Brevet FR2846941A1 — publié le 20040514

i Fuselage à effet Venturi pour extraction de la chaleur d'un moteur d'avion en fuselage Secteur technique: La présente invention concerne le secteur technique de l'aviation et plus précisément des avions comportant un moteur noyé dans le fuselage ou " sous fuselage >, notamment un moteur à pistons. Art antérieur: Il existe des configurations o, pour diverses raisons, on souhaite disposer le 10 moteur dans le fuselage. C'est notamment le cas d'avions à hélice propulsive c'est-à-dire placée à l'arrière de l'avion. On pourrait aussi appliquer l'invention à une hélice tractive, donc placée à l'avant, si une telle conception hélice tractive / moteur sous fuselage était 15 éventuellement adoptée du fait de choix techniques du constructeur. On ne confondra naturellement pas le cas classique des moteurs carénés, qu'ils soient placés à l'avant du fuselage (dans le cas d'avions légers) ou en nacelles au niveau des ailes, avec le cas de figure visé par l'invention. En effet les moteurs carénés sont certes placés dans une section du fuselage, 20 ou dans une nacelle ou capot moteur comparable à un fuselage, mais ils peuvent être refroidis facilement soit directement par le flux d'air relatif (comme les moteurs en étoile par le passage de l'air directement autour des pistons) soit indirectement par des radiateurs refroidis par le flux d'air relatif (comme le cas par exemple de moteurs en ligne), soit par ces deux 25 techniques. Le cas visé par l'invention est celui d'un moteur noyé dans le fuselage, ou ", sous fuselage ", c'est-à-dire ne disposant pas d'une possibilité aisée de refroidissement directe ou indirecte par le flux d'air relatif. C'est notamment le cas de moteurs noyés dans le fuselage derrière la cabine pilote ou 5 passagers, par exemple en positon centrale c'est-àdire proche du centre de gravité de l'avion. On peut procéder de la sorte par exemple pour des considérations aérodynamiques, et / ou pour des raisons liées au choix du positionnement du moteur et d'autres organes. Problème technique: Il est naturellement indispensable que le moteur soit correctement refroidi. Il est tout aussi indispensable, si l'on souhaite réduire les résistances parasites à l'avancement, de réduire le recours à des organes dont la fonction 15 même veut qu'ils dépassent fortement à l'extérieur du fuselage, comme des prises d'air, des radiateurs, etc.... De par sa conception, qui repose sur un contact air / échangeur de chaleur, le radiateur lui-même offre par exemple une forte résistance à l'avancement Le même phénomène se produit également lors d'un contact direct de l'air avec 20 des organes du moteur tels que les cylindres et analogues. Les entrées d'air elles-mêmes, jouant le rôle de déflecteurs, opposent aussi une forte résistance parasite. Actuellement, les systèmes connus reposent sur des prises d'air chargées de canaliser l'écoulement d'air relatif et de le forcer vers l'environnement du 25 moteur (cylindres) et / ou des radiateurs, afin de refroidir le moteur. Le problème technique posé est donc de refroidir correctement un moteur noyé dans le fuselage (ou naturellement toute configuration analogue comme moteur noyé dans une nacelle, etc...; c'est-à-dire toute configuration o la position du moteur gêne la mise en place de solutions simples de 5 refroidissement) sans pour autant augmenter ou trop fortement augmenter la résistance à l'avancement provoquée par des excroissances volumineuses de refroidissement telles que radiateurs, entrées d'air et analogues. Ceci est particulièrement important pour les avions légers dont il convient d'optimiser les performances, puisque leur puissance est généralement 10 faible. Ceci est notamment le cas lorsque l'on cherche à concevoir un avion léger capable de performances nettement supérieures (notamment en termes de vitesse, de consommation / rayon d'action) aux avions connus de sa catégorie. On pourrait naturellement avoir recours à des entrées d'air volumineuses, des 15 radiateurs etc.... mais on pénaliserait fortement les performances, et ceci est exclu. Résumé de l'invention: L'invention repose sur un concept entièrement original qui emploie la forme très particulière d'une petite partie du fuselage afin de créer un effet Venturi 20 qui va aspirer l'air chaud entourant le moteur, et donc fortement contribuer à son refroidissement, sans augmenter les résistances parasites. En réduisant fortement le recours à des systèmes volumineux de refroidissement, l'invention réduit de plus le poids de l'appareil, autre facteur important pour les performances. Description détaillée de l'invention: On se référera au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente schématiquement une vue de côté du fuselage d'un avion léger utilisant le concept à fuselage Venturi. L'homme de métier comprendra que ce concept s'applique à toute forme de fuselage, et que le profil représenté est totalement non limitatif. - la figure 2 représente un prototype d'avion léger en vue de côté dont le moteur M est noyé dans le fuselage derrière la cabine C, et o l'on 10 distingue la " remontée " R du fuselage créant l'effet Venturi. On remarque également la très petite entrée d'air 1. L'invention concerne donc dans un premier aspect un procédé pour extraire ou contribuer à extraire la chaleur dégagée par un moteur d'aviation noyé dans le fuselage (selon la définition générale donnée ci-dessus) caractérisé 1 5 en ce que: - on ménage dans le fuselage au moins une entrée 1 (mâle ou femelle) d'air extérieur de refroidissement au niveau du moteur M ou amenant de Fair extérieur au niveau du moteur, et/ou ou d'un radiateur de refroidissement de ce dernier, - on forme au moins une partie dite " thermoextractrice " B du fuselage selon une géométrie telle que le profil du fuselage de ladite partie accélère le flux d'air extérieur relatif circulant à son niveau et à proximité du fuselage, cette accélération créant par effet dit " Venturi, une dépression au niveau de ladite partie du fuselage, - on ménage dans le fuselage au moins une sortie d'air chaud entourant le moteur et / ou un radiateur de refroidissement de ce dernier au niveau de ladite partie thermoextractrice, - et en ce que ladite dépression aspire ledit air chaud interne au fuselage entourant ledit moteur et/ou un radiateur de refroidissement de ce dernier. L'invention concerne encore dans un second aspect un fuselage adapté 5 pour extraire ou contribuer à extraire la chaleur dégagée par un moteur d'aviation noyé dans ledit fuselage (selon la définition générale donnée cidessus) caractérisé en ce que: - ledit fuselage comporte au moins une entrée 1 (mâle ou femelle) d'air extérieur de refroidissement au niveau du moteur M ou amenant de l'air 10 extérieur au niveau du moteur, et/ou ou d'un radiateur de refroidissement de ce dernier, - ledit fuselage comporte au moins une partie dite " thermoextractrice " B selon une géométrie telle que le profil dudit fuselage de ladite partie accélère le flux d'air extérieur relatif circulant à son niveau et à proximité dudit 15 fuselage, cette accélération créant par effet dit " Venturi " une dépression au niveau de ladite partie dudit fuselage, - ledit fuselage comporte au moins une sortie d'air chaud entourant le moteur et / ou un radiateur de refroidissement de ce dernier au niveau de ladite partie thermoextractrice, - ladite dépression étant alors capable d'aspirer par ladite sortie ledit air chaud interne au fuselage entourant ledit moteur et/ou un radiateur de refroidissement de ce dernier. Selon un mode de réalisation particulier, ladite partie thermoextractrice B est située sous le fuselage F et est centrée légèrement en arrière du moteur M 25 lui-même noyé dans ledit fuselage derrière la cabine C. Selon encore un mode de réalisation particulier, ladite partie thermoextractrice B est formée par une géométrie de fuselage telle que: - la partie inférieure du fuselage (cf. réf. 3) remonte (R) sous ledit moteur selon un angle moyen alpha adapté pour créer en B ladite accélération du flux d'air relatif A et ladite aspiration C. " Moyen " signifie que la forme du profil du fuselage au niveau de ladite 5 géométrie à effet Venturi n'est pas obligatoirement rectiligne. Elle peut être rectiligne, mais peut aussi être plus élégante comme sur la figure 2 o l'on a opéré des raccords harmonieux de ladite géométrie R avec la partie avant et la partie arrière du fuselage. " Remonte " suppose par convention que, comme sur la figure 1 ou 2, 10 l'avion est considéré selon une assiette horizontale. La remontée du fuselage signifie que l'angle formé par le fuselage avec l'horizontale augmente vers le haut. Selon un mode de réalisation particulier, l'angle alpha est compris entre 10 et O. Selon encore un mode de réalisation particulier, la partie inférieure du fuselage 3 est sensiblement plane au moins au niveau de ladite partie thermoextractrice B. Toujours selon la même convention, " plane " signifie que la partie inférieure du fuselage, selon une section droite de celui-ci, est horizontale. " Sensiblement " sera compris par tout homme de métier: ladite partie pourra être rigoureusement plane, ou bien très légèrement incurvée, ou bien plane avec une incurvation latérale pour se raccorder au reste du fuselage, et considérations analogues. Selon un mode de réalisation tout-à-fait préféré, ladite partie inférieure du 25 fuselage 3 est également sensiblement plane dans la section 4 précédant immédiatement ladite partie thermoextractrice. Selon encore un mode de réalisation particulier, l'angle alpha est réduit dans la section postérieure 5 du fuselage, après la partie thermoextractrice B, le fuselage retrouvant un profil aérodynamique normal, par exemple jusqu'à l'hélice H. Le fuselage F comporte au moins une entrée d'air extérieur pour le refroidissement, qui peut être située soit autour du fuselage (entrée 1) soit au dessus (entrée 2) du fuselage. " Autour", signifie ici que la prise d'air mâle ou femelle épouse la forme du fuselage. " Au dessus " signifie que la prise d'air mâle ou femelle ne dépasse pas du fuselage, et forme en fait une ouie d'aspiration. L'homme de métier comprendra que lesdites entrées d'air 1 et / ou 2 peuvent être placées en n'importe quel point du fuselage, c'est-à-dire au dessus ou latéralement. On pourra éventuellement les placer dessous, mais à condition de ne pas perturber la zone B. Naturellement, lesdites entrées d'air 1 ou 2 peuvent être déportées, 15 notamment sur l'avant, et amener l'air par une tubulure intérieure. Cette solution n'est pas privilégiée, car elle crée à l'évidence des pertes de charge et des résistances parasites internes. On peut adopter une combinaison de ces deux dispositions autour ou audessus du fuselage. L'invention permet de réduire au minimum la dimension des entrées d'air. En effet, puisque l'air est aspiré par la partie B, on a nettement moins besoin d'avoir recours à une circulation forcée de l'air extérieur. La surface des protubérances s'opposant à l'avancement est donc réduite d'autant. Par ailleurs, si l'entrée d'air est en position supérieure 2, la résistance à 25 l'avancement est extrêmement faible car il n'existe aucune protubérance visant à forcer l'air extérieur vers l'intérieur. Cette disposition est évidemment impossible dans le cas d'une solution classique à circulation forcée, car une entrée supérieure 2 ne génère aucun flux d'air, elle est " passive >". L'homme de métier comprendra aisément que l'on peut envisager des applications à des moteurs plus puissants, du type aviation civile ou militaire, et que l'invention n'est aucunement limitée aux avions dits " légers " et ULM. REVENDICATIONS 1 Procédé pour extraire ou contribuer à extraire la chaleur dégagée par un moteur d'aviation noyé dans le fuselage caractérisé en ce que: - on ménage dans le fuselage au moins une entrée 1 (mâle ou femelle) d'air extérieur de refroidissement au niveau du moteur M ou amenant de fair extérieur au niveau du moteur, et/ou ou d'un radiateur de refroidissement de ce dernier, - on forme au moins une partie dite " thermoextractrice " B du fuselage 10 selon une géométrie telle que le profil du fuselage de ladite partie accélère le flux d'air extérieur relatif circulant à son niveau et à proximité du fuselage, cette accélération créant par effet dit " Venturi " une dépression au niveau de ladite partie du fuselage, - on ménage dans le fuselage au moins une sortie d'air chaud entourant le moteur et / ou un radiateur de refroidissement de ce dernier au niveau de ladite partie thermoextractrice, - et en ce que ladite dépression aspire ledit air chaud interne au fuselage entourant ledit moteur et/ou un radiateur de refroidissement de ce dernier. 2 Fuselage adapté pour extraire ou contribuer à extraire la chaleur dégagée par un moteur d'aviation noyé dans ledit fuselage caractérisé en ce que: - ledit fuselage comporte au moins une entrée 1 (mâle ou femelle) d'air extérieur de refroidissement au niveau du moteur M ou amenant de l'air 25 extérieur au niveau du moteur, et/ou ou d'un radiateur de refroidissement de ce dernier, Fax regu de: 33+0477433719 18/84/83 16: Pg: 4 - ledit fuselage comporte au moins une partie dite " refroidissement de ce dernier. 3 Procédé selon la revendication 1 ou fuselage selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite partie thermoextractrice B est située sous le fuselage F et est centrée légèrement en arriére du moteur M lui-même noyé dans ledit fuselage derrière la cabine C. 4 Procédé selon l'une quelconque des reve:ndications 1 à 3 ou fuselage selon la revendication 2 ou 3 caractérisEi en ce que ladite partie thermoextractrice B est formée par une géométrie de fuselage telle que: - la partie inférieure du fuselage (cf. réf. 3) remonte (R) sous ledit moteur 2o selon un angle moyen alpha adapté pour crée!!r en B ladite accélération du flux d'air relatif A et ladite aspiration C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou fuselage selon l'une quelconque des revendications 2 a 4 caractérisé en ce que l'angle alpha moyen est compris entre 10 el: 30 o 6 Procédé selon l'une quelconquedes revendications 1 à 5 ou fuselage selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que la partie thermoextractrice B située dans la partie inférieure du fuselage 3 est "sensiblement plane". 1 1 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou fuselage selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que ladite partie inférieure du fuselage 3 est également sensiblement plane dans la section 4 précédant immédiatement ladite partie thermoextractrice. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou fuselage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que l'angle alpha moyen est réduit dans la section postérieure 5 du fuselage, après la partie thermoextractrice B, le fuselage retrouvant un profil aérodynamique normal. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou fuselage selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que le fuselage F comporte au moins une entrée 1 d'air (mâle ou femelle) extérieur pour le refroidissement, située soit autour du fuselage (entrée 1), soit au dessus (entrée 2) du fuselage (en fait alors une ouie d'aspiration). 1 0 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ou fuselage selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 caractérisé en ce que lesdites entrées d'air 1 ou 2 peuvent être déportées, notamment sur l'avant, et amener l'air par une tubulure intérieure, ou en ce qu'on adopte une combinaison de ces deux dispositions autour ou au dessus du fuselage. 1i1 Avions de type ULM, avions légers ou avions comportant un moteur plus puissant, caractérisés en ce! qu'ils comportent au moins une partie de fuselage selon l'une quelconque des revendications 2 à 10.