Brevet FR2706154A1 — publié le 19941216

1i 2706154 La présente invention concerne un appareil de nacelle destiné à un avion du type dans lequel des nacelles pour moteurs à réaction sont montées au-dessous d'une aile et, en particulier, un appareil de nacelle dans lequel les propriétés liées au rapport entre la portance et la traînée sont améliorées en raison d'une réduction de l'amplitude de la traînée provoquée, lors du vol de l'avion à haute vitesse, par une interférence aérodynamique de l'aile avec chaque nacelle. Afin de faciliter une compréhension de la présente invention, on décrira en premier lieu en référence à la Fig. 6, un appareil classique typique de nacelle pour avion du type mentionné ci-dessus. Comme représenté au dessin, l'avion du type à moteurs à réaction montés au-dessous d'une aile 1, inclut des nacelles 3 qui sont suspendues à l'aile 1 au moyen de pylônes 2. Cependant, on sait déjà que le rapport entre la portance et la traînée de chaque turboréacteur est réduit par l'influence induite par une interférence aérodynamique de l'aile 1 avec les nacelles 3 lorsque chacune des nacelles 3 est située trop près de l'aile principale 1. En revanche, dans le cas d'un avion o les moteurs à réaction sont montés à une distance importante de l'aile, il faut allonger le train d'atterrissage et le pylône. Mais, cet allongement du train d'atterrissage et des pylônes est indésirable puisqu'il entraîne inévitablement un accroissement du poids de l'avion. Cependant, si la longueur de chaque pylône est raccourcie, non seulement l'ampleur de la traînée d'interférence induite par interférence aérodynamique entre l'aile et la nacelle est accrue de façon correspondante, comme déjà mentionné, mais, de plus, un raccourcissement de la longueur de chaque train d'atterrissage est limité pour des raisons de sécurité parce qu'il faut maintenir une certaine distance entre 2 2706154 la surface inférieure de chaque nacelle et la surface du sol. Dans le cas d'un appareil de nacelle d'une structure classique décrite ci-dessus, une mesure technique de suspension de la nacelle sous l'aile à une distance suffisamment grande de cette dernière a généralement été prise jusqu'ici parce qu'aucune apparition d'une interférence aérodynamique de l'aile avec la nacelle n'a été prise en compte de façon significative. De plus, le brevet des Etats-Unis N 4 799 633 propose, en association avec un appareil de nacelle qui y est décrit, une autre mesure technique qui consiste à corriger le contour de chaque capotage de nacelle afin de réduire l'amplitude de la résistance aérodynamique induite par interférence de l'aile avec chaque nacelle. Cependant, aucune de ces deux propositions n'est en fait satisfaisante. Pour la mesure technique qui consiste à monter les nacelles sous les ailes à une distance suffisamment longue, celle-ci induit, comme indiqué une augmentation sensible du poids de l'avion en raison de l'allongement des trains d'atterrissage et des pylônes. Pour la mesure technique mentionnée en dernier lieu qui consiste à corriger le contour du capotage de nacelle, il faut modifier le contour de toute la nacelle et remplacer un contour cylindrique simple par un contour compliqué. Par conséquent, il est difficile de fabriquer l'appareil optimal de nacelle, ce qui accroît de façon indésirable le coût de fabrication de l'appareil de nacelle. La présente invention est réalisée en tenant compte de l'arrière plan mentionné ci-dessus. C'est un but de la présente invention que de réaliser, pour un avion du type à nacelles pour moteurs à réaction suspendues sous une aile, un appareil de 3 2706154 nacelle qui assure que les propriétés liées au rapport entre la portance et la traînée de chaque turboréacteur peuvent être améliorées sans exiger de modification du contour de chaque nacelle, en réduisant l'intensité de la traînée aérodynamique induite par interférence entre l'aile et la nacelle lorsque cette dernière est disposée au-dessous de l'aile à une position plus proche de l'aile que dans un appareil de nacelle classique. Selon la présente invention, ce but est atteint au moyen d'un appareil de nacelle destiné à enfermer un moteur suspendu à une aile d'un avion au moyen d'un pylône, comprenant un capotage de ventilateur ou, en d'autres termes, de soufflante, relié audit pylône de manière à couvrir une soufflante carénée et un capot de noyau central interposé entre ledit capotage de ventilateur et ledit moteur afin de couvrir une conduite d'échappement dudit moteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une petite aile reliée au bord arrière supérieur dudit capotage de ventilateur et s'étendant sur les deux côtés dudit pylône afin de diminuer une résistance par interférence à l'écoulement aérodynamique d'air entre ledit appareil de nacelle et ladite aile, de façon à améliorer des caractéristiques aérodynamiques du rapport entre la portance et la traînée et à atteindre une configuration compacte et légère dudit avion. De préférence, la longueur de corde L de ladite petite aile est calculée par la formule suivante: L = A x C o L est la longueur de corde de ladite petite aile A est une valeur comprise entre 0,12 et 0,25 C est une longueur de corde de ladite aile au point d'installation dudit pylône; et la longueur de l'envergure W de ladite petite aile est calculée par la formule suivante: 4 2706154 W = B x D o W, est la longueur d'envergure de la surface de ladite petite aile B est une valeur comprise entre 0,5 et 1,0 D est le diamètre de conduite d'échappement. Ladite petite aile peut être une surface plane qui s'étend vers l'arrière depuis un bord arrière dudit capotage de ventilateur. En variante, ladite petite aile peut être une surface à configuration incurvée qui s'étend vers l'arrière depuis un bord arrière dudit capotage de ventilateur. Selon la présente invention, l'appareil de nacelle assure qu'un mélange gazeux constitué par l'air qui s'écoule le long de la surface inférieure de l'aile principale et un jet d'échappement qui vient de la nacelle d'engin est amené à s'écouler de façon appropriée, et les ailes de petites dimensions qui s'étendent chacune à partir du bord supérieur arrière de la nacelle vers les côtés opposés de chaque pylône entraînent une réduction de l'amplitude de la traînée due à l'interférence aérodynamique de l'aile principale avec la nacelle. D'autres buts, particularités et avantages de la présente invention ressortiront de la lecture de la description qui suit en liaison avec les dessins annexes. La Fig. 1 est une vue en perspective d'un appareil de nacelle pour avion de structure conforme à un mode de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est une vue de côté de l'appareil de nacelle représenté à la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue de derrière de l'appareil de nacelle représenté à la Fig. 1; la Fig. 4 est une vue de côté schématique d'un moteur à réaction, incluant l'appareil de nacelle selon 2706154 la présente invention, qui représente en particulier des dimensions qui définissent l'appareil de nacelle; la Fig. 5 est un graphe qui représente un effet de l'appareil de nacelle sur les propriétés liées au rapport entre la portance et la traînée de l'appareil de nacelle; et la Fig. 6 est une vue de côté d'un appareil de nacelle classique pour avion. On va maintenant décrire la présente invention de façon détaillée en se référant aux dessins annexés qui illustrent un mode de réalisation préféré de celle-ci. Les composants représentés à la Fig. 1 et à la Fig. 2 qui sont les mêmes que ceux de la Fig. 6 sont désignés par les mêmes références numériques. Leur description sera omise dans un but de simplification. A la Fig. 1, la référence numérique 10 désigne une petite aile en forme de lèvre. Cette petite aile 10 en forme de lèvre est agencée de manière à s'étendre depuis un bord arrière 11 d'un capotage de ventilateur 3a d'une nacelle 13 vers les côtés opposés d'un pylône 2. Le contour de la petite aile 10 est tel que la surface supérieure de la petite aile 10 en forme de lèvre est en pente douce de manière à atteindre la surface supérieure du capotage de ventilateur 3a et que la surface inférieure de celle-ci est elle aussi légèrement inclinée pour parvenir à une surface intérieure 12 du capotage de ventilateur 3a. Comme représenté à la Fig. 3, la petite aile 10 en forme de lèvre s'étend depuis le bord arrière 11 du capotage de ventilateur 3a tout en maintenant la relation concentrique partielle. Pourvu qu'il se révèle que le contour de la petite aile 10 en forme de lèvre varie en douceur, la partie de bord arrière de la petite aile 10 en forme de lèvre peut prendre un contour aplati qui s'étend selon une relation non concentrique. 6 2706154 La Fig. 4 est une vue schématique de côté de la nacelle 3, qui représente en particulier des dimensions de la petite aile 10 en forme de lèvre. Si l'on désigne par W la largeur de la petite aile concentrique en forme de lèvre est désignée par W, et par D le diamètre du bord arrière du capotage de ventilateur 3a, qui coïncide en dimensions avec le diamètre d'une partie d'ouverture du jet d'échappement, ces deux dimensions doivent satisfaire à la double inégalité 1,0 D 2 W 2 0,5D. La raison pour laquelle la largeur W de la petite aile 10 en forme de lèvre est déterminée de cette manière est que l'on a trouvé, à partir des résultats dérivés d'une série d'expériences conduites par les inventeurs, que d'une part, si la largeur W est supérieure au diamètre D du bord arrière du capotage de ventilateur 3a,, on ne peut s'attendre à un effet sensible dû à la petite aile 10 en forme de lèvre mais on constate une perte provoquée par un accroissement de la traînée de friction qui peut être attribuée à une augmentation de la surface de la petite aile 10 en forme de lèvre et, en revanche, si cette largeur est plus petite que la moitié du diamètre D, on ne détecte pas d'amélioration sensible du rapport entre la portance et la traînée de l'appareil de nacelle. Par ailleurs, si l'on désigne par L la longueur de la petite aile 10 en forme de lèvre, et par C la corde d'aile de l'aile principale 1 mesurée à la position qui coïncide avec la nacelle 3, on détermine que la valeur maximale de la longueur L est égale à la longueur C x 0,25 et que sa longueur minimale est égale à environ 0,12 C. La détermination précédente de la longueur L de la petite aile en forme de lèvre 10 est basée sur les résultats dérivés d'une série d'essais en tunnel de ventilation conduits par les inventeurs. D'une façon spécifique, lorsque la valeur de la longueur L de la 7 2706154 petite aile 10 en forme de lèvre est supérieure à environ 0,25 C ou inférieure à environ 0,12 C, il est impossible d'observer une amélioration sensible des propriétés liées au rapport entre la portance et la traînée. La Fig. 5 est un graphe qui représente la relation entre un coefficient de traînée et un coefficient de portance en association avec les propriétés liées au rapport entre la portance et la traînée de l'appareil de nacelle sur la base de résultats dérivés d'une comparaison entre l'appareil de nacelle selon la présente invention et l'appareil de nacelle mentionné ci-dessus en effectuant une série d'essais en soufflerie qui simulent chacun l'écoulement d'un gaz d'échappement à travers la nacelle. Ainsi qu'il résulte du graphe, pour un coefficient de portance, désigné par CL, de l'appareil de nacelle qui inclut une petite aile en forme de lèvre, le coefficient de traînée désigné par CD de l'appareil de nacelle est augmenté d'une quantité égale à environ 0,001 par rapport à l'appareil de nacelle classique. Le graphe représente les résultats obtenus dans une série d'essais en soufflerie menés par les inventeurs en supposant qu'un avion vole à une vitesse de Mach 0,8. De plus, il a été confirmé sur la base des résultats dérivés d'une autre série d'essais en soufflerie menée par les inventeurs que le même effet avantageux peut être obtenu avec un appareil à nacelle selon la présente invention en supposant que l'appareil vole à une vitesse de Mach 0,6. En d'autres termes, l'appareil de nacelle selon la présente invention réalise dans une large plage du nombre de Mach un effet de réduction sensible d'amplitude de résistance d'un avion en vol réel à haute vitesse. Par conséquent, il est confirmé que l'amplitude de la traînée induite par une interférence aérodynamique de 8 2706154 l'aile avec la nacelle 3 peut être réduite en équipant la nacelle 3 de la petite aile 10 en forme de lèvre. Comme décrit ci-dessus, la présente invention réalise, pour un avion du type o des nacelles pour moteur à moteurs à réaction sont montées audessous d'une aile principale au moyen de pylône, un appareil de nacelle dans lequel chaque nacelle inclut une petite aile en forme de lèvre qui s'étend depuis le bord arrière supérieur de chaque nacelle vers les côtés opposés de chaque pylône afin d'améliorer les propriétés liées au rapport entre la portance et la traînée de l'appareil de nacelle en réduisant l'amplitude de la traînée induite par une interférence aérodynamique de l'aile principale avec la nacelle dans des conditions de vol à haute vitesse. Par conséquent, selon la présente invention, chaque nacelle peut être suspendue à l'aile principale à une position située plus proche de l'aile, et il est donc possible de réduire la longueur de chaque train d'atterrissage et de chaque pylône et de diminuer par conséquent le poids de l'appareil. Alors que la description et les dessins concernent le mode de réalisation actuellement préféré de la présente invention, il faut comprendre que cette description et ces dessins ne sont donnés que dans un but d'illustration et que diverses modifications et variantes peuvent être apportées sans s'écarter du cadre de la présente invention exposé dans les revendications annexées. 9 2706154 REVENDICATIONS 1. Appareil de nacelle (3) destiné à enfermer un moteur suspendu à une aile (1) d'un avion au moyen d'un pylône (2), comprenant un capotage de ventilateur (3a) relié audit pylône (2) de manière à couvrir une soufflante carénée et un capot de noyau central interposé entre ledit capotage de ventilateur (3a) et ledit moteur afin de couvrir une conduite d'échappement dudit moteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une petite aile (10) reliée au bord arrière supérieur (11) dudit capotage de ventilateur (3a) et s'étendant sur les deux côtés dudit pylône (2) afin de diminuer une résistance par interférence à l'écoulement aérodynamique d'air entre ledit appareil de nacelle (3) et ladite aile (1), de façon à améliorer des caractéristiques aérodynamiques du rapport entre la portance et la traînée et à atteindre une configuration compacte et légère dudit avion. 2. Appareil de nacelle (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de corde L de ladite petite aile (10) est calculée par la formule suivante: L = A x C o L est la longueur de corde de ladite petite aile (10) A est une valeur comprise entre 0,12 et 0,25 C est une longueur de corde de ladite aile (1) au point d'installation dudit pylône (2); et en ce que la longueur de l'envergure W de ladite petite aile (10) est calculée par la formule suivante: W = B x D o W est la longueur d'envergure de la surface de ladite petite aile (10) B est une valeur comprise entre 0,5 et 1,0 D est le diamètre de conduite d'échappement. 2706154 3. Appareil de nacelle (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite petite aile (10) est une surface plane qui s'étend vers l'arrière depuis un bord arrière (11) dudit capotage de ventilateur (3a). 5 4. Appareil de nacelle (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite petite aile (10) est une surface à configuration incurvée qui s'étend vers l'arrière depuis un bord arrière (11) dudit capotage de ventilateur (3a).