Brevet FR2793470A1 — publié le 20001117

L'invention concerne un aéronef bimoteur tractif dont la disposition rapprochée des deux hélices sans chevauchement permet en cas de panne de l'un des deux moteurs à pistons de diminuer le moment autour de l'axe de lacet dû au produit de la force de traction du moteur vif par la longueur réduite du bras de levier à l'axe longitudinal de l'aéronef ( Fig 1 & 2 ). Sur aéronef bimoteur conventionnel avec les deux moteurs à pistons disposés symétriquement de part et d'autre du fuselage (Fig 3) la panne de l'un des moteurs crée un important moment autour de l'axe de lacet. Il est d'autant plus important que la distance (d) du point d'application de la force de traction du moteur vif à l'axe longitudinal de l'aéronef est grande et que la traction ( T ) de l'hélice du moteur vif est élevée. Il en résulte un violent dérapage, avec attaque oblique du fuselage qui, s'il n'est pas contré énergiquement par une action corrective ( fa * D ) de la gouverne de direction fait chuter la vitesse avec risque de décrochage sur l'aile non soufflée du moteur mort . D'où sur ce type de bimoteur le respect impératif d'une vitesse minimum de contrôle (vmc) toujours supérieure à la vitesse de décrochage dans la configuration de la phase de vol, les plus délicates étant, le décollage et la montée initiale et la remise de gaz après une approche interrompue, la marge de vitesse étant restreinte et la hauteur peu élevée au-dessus du sol La conduite pour se préserver de ce risque demeure un entraînement régulier et rigoureux à la panne d'un moteur dans les conditions précitées mais avec un coût élevé sur bimoteur Quelles sont les possibilités pour éliminer ces contraintes du bimoteur conventionnel. Elles sont connues des spécialistes de l'aéronautique. Tout d'abord la disposition axiale des deux moteurs dite en push-pull. Pas de vmc, mais la masse du moteur en arrière de l'habitacle nécessite des renforts importants de structure et les occupants en cas de crash redoutent psychologiquement la projection de cette masse vers eux . L'autre solution retenue se caractérise par la limitation de la longueur du bras de levier compris entre l'axe de traction de l'hélice et l'axe longitudinal de l'aéronef avec le rapprochement des moteurs et des hélices sans chevauchement en avant du fuselage. Mais il subsiste la traînée des fuseaux-moteurs et des écoulements aérodynamiques perturbés par le cone avant du fuselage. D'où le choix de grouper les deux moteurs dans un même capotage à l'avant du fuselage et de l'habitacle, installation motrice "Tout à l'avant" (Fig 1). Uniquement les deux hélices émergent de part et d'autre de ce capotage entraînées chacune par une transmission. Selon le mode particulier de cette installation motrice en fonction de l'architecture générale des moteurs ( 1 ), ceux-ci sont disposés soit l'un à côté de l'autre en parallèle ou partiellement décalés dans les trois plans avec chevauchement. Chaque moteur entraîne indépendamment de l'autre une hélice par l'intermédiaire d'une transmission. Les deux hélices ( 4) ont leurs plans de rotation rapprochés de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'aéronef sans chevauchement. Elles sont montées sur deux arbres dont les paliers sont soutenus par un bâti solidaire du moteur correspondant. Les arbres porte-hélices ( 3 ) ont chacun une convergence égale ( 6) vers le centre de gravité de l'aéronef. En cas de panne d'un moteur cette disposition crée une force transverse FT (Fig 2) s'opposant partiellement au moment de rotation autour de l'axe de lacet. Mais il subsiste LE MOTEUR CRITIQUE quand les deux hélices tournent dans le même sens . L'installation des deux moteurs à 180 l'un par rapport à l'autre dite en tête-bêche y apporte la solution . L'entraînement des transmissions ( 2 ) et des hélices ( 4 ) en rotation inverse permet d'utiliser les avantages de la SUPRACONVERGENCE ( 5 ) : élimination du moteur critique, décalage de la résultante de la traction de l'hélice vers l'axe longitudinal d'où diminution du bras de levier, effets positifs de chaque souffle hélicoïdal sur l'extrados de l'empennage horizontal (Fig4) avec en cas de panne d'un moteur un moment de tangage en léger cabré et un moment de roulis avec légère inclinaison côté moteur vif. La masse des deux moteurs à l'avant du fuselage avance le centre de gravité et augmente la longueur du bras de levier de la gouverne de direction donc pour un même braquage son efficacité. La somme de ces avantages représente une combinaison nouvelle de moyens connus individuellement. Celle-ci, en cas de panne d'un moteur permet de limiter fortement le moment autour de l'axe de lacet voire après essais d' obtenir une VMC très légèrement supérieure ou égale à la vitesse de décrochage dans la configuration. Le maintien aisé d'une trajectoire rectiligne apporte une plus grande fiabilité en vol surtout lors des phases de vol précitées. Ces conditions remplies en respectant les exigences réglementaires de vitesse ascensionnelle impliquent que la motorisation permette d'y satisfaire.Une mise en drapeau de l'hélice et des trains escamotables sont souhaitables pour diminuer les traînées parasites en vol sur un moteur. Cette disposition de l'installation motrice s'applique aux moteurs aéronautiques, terrestres et navals avec utilisation sur les aéronefs pilotés et les drones. L'utilisation de deux moteurs à deux temps, légers mais reconnus moins fiables, apporte une probabilité de pannes simultanées très faible des deux moteurs. Cette disposition de l'installation motrice s'applique également aux aéronefs monomoteurs existants et futurs remotorisés avec deux moteurs identiques de ceux précités. Pour ce dernier type d'aéronefs, le respect de la puissance motrice maximum supportée par la cellule, de la masse maximum admissible au décollage et de la plage de centrage de l'aéronef d'origine est impératif. REVENDICATIONS 1) Aéronef bimoteur tractif dont les deux moteurs indépendants sont installés à l'avant du fuselage et de l'habitacle. En fonction de leur architecture, leur installation est soit côte à côte en parallèle, soit partiellement décalée l'un par rapport à l'autre, dans les trois plans suivant leur longueur, largeur et hauteur (1) Figl. 2) Aéronef selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux moteurs entraînent avec deux transmissions (2) deux arbres porte-hélice indépendants l'un de l'autre (3).Ceux-ci supportent à l'avant deux hélices rapprochées (4) sans chevauchement de leur plan de rotation de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'aéronef. L'axe de chacun des arbres porte-hélice est caractérisé par une convergence (6) vers le centre de gravité de l'aéronef. 3) Aéronef selon les revendications 1 & 2 caractérisé par la disposition des deux moteurs en sens inverse à 180 dite en tète bêche. Il permet la rotation inverse des deux hélices dans le sens supraconvergent (5) . 4) Aéronef selon les revendications (2) & (3) caractérisé en ce qu'en cas de panne d'un moteur on obtient une diminution du moment autour de l'axe de lacet de l'aéronef et de la vitesse minimum de contrôle, voire son élimination si égale à la vitesse de décrochage. 5) Aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il peut s'agir d'aéronefs de conception nouvelle et d'aéronefs monomoteurs dont l'unique moteur et son hélice sont remplacés par deux moteurs. Pour ce dernier type d'aéronefs monomoteurs d'origine, le respect de la puissance motrice maximum supportée par la cellule, de la masse maximum admissible au décollage et de la plage de centrage est impératif.