FR3127478A1 - Aeronef et sa mise en œuvre - Google Patents

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nacelles
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FR2110322A
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Angel AGUIRRE Miguel
Patrick Gonidec
Sébastien DUPLAA
Andrew Turnbull
Xavier CARBONNEAU
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Safran SA
Institut Superieur de lAeronautique et de lEspace
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Safran SA
Institut Superieur de lAeronautique et de lEspace
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    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/10—Aircraft characterised by the type or position of power plants of gas-turbine type 
    • B64D27/14—Aircraft characterised by the type or position of power plants of gas-turbine type  within, or attached to, fuselages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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Abstract

AERONEF ET SA MISE EN ŒUVRE La présente invention concerne un aéronef à voilure fixe comprenant un fuselage, deux ailes et deux groupes propulsifs disposés respectivement de part et d’autre du fuselage, chacun des groupes propulsifs comprenant une nacelle (10) disposée à distance de l’aile respective, la nacelle (10) accueillant au moins deux soufflantes ; et des moyens de liaison (20, 26, 28, 30) de la nacelle (10) à l’aile respective et/ou au fuselage, les moyens de liaison (20, 26, 28, 30) étant aptes à modifier la position de la nacelle (10) par rapport à l’aile respective et/ou par rapport au fuselage. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 4)

Description

AERONEF ET SA MISE EN ŒUVRE
La présente demande concerne le domaine des aéronefs à voilure fixe et leur mise en œuvre.
Art antérieur
Le document WO 2021/074516 A1 initie une architecture d’aéronef moderne dans laquelle deux nacelles oblongues et portantes sont agencées de part et d’autre du fuselage. Chaque nacelle intègre plusieurs soufflantes mues en rotation par une turbine à gaz, elle-même alimentée en gaz par un compresseur.
Cette conception permet de réduire la traînée aérodynamique et d’augmenter la portance de l’avion, résultant en une diminution de la consommation de carburant.
La présente invention a pour objectif de proposer un aéronef bénéficiant des avantages de l’art antérieur en termes de faible traînée et portance accrue mais ayant une plus grande flexibilité d’utilisation et notamment permettant un décollage et/ou atterrissage vertical ou sur courte distance.
L’invention a pour objet un aéronef à voilure fixe comprenant un fuselage, deux ailes et deux groupes propulsifs disposés respectivement de part et d’autre du fuselage, en aval et à distance des ailes, chacun des groupes propulsifs comprenant une nacelle accueillant au moins deux soufflantes non coaxiales ; et des moyens de liaison de la nacelle à l’aile respective et/ou au fuselage, l’aéronef étant remarquable en ce que les moyens de liaison sont aptes à modifier la position de la nacelle par rapport à l’aile respective et/ou par rapport au fuselage.
Lorsque les ailes sont pourvues de volets, les groupes propulsifs sont à distance des volets et sont cinématiquement indépendants des volets.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les moyens de liaison commandent un pivotement de la nacelle autour d’un axe transversal au fuselage. Ce pivotement permet d’imprimer à la poussée une direction inclinée par rapport à l’horizontale.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les moyens de liaison commandent un pivotement de la nacelle autour d’un axe perpendiculaire au fuselage et perpendiculaire aux ailes. Ce pivotement permet d’imprimer à la poussée une direction inclinée par rapport à la direction longitudinale de l’aéronef.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, chaque nacelle comporte une paroi supérieure et une paroi inférieure, les soufflantes étant mobiles en pivotement par rapport auxdites parois. Les parois supérieure et inférieure peuvent apporter de la portance à l’avion. Les soufflantes peuvent également participer à la portance en raison de leur orientation. Ainsi un réglage fin de la portance peut être obtenu en cumulant plus ou moins la portance des parois de nacelles et l’orientation des soufflantes.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, l’aéronef comprend au moins un compresseur délivrant un gaz sous pression, les soufflantes étant entraînées en rotation par le biais d’une turbine à gaz respective, chaque groupe propulsif comprenant une conduite flexible d’alimentation en gaz permettant d’alimenter la turbine en gaz depuis le compresseur quelle que soit la position de sa nacelle. Alternativement, chaque nacelle peut comprendre un turboréacteur assurant lui-même l’alimentation des turbines en gaz comprimé. Alternativement, les soufflantes peuvent être entraînées par un moteur électrique respectif.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, chaque nacelle est composée de segments, chacun des segments accueillant respectivement au moins une soufflante, les moyens de liaison étant aptes à modifier indépendamment la position de chaque segment par rapport à l’aile et/ou par rapport au fuselage. Il est ainsi possible d’obtenir un réglage fin de la poussée (la résultante de toutes les soufflantes) à la fois en valeur et en direction. De manière avantageuse, la continuité des surfaces de la nacelle entre deux segments adjacents peut être assurée par des flasques flexibles ou des parois sectionnelles.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les moyens de liaison permettent à la nacelle de pivoter d’un angle par rapport à l’aile et/ou par rapport au fuselage qui est supérieur à 45° et préférentiellement voisin de 90°.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les moyens de liaison sont aptes à déplacer la nacelle en translation parallèlement à l’axe longitudinal du fuselage.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la poussée maximale délivrée par la totalité des soufflantes des deux groupes propulsifs est supérieure à la masse maximale au décollage de l’aéronef. Ceci permet un décollage vertical.
L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un aéronef remarquable en ce que l’aéronef est conforme à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus, le procédé comprenant une phase de décollage vertical ou de décollage courte distance lors de laquelle les nacelles sont dans une position inclinée par rapport aux ailes et/ou au fuselage, suivie d’une phase transitoire lors de laquelle les nacelles sont progressivement pivotées, et suivie d’une phase de vol de croisière lors de laquelle les nacelles sont dans une position sensiblement parallèle aux ailes et au fuselage.
Par « courte distance », on entend une distance de quelques mètres à quelques dizaines de mètres.
L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un aéronef remarquable en ce que l’aéronef est conforme à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus, le procédé comprenant une phase de vol de croisière lors de laquelle les nacelles sont dans une position sensiblement parallèle aux ailes et au fuselage, suivie d’une phase transitoire lors de laquelle les nacelles sont progressivement pivotées, et suivie d’une phase d’atterrissage vertical ou d’atterrissage courte distance lors de laquelle les nacelles sont dans une position inclinée par rapport aux ailes et/ou au fuselage.
L’aéronef de l’invention est ainsi apte au décollage ou à l’atterrissage sur une courte distance.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, lors de la phase transitoire, les soufflantes de chaque groupe propulsif sont successivement pivotées. La transition d’une poussée verticale à une poussée horizontale (ou vice versa) est ainsi lissée et mieux contrôlée (en norme et direction).
L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un aéronef remarquable en ce que l’aéronef est conforme à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus, le procédé comprenant une phase de virage lors de laquelle au moins une soufflante d’un côté du fuselage et inclinée d’un angle différent d’au moins une autre soufflante disposés de l’autre côté du fuselage, et préférentiellement les nacelles sont inclinées autour d’un axe transversal et l’angle d’inclinaison de la nacelle d’un côté du fuselage est égal à l’opposé de l’angle d’inclinaison de la nacelle disposée de l’autre côté du fuselage. Alternativement une seule nacelle peut être inclinée, ou les nacelles peuvent être inclinées d’angles différents qui ne sont pas nécessairement de signes opposés.
En supplément des avantages techniques discutés ci-dessus, l’invention est particulièrement avantageuse en ce qu’elle permet une bonne économie de carburant : le bas taux de compression des soufflantes permet un bon rendement lors d’un décollage vertical. Le cumul de la portance des parois de nacelle et de l’orientabilité de la poussée permet un réglage fin des forces en présence lors du décollage ou de l’atterrissage. Aussi, lors d’une phase de vol, la maniabilité de l’aéronef est accrue, l’orientation de la poussée de chaque soufflante venant assister les organes de manœuvres traditionnels.
L’invention est adaptable aux avions existants car elle ne requiert pas de modification d’une aile ou d’un fuselage standard.
représente un aéronef selon l’invention ;
montre une vue agrandie d’un groupe propulsif ;
illustre une vue de face d’une nacelle ;
représente schématiquement des moyens de liaison ;
montre une vue en coupe d’une nacelle ;
illustre en vue de côté une nacelle segmentée ;
illustre en vue isométrique une nacelle segmentée.

Claims (13)

  1. Aéronef (1) à voilure fixe comprenant un fuselage (2), deux ailes (4) et deux groupes propulsifs (8) disposés respectivement de part et d’autre du fuselage (2), en aval et à distance des ailes (4), chacun des groupes propulsifs (8) comprenant une nacelle (10) accueillant au moins deux soufflantes (22) non coaxiales et des moyens de liaison (18, 20, 26, 28, 30) de la nacelle (10) à l’aile (4) respective et/ou au fuselage (2), l’aéronef (1) étant caractérisé en ce que les moyens de liaison (18, 20, 26, 28, 30) sont aptes à modifier la position de la nacelle (10) par rapport à l’aile (4) respective et/ou par rapport au fuselage (2).
  2. Aéronef (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (18, 20, 26, 28, 30) commandent un pivotement de la nacelle (10) autour d’un axe (Y) transversal au fuselage (2).
  3. Aéronef (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison (18, 20, 26, 28, 30) commandent un pivotement de la nacelle (10) autour d’un axe (Z) perpendiculaire au fuselage (2) et perpendiculaire aux ailes (4).
  4. Aéronef (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque nacelle (10) comporte une paroi supérieure (14) et une paroi inférieure (12), les soufflantes (22) étant mobiles en pivotement par rapport auxdites parois (12, 14).
  5. Aéronef (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un compresseur (36) délivrant un gaz sous pression, les soufflantes (22) étant entraînées en rotation par le biais d’une turbine (34) à gaz respective, chaque groupe propulsif (8) comprenant une conduite flexible (38) d’alimentation en gaz permettant d’alimenter la turbine (34) en gaz depuis le compresseur (36) quelle que soit la position de sa nacelle (10).
  6. Aéronef (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque nacelle (10) est composée de segments (10.1, 10.2, 10.3), chacun des segments (10.1, 10.2, 10.3) accueillant respectivement au moins une soufflante (22), les moyens de liaison (18, 20, 26, 28, 30) étant aptes à modifier indépendamment la position de chaque segment (10.1, 10.2, 10.3) par rapport à l’aile (4) et/ou par rapport au fuselage (2).
  7. Aéronef (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de liaison (18, 20, 26, 28, 30) permettent à la nacelle (10) de pivoter d’un angle par rapport à l’aile (4) et/ou par rapport au fuselage (2) qui est supérieur à 45° et préférentiellement voisin de 90°.
  8. Aéronef (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de liaison (18, 20, 26, 28, 30) sont aptes à déplacer la nacelle (10) en translation parallèlement à l’axe longitudinal (X) du fuselage (2).
  9. Aéronef (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poussée maximale délivrée par la totalité des soufflantes (22) des deux groupes propulsifs (8) est supérieure à la masse maximale au décollage de l’aéronef (1).
  10. Procédé de mise en œuvre d’un aéronef (1) caractérisé en ce que l’aéronef (1) est conforme à l’une des revendications précédentes, le procédé comprenant une phase de décollage vertical ou de décollage courte distance lors de laquelle les nacelles (10) sont dans une position inclinée par rapport aux ailes (4) et/ou au fuselage (2), suivie d’une phase transitoire lors de laquelle les nacelles (10) sont progressivement pivotées, et suivie d’une phase de vol de croisière lors de laquelle les nacelles (10) sont dans une position sensiblement parallèle aux ailes (4) et au fuselage (2).
  11. Procédé de mise en œuvre d’un aéronef (1) caractérisé en ce que l’aéronef (1) est conforme à l’une des revendications 1 à 8, le procédé comprenant une phase de vol de croisière lors de laquelle les nacelles (10) sont dans une position sensiblement parallèle aux ailes (4) et au fuselage (2), suivie d’une phase transitoire lors de laquelle les nacelles (10) sont progressivement pivotées, et suivie d’une phase d’atterrissage vertical ou d’atterrissage courte distance lors de laquelle les nacelles (10) sont dans une position inclinée par rapport aux ailes (4) et/ou au fuselage (2).
  12. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que lors de la phase transitoire, les soufflantes (22) de chaque groupe propulsif (8) sont successivement pivotées.
  13. Procédé de mise en œuvre d’un aéronef (1) caractérisé en ce que l’aéronef (1) est conforme à l’une des revendications 1 à 8, le procédé comprenant une phase de virage lors de laquelle au moins une soufflante (22) d’un côté du fuselage (2) et inclinée d’un angle différent d’au moins une autre soufflante (22) disposés de l’autre côté du fuselage (2), et préférentiellement les nacelles (10) sont inclinées autour d’un axe transversal et l’angle d’inclinaison de la nacelle (10) d’un côté du fuselage (2) est égal à l’opposé de l’angle d’inclinaison de la nacelle (10) disposée de l’autre côté du fuselage (2).
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