Brevet FR2899200A1 — publié le 20071005

La présente invention concerne un aéronef à impact environne-mental réduit. On sait que les systèmes propulsifs à hélices, par exemple les turbopropulseurs à hélice unique ou les propfans à hélices contrarotatives, présentent de meilleurs rendements énergétiques que les turbomoteurs. Cependant, la plupart des aéronefs existants sont mus par des turbomoteurs qui, en conséquence, d'une part, sont gourmands en combustible et, d'autre part, sont des sources de pollution environnementale par leurs rejets dans l'atmosphère. 1 o Par suite, en ce qui concerne l'économie d'énergie et la pollution environnementale, il serait plus avantageux de munir les aéronefs de systèmes propulsifs à hélices plutôt que de turbomoteurs. Cependant, en fonctionnement, les systèmes propulsifs à hélices sont encore plus bruyants que les turbomoteurs, de sorte que l'avantage 15 en économie d'énergie et en pollution environnementale par rejets, dont on bénéficierait par le remplacement des turbomoteurs par des systèmes propulsifs à hélices, serait accompagné par l'inconvénient d'une augmentation de la pollution sonore. La pollution sonore ainsi atteinte serait inacceptable et, de toute façon, difficilement compatible avec les réglementa- 20 tions actuellement en vigueur. Par ailleurs, on connaît déjà, par exemple par GB-1 397 068, des aéronefs comportant : ù au moins un turbomoteur, monté à l'arrière de l'aéronef, sur le dos de celui-ci ; et 25 ù une cellule, dont la partie arrière comporte un empennage horizontal et deux empennages verticaux, respectivement disposés aux extrémités 2 dudit empennage horizontal, ladite partie arrière formant une surface masquante pour le bruit engendré vers le bas par ledit turbomoteur. Bien entendu, dans une telle disposition, l'axe dudit turbomoteur est parallèle à l'axe longitudinal de l'aéronef, de sorte que le bruit engen- dré par ledit moteur, qui, comme on le sait, est émis vers l'avant et vers l'arrière de celui-ci, se propage vers l'avant et vers l'arrière dudit aéronef, seule une partie de ce bruit étant masquée vers le bas par ladite surface masquante de la partie arrière de la cellule, à la condition que ledit empennage horizontal se trouve en arrière de la sortie de la nacelle dudit turbo- 1 o moteur. L'efficacité globale du masque anti-bruit formé par la partie arrière de la cellule n'est donc pas optimale et, pour obtenir un masquage de bruit vers le bas significatif, on est obligé d'augmenter l'aire de ladite surface masquante. Mais alors, on pénalise le bilan de surface mouillée de l'aéronef, augmentant ainsi sa résistance à l'avancement, ce qui entraîne une 15 nécessaire augmentation de poussée et donc de consommation de combustible de l'aéronef, ce qui va à l'encontre de l'objectif recherché. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et concerne un aéronef dont la consommation en combustible est proche de celle d'un aéronef à hélices comparable, dont l'émission du bruit vers le 20 sol est au plus égale à celle d'un aéronef à turbomoteur, également comparable, et dont la résistance à l'avancement en vol est arnéliorée. A cette fin, selon l'invention, l'aéronef à impact environnemental réduit, présentant un axe longitudinal et un plan vertical médian contenant ledit axe longitudinal, ledit aéronef comportant au moins un moteur monté 25 à l'arrière, sur le dos dudit aéronef, avec son axe au moins sensiblement parallèle audit axe longitudinal de l'aéronef, est remarquable en ce que : û à l'arrière, ledit aéronef ne comporte ni empennage stabilisateur horizontal, ni empennage vertical ; û ledit moteur est du type comportant au moins une hélice ; un carénage est prévu autour de ladite hélice ; et ledit carénage est articulé par rapport audit moteur, de façon que la veine d'air soufflée par ladite hélice soit orientable par rapport audit axe dudit moteur pour être apte à piloter ledit aéronef en direction et en profondeur. Ainsi, grâce à la présente invention, puisque le bruit d'une hélice est très directif, le maximum du bruit étant perçu au voisinage du plan de l'hélice et ledit bruit diminuant fortement lorsque l'on s'éloigne de ce plan, on obtient un excellent masquage du bruit d'hélice(s) par ledit carénage. De plus, puisque ledit carénage est articulé pour permettre le pilotage de l'aéronef en direction et en profondeur, il est possible de supprimer les empennages arrière et donc d'améliorer la résistance à l'avancement. L'invention permet donc de bénéficier des bonnes performances des moteurs à hélices, tout en évitant leurs inconvénients et même en améliorant les performances globales de l'aéronef. De préférence, pour optimiser le pilotage de l'aéronef en direction et en profondeur à l'aide de la veine d'air soufflée, il est avantageux que ladite (ou lesdites) hélices soi(en)t disposée(s) à l'arrière dudit moteur et soi(en)t apte(s) à exercer une poussée sur ledit aéronef. L'hélice ou les hélices se trouve(nt) alors à un emplacement de section réduite du fuselage de l'aéronef, ce qui ménage plus de place pour son (leur) installation. De plus, la (ou les hélices) est/sont ainsi éloignée(s) de la cabine des passagers, ce qui est bénéfique pour le confort de ces derniers. De plus, il est avantageux que ledit moteur comporte deux hélices coaxiales contrarotatives. En effet, dans ce cas, le diamètre desdites hélices, et donc celui du carénage qui les entoure, est réduit, ce qui facilite l'intégration dudit moteur sur l'aéronef. 4 Ledit moteur à hélice(s) peut être supporté sur le dos dudit aéronef par l'intermédiaire d'un mât écartant ledit moteur de ce dos et ledit carénage est alors avantageusement articulé sur ledit mât. De préférence, ledit mât comporte un prolongement au-dessus du- dit moteur et la partie inférieure dudit carénage est articulée audit mât, alors que la partie supérieure dudit carénage est articulée par rapport audit prolongement. Ladite partie inférieure du carénage peut être articulée à rotule sur ledit mât et des moyens d'actionnement peuvent être prévus, aussi bien à la partie inférieure qu'à la partie supérieure dudit carénage, pour faire tourner ledit carénage autour de ladite rotule. Bien entendu, l'aéronef conforme à la présente invention peut être monomoteur et ne comporter qu'un unique moteur à hélice(s) monté à l'arrière de l'aéronef, sur le dos de celui-ci. Cependant, en plus de cet unique moteur, l'aéronef peut comporter en outre au moins deux turbomoteurs portés symétriquement par les ailes dudit aéronef. Un tel agencement est avantageux dans ce sens que le moteur arrière à hélice(s), peu gourmand en combustible et peu bruyant du fait dudit carénage, permet de réduire la puissance (et donc le bruit et la consommation en combustible) des turbomoteurs d'ailes. Dans une variante de réalisation préférée de l'aéronef conforme à la présente invention, on prévoit deux moteurs à hélice(s) carénée(s) dis-posés l'un à côté de l'autre, avec leurs axes parallèles, sur le dos de l'aéronef. Dans ce dernier cas, il est avantageux que les deux mâts portant respectivement lesdits moteurs à hélice(s) carénée(s) forment un V ouvert vers le haut et symétrique par rapport audit plan vertical médian de l'aéronef, car alors il est possible d'utiliser des articulations particulièrement simples pour les deux carénages. En effet, le carénage de chacun desdits moteurs peut être articulé autour d'un axe, dont la direction est confondue avec la direction générale du mât correspondant, les deux axes d'articulation formant ainsi un V symétrique par rapport audit plan vertical médian et ouvert vers le haut, des moyens d'actionnement étant prévus pour faire tourner chacun desdits carénages autour de l'axe d'articulation correspondant. Chacun desdits deux axes d'articulation peut alors être défini par une articulation inférieure entre la partie inférieure dudit carénage et le mât et par une articulation supérieure entre la partie supérieure dudit carénage et ledit prolongement du mât. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un premier exemple de réalisation de l'aéronef conforme à la présente invention, respective- ment en vue latérale et en vue de l'avant. La figure 3 est une vue de dessus schématique, à plus grande échelle, de la partie arrière de l'aéronef des figures 1 et 2. La figure 4 est une vue de l'arrière schématique de la partie arrière de l'aéronef des figures 1 à 3, selon la flèche IV de la figure 1. La figure 5 montre, à plus grande échelle, le montage du carénage articulé sur le mât. Les figures 6 et 7 sont des vues schématiques, respectivement selon les flèches VI et VII de la figure 5, de l'articulation inférieure et de l'articulation supérieure du carénage d'hélices. Les figures 8 et 9 illustrent schématiquement un exemple de réalisation préféré de l'aéronef conforme à la présente invention, respective-ment en vue de l'avant et en vue partielle agrandie de dessus. La figure 10 est une vue de l'arrière de l'aéronef des figures 8 et 9. 6 La figure 11 illustre schématiquement, en vue latérale, l'articulation de chacun des carénages des moteurs de l'aéronef des figures 8 à 10. La figure 12 est une vue selon la flèche XII de la figure 11. Les figures 13 à 15 illustrent différentes positions de braquage des carénages d'hélices de l'aéronef des figures 8 à 10. L'exemple d'avion commercial 1, conforme à l'invention et représenté schématiquement sur les figures 1 à 4, présente un axe longitudinal X-X et un plan vertical médian V-V. Il comporte un fuselage 2 et deux ai- les 3, symétriques par rapport au plan vertical médian V-V. Les ailes 3 portent chacune un turbomoteur. A l'arrière, l'avion 1 ne comporte ni empennage horizontal, ni empennage vertical. Sur le dos de la partie arrière 2R du fuselage 2 est monté un mo- teur à hélices 5, dont l'axe L-L est parallèle à l'axe longitudinal X-X de l'avion 1 et disposé, tout comme ce dernier, dans ledit plan vertical médian V-V. Le moteur 5 est porté par un mât 6, relié à la structure de l'avion 1. Le mât 6 est prolongé au-dessus du moteur 5 par un prolonge-ment 7. A son arrière, le moteur 5 comporte deux hélices contrarotatives pousseuses 8, 9, entourées par un carénage 10. Grâce à ce carénage 10, le bruit engendré par les hélices 8, 9 est masqué tout autour de l'axe L-L. Par suite, lors de décollages et d'atterrissages, le bruit émis par le moteur 10 de l'avion 1 en direction du sol est fortement réduit. On remarquera que, par rapport à un avion biturbomoteur usuel de mêmes performances, l'avion 1 peut utiliser des turbomoteurs 4 moins puissants (et donc moins bruyants) du fait de la présence du moteur 5 à l'arrière. Globalement, l'avion 1 peut donc être moins bruyant et consommer moins de combustible qu'un tel avion biturbomoteur. 7 Comme l'illustrent les figures 5 à 7, le carénage 10 est articulé au mât 6. Dans l'exemple représenté sur ces figures, la partie inférieure du bord d'attaque 11 du carénage 10 est articulée sur le mât 6 au moyen d'une articulation à rotule 12. De plus, la partie supérieure dudit bord d'at-taque 11 est articulée en 13 à un dispositif d'actionnement 14 prenant appui sur le prolongement 7 pour pouvoir basculer le carénage 10 d'avant en arrière autour de la rotule 12, comme cela est illustré par la double flèche 15 sur la figure 5. Par ailleurs, grâce à d'autres dispositifs d'actionnement 16, le ca- lo rénage 10 peut être basculé latéralement autour de la rotule 12, comme cela est illustré par la double flèche 17 sur la figure 6. Par suite, le carénage 10 peut être basculé par rapport à l'axe L-L du moteur 5. Il en résulte que, lorsque les hélices 8, 9 tournent et soufflent une veine d'air en arrière dudit carénage, l'orientation de cette der- 15 nière autour dudit axe L-L peut être modifiée de sorte que ladite veine d'air soufflée à orientation variable peut être utilisée pour piloter en direction et en profondeur ledit avion 1, et donc remplacer un empennage horizontal et un empennage vertical. L'exemple d'avion commercial 21, conforme à la présente inven- 20 tion et représenté schématiquement par les figures 8 à 10, présente également un axe longitudinal X-X et un plan vertical médian V-V et comporte un fuselage 22 et des ailes 23. Aucun turbomoteur n'est porté par les ai-les 23 et, tout comme l'avion 1 décrit ci-dessus, l'avion 21 ne comporte ni empennage horizontal, ni empennage vertical. 25 Sur le dos de la partie arrière 22R du fuselage 22, sont montés symétriquement deux moteurs à hélices 25G et 25D, disposés l'un à côté de l'autre avec leurs axes L-L, parallèles à l'axe longitudinal X-X de l'avion 21. Les moteurs 25G et 25D sont respectivement portés par des mâts 26G, 26D dont chacun d'eux est prolongé au-dessus du moteur respectif 8 25G, 25D par un prolongement 27G, 27D. Du côté arrière, chaque moteur 25G, 25D comporte deux hélices contrarotatives pousseuses 28, 29. Les hélices 28, 29 du moteur 25G sont entourées par un carénage 30G et celles du moteur 25D par un carénage 30D. On comprendra aisément, à l'aide de ce qui a été décrit ci-dessus, que les carénages 30G et 30D masquent le bruit des hélices des moteurs 25G et 25D. Bien entendu, chaque carénage 30G, 30D peut être articulé au mât 26G, 26D et au prolongement 27G, 27D correspondant par une arti- culation à rotule semblable à celle décrite ci-dessus et illustrée par les figures 5 à 7. Cependant, dans l'exemple représenté sur les figures 8 à 10, les mâts 26G, 26D forment un V ouvert vers le haut et symétrique par rapport au plan vertical médian V-V et, dans ce cas, les articulations desdits carénages peuvent être simplifiées. Comme l'illustrent en effet les figures 11 et 12, Ila partie avant de chaque carénage 30G, 30D est articulée au mât 26G, 26D associé, autour d'un axe Z-Z, dont la direction est confondue avec la direction générale du mât correspondant. Il en résulte que les deux axes d'articulation Z-Z for-ment un V symétrique par rapport au plan vertical médian V-V et ouvert vers le haut. Des moyens d'actionnement 32 sont prévus pour faire tourner les carénages 30G, 30D autour de l'axe Z-Z correspondant, comme cela est illustré par la double flèche 33. Chacun des deux axes d'articulation Z-Z est défini par une articulation inférieure 34 entre la partie inférieure avant du carénage 30G, 30D et le mât 26G, 26D correspondant et par une articulation supérieure 35 entre la partie supérieure avant du carénage 30G, 30D et le prolongement de mât 27G, 27D correspondant. Lorsque, comme cela est illustré sur la figure 13, les deux carénages 30G et 30D tournent dans le même sens, l'avion 21 est commandé 9 en direction du fait que les veines d'air soufflées par les moteurs 25G et 25D sont inclinées par rapport au plan vertical médian V-V. Du fait de la disposition en V des axes Z-Z, lorsque les deux carénages 30G et 30D tournent de façon que leurs veines soufflées se rappro- chent (figure 14), l'avion 21 est commandé à cabrer, alors que si lesdits carénages 30G et 30D sont tournés de façon que leurs veines soufflées s'écartent (figure 15), l'avion 21 est commandé à piquer. REVENDICATIONS 1. Aéronef (1 ; 21) à impact environnemental réduit, présentant un axe longitudinal (X-X) et un plan vertical médian (V-V) contenant ledit axe longitudinal, ledit aéronef comportant au moins un moteur (5 ; 25G, 25D) monté à l'arrière, sur le dos dudit aéronef, avec son axe (L-L) au moins sensiblement parallèle audit axe longitudinal (X-X) de l'aéronef, caractérisé en ce que : à l'arrière, ledit aéronef ne comporte ni empennage stabilisateur horizontal, ni empennage vertical ; ledit moteur est du type comportant au moins une hélice (8, 9 ; 28, 29) ; un carénage (10 ; 30G, 30D) est prévu autour de ladite hélice ; et ledit carénage est articulé par rapport audit moteur, de façon que la veine d'air soufflée par ladite hélice soit orientable par rapport audit axe (L-L) dudit moteur pour être apte à piloter ledit aéronef en direction et en profondeur. 2. Aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite hélice (8, 9 ; 28, 29) est disposée à l'arrière dudit moteur et est apte à exercer une poussée sur ledit aéronef. 3. Aéronef selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit moteur comporte deux hélices coaxiales contra-rotatives (8, 9 ; 28, 29), toutes deux disposées à l'intérieur dudit carénage (10 ; 30G, 30D). 4. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit moteur est supporté sur le dos dudit aéronef par l'intermédiaire d'un mât (6 ; 26G, 26D) écartant ledit moteur dudit dos, caractérisé en ce que ledit carénage (10 ; 30G, 30D) est articulé sur ledit mât. 11 5. Aéronef selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit mât comporte un prolongement (7 ; 27G, 27D) au-dessus dudit moteur et en ce que la partie inférieure dudit carénage est articulée audit mât, alors que la partie supérieure dudit carénage est arti- culée par rapport audit prolongement. 6. Aéronef selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite partie inférieure du carénage (10) est articulée à rotule (12) sur ledit mât (6) et en ce que des moyens d'actionnement (14, 16) sont prévus, aussi bien à la partie inférieure qu'à la partie supé- rieure dudit carénage, pour faire tourner ledit carénage (10) autour de la-dite rotule (12). 7. Aéronef selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un unique moteur (5) à hélice(s) carénée(s) (8, 9) monté à l'arrière dudit aéronef sur le dos de celui-ci et au moins deux turbomoteurs (4) portés symétriquement par les ailes (3) dudit aéronef. 8. Aéronef selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux tels moteurs à hélice(s) carénée(s) (25G, 25D) montés à l'arrière dudit aéronef, sur le dos de celui-ci et dis- posés l'un à côté de l'autre avec leurs axes (L-L) parallèles. 9. Aéronef selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux tels moteurs à hélice(s) carénée(s) (25G, 25D) montés à l'arrière dudit aéronef, sur le dos de celui-ci, et dis-posés l'un à côté de l'autre avec leurs axes (L-L) parallèles, en ce que les deux mâts (26G, 26D) portant respectivement lesdits moteurs forment un V symétrique par rapport audit plan vertical médian (V-V) et ouvert vers le haut et en ce que le carénage (30G, 30D) de chacun desdits moteurs (25G, 25D) est articulé autour d'un axe (Z-Z), dont la direction est confondue avec la direction générale du mât correspondant, les deux axes 512 d'articulation (Z-Z) formant un V symétrique par rapport audit plan vertical médian (V-V) et ouvert vers le haut et en ce que des moyens d'actionnement (32) sont prévus pour faire tourner chacun desdits carénages autour de l'axe d'articulation (Z-Z) correspondant. 10. Aéronef selon les revendications 5 et 9, caractérisé en ce que chacun desdits deux axes d'articulation (Z-Z) est défini par une articulation inférieure (34) entre la partie inférieure avant dudit carénage et le mât et par une articulation supérieure (35) entre la partie supérieure avant dudit carénage et ledit prolongement du mât.