FR2942772A1

FR2942772A1 - Procede pour l'amelioration des performances d'un aeronef

Info

Publication number: FR2942772A1
Application number: FR0900950A
Authority: FR
Inventors: Laurent Lafont
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-09-10
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: FR2942772B1

Abstract

Selon l'invention, on prévoit un empennage horizontal (16) à l'avant de l'aéronef (AC), afin de monter les moteurs (19D, 19G) aux extrémités libres (22D, 22G) dudit empennage horizontal avant (16), et on agence la voilure (8) de l'aéronef (AC) sous le fuselage (1), l'empennage horizontal avant (16) étant disposé en avant de ladite voilure (8) et décalé transversalement vers le haut par rapport à celle-ci.

Description

La présente invention concerne un procédé pour l'amélioration des performances d'un aéronef, ainsi qu'un aéronef mettant en oeuvre un tel pro-cédé. On sait que la voilure d'un aéronef, qui engendre une portance d'autant plus élevée que la surface de la voilure est plus importante, est dimensionnée pour permettre d'obtenir des valeurs de portance prédéterminées pour le vol dudit aéronef. Il est en outre connu que, quel que soit le type des moteurs montés sous la voilure d'un aéronef, par exemple d'un avion de transport, les flux en aval desdits moteurs perturbent sensiblement l'écoulement d'air au voisinage de ladite voilure, provoquant une réduction de la portance de celle-ci. Aussi, pour atteindre les valeurs de portance prédéterminées dudit aéronef, la sur-face de la voilure est généralement augmentée par rapport à celle qui serait nécessaire en l'absence d'interférence aérodynamique sur la voilure.

Cependant, l'augmentation des dimensions de la voilure de l'aéronef engendre concomitamment une augmentation indésirable de la masse de l'aéronef, dégradant de fait les performances de l'aéronef. On sait, de plus, que la portance de la voilure produit un moment à piquer pour l'aéronef, et que, pour contrecarrer ce moment à piquer, l'empennage horizontal arrière de l'aéronef engendre une déportance produi- sant un moment à cabrer d'équilibrage. Cependant, plus les dimensions de la voilure sont élevées, plus celles de l'empennage horizontal arrière doivent être importantes pour équilibrer le momenl à piquer de la voilure et le moment à cabrer de l'empennage hori- zontal arrière, ce qui conduit alors à une augmentation notable de la masse de l'aéronef. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients afin d'améliorer les performances d'un tel aéronef.

A cette fin, selon l'invention, le procédé pour l'amélioration des performances d'un aéronef comportant : ù au moins deux moteurs ; - un fuselage ; et ù une voilure, est remarquable : en ce qu'on prévoit un empennage horizontal à l'avant dudit aéronef ; en ce qu'on monte lesdits moteurs respectivement aux extrémités libres dudit empennage horizontal avant ; et en ce qu'on agence ladite voilure sous ledit fuselage, ledit empennage horizontal avant étant disposé en avant de ladite voilure et décalé transversalement vers le haut par rapport à celle-ci. Ainsi, grâce à l'invention, l'éloignement des moteurs de la voilure per-met de réduire l'interférence aérodynamique des moteurs sur celle-ci. La por- tance totale de la voilure est alors augmentée et devient supérieure aux va-leurs de portance prédéterminées de l'aéronef. On peut alors réduire les dimensions de ladite voilure, de manière à obtenir uniquement les valeurs pré-déterminées de portance. Ainsi faisant, ledit aéronef peut être plus léger, ce qui perrnet par exemple d'abaisser sa consommation en carburant.

En outre, la présence des moteurs à l'avant dudit aéronef décale le centre de gravité de ce dernier vers l'avant, ce qui augmente la charge au sol sur le train avant dudit aéronef. Le contact du train avant sur la piste est alors amélioré, facilitant le pilotage au sol de l'aéronef. De plus, ledit empennage horizontal avant engendre une portance, qui produit un moment à cabrer auxiliaire s'ajoutant au moment à cabrer d'équilibrage de l'empennage arrière. Aussi, pour assurer la stabilité en tan-gage di? l'aéronef, on peut réduire les dimensions de l'empennage horizontal arrière, ce qui permet d'alléger de nouveau l'aéronef. Dans le cas où ledit aéronef comportant un train d'atterrissage avant et un train d'atterrissage principal, pourvus chacun d'au moins une jambe de force reliée audit aéronef, on peut réduire la longueur desdites jambes de force desdits trains d'atterrissage avant et principal. Ainsi, on réduit la masse de chaque train d'atterrissage, ce qui permet, en conséquence, d'alléger ledit aéronef.

De préférence, ledit aéronef comportant un empennage horizontal arrière, ledit empennage horizontal avant est décalé vers le bas par rapport au-dit empennage horizontal arrière, de manière à éviter l'interférence aérodynamique desdits moteurs. Ainsi, pour des dimensions identiques d'empennage horizontal arrière, la déportance qu'engendre ce dernier est su- périeure à celle qu'il engendrerait en présence d'interférence aérodynamique. Aussi, are peut réduire davantage les dimensions de l'empennage horizontal arrière. Avantageusement, on peut agencer ladite voilure sous le fuselage sans pénétral:ion dans ce dernier. Ainsi faisant, le fuselage de l'aéronef est continu, ce qui en simplifie la construction et offre davantage d'espace, par exemple pour le stockage de matériel. Par ailleurs, de façon avantageuse, le bord de fuite dudit empennage horizontal avant comportant des volets articulés, on peut ajuster la portance engendrée par l'empennage horizontal avant par commande desdits volets.

Ainsi, on peut contrôler en vol la stabilité de l'aéronef. En outre, I'intensilé du bruit produit par l'empennage horizontal avant peut également être contrôlée par commande desdits volets. De préférence, on applique au moins une surface aérodynamique de raccordement au niveau du contact dudit fuselage et de ladite voilure, ladite surface de raccordement définissant un volume aérodynamique. Ainsi, on améliore l'écoulement de l'air sur la voilure au voisinage du fuselage. Avantageusement, ledit aéronef comportant un train d'atterrissage principal apte à être escamoté dans une case de train, on peut loger ladite case de train dans ledit volume aérodynamique. Ainsi, l'absence de case de train principal dans le tronçon central du fuselage de l'aéronef libère un nouvel espace qui peut être dédié, par exemple, au stockage.

Par ailleurs, ledit aéronef comportant, à l'avant dudit fuselage, un cockpit pourvu d'un plancher, la structure dudit empennage horizontal avant peut traverser ledit plancher du cockpit, de sorte qu'aucun volume supplémentaire n'est, par exemple, nécessaire au montage de cet empennage.

De préférence, ledit empennage horizontal avant présente une flèche inverse. Bien entendu, il résulte de ce qui précède que la présente invention concerne, de plus, un aéronef qui met en oeuvre le procédé décrit précédemment.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une représentation schématique de profil d'un exemple de réalisation d'un avion conforme à la présente invention.

Les figures 2 et 3 montrent schématiquement l'avion de la figure 1, res- pectivement dans une vue du dessus et en vue de l'avant. L'aéronef AC, montré sur les figures 1 à 3, est un avion de transport. Il comporte, de façon usuelle, un fuselage longitudinal 1 de section sensible-ment annulaire. La queue 2 dudit fuselage 1 porte un empennage vertical ar- rière 3, pourvu d'une gouverne de direction 4, et un empennage horizontal arrière 5 (fixe ou inclinable), composé deux plans horizontaux 5D et 5G comportant chacun une gouverne de profondeur 6D, 6G. L'empennage horizontal arrière 5 engendre une déportante (symbolisée par la flèche D) qui produit un moment: à cabrer (symbolisé par la flèche semi-circulaire MC1) pour l'avion AC. E:n outre, l'avant dudit fuselage 1 est formé d'une pointe avant 7 dans laquelle est ménagé le cockpit de l'avion AC. Selon l'invention, une voilure basse 8 est accrochée sous le fuselage 1 de l'avion AC, au moins approximativement au niveau du tronçon central de celui-ci. Cette voilure 8, par exemple continue, forme deux ailes symétriques 8D et 8G par rapport au plan vertical médian M dudit avion AC, qui passe par l'axe longitudinal du fuselage 1. Les ailes 8D et 8G ne portent pas de moteur. Leur extrémité distale 9D, 9G par rapport fuselage 1 est en outre courbée vers le haut. La voilure 8 engendre une portance (symbolisée par la flèche P sur la figure 1) qui produit un moment à piquer (symbolisé par la flèche semi-circulaire MP sur la figure 1) pour l'avion AC. Avantageusement, ladite voilure 8 est accrochée au fuselage 1 sans pénétration dans ce dernier. Ainsi, le fuselage 1 de l'avion AC peut être continu, offrant davantage d'espace de charge. En outre, la fabrication du fuselage 1 en est facilitée. Par ailleurs, une surface aérodynamique de raccordement 10, égale-ment désignée congé de Karman, recouvre les zones de raccord du fuselage 1 et de la voilure 8. Comme le montrent les figures 1 et 2, cette surface aérodynamique 10 peut être, au moins partiellement, prolongée sous le fuselage 15 1, de manière à définir un volume aérodynamique 11. Tel qu'illustré sur les figures 1 à 3, l'avion AC comporte un train d'atterrissage avant 12 pourvu d'une jambe de force 12A. Ce dernier peut être escamoté en vol, par exemple selon un mécanisme à effacement avant, dans une case de train 13 (représentée en pointillés sur les figures 1 et 2) ménagée 20 dans la partie inférieure avant de la pointe avant 7. En outre, l'avion AC comporte un train d'atterrissage principal 14 qui est équipé par exemple de deux jambes de force 14A et qui est agencé approximativement sous le tronçon central dudit fuselage 1. Ce train d'atterrissage principal 14 peut être escamoté en vol, par exemple selon un 25 mécanisme à effacement arrière, dans une case de train 15 (représentée en pointillés sur la figure 2) logée dans ledit volume aérodynamique 11. Sur la figure 2 on a représenté en pointillés le train d'atterrissage principal 14 en position escamotée. Ccmme le montrent les figures 2 et 3, dans l'exemple de réalisation de 30 la présente invention, un empennage horizontal avant 16 à flèche inverse, composé de deux plans avant 16D et 16G, est prévu sur la pointe avant 7 du- dit avion AC. Cet empennage horizontal avant 16 est symétrique par rapport au plan vertical médian M du fuselage 1. En outre, l'empennage horizontal avant 16 engendre une portance (symbol'sée par la flèche Pa sur la figure 1) lors du déplacement de l'avion AC, celle-ci produisant un moment à cabrer auxiliaire (symbolisé par la flèche semi-circulaire MC2 sur la figure 1) pour l'avion AC. Ainsi, le moment à cabrer MC1 et le moment à cabrer auxiliaire MC2 permettent de compenser le moment à piquer MP, ce qui assure la stabilité en tangage de l'avion AC.

De plus, le bord de fuite de l'empennage horizontal avant 16 comporte des volets articulés 17D et 17G qui peuvent être commandés, au cours du vol, de manière à ajuster la portance dudit empennage horizontal avant 16. En outre, l'empennage horizontal avant 16 peut être fixe ou inclinable par rapport au fuselage 1 de l'avion AC.

Avantageusement, la structure 18 de l'empennage horizontal avant 16 peut traverser la pointe avant 7 par le plancher du cockpit, minimisant ainsi l'espace requis pour l'installation dudit empennage 16 sur l'avion AC. Comme le montrent les figures 1 à 3, des moteurs 19D et 19G, par exemple des turbopropulseurs pourvus chacun de deux hélices coaxiales 20D, 20G (représentées en fonctionnement sur les figures) disposées à l'avant cle ces derniers, et d'un corps 21D, 21G, sont montés aux extrémités libres 22D, 22G dudit empennage horizontal avant 16. Cet empennage avant 16 est alors utilisé comme un mât de suspension pour les moteurs 19D et 19G.

Du fait de la position avancée des moteurs 19D et 19G, le centre de gravité CG de l'avion AC est localisé à l'avant de celui-ci, comme l'indiquent les figures 1 et 2. Par ailleurs, on peut remarquer que, de part la position surélevée des moteurs 19D et 19G par rapport au sol, la garde au sol de l'avion AC peut être abaissée, Ainsi, la longueur de chacune des jambes de force 12A, 14A des trains d'atterrissage avant 12 et principal 14 peut être réduite, de manière à diminuer cette garde au sol.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé pour l'amélioration des performances d'un aéronef (AC) comportant : ù au moins deux moteurs (19D, 19G) ; ù un fuselage (1) ; et ù une voilure (8), caractérisé : ù en ce qu'on prévoit un empennage horizontal (16) à l'avant dudit aéronef (AC) ; en ce qu'on monte lesdits moteurs (19D, 19G) respectivement aux extrémi- tés libres (22D, 22G) dudit empennage horizontal avant (16) ; et en ce qu'on agence ladite voilure (8) sous ledit fuselage (1), ledit empennage horizontal avant (16) étant disposé en avant de ladite voilure (8) et décalé transversalement vers le haut par rapport à celle-ci.
2. Procédé selon la revendication 1, ledit aéronef (AC) comportant un empennage horizontal arrière (5), caractérisé en ce que ledit empennage horizontal avant (16) est décalé vers le bas par rapport audit empennage horizontal arrière (5).
3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on agence ladite voilure (8) sous le fuselage (1) sans pénétration dans ce dernier.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, le bord de fuite dudit empennage horizontal avant (16) comportant des volets articulés (17D, 17G), on ajuste la portance (Pa) engen- drée par l'empennage horizontal avant (16) par commande desdits volets (17D, 17G).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on applique au moins une surface aérodynamique de raccorderient (10) au niveau du contact dudit fuselage (1) et de ladite voilure(8), ladite surface de raccordement (10) définissant un volume aérodynamique (11).
6. Procédé selon la revendication 5, ledit aéronef (AC) comportant un train d'atterrissage principal (14) apte à être escamoté dans une case de train, caractérisé en ce qu'on loge ladite case de train (15) dans ledit volume aérodynamique (11).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, ledit aéronef (AC) comportant, à l'avant dudit fuselage (1), un cockpit pourvu d'un plancher, caractér sé en ce que la structure (18) dudit empennage horizontal avant (16) traverse ledit plancher du cockpit.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit empennage horizontal avant (16) présente une flèche inverse.
9. Aéronef, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre le procédé spécifié sous l'une des revendications 1 à 8.