FR2938824A1 - Nacelle integree sur aile volante - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une nacelle (23) pour turboréacteur (21) comportant une structure d'entrée d'air (25) apte à canaliser un flux d'air vers une soufflante (27) d'un turboréacteur (21), une structure médiane (29) destinée à entourer ladite soufflante (27) et à laquelle est rattachée la structure d'entrée d'air (25) de manière à assurer une continuité aérodynamique, et une section aval (31) à laquelle est rattachée la structure médiane (29), remarquable en ce que la structure d'entrée d'air (25) est apte à venir en continuité des parois (33 ; 34) d'une aile volante (3) de telle sorte que la structure d'entrée d'air (25), la structure médiane (29) et la section aval (31) sont en continuité aérodynamique avec l'aile volante (3). L'invention concerne également une aile volante (3) ainsi qu'un aéronef (1) comportant une telle nacelle.

Description

L'invention concerne une nacelle pour turboréacteur. L'invention concerne également une aile volante et un aéronef comportant une telle nacelle. Un aéronef comportant une aile volante se distingue des aéronefs conventionnels en ce qu'il ne présente pas de séparation nette entre le fuselage et l'aile. Ainsi, une aile volante comporte deux ailes et un corps central monté en continuité entre ces dernières. Les aéronefs conventionnels comportent, quant à eux, un fuselage sensiblement cylindrique sur lequel une aile est rapportée.

Les aéronefs comportant une aile volante sont propulsés par un ou plusieurs ensembles propulsifs comprenant un turboréacteur logeant dans une nacelle de forme sensiblement tubulaire. Une nacelle présente généralement une structure comprenant une structure d'entrée d'air en amont du moteur, une structure médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur. On entend ici par le terme aval la direction correspondant au sens du flux d'air, notamment d'air froid, pénétrant dans le turboréacteur. Le terme amont désigne la direction opposée.

Il est connu des nacelles disposées sur le corps central de l'aile volante. Cependant, une telle disposition de nacelles pénalise la performance aéronautique de l'aéronef. Dans la demande US2008/0121756, on propose une aile volante dans laquelle la soufflante et le moteur sont disposés dans deux canaux adjacents. La soufflante et le moteur sont reliés par un moyen de transmission traversant les deux canaux. Cependant, une telle disposition est complexe à réaliser et pénalise la performance aéronautique de l'aéronef. Un but de la présente invention est donc de fournir une nacelle 30 pour une aile volante simple à mettre en oeuvre et ne pénalisant pas les performances de l'aéronef. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention a pour objet une nacelle pour turboréacteur comportant une structure d'entrée d'air apte à canaliser un flux d'air vers une soufflante d'un turboréacteur, une structure 35 médiane destinée à entourer ladite soufflante et à laquelle est rattachée la structure d'entrée d'air de manière à assurer une continuité aérodynamique, et une section aval à laquelle est rattachée la structure médiane, caractérisé en ce que la structure d'entrée d'air est apte à venir en continuité des parois d'une aile volante de telle sorte que la structure d'entrée d'air, la structure médiane et la section aval sont en continuité aérodynamique avec l'aile volante.

La nacelle de l'invention est donc configurée pour être intégrée dans les parois de l'aile volante pour que cette dernière et la nacelle de l'invention présentent un profil aérodynamique favorisant les performances aéronautiques de l'aéronef. En outre, la nacelle de l'invention est simple à mettre en oeuvre car celle-ci fait partie intégrante de l'aile volante. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des éléments structuraux permettant de rapporter une nacelle à l'aile volante. De préférence, la section aval comporte des moyens d'inversion de poussée ce qui permet d'améliorer le freinage de l'aéronef.

De préférence, la nacelle est composée d'au moins deux éléments aptes à passer d'une configuration de fonctionnement dans laquelle les deux éléments sont attachés entre eux de sorte que la nacelle entoure le turboréacteur, à une configuration de maintenance dans laquelle les éléments ne sont plus attachés entre eux ce qui permet de simplifier la maintenance.

Selon un deuxième aspect, l'invention a pour objet une aile volante, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une nacelle selon l'invention entourant chacune un turboréacteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, l'aile selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes 25 considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles: Au moins une nacelle est disposée à l'arrière de l'aile volante ce qui assure une bonne propulsion de l'aile volante ; chaque turboréacteur est disposé dans un canal dont l'extrémité avant débouche sur l'extrados, l'intrados ou sur les côtés latéraux de 30 l'aile volante ce qui permet de capter l'air pour le fonctionnement du turboréacteur ; une grille couvre au moins partiellement l'extrémité avant du canal débouchant au niveau de l'aile volante ce qui permet de protéger le turboréacteur ; 35 la grille comporte au moins une aube ce qui permet d'aider à la captation de l'air ; la grille comporte un volet mobile disposé à l'arrière relativement à l'extrémité du canal ce qui permet d'améliorer la captation de l'air ; la nacelle est décentrée par rapport au plan médian de l'aile volante ce qui permet d'améliorer la captation de l'air dans le canal tout en préservant la continuité aérodynamique du dessus ou du dessous de l'aile volante. Selon un troisième aspect, l'invention a pour objet un aéronef comportant une aile volante de l'invention. L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées. - La figure 1 est une vue du dessus de l'aéronef de l'invention, - La figure 2 est une coupe transversale de l'aéronef représenté à la figure 1, - Les figures 3 et 4 sont des agrandissements de la zone A de la nacelle de l'invention de la figure 2, - Les figures 5 et 6 sont des variantes du mode de réalisation de la nacelle de l'invention représentée aux figures 3 et 4, - La figure 7 est une vue en perspective arrière de l'aéronef de l'invention, - La figure 8 est une variante de l'aéronef de l'invention représenté à la figure 2, - La figure 9 est une coupe transversale d'une variante de la figure 2. Comme représenté sur la figure 1, l'aéronef 1 de l'invention comporte une aile volante 3 formant de manière continue deux ailes latérales 5 et 7 et un corps central 9. Les deux ailes 5 et 7 peuvent comprendre à leurs extrémités latérales un empennage 11 et 13 sensiblement vertical par rapport au plan de l'aile volante 3. Lesdits empennages 11 et 13 permettent de réduire la traînée induite par la portance sans augmenter l'envergure de l'aile volante 3. L'aile volante 3 comporte à l'avant un bord d'attaque 15 définissant un volume dans lequel une cabine de pilotage peut être installée. Les directions avant et arrière sont définies relativement au sens de l'aéronef en plein vol.

De manière générale, la hauteur de l'aile volante 3 est déterminée par la délimitation d'un volume suffisant pour recevoir des marchandises et/ou des passagers. A cet effet, la hauteur peut être sensiblement constante. L'aile volante 3 de l'invention comporte une surface inférieure, dite intrados , et une surface supérieure 17, dite extrados , qui se rejoignent dans la partie avant de l'aile volante 3 de l'invention sur le bord d'attaque et dans la partie arrière sur un bord de fuite 19. L'aile volante 3 comprend au moins un turboréacteur 21 servant à la propulsion de l'aéronef 1 de l'invention. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, trois turboréacteurs 21 sont disposés à l'arrière de l'aéronef 1 de l'invention au niveau du corps central 9. Une telle configuration permet d'améliorer la poussée de l'aile volante 3. Bien évidemment, le nombre de trois turboréacteurs n'est pas limitatif et est donné ici à titre d'exemple. Les turboréacteurs 21 peuvent être sensiblement alignés, comme représenté à la figure 1. Selon un autre mode de réalisation, le turboréacteur 21 disposé de manière centrale à l'arrière du corps central 9 est sensiblement avancé par rapport aux autres turboréacteurs 21. Ainsi, en cas d'éclatement d'aubes de turbine d'un turboréacteur 21 pouvant endommager au moins un des turboréacteurs 21 mitoyens, la partie éjectée dudit turboréacteur 21 ne vient pas impacter un des turboréacteurs 21 mitoyens ce qui évite, ainsi, de mettre la mission de l'aéronef 1 de l'invention en péril. Le ou les turboréacteurs 21 sont attachés latéralement à la structure de l'aile volante 3 par tout moyen connu de l'homme du métier afin de les maintenir au sein de ladite aile 3.

Afin de protéger et de couvrir les éléments participant au fonctionnement des turboréacteurs 21, l'aile volante 3 comporte au moins une nacelle conforme à l'invention pour entourer chacune un turboréacteur 21. Comme représenté à la figure 2, la nacelle 23 de l'invention comporte typiquement une structure d'entrée d'air 25 apte à canaliser un flux d'air vers une soufflante 27 du turboréacteur 21, une structure médiane 29 destinée à entourer ladite soufflante 27 et à laquelle est rattachée la structure d'entrée d'air 25 de manière à assurer une continuité aérodynamique, et une section aval 31 à laquelle est rattachée la structure médiane 29. Dans la nacelle 23 de l'invention, la structure d'entrée d'air 25 est apte à venir en continuité des parois 33 et 34 de l'aile volante 3 de l'invention de telle sorte que la structure d'entrée d'air 25, la structure médiane 29 et la section aval 31 sont en continuité aérodynamique avec l'aile volante 3 de l'invention. Pour ce faire, les parois 34 et 33 viennent en interface avec ladite structure médiane 29 par tout moyen connu de l'homme du métier, notamment par assemblage structural comme du boulonnage ou de l'assemblage mobile genre couteau et rainure afin de facilité la maintenance du moteur. Dans une variante, les parois 33 et 34 se prolongent en arrière de l'aéronef 3 de l'invention de sorte à entourer le turboréacteur 21. Autrement dit, les parois 33 et 34 intègrent au moins une structure d'entrée d'air 25 de la nacelle de l'invention. Dans la nacelle 23 de l'invention, la structure d'entrée d'air 25 comporte un panneau interne 26a et un panneau externe 26b en continuité et/ou intégrés aux parois 33 et 34 de l'aile volante de l'invention. Le panneau interne 26a est en contact avec le flux d'air arrivant au turboréacteur 21. Le panneau externe 26b est en contact avc le flux d'air contournant l'aéronef 1 de l'invention. Le panneau interne 26a permet de canaliser convenablement l'air vers les aubes de la soufflante 27. Pour ce faire, le panneau interne 26a est fixé à son extrémité aval à une extrémité amont du carter de soufflante, notamment par l'intermédiaire de brides de fixation. Ainsi, le panneau interne 26a forme avec la structure médiane 29 une structure fixe par rapport à la nacelle 23 de l'invention. Typiquement, le panneau interne 26a est réalisé dans un matériau composite en carbone, voire en aluminium. Le panneau interne 26a peut être constitué d'une seule pièce ou de plusieurs pièces assemblées.

Le panneau interne 26a peut en outre comprendre une virole acoustique destinée à atténuer les nuisances sonores dues au fonctionnement du turboréacteur 21 et aux vibrations de la nacelle 23 de l'invention. La virole acoustique est typiquement constituée d'une structure en nid d'abeille ou de toute autre structure connue de l'homme du métier permettant d'absorber les vibrations acoustiques. La nacelle de 23 de l'invention peut comprendre une interface (non représentée) permettant de séparer l'aile volante 3 de l'invention et la nacelle 23 de l'invention. La nacelle 23 de l'invention peut ainsi être rattachée à l'aile volante 3 de l'invention par tout moyen connu de l'homme du métier, notamment par boulonnage direct ou ferrures rapportées.

Une telle interface peut être réalisée en aluminium, en titane, voire en tout matériau composite connu de l'homme du métier. Le panneau externe est rattaché par tout moyen connu de l'homme du métier au capot externe médian de la structure médiane 29.

Selon une variante, le panneau externe et le capot externe médian peuvent former une seule pièce en prolongement de la paroi 34 de l'aile volante de l'invention. La structure médiane 29 comporte également un carter de moteur rattaché à une extrémité d'un carter de souflante destiné à entourer les pâles de soufflante 27, et à une autre extrémité à la section aval 31. Le carter de moteur est destiné à entourer une partie du turboréacteur 21. Le rattachement dudit carter de moteur est effectué par tout moyen connu de l'homme du métier. La structure médiane 29 peut comporter également un capot externe médian destiné à entourer le carter de souflante et/ou le carter de moteur.

De manière avantageuse, la section aval 31 comporte des moyens d'inversion de poussée qui permettent d'améliorer le freinage de l'aéronef 1 de l'invention. Pour ce faire, les moyens de poussée inversent le sens du flux d'air circulant dans la nacelle 23 de l'invention. Les moyens de poussée peuvent être de tout type connu par l'homme du métier, notamment des moyens de poussée à portes 41 ou à grilles 43 (voir respectivement les figures 3 et 4 ainsi que les figures 5 et 6). Il est à préciser que toutes les nacelles installées sur l'aile peuvent ne pas toutes intégrer un moyen d'inversion. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 7, la nacelle 23 selon l'invention peut être préférentiellement composée d'au moins deux éléments 51a et 51b aptes à passer d'une configuration de fonctionnement dans laquelle les deux éléments 51 a et 51 b sont attachés entre eux de telle sorte que la nacelle 23 de l'invention entoure le turboréacteur 21 à une configuration de maintenance dans laquelle les éléments 51a et 51b ne sont plus attachés entre eux. Une telle configuration de la nacelle 23 de l'invention permet de simplifier la maintenance. Comme représenté sur la figure 7, il est possible que la nacelle 23 de l'invention soit composée d'au moins deux éléments 51a et 51b articulés sur les parois latérales de ladite nacelle 23 de l'invention et/ou de l'aile volante 3 de l'invention. Les deux éléments 51a et 51b sont notamment configurés pour s'ouvrir sur l'extrados 17 ou sur l'intrados de l'aile volante 3 de l'invention. Les deux éléments 51a et 51b peuvent être symétriques ou non. II est également possible que seul un des éléments soit articulé d'un côté ou de l'autre de la structure de l'aile volante 3. Les parois 33 et 34 délimitent un canal 61 dans lequel pénètre de l'air extérieur pour faire fonctionner la soufflante 27 du turboréacteur. L'air pénètre naturellement dans le canal 61 grâce à l'angle d'écopage. L'angle d'écopage correspond à l'angle entre la section du canal comportant le turboréacteur 21 et la partie qui débouche sur l'intrados, l'extrados 17 ou sur les côtés latéraux de l'aile volante 3. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, le canal 61 débouche sur l'extrados 17 ou sur les côtés latéraux 62.

De manière plus générale, lorsque le turboréacteur 21 est positionné sensiblement de manière centrale à l'arrière de l'aile volante 3, le canal 61 débouche typiquement sensiblement au milieu de l'aile volante 3 sur l'intrados ou sur l'extrados 17. En position latérale arrière, le canal 61 peut déboucher sur les bords latéraux de l'aile volante 3.

Selon le mode de réalisation représenté à la figure 8, une grille 71 peut couvrir l'extrémité avant 63 du canal 61 au moins partiellement, notamment l'intégralité, en débouchant sur l'extrados 17, l'intrados ou sur les côtés latéraux de l'aile volante 3 de l'invention. La grille 71 peut éventuellement être placée à l'intérieur du canal 61. La grille 71 permet avantageusement de protéger le turboréacteur 21 de tout projectile susceptible de pénétrer dans le canal, tel qu'un oiseau. La grille 71 peut être de tout type connu de l'homme du métier. En particulier, la grille 71 peut comporter au moins une aube pour aider à la captation de l'air.

Selon le mode de réalisation représenté à la figure 8, l'aile volante 3 de l'invention peut comporter un volet mobile 75 disposé à l'arrière de l'extrémité 63 du canal pour améliorer la captation de l'air. De manière avantageuse, le volet mobile 75 peut être commandé par un système automatisé, notamment par le pilote dans la cabine de pilotage. Le système automatisé peut être employé à tout moment du vol ou au décollage lorsque l'incidence du profil de l'aile volante 3 risque de dégrader la captation naturelle de l'air en fonction des besoins du turboréacteur 21. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 9, la nacelle 23 est décentrée par rapport au plan médian 81 de l'aile volante ce qui permet d'améliorer la captation de l'air dans le canal 61 tout en préservant la continuité aérodynamique du dessus ou du dessous de l'aile volante 3. Le plan médian 81 correspond au plan passant par le bord d'attaque 15 et l'arrière 19 de l'aile volante.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Nacelle (23) pour turboréacteur (21) comportant une structure d'entrée d'air (25) apte à canaliser un flux d'air vers une soufflante (27) d'un turboréacteur (21), une structure médiane (29) destinée à entourer ladite soufflante (27) et à laquelle est rattachée la structure d'entrée d'air (25) de manière à assurer une continuité aérodynamique, et une section aval (31) à laquelle est rattachée la structure médiane (29), caractérisé en ce que la structure d'entrée d'air (25) est apte à venir en continuité des parois (33 ; 34) d'une aile volante (3) de telle sorte que la structure d'entrée d'air (25), la structure médiane (29) et la section aval (31) sont en continuité aérodynamique avec l'aile volante (3).
2. 2. Nacelle (23) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section aval (31) comporte des moyens d'inversion de poussée (41 ; 43).
3. 3. Nacelle (23) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle est composée d'au moins deux éléments (51a ; 51b) aptes à passer d'une configuration de fonctionnement dans laquelle les deux éléments (51a ; 51b) sont attachés entre eux de sorte que la nacelle (23) entoure le turboréacteur (21), à une configuration de maintenance dans laquelle les éléments (51a ; 51b) ne sont plus attachés entre eux.
4. 4. Aile volante (3), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une nacelle (23) selon l'une quelconque des revendications précédentes entourant chacune un turboréacteur (21).
5. 5. Aile (3) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins une nacelle (23) est disposée à l'arrière de l'aile volante (3).
6. 6. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque turboréacteur (21) est disposé dans un canal (61) dont l'extrémité (63) avant débouche sur l'extrados (17), l'intrados ou sur les côtés latéraux (62) de l'aile volante (3).
7. 7. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'une grille (71) couvre au moins partiellement l'extrémité (63) avant du canal (61) débouchant au niveau de l'aile volante (3).
8. 8. Aile (3) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la grille (71) comporte au moins une aube.
9. 9. Aile (3) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un volet mobile (75) disposé à l'arrière relativement à l'extrémité (63) du canal (61).
10. 10.Aile(3) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en 5 ce que la nacelle (23) est décentrée par rapport au plan médian (81) de l'aile volante (3).
11. 11.Aéronef (1) comportant une aile volante (3) selon l'une quelconque des revendications 4 à 10.