FR3006997A1

FR3006997A1 - Aeronef a moyens de propulsion electriques

Info

Publication number: FR3006997A1
Application number: FR1355610A
Authority: FR
Inventors: Stephane Viala; Jason Zaneboni; Bruno Saint-Jalmes
Original assignee: Airbus SAS
Current assignee: Airbus SAS
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-12-19
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: CN104229144A; US20140367510A1; FR3006997B1; US9950801B2; CN104229144B

Abstract

Un aéronef à moyens de propulsion électriques (20) comprend un fuselage, une voilure (12) attachée au fuselage, et un empennage (13) attaché à une partie arrière (16) du fuselage. Les moyens de propulsion électriques (20) sont disposés de chaque côté du fuselage, un générateur d'énergie électrique (22) et des moyens de stockage et d'alimentation électrique (23) étant disposés sensiblement dans un axe de symétrie longitudinal du fuselage. L'aéronef intègre ainsi une motorisation hybride.

Description

La présente invention concerne un aéronef destiné au transport d'une charge utile, et par exemple un aéronef civil destiné soit au transport de passagers, soit au transport de fret. De manière classique, un aéronef comporte un fuselage, à l'avant duquel se trouve un cockpit.

Derrière le cockpit, le fuselage comporte une partie centrale destinée au transport d'une charge utile. Typiquement, une cabine pour recevoir des passagers se trouve dans la partie centrale du fuselage, avec éventuellement une soute pour transporter du fret. Cette partie centrale peut être aménagée également pour ne recevoir que du fret.

Une voilure, dont la position et la forme dépendent de la conception de l'aéronef, est attachée au fuselage. Un empennage est en outre attaché à une partie arrière du fuselage. Cet empennage est classiquement associé à une dérive. La partie arrière du fuselage est généralement dédiée au logement de compartiments techniques. L'aéronef comporte généralement des moteurs, et par exemple deux moteurs fixés sous la voilure de l'aéronef. Ces moteurs constituent les moyens de propulsion de l'aéronef et sont typiquement des moteurs à combustion alimentés en carburant stocké dans un réservoir de l'aéronef. La présente invention a pour but de fournir un aéronef permettant de réduire la consommation de carburant et les émissions de dioxyde de carbone et autres polluants issus de la combustion. A cet effet, la présente invention propose un aéronef comprenant un fuselage, une voilure attachée au fuselage, et un empennage attaché à une partie arrière du fuselage.

Selon l'invention, l'aéronef comprend des moyens de propulsion électriques disposés de chaque côté du fuselage, un générateur d'énergie électrique et des moyens de stockage et d'alimentation électrique, le générateur d'énergie électrique et les moyens de stockage et d'alimentation électrique 5 étant disposés sensiblement dans un axe de symétrie longitudinal du fuselage. Ainsi, l'aéronef intègre une motorisation hybride couplant des moyens de propulsion électriques et un générateur d'énergie électrique, qui peut typiquement être formé d'un moteur thermique consommant du carburant, tel qu'une turbine à gaz ou turbine à combustion. 10 L'intégration d'une motorisation hybride dans l'aéronef permet de réduire la consommation de carburant de l'aéronef, et ainsi les émissions de dioxyde de carbone et autres polluants issus d'une combustion classique. La disposition dans l'axe de symétrie longitudinal du fuselage du générateur d'énergie électrique et des moyens de stockage et d'alimentation 15 électrique, et la répartition des moyens de propulsion électriques de chaque côté du fuselage permet d'obtenir une distribution équilibrée du système de propulsion de l'aéronef et une bonne répartition des masses dans l'aéronef. Selon un mode de réalisation, les moyens de propulsion électriques comprennent au moins deux moteurs électriques à soufflante disposés sur la 20 voilure respectivement de chaque côté du fuselage. Le bord avant de l'emplanture de la voilure est de préférence disposé à l'arrière du fuselage, à une distance de l'extrémité avant du fuselage comprise sensiblement entre 60 et 70% de la longueur du fuselage. Dans un mode de réalisation avantageux, l'empennage comprend un 25 profil prolongé de chaque côté par des surfaces stabilisatrices, le générateur d'énergie électrique étant intégré dans la partie arrière du fuselage. Avantageusement, le fuselage comporte en surface supérieure un guide d'air à destination du générateur d'énergie électrique. Dans un mode de réalisation avantageux, l'aéronef comporte un 30 carénage s'étendant à partir d'une surface supérieure du fuselage au-dessus desdits moyens de propulsion électriques, les moyens de propulsion électriques étant logés entre le carénage, le fuselage et la voilure.

En pratique, le carénage comporte une portion centrale s'étendant à partir de la surface supérieure du fuselage, au-dessus des moyens de propulsion électriques disposés sur la voilure, ladite portion centrale de carénage comportant respectivement de chaque côté du fuselage un bord latéral sensiblement vertical et solidarisé à la voilure. Avantageusement, le carénage comprend une portion arrière s'étendant en direction d'une extrémité arrière du fuselage, la largeur de ladite portion arrière du carénage diminuant de la portion centrale du carénage jusqu'à l'extrémité arrière du fuselage.

Dans un mode de réalisation, le générateur d'énergie électrique coopère avec un conduit d'échappement de gaz, la surface interne dudit conduit d'échappement de gaz présentant une surface active de traitement des gaz d'échappement. Le conduit d'échappement du gaz a avantageusement une forme s'évasant d'une sortie de gaz du générateur d'énergie électrique vers l'extrémité arrière du fuselage. Dans une forme de réalisation, l'aéronef comprend en outre de chaque côté du fuselage, une surface de jonction en saillie du fuselage s'étendant entre le bord arrière de l'emplanture de la voilure et l'empennage.

La surface de jonction s'étend avantageusement sensiblement dans le même plan que la voilure. Dans un mode de réalisation, les moyens de stockage et d'alimentation électrique sont disposés à proximité du centre de gravité de l'aéronef équipé des moyens de propulsion électriques et du générateur d'énergie électrique. Dans une forme de réalisation, les moyens de stockage et d'alimentation électrique épousent une forme intérieure du fuselage. En pratique, l'aéronef comprend plusieurs moteurs électriques à soufflante disposés symétriquement sur la voilure de chaque côté du fuselage.

Dans une forme de réalisation, le fuselage comprend une partie avant présentant une largeur, mesurée le long de l'axe de tangage, et une hauteur, mesurée le long de l'axe de lacet, augmentant selon la direction longitudinale de l'aéronef à partir de l'extrémité avant du fuselage. Dans un mode de réalisation, le fuselage comporte une partie centrale destinée au transport d'une charge utile et une partie arrière dans laquelle est disposé le générateur d'énergie électrique, la largeur du fuselage diminuant de la partie avant jusqu'à l'extrémité arrière du fuselage. En pratique, les moyens de stockage et d'alimentation électrique alimentent en énergie électrique les moyens de propulsion électriques. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : - la figure 1 est une vue d'un côté avant en perspective d'un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue d'un côté arrière en perspective de l'aéronef de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de face en perspective de l'aéronef de la figure 1 ; la figure 4 est une vue agrandie du détail A à la figure 3 ; - la figure 5 est une vue partielle schématique de l'aéronef de la figure 1, illustrant la disposition des composants du système de propulsion ; et - la figure 6 est un schéma illustrant les liaisons du système de propulsion de l'aéronef de la figure 1. Dans toute la description qui suit, les termes "avant" et "arrière" se réfèrent à l'aéronef et à son sens de déplacement en vol.

Les notions de positions relatives, inférieure et supérieure, se repèrent par exemple lorsque l'aéronef est en vol de croisière ou lorsqu'il est posé au sol. Par ailleurs, on définit la longueur de l'aéronef, prise le long d'un axe de roulis, également appelé axe longitudinal X, la largeur de l'aéronef, prise le long de l'axe de tangage Y et la hauteur de l'aéronef, prise le long de l'axe de lacet Z de l'aéronef.

A titre d'exemple non limitatif, l'aéronef décrit ci-après est un aéronef transsonique destiné au transport de passagers, et par exemple permettant, dans certaines configurations d'aménagement intérieur, le transport d'au moins cent passagers.

Toutefois, la présente invention ne se limite pas à un tel aéronef et peut également concerner des aéronefs appelés le plus couramment "avion- cargo". Comme bien illustré sur les figures, l'aéronef 10 comporte un fuselage 11 et une voilure 12 attachée au fuselage 11. La voilure 12 comporte deux ailes s'étendant symétriquement de part et d'autre du fuselage 11. Un empennage 13 est attaché au fuselage 11. Dans ce mode de réalisation, l'empennage 13 présente un profil 13a prolongé de chaque côté par des surfaces stabilisatrices 13b. Plus particulièrement, le profil 13a s'étend ici de part et d'autre du fuselage 11 et présente une forme légèrement incurvée vers le haut qui se prolonge de chaque côté par les surfaces stabilisatrices 13b. Les surfaces stabilisatrices 13b sont inclinées vers le haut à partir du profil 13a, voire sensiblement verticales suivant les formes de réalisation de l'empennage 13.

Les surfaces stabilisatrices 13b, de grande taille, permettent de réaliser un aéronef sans dérive centrale tout en couplant l'axe de roulis et de tangage. Ainsi, l'empennage 13 présente globalement une forme de U constituée du profil 13a et des surfaces stabilisatrices 13b s'étendant vers le haut de l'aéronef 10. Comme bien illustré à la figure 5, le fuselage 11 comporte une partie avant 14, une partie centrale 15 et une partie arrière 16. La partie avant 14 du fuselage 11 est ici destinée à recevoir un cockpit à l'intérieur duquel se trouve un poste de pilotage.

Ce dernier comporte notamment tous les éléments de commande pour le pilotage de l'aéronef, des écrans de contrôle, des moyens de communication, ...

Bien entendu, le cockpit peut être disposé ailleurs que dans la partie avant 14 du fuselage. La partie avant 14 du fuselage peut alors être destinée au transport d'une charge utile. La partie centrale 15 du fuselage 11 est destinée au transport d'une charge utile. Dans le mode de réalisation illustré, la charge utile est essentiellement composée de passagers. A cet effet, des hublots 17 et une ou plusieurs portes d'accès 18 sont prévus sur la partie centrale 15 du fuselage 11.

Une soute pour recevoir les bagages des passagers et éventuellement d'autres marchandises est aménagée dans la partie centrale 15 du fuselage, sous la cabine destinée à recevoir les passagers. Une telle configuration est tout à fait classique dans un aéronef et n'a pas besoin d'être détaillée ici.

Dans ce mode de réalisation, la partie avant 14 du fuselage 11 présente une largeur mesurée le long de l'axe de tangage Y, et une hauteur, mesurée le long de l'axe de lacet Z, augmentant selon la direction longitudinale X de l'aéronef 10 à partir de l'extrémité avant 11 b du fuselage 11. Ainsi, la partie avant 14 présente une largeur et hauteur croissantes dans la direction longitudinale X à partir du nez 10b de l'aéronef 10. La croissance en largeur et hauteur s'effectue de manière continue à partir du nez 10b de l'aéronef 10. La partie avant 14 présente ainsi une forme originale globalement en ogive.

En particulier, il n'existe aucun point de rupture dans la partie avant 14 du fuselage 11, notamment au niveau des vitres 19 du cockpit. La partie avant 14 présente ainsi un profilé assurant une meilleure pénétration dans l'air et optimisant l'aérodynamique de l'aéronef. Cette partie avant 14 du fuselage 11 peut contribuer ainsi à une partie de la portance globale. Bien entendu, la forme particulière de la partie avant du fuselage 11 n'est nullement limitative, les autres caractéristiques du mode de réalisation de l'invention décrit pouvant être mises en oeuvre dans un aéronef présentant une partie avant de fuselage de forme différente. Par ailleurs, la largeur du fuselage 11 diminue de la partie avant 14 jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11.

Ainsi, la partie centrale 15 et la partie arrière 16 du fuselage 11 ont une largeur qui décroit de manière continue jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11. Par ailleurs, dans la partie centrale 15 du fuselage 11, la hauteur, mesurée selon l'axe de lacet Z, reste sensiblement constante. La partie centrale 10 15 du fuselage 11, présente une grande longueur selon la direction longitudinale X de l'aéronef 10, créant une zone passager importante et offrant de nombreuses possibilités en terme de configuration de cabine. La partie arrière 16 en revanche présente une hauteur, mesurée selon l'axe de lacet Z, diminuant de la partie centrale 15 jusqu'à l'extrémité 15 arrière 11 a du fuselage 11. Ainsi, la partie arrière 16 présente une largeur et une hauteur décroissant de manière continue jusqu'à l'extrémité arrière 11 a du fuselage 11. Bien entendu, la forme particulière de la partie centrale et de la partie arrière du fuselage n'est nullement limitative, les autres caractéristiques du 20 mode de réalisation de l'invention décrit pouvant être mises en oeuvre dans un aéronef présentant une partie centrale et/ou une partie arrière de fuselage de forme différente. Comme bien illustré sur les figures, dans le mode de réalisation décrit, la partie arrière 16 de fuselage est destinée à intégrer au moins en partie 25 le système de propulsion de l'aéronef 10 qui va être décrit à présent. Dans son principe, le système de propulsion de l'aéronef 10 est une motorisation hybride couplant des moyens de propulsion électriques 20, un générateur d'énergie électrique 22 et des moyens de stockage et d'alimentation électrique 23. 30 Le générateur d'énergie électrique 22 est de préférence alimenté par une source d'énergie liquide ou gazeuse, du type carburant.

A titre d'exemple non limitatif, le générateur d'énergie électrique est une turbine à gaz utilisant comme combustible un carburant embarqué dans l'aéronef 10, et typiquement du kérosène stocké dans un réservoir de l'aéronef 10.

Le générateur d'énergie électrique 22 est uniquement dédié à la production d'électricité et ne produit pas de poussée utile dans le système de propulsion de l'aéronef. Le générateur d'énergie électrique 22 est adapté à alimenter les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23.

Les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 sont par exemple constitués d'une batterie adaptée à stocker l'énergie électrique provenant du générateur d'énergie électrique 22. La batterie est utilisée pour alimenter en courant électrique les moyens de propulsion électriques 20.

Elle doit également, de préférence, assurer une alimentation électrique suffisante des moyens de propulsion électriques 20 en cas de panne du générateur d'énergie électrique 22. Comme bien illustré sur les figures, des moyens de propulsion électriques 20 sont disposés de chaque côté du fuselage 11.

Dans cet exemple de réalisation, les moyens de propulsion électriques 20 comprennent des moteurs électriques à soufflante 21 disposés de chaque côté du fuselage 11. Comme bien illustré notamment aux figures 3 et 4, les moyens de propulsion électriques 20 comprennent plusieurs moteurs électriques à soufflante 21 disposés symétriquement de chaque côté du fuselage 11. Dans ce mode de réalisation, trois moteurs électriques à soufflante 21 sont disposés de chaque côté du fuselage 11. Bien entendu, le nombre de moteurs électriques à soufflante 21 n'est nullement limitatif.

En particulier, les moyens de propulsion électriques peuvent comprendre un ou deux moteurs électriques à soufflante disposés de chaque côté du fuselage 11, voire un nombre supérieur à trois.

L'utilisation de plusieurs moteurs électriques à soufflante 21 au lieu d'un seul, de chaque côté du fuselage 11, permet d'utiliser des moteurs électriques à soufflante de petite taille, facilitant ainsi leur intégration à l'architecture globale de l'aéronef.

L'utilisation de plusieurs moteurs électriques à soufflante de petite taille permet également de réduire le bruit émis par le système de propulsion. Dans le mode de réalisation illustré, et de manière non limitative, les moyens de propulsion électriques 20 sont disposés sur la voilure 12 de l'aéronef.

Ainsi, comme bien illustré à la figure 5, les moteurs électriques à soufflante 21 sont disposés sur chaque aile de la voilure 12, respectivement de chaque côté du fuselage 11. Par ailleurs, le générateur d'énergie électrique 22 et les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 sont disposés sensiblement dans l'axe de symétrie longitudinal X du fuselage 11. Le générateur d'énergie électrique 22 est en outre intégré dans la partie arrière 16 du fuselage 11. Les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 sont disposés à proximité du centre de gravité de l'aéronef 10 équipé des moyens de propulsion électriques 20 et du générateur d'énergie électrique 22. Le positionnement des moyens de stockage et d'alimentation électrique 23, du générateur d'énergie électrique 22 et des moyens de propulsion électriques 20 permet d'obtenir une distribution équilibrée des composants du système de propulsion de l'aéronef.

Par exemple, dans le mode de réalisation tel qu'illustré notamment à la figure 5, les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 sont disposés dans la partie arrière 16 de fuselage 11, au niveau de l'emplanture de la voilure 12 et à l'avant des moyens de propulsion électriques 20 et du train d'atterrissage principal (non représenté) de l'aéronef 10.

On assure ainsi une bonne répartition des masses pour l'équilibrage de l'aéronef.

De préférence, les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 sont disposés à l'intérieur du fuselage 11, à l'arrière de la partie centrale 15 formant cabine, et présentent une forme qui épouse la forme intérieure du fuselage 11.

Ainsi, les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 assurent également une fonction structurale de l'aéronef 10. On notera ainsi que les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 assurent une double fonction : une fonction de stockage et d'alimentation électrique, à partir de l'énergie électrique fournie par le générateur d'énergie électrique 22, et une fonction de répartition des charges dans l'aéronef, en permettant notamment une distribution équilibrée des différents composants du système de propulsion dans l'aéronef. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, le générateur d'énergie électrique 22 est intégré dans la partie arrière 16 du fuselage 11.

La forme en U de l'empennage 13 attachée à la partie arrière 16 du fuselage 11 est particulièrement bien adaptée à la disposition du générateur d'énergie électrique 22 dans la partie arrière 16 du fuselage 11. Outre une bonne répartition des charges de l'aéronef, la disposition relative des différents composants du système de propulsion vise à faciliter la liaison électrique du générateur d'énergie électrique 22, des moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 et des moyens de propulsion électriques 20. En particulier, on limite la longueur de câblage nécessaire en disposant à proximité les uns des autres le générateur d'énergie électrique 22, 25 les moyens de stockage et d'alimentation électrique 23 et les moyens de propulsion électriques 20. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, la voilure 12, destinée ici à supporter les moyens de propulsion électriques 20, est disposée au niveau de la partie arrière 16 du fuselage 11. 30 Selon un exemple de réalisation non limitatif, le bord avant 12a de l'emplanture de la voilure 12 est disposé à l'arrière du fuselage 11, à une distance de l'extrémité avant 11 b du fuselage 11 comprise sensiblement entre 60 et 70% de la longueur du fuselage 11. Dans le mode de réalisation décrit, et de manière non limitative, dans lequel la largeur du fuselage 11 diminue de la partie avant 14 jusqu'à l'extrémité arrière 1 la du fuselage 11, le rattachement de la voilure 12 dans la partie arrière 16 du fuselage 11 permet de rattacher la voilure 12 à une section de fuselage étroite, permettant ainsi d'offrir une voilure 12 plus longue, respectant la loi des aires. Ici, en outre, à titre d'exemple non limitatif, la voilure 12 présente aux extrémités de chaque aile une ailette verticale d'extrémité 12b. Par ailleurs, dans la forme de réalisation présentée aux figures, la voilure 12 a une implantation basse par rapport au fuselage 11. Comme bien illustré notamment sur les figures 3 et 4, dans ce mode de réalisation permettant l'intégration d'un système de motorisation hybride, l'aéronef 11 comporte un carénage 30 s'étendant à partir d'une surface supérieure du fuselage 11 au-dessus des moyens de propulsion électriques 20. Ainsi, les moteurs électriques à soufflante 21 sont ici enveloppés dans un seul et même carénage 30. Le carénage 30 prolonge la surface supérieure du fuselage 11 vers l'extérieur de l'aéronef, de part et d'autre du fuselage 11, au-dessus des moyens de propulsion électriques 20 et jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11. Ainsi, les moyens de propulsion électrique 20 sont intégralement entourés par le carénage 30, le fuselage 11 et la voilure 12.

Plus précisément, le carénage 30 comporte ici une portion centrale 31 s'étendant à partir de la surface supérieure du fuselage 11 au-dessus des moyens de propulsion électriques 20 disposés sur la voilure 12. La portion centrale 31 de carénage 30 comporte en particulier respectivement, de chaque côté du fuselage 11 un bord latéral 32 sensiblement vertical et solidarisé à la voilure 12. Ainsi, le carénage 30 a une largeur qui augmente à partir du fuselage 11 de telle sorte que la portion centrale 31 de carénage 30 se prolonge de 3006 99 7 12 chaque côté du fuselage 11, au-dessus de l'extrémité avant du moteur électrique à soufflante 21 placé le plus à l'extérieur de la voilure 12. La portion centrale 31 de carénage 30 conserve alors une largeur constante au-dessus des moteurs électriques à soufflante 21. La largeur du 5 carénage 30 diminue ensuite depuis l'extrémité arrière des moteurs électriques à soufflante 21 jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11. Grâce aux bords latéraux 32 solidarisés à la voilure 12, le carénage 30 rejoint la voilure 12 en enveloppant l'ensemble des moyens de propulsion électriques 20, et ici l'ensemble des moteurs électriques à soufflante 21 10 disposés de chaque côté du fuselage 11. Le carénage 30 comprend également une portion arrière 33 s'étendant jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11, la largeur de la portion arrière 33 du carénage 30 diminuant de la portion centrale 31 du carénage 30 jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11. 15 La portion arrière 33 du carénage 30 diminue ainsi de largeur au niveau de l'empennage 13, et plus précisément jusqu'à la queue de l'aéronef 10, où elle se confond avec l'extrémité arrière lla du fuselage 11. Ainsi, comme bien illustré à la figure 2, dans ce mode de réalisation, le carénage 30 a sensiblement en vue de dessus une forme de croix. 20 Comme bien illustré aux figures 2 et 3, le fuselage 11 comporte en surface supérieure, un guide d'air 34 à destination du générateur d'énergie électrique 22. A titre d'exemple non limitatif, ce guide d'air 34 a une forme d'entonnoir et constitue une entrée d'air rasante, appelée dans la suite 25 également écope 34. L'entrée d'air peut présenter une échancrure de profil NACA à titre d'exemple non limitatif, pouvant maximiser la compression en amont du générateur d'énergie électrique 20 et apporter un complément à l'écope 34. L'écope constitue une entrée d'air dynamique avec des surfaces de guidage 30 d'air jusqu'au générateur d'énergie électrique 22. Le principe de fonctionnement d'une entrée d'air de profil NACA est de créer une dépression vers l'intérieur du fuselage 11 pour aspirer de l'air en direction du générateur d'énergie électrique 22 grâce à la génération de deux tourbillons sur les flancs de l'échancrure. Bien entendu, la prise d'air de type NACA n'est qu'un exemple de réalisation d'une entrée d'air dans le fuselage et vient en complément en terme d'efficacité de l'entrée d'air dynamique du type écope 34. Plus généralement, l'aéronef 10 comprend une ou plusieurs entrées d'air proches du fuselage 11 afin d'absorber la couche limite d'air se propageant depuis le nez 10a de l'aéronef 10 et ainsi réduire la traînée de pression de l'aéronef.

Le guide d'air 34 permet d'assurer l'alimentation en air du générateur d'énergie électrique 22, constitué typiquement d'une turbine à gaz de combustion. Comme illustré à la figure 5, le générateur d'énergie électrique 22 est disposé sensiblement selon un axe oblique, formant un angle avec l'axe longitudinal X dans un plan longitudinal vertical de l'aéronef 10. Cette disposition inclinée du générateur d'énergie électrique 22 permet d'améliorer la prise d'air en entrée en minimisant les pertes de pression qu'engendrerait une courbure plus prononcée. Dans ce mode de réalisation, et à titre d'exemple, le générateur d'énergie électrique 22 coopère avec un conduit d'échappement de gaz 40. Il est possible de prévoir une distance importante entre l'extrémité arrière du générateur d'énergie électrique 22, de laquelle sont émis les gaz d'échappement, et l'extrémité arrière 11a du fuselage 11. Typiquement, une longueur d'environ quatre mètres peut être prévue. Le conduit d'échappement de gaz 40 peut présenter ainsi une grande longueur pour former un volume d'échappement des gaz de grande dimension. Le conduit d'échappement des gaz 40 peut avoir une forme s'évasant à partir d'une sortie des gaz du générateur d'énergie électrique 22 jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11.

En particulier, la surface interne du conduit d'échappement de gaz 40 peut présenter une surface active de traitement des gaz d'échappement afin de diminuer l'émission de polluants dans l'atmosphère. La surface active du conduit d'échappement de gaz 40 interagit avec les gaz d'échappement pour les traiter. A titre d'exemple, cette surface active peut être réalisée par dépôt catalytique similaire à ceux utilisés dans les pots d'échappement des véhicules automobiles. Une telle surface active est adaptée à traiter directement les gaz 10 d'échappement en sortie du générateur d'énergie électrique 22, et notamment les gaz issus de la combustion d'une turbine. Le conduit d'échappement de gaz 40 présente ici une forme conique écrasée, guidant les gaz d'échappement depuis le générateur d'énergie électrique 22 jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11 qui présente un 15 orifice d'évacuation des gaz. La section de sortie des gaz doit tenir compte en outre de la dilatation de l'air chauffé en sortie du générateur d'énergie électrique 22. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation combiné à une partie arrière 16 de fuselage 11 qui présente une largeur et une hauteur décroissantes 20 en direction de l'extrémité arrière 11a du fuselage 11, la structure du fuselage 11 présente l'avantage de diminuer la traînée de l'aéronef 10. La forme conique du conduit d'échappement de gaz 40 a également pour objet d'orienter le flux de gaz d'échappement en sortie du fuselage 11. On notera que le traitement des gaz d'échappement provenant de 25 l'aéronef 10 est grandement facilité par la mise en oeuvre d'une seule turbine, et permet de disposer un filtre à particules localement dans l'aéronef 10. L'utilisation d'une seule turbine permet également de réduire le bruit du système de propulsion. La surface du conduit d'échappement de gaz 40 peut également être équipée d'une surface traitée acoustiquement et ainsi 30 limiter les émissions acoustiques. 3006 99 7 15 Dans le mode de réalisation illustré, l'aéronef 10 comprend en outre de chaque côté du fuselage 11, une surface de jonction 50 en saillie du fuselage 11. L'empennage 13 et la voilure 12 sont reliés par la surface de jonction 5 50. Comme bien illustré notamment à la figure 2, cette surface de jonction 50 s'étend entre le bord arrière 12c de l'emplanture de la voilure 12 et l'empennage 13. Plus particulièrement, la surface de jonction 50 est reliée à l'empennage 13 au niveau du profil 13a.

Dans un mode de réalisation avantageux, la surface de jonction 50 s'étend sensiblement dans le même plan que la voilure 12, formant ainsi un prolongement de la voilure 12 jusqu'à l'empennage 13. La présence de la surface de jonction 50 est particulièrement avantageuse lorsqu'elle est combinée à un fuselage 11 dont la largeur diminue de la partie avant 14 jusqu'à l'extrémité arrière 11a du fuselage 11. La partie arrière 16 du fuselage 11, de diamètre plus faible que la partie avant 14, est ainsi supportée par cette surface de jonction 50. Par ailleurs, en combinaison avec le carénage 30 décrit précédemment, un canal 51 est formé entre le carénage 30 et la surface de jonction 50. Plus particulièrement, le canal 51 est ici formé entre la portion arrière 33 de carénage 30, l'empennage 13 en forme de U et la surface de jonction 50. Le canal 51 est adapté à guider des flux d'air jusqu'à l'extrémité arrière de l'aéronef 10 au niveau de laquelle les gaz d'échappement du générateur d'énergie électrique 22 sont éjectés. L'ensemble de ces structures constituent ainsi des surfaces enveloppantes et portantes nouvelles autour du fuselage 11 de l'aéronef, permettant d'offrir à l'aéronef un design aérodynamique réduisant la traînée de l'aéronef et améliorant la portance.

Par ailleurs, la voilure 12, la surface de jonction 50 et l'empennage 13 en forme de U forment une surface de masquage permettant de contenir le cône de bruit.

Cette configuration permet ainsi de minimiser les nuisances sonores dirigées vers le sol et de limiter les émissions sonores au sol dans les zones survolées par l'aéronef 10. Par ailleurs, dans le mode de réalisation décrit, les moyens de propulsion électriques 20 sont disposés au niveau de la partie arrière 16 du fuselage 11 et non à hauteur des passagers dans la partie centrale 15. Les bruits et pollution sonore à l'intérieur de la cabine de l'aéronef 10 sont ainsi limités. En outre, la partie arrière 16 du fuselage 11 est habituellement un espace mort, utilisé uniquement pour des compartiments techniques. A contrario, dans l'exemple de réalisation décrit précédemment, la partie arrière 16 du fuselage est utilisée pour loger le système de propulsion de l'aéronef 10. On a illustré schématiquement à la figure 6 le système de propulsion mettant en oeuvre une motorisation hybride tel qu'il peut être intégré dans l'aéronef décrit selon le mode de réalisation précédent. Dans cet exemple, le générateur d'énergie électrique est une turbine 22 produisant, à partir de la combustion d'un carburant, de l'électricité chargeant les moyens de stockage et d'alimentation électrique, ici constitués d'une batterie 23. La batterie 23 est alors en liaison directe avec les moyens de propulsion électriques 20, ici composés de six moteurs électriques à soufflante 21 disposés par moitié de chaque côté du fuselage 11. La séparation dans le système de propulsion de la turbine 22, produisant uniquement l'énergie électrique, et des moyens de propulsion électriques 20, générant la poussée nécessaire au déplacement de l'aéronef 10, permet de réduire la taille de la turbine 22 et d'optimiser celle-ci pour un point de fonctionnement unique visant à produire de l'électricité. Ainsi, la turbine 22 fournit l'énergie électrique nécessaire pour 30 charger la batterie 23, notamment pendant le mode croisière de l'aéronef 10.

En particulier, au moment du décollage et de la montée de l'aéronef 10, la poussée additionnelle requise sera obtenue grâce à l'énergie électrique stockée dans la batterie 23. On notera en outre que la batterie 23 peut être utile en cas de panne de la turbine 22. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment. Ainsi, la disposition des différents éléments du système de propulsion de l'aéronef n'est nullement limitative, les exemples de localisation 10 décrits précédemment pouvant être mis en oeuvre isolément ou en combinaison les uns avec les autres.

Claims

REVENDICATIONS1. Aéronef comprenant un fuselage (11), une voilure (12) attachée au fuselage (11), et un empennage (13) attaché à une partie arrière (16) du fuselage (11), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de propulsion électriques (20) disposés de chaque côté du fuselage (11), un générateur d'énergie électrique (22) et des moyens de stockage et d'alimentation électrique (23), le générateur d'énergie électrique (22) et les moyens de stockage et d'alimentation électrique (23) étant disposés sensiblement dans un axe de symétrie longitudinal (X) du fuselage (11).
2. Aéronef conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de propulsion électriques (20) comprennent au moins deux moteurs électriques à soufflante (21) disposés sur la voilure (12) respectivement de chaque côté du fuselage (11).
3. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bord avant (12a) de l'emplanture de la voilure (12) est disposé à l'arrière du fuselage (11), à une distance de l'extrémité avant (11b) du fuselage (11) comprise sensiblement entre 60 et 70% de la longueur du fuselage (11).
4. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en 20 ce que l'empennage (13) comprend un profil (13a) prolongé de chaque côté par des surfaces stabilisatrices (13b), le générateur d'énergie électrique (22) étant intégré dans la partie arrière (16) du fuselage (11).
5. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fuselage (11) comporte en surface supérieure un guide d'air (34) à 25 destination du générateur d'énergie électrique (22).
6. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un carénage (30) s'étendant à partir d'une surface supérieure du fuselage (11) au-dessus desdits moyens de propulsion électriques (20), les moyens de propulsion électriques (20) étant logés entre le carénage (30), le 30 fuselage (11) et la voilure (12).
7. Aéronef conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le carénage (30) comporte une portion centrale (31) s'étendant à partir de lasurface supérieure du fuselage (11), au-dessus des moyens de propulsion électriques (20) disposés sur la voilure (12), ladite portion centrale (31) de carénage (30) comportant respectivement de chaque côté du fuselage (11) un bord latéral (32) sensiblement vertical et solidarisé à la voilure (12).
8. Aéronef conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le carénage comprend une portion arrière (33) s'étendant en direction d'une extrémité arrière (11a) du fuselage (11), la largeur de ladite portion arrière (33) du carénage (30) diminuant de la portion centrale (31) du carénage (30) jusqu'à l'extrémité arrière (11a) du fuselage (11).
9. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le générateur d'énergie électrique (22) coopère avec un conduit d'échappement de gaz (40), la surface interne dudit conduit d'échappement de gaz (40) présentant une surface active de traitement des gaz d'échappement.
10. Aéronef conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le 15 conduit d'échappement du gaz (40) a une forme s'évasant d'une sortie de gaz du générateur d'énergie électrique (22) vers l'extrémité arrière (11a) du fuselage (11).
11. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre de chaque côté du fuselage, une surface de 20 jonction (50) en saillie du fuselage (11) s'étendant entre le bord arrière (12c) de l'emplanture de la voilure (12) et l'empennage (13).
12. Aéronef conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que ladite surface de jonction (50) s'étend sensiblement dans le même plan que la voilure (12). 25
13. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens de stockage et d'alimentation électrique (23) sont disposés à proximité du centre de gravité de l'aéronef (10) équipé des moyens de propulsion électriques (20) et du générateur d'énergie électrique (22).
14. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 13, caractérisé 30 en ce que les moyens de stockage et d'alimentation électrique (23) épousent une forme intérieure du fuselage (11). 3006 99 7 20
15. Aéronef conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs moteurs électriques à soufflante (21) disposés symétriquement sur la voilure de chaque côté du fuselage (11).
16. Aéronef conforme à l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que le fuselage comprend une partie avant (14) présentant une largeur, mesurée le long de l'axe de tangage (Y), et une hauteur, mesurée le long de l'axe de lacet (Z), augmentant selon la direction longitudinale (X) de l'aéronef (10) à partir de l'extrémité avant (11b) du fuselage (11).
17. Aéronef conforme à la revendication 16, caractérisé en ce que le 10 fuselage comporte une partie centrale (15) destinée au transport d'une charge utile et une partie arrière (16) dans laquelle est disposé le générateur d'énergie électrique (22), la largeur dudit fuselage (11) diminuant de ladite partie avant (14) jusqu'à l'extrémité arrière (11a) du fuselage (11).
18. Aéronef conforme à l'une des revendications 1 à 17, caractérisé 15 en ce que les moyens de stockage et d'alimentation électrique (23) alimentent en énergie électrique les moyens de propulsion électriques (20).