FR3054822A1

FR3054822A1 - Aeronef dont le fuselage comporte une excroissance en amont de la derive

Info

Publication number: FR3054822A1
Application number: FR1657539A
Authority: FR
Inventors: Klaus Bender; Fabien Calderara; Xavier Bertrand; Gilles Taquin; Etienne Borreill
Original assignee: Airbus SAS
Current assignee: Airbus SAS
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2036-08-03
Also published as: FR3054822B1

Abstract

L'invention concerne un aéronef (100) comportant : - un fuselage (102), - une dérive (106) fixée à l'arrière du fuselage (102), - une excroissance (104) présentant un profil aérodynamique et fixée au fuselage (102) en amont de la dérive (106), ladite excroissance (104) générant, lorsque l'aéronef (100) est en vol, un écoulement d'air, ledit écoulement d'air étant reçu par la dérive (106), - un moyen de perturbation (108) fixé à l'excroissance (104) et configuré pour modifier ledit écoulement d'air. Un tel moyen de perturbation réduit la portance latérale de l'ensemble et permet de compenser la présence de l'excroissance.

Description

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un aéronef dont le fuselage comporte une excroissance en amont de la dérive.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Il est parfois nécessaire d’installer une excroissance sur le fuselage d’un aéronef. Une telle excroissance est installée en amont de la dérive et permet de loger des dispositifs spécifiques comme par exemple une antenne, une sonde, une entrée d’air, etc.

La dérive d’un aéronef assure la stabilité latérale de l’aéronef lorsque ce dernier présente un angle de dérapage dû à un vent de travers. La dérive subit un vent latéral qui crée une force latérale au niveau de l’arrière de l’aéronef et donc un moment de lacet qui tend à replacer le nez de l’aéronef dans le sens du vent. C’est ce qu’on appelle communément l’effet girouette.

La mise en place d’une excroissance sur le fuselage perturbe l’écoulement de l’air en amont de la dérive. Ces perturbations peuvent diminuer le dérapage local sur la dérive, et la force latérale ainsi que le moment de lacet. L’aéronef a alors moins tendance à se replacer dans le sens du vent et il est moins stable.

Pour pallier ces problèmes, il est connu d’installer des surfaces latérales supplémentaires sur l’arrière du fuselage. Ces surfaces latérales nécessitent la mise en place de renforts structurels au niveau de la structure de l’aéronef. Ces renforts structurels sont coûteux à développer et lourds à mettre en place ce qui peut limiter les capacités de l’aéronef.

EXPOSE DE L'INVENTION

Un objet de la présente invention est de proposer un aéronef qui présente une excroissance en amont de la dérive et un dispositif qui est agencé sur l’excroissance et qui est prévu pour perturber l’écoulement de l’air dans son sillage.

A cet effet, est proposé un aéronef comportant :

- un fuselage,

- une dérive fixée à l’arrière du fuselage,

- une excroissance présentant un profil aérodynamique et fixée au fuselage en amont de la dérive, ladite excroissance générant, lorsque l’aéronef est en vol, un écoulement d’air, ledit écoulement d’air étant reçu par la dérive,

- un moyen de perturbation fixé à l’excroissance et configuré pour modifier ledit écoulement d’air.

Un tel moyen de perturbation réduit la portance latérale de l’ensemble et permet de compenser la présence de l’excroissance.

Selon un mode de réalisation particulier, la modification de l’écoulement consiste en un décollement d’une couche limite autour de l’excroissance.

Avantageusement, le moyen de perturbation présente un profil triangulaire et est fixé à un bord d’attaque de l’excroissance.

Avantageusement, le profil triangulaire présente une base prenant la forme du bord d’attaque de l’excroissance, et deux autres côtés arrondis vers l’intérieur.

Avantageusement, le moyen de perturbation est constitué de deux plaques fixées perpendiculairement à l’écoulement d’air autour de l’excroissance, une des plaques étant fixée à un intrados de l’excroissance et l’autre étant fixée à un extrados de l’excroissance.

Avantageusement, le moyen de perturbation est constitué d’une plaque fixée à un intrados de l’excroissance ou à un extrados de l’excroissance et s’étendant de l’avant vers l’arrière à partir d’une base fixée à l’excroissance jusqu’à une extrémité libre.

Avantageusement, le moyen de perturbation est constitué de deux profilés triangulaires dont l’un est fixé à un intrados de l’excroissance et dont l’autre est fixé à un extrados de l’excroissance.

Avantageusement, le moyen de perturbation est constitué d’une plaque fixée au bord de fuite de l’excroissance perpendiculairement à l’écoulement d’air autour de l’excroissance.

Selon un autre mode de réalisation particulier, la modification de l’écoulement consiste en une modification d’une direction de l’écoulement d’air en aval de l’excroissance.

Avantageusement, le moyen de perturbation prend la forme d’un aileron disposé à un bord de fuite de l’excroissance et mobile autour d’un axe de rotation parallèle au bord de fuite.

Avantageusement, l’aéronef comporte en outre, une unité de contrôle, un actionneur et une sonde de dérapage, la sonde de dérapage est installée sur la dérive, l’actionneur est agencé pour déplacer en rotation l’aileron, et l’unité de contrôle commande l’actionneur en fonction des valeurs de dérapage mesurées.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :

la Lig. 1 est une vue de côté d’un aéronef selon l'invention, les Ligs. 2A-2E montrent des vues de dessus de différents modes de réalisation de l’invention, la Lig. 3 montre une vue de dessus d’un exemple d’un dispositif mis en place au niveau d’un bord d’attaque d’une excroissance, et la Lig. 4 montre une vue de dessus d’un autre mode de réalisation de l’invention.

EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION

Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence à un aéronef en position normale de vol, c'est-à-dire comme il est représenté sur la Lig. 1.

La Lig. 1 montre un aéronef 100 comportant un fuselage 102 auquel est fixée une excroissance 104. L’aéronef 100 comprend également une dérive 106 fixée à l’arrière du fuselage 102 en aval de l’excroissance 104.

Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X l'axe longitudinal de l’aéronef 100 ou axe de roulis, orienté positivement dans le sens d'avancement de l'aéronef 100, on appelle Y l'axe transversal ou axe de tangage de l’aéronef 100 qui est horizontal lorsque l’aéronef 100 est au sol, et Z l'axe vertical ou hauteur verticale ou axe de lacet lorsque l'aéronef 100 est au sol, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles et formant un repère orthonormé ayant pour origine le centre de gravité de l’aéronef 100.

L’excroissance 104 peut être disposée aussi bien dans le plan sagittal de l’aéronef 100 (plan XZ), que décalée latéralement par rapport à ce plan sagittal.

L’excroissance 104 présente un profil aérodynamique et est donc fixée en amont de la dérive 106. L’écoulement d’air généré par l’excroissance 104, lorsque l’aéronef 100 est en vol, est reçu par la dérive 106 diminuant ainsi le dérapage local sur la dérive 106.

L’aéronef 100 est alors équipé d’un moyen de perturbation 108 fixé à la surface extérieure de l’excroissance 104 et configuré pour modifier l’écoulement d’air généré par l’excroissance 104. Cette modification de l’écoulement d’air qui va être reçu par dérive 106 permet de rétablir le dérapage local sur la dérive 106. En effet, le moyen de perturbation 108 réduit la portance latérale de l’ensemble constitué de l’excroissance 104 et du moyen de perturbation 108 par rapport à la portance latérale de l’excroissance 104 seule, ce qui entraîne une réduction de la déflexion latérale de l’ensemble par rapport à celle de l’excroissance 104 seule et augmente le dérapage local.

Le profil aérodynamique de l’excroissance 104 est un profil qui permet de minimiser la traînée et qui prend par exemple la forme d’un profil d’aile ou d’un profil en aileron de requin.

Le moyen de perturbation 108 s’étend sur au moins une certaine hauteur de l’excroissance 104 c'est-à-dire parallèlement à l’axe Z.

Les Ligs. 2A-E et 3 montrent des modes de réalisation dans lesquels la modification de l’écoulement consiste en un décollement de la couche limite autour de l’excroissance 104.

La Lig. 4 montre un mode de réalisation dans lequel la modification de l’écoulement consiste en une modification de la direction de l’écoulement d’air en aval de l’excroissance 104.

Sur la Lig. 2A, le moyen de perturbation 208a consiste en une pointe fixée au bord d’attaque de l’excroissance 104 qui présente ici pour l’exemple un profil d’aile. La pointe 208a pointe vers l’avant.

La Lig. 3 montre un mode de réalisation particulier du moyen de perturbation 208a sous forme d’une pointe. Le moyen de perturbation 208a présente un profil triangulaire dont une base 302 prend la forme du bord d’attaque de l’excroissance 104 pour s’y fixer. Le profil du moyen de perturbation 208a présente ensuite deux autres côtés 304a-b formant la pointe et arrondis vers l’intérieur pour que la pointe prenne une forme concave.

Selon un mode de réalisation particulier, la hauteur du triangle Ll est comprise entre 0,5% de c et 1% de c, la base du triangle L2 est de l’ordre de 0,5% de c où c est la corde du profil de l’excroissance 104 où est monté le moyen de perturbation 208a. La distance L3 représentant l’écart entre la forme arrondie et le côté droit est de l’ordre de 0,025% de c.

Sur la Fig. 2B, le moyen de perturbation 208b consiste en deux plaques dont l’une est fixée à l’intrados de l’excroissance 104 et dont l’autre est fixée à l’extrados de l’excroissance 104 qui présente ici pour l’exemple un profil d’aile. Chaque plaque est fixée perpendiculairement à l’axe longitudinal de l’excroissance 104. D’une manière générale, chaque plaque est perpendiculaire à l’écoulement d’air autour de l’excroissance 104 et en amont du moyen de perturbation 208b.

Sur la Fig. 2C, le moyen de perturbation 208c consiste en une plaque fixée à l’intrados de l’excroissance 104 ou à l’extrados de l’excroissance 104 qui présente ici pour l’exemple un profil d’aile. La plaque s’étend de l’avant vers l’arrière à partir de sa base fixée à l’excroissance 104 jusqu’à son extrémité libre. La plaque présente ici un angle sensiblement égal à 45° par rapport à la direction de l’écoulement en amont.

Sur la Fig. 2D, le moyen de perturbation 208d consiste en deux profilés triangulaires dont l’un est fixé à l’intrados de l’excroissance 104 et dont l’autre est fixé à l’extrados de l’excroissance 104 qui présente ici pour l’exemple un profil d’aile. Les positions des deux profilés 208d ne sont pas symétriques mais elles pourraient l’être.

Sur la Fig. 2E, le moyen de perturbation 208e consiste en une plaque fixée au bord de fuite de l’excroissance 104 qui présente ici pour l’exemple un profil d’aile. La plaque est fixée perpendiculairement à l’axe longitudinal de l’excroissance 104. D’une manière générale, la plaque est perpendiculaire à l’écoulement d’air autour de l’excroissance 104.

Bien sûr des formes et des positions différentes pour le moyen de perturbation 108 sont envisageables tant que le décollement de la couche limite est obtenu. Le moyen de perturbation 108 peut être fixe ou peut être déployé automatiquement lors de la prise de dérapage.

Sur la Fig. 4, pour des facilités de lecture, l’aéronef 100 et l’excroissance 104 sont à des échelles différentes. Le moyen de perturbation 408 prend la forme d’un aileron disposé au bord de fuite de l’excroissance 104 et mobile autour d’un axe de rotation 410 parallèle au bord de fuite, et ici plus particulièrement parallèle à l’axe vertical Z. L’articulation de l’aileron 408 sur l’excroissance 104 est effectuée par tous moyens appropriés comme des charnières par exemple.

Selon une première variante, l’aileron 408 est libre en rotation, c'est-à-dire qu’il se positionne librement en fonction des forces qu’il subit de la part de l’écoulement d’air. En vol, l’aileron 408 se positionne systématiquement à un moment de charnière nul dans le sens du vent et il a donc tendance à réduire la déflexion latérale de l’ensemble constitué de l’excroissance 104 et du moyen de perturbation 108.

Selon une deuxième variante, l’aéronef 100 présente une unité de contrôle 414, un actionneur 412 et une sonde de dérapage 416.

La sonde de dérapage 416 est installée sur la dérive 106 afin de mesurer la valeur de dérapage au niveau de la dérive 106. La sonde de dérapage 416 est connectée à l’unité de contrôle 414 à laquelle elle délivre les valeurs de dérapage qu’elle mesure.

L’actionneur 412 est agencé pour déplacer en rotation l’aileron 408 autour de l’axe de rotation 410 et il est logé ici pour l’exemple dans l’excroissance 104. L’actionneur 412 est par exemple un vérin ou un moteur, et il est commandé par l’unité de contrôle 414.

Ainsi en fonction des valeurs de dérapage mesurées sur la dérive 106, l’unité de contrôle 414 va commander l’actionneur 412 afin de déplacer l’aileron 408 pour annuler le dérapage sur la dérive 106, et donc avoir un dérapage vu par la dérive 106 égal au dérapage aéronef 100.

Claims

REVENDICATIONS

1) Aéronef (100) comportant :

- un fuselage (102),

- une dérive (106) fixée à l’arrière du fuselage (102),

- une excroissance (104) présentant un profil aérodynamique et fixée au fuselage (102) en amont de la dérive (106), ladite excroissance (104) générant, lorsque l’aéronef (100) est en vol, un écoulement d’air, ledit écoulement d’air étant reçu par la dérive (106),

- un moyen de perturbation (108) fixé à T excroissance (104) et configuré pour modifier ledit écoulement d’air.
2) Aéronef (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification de l’écoulement consiste en un décollement d’une couche limite autour de l’excroissance (104).
3) Aéronef (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de perturbation (208a) présente un profil triangulaire et est fixé à un bord d’attaque de l’excroissance (104).
4) Aéronef (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le profil triangulaire présente une base (302) prenant la forme du bord d’attaque de l’excroissance (104), et deux autres côtés (304a-b) arrondis vers l’intérieur.
5) Aéronef (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de perturbation (208b) est constitué de deux plaques fixées perpendiculairement à l’écoulement d’air autour de l’excroissance (104), une des plaques étant fixée à un intrados de l’excroissance (104) et l’autre étant fixée à un extrados de l’excroissance (104).
6) Aéronef (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de perturbation (208c) est constitué d’une plaque fixée à un intrados de l’excroissance (104) ou à un extrados de l’excroissance (104) et s’étendant de l’avant vers l’arrière à partir d’une base fixée à l’excroissance (104) jusqu’à une extrémité libre.
7) Aéronef (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de perturbation (208d) est constitué de deux profilés triangulaires dont l’un est fixé à un intrados de l’excroissance (104) et dont l’autre est fixé à un extrados de l’excroissance (104).

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8) Aéronef (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de perturbation (208e) est constitué d’une plaque fixée au bord de fuite de l’excroissance (104) perpendiculairement à l’écoulement d’air autour de l’excroissance (104).
9) Aéronef (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification de l’écoulement consiste en une modification d’une direction de l’écoulement d’air en

10 aval de l’excroissance (104).
10) Aéronef (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de perturbation (408) prend la forme d’un aileron disposé à un bord de fuite de l’excroissance (104) et mobile autour d’un axe de rotation (410) parallèle au bord de fuite.

15
11) Aéronef (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte en outre, une unité de contrôle (414), un actionneur (412) et une sonde de dérapage (416), en ce que la sonde de dérapage (416) est installée sur la dérive (106), en ce que l’actionneur (412) est agencé pour déplacer en rotation l’aileron (408), et en ce que l’unité de contrôle (414) commande l’actionneur (412) en fonction des valeurs de

20 dérapage.

108

PL. 1/2

104

ΓΊ OOOD5[)^aQggOQOQQQ o Y

100

102 =c

208a