim 1 characterized by the use of one or more fixed engines (21-22) having a dilution ratio of less than 0.5. 8) Avion supersonique selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation d'un ou plusieurs moteurs escamotables (11-12) ayant un rapport de dilution supérieur à 6. 8) Supersonic aircraft according to claim 1 characterized by the use of one or more retractable motors (11-12) having a dilution ratio greater than 6. 9) Avion supersonique selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que deux gros moteurs escamotés (11-12) sont rangés l'un derrière l'autre le long de l'axe du fuselage, le premier rentré ayant subi une translation grâce à des rails (8). 9) supersonic aircraft according to claims 1 and 3 characterized in that two large retracted motors (11-12) are stored one behind the other along the axis of the fuselage, the first retracted having undergone translation by rails (8). 10) Avion supersonique selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le déplacement du ou des moteurs à grand rapport de dilution (11-12), de leur position de travail à la rentrée dans leur soute, est assurée par des bras pivotants (3), ceux-ci pouvant tre séparés des supports profilés (4) pour faciliter leur propre escamotage, par exemple dans la voilure (2), et pour permettre la translation du premier moteur rentré. 10) supersonic aircraft according to claims 1 and 3 characterized in that the displacement of the engine or engines with high dilution ratio (11-12), from their working position when re-entering their hold, is ensured by pivoting arms ( 3), these being able to be separated from the profiled supports (4) to facilitate their own retraction, for example in the airfoil (2), and to allow the translation of the first retracted motor. 11) Avion supersonique selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que les moteurs escamotés (11-12) ont leur ombilic de commande et leur canalisation d'alimentation en carburant éventuellement déconnectables et reconnectables automatiquement. 11) Supersonic aircraft according to claims 1 and 3 characterized in that the retracted motors (11-12) have their control navel and their fuel supply line possibly disconnectable and reconnectable automatically. 12) Avion supersonique selon les revendications 1 et 12) supersonic aircraft according to claims 1 and 3 caractérisé en ce qu'un ou plusieurs moteurs (11-12) en position rentrée fonctionnent à régime réduit pour éjecter leurs gaz à la pointe arrière de l'avion de façon à diminuer sa trainée de culot tout en allégeant sa pointe arrière. 3 characterized in that one or more motors (11-12) in the retracted position operate at reduced speed to eject their gases at the rear tip of the aircraft so as to reduce its base drag while reducing its rear tip. 13) Avion supersonique selon les revendications 1 et 13) supersonic aircraft according to claims 1 and 12 caractérisé en ce qu'un ou plusieurs moteurs (11-12) en position rentrée prélève une partie ou la totalité de son air d'alimentation près du bord d'attaque de la voilure et (ou) près du cockpit et (ou) en différentes positions le long du fuselage et (ou) sur la dérive en vue de diminuer la trainée de frottement (donc d'économiser du carburant) et de diminuer le bruit intérieur et extérieur de l'avion. 12 characterized in that one or more motors (11-12) in the retracted position draws part or all of its supply air near the leading edge of the wing and / or near the cockpit and (or) in different positions along the fuselage and / or on the vertical stabilizer in order to reduce the friction drag (therefore to save fuel) and to reduce the interior and exterior noise of the aircraft. 14) Procédé permettant de réduire fortement la consommation en carburant d'un avion supersonique caractérisé en ce qu'un avion selon la revendication 1 utilise à bas régime, ou arrte, ses moteurs à faible rapport de dilution (21-22) pendant les phases de croisière subsonique, la quasi totalité de la poussée étant alors fournie par les moteurs (11-12) à grand rapport de dilution de façon à obtenir une consommation spécifique de 0,5 kg/daN. h environ, et en ce qu'il utilise pour la croisière supersonique, les moteurs (11-12) à grand rapport de dilution étant alors escamotés dans la structure de l'avion, des moteurs à faible rapport de dilution (21-22) optimisés par le fait qu'ils n'ont pas à tre modifiés au décollage pour abaisser leur bruit (cette réduction de bruit étant alors obtenue par leur foctionnement à bas régime). 14) Method for greatly reducing the fuel consumption of a supersonic aircraft characterized in that an aircraft according to claim 1 uses at low speed, or stops, its engines with low dilution ratio (21-22) during the phases of subsonic cruise, almost all of the thrust being then supplied by the motors (11-12) with high dilution ratio so as to obtain a specific consumption of 0.5 kg / daN. h approximately, and in that it uses for supersonic cruising, the engines (11-12) with high dilution ratio then being retracted into the structure of the aircraft, engines with low dilution ratio (21-22) optimized by the fact that they do not have to be modified at takeoff to lower their noise (this noise reduction is then obtained by their operation at low speed). 15) Procédé permettant d'obtenir des niveaux de bruit d'environ 10 décibels en dessous des normes internationales actuelles (OACI, Annexe 16, Chapitre 3) caractérisé en ce que tous les moteurs (11-12) et (21-22) de l'avion selon les revendications 1 et 3 ont une vitesse d'éjection inférieure à 400 m/s, et de préférence voisine de 300 m/s, au décollage et en approche, la poussée nécessaire au décollage étant alors assurée par une section de captage d'air de l'ensemble des moteurs environ 3 fois supérieure à celle des seuls moteurs fixes (21-22).  15) Method for obtaining noise levels of approximately 10 decibels below current international standards (ICAO, Annex 16, Chapter 3) characterized in that all the motors (11-12) and (21-22) of the aircraft according to claims 1 and 3 have an ejection speed of less than 400 m / s, and preferably close to 300 m / s, on takeoff and on approach, the thrust required for takeoff being then provided by a section of air intake of all motors approximately 3 times greater than that of stationary motors alone (21-22).
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