Brevet FR2922192A1 — publié le 20090417

La présente invention concerne un aéronef à grande capacité de transport. Quoique non exclusivement, l'aéronef de la présente invention est particulièrement approprié au transport civil de passagers. On sait que l'un des moyens de combattre la saturation des lignes aériennes (et les inconvénients qui y sont liés tels que l'affluence dans les aéroports, le bruit au voisinage de ces derniers, etc...) est d'augmenter la capacité de transport des aéronefs. Bien entendu, pour qu'un tel aéronef à capacité de transport accrue soit exploitable commercialement avec succès, il est indispensable que ses frais d'exploitation soient inférieurs à la somme de ceux des aéronefs qu'il remplacerait. En particulier, sa consommation en carburant doit être modérée, ce qui implique que sa masse et sa traînée soient mesurées et que son système propulsif soit relativement peu gourmand. Par le brevet américain US-4 165 058, on connaît déjà un aéronef à capacité de transport accrue comportant deux fuselages parallèles avec une aile inférieure avant supportant les parties inférieures avant des deux fuselages et une aile supérieure arrière supportée par les parties supérieures arrière de ces derniers. Un tel aéronef présente l'avantage de comporter une structure par- ticulièrement robuste, car résistante aux moments de flexion. II en résulte que sa masse peut être relativement faible par rapport à la masse totale de deux aéronefs qui comporteraient chacun l'un des fuselages. En revanche, l'action aérodynamique de l'aile inférieure avant sur l'aile supérieure arrière est génératrice d'une traînée induite très élevée, d'autant plus que, de pré- férence, les portances desdites ailes sont égales. Pour tenter d'éviter une telle traînée excessive, ce brevet américain US-4 165 058 prévoit d'éloigner fortement vers le haut l'aile supérieure arrière par rapport au fuselage, en montant cette dernière par l'intermédiaire de mâts verticaux de grande longueur. Il en résulte alors une perte de rigidité en flexion de la structure, un encombrement vertical excessif et, vraisemblablement, un pi-!otage délicat du fait de la position résultante élevée du centre de gravité. Par ailleurs, on sait que, à puissance de propulsion égale, la consommation en carburant d'un turbopropulseur à au moins une hélice est bien moindre (de l'ordre de 15%) que celle d'un turbomoteur. II serait donc avantageux, dans les aéronefs, de remplacer les turbomoteurs par des turbopropulseurs. Toutefois, ces derniers présentent les inconvénients, d'une part, de nécessiter une grande garde au sol à cause de la ou des hélice(s) les équipant et, d'autre part, de prendre des mesures pour éviter que, en cas de rupture, des débris desdits turbopropulseurs ou de leurs hélices risquent d'endommager et, même de détruire, lesdits aéro-nefs. Bien entendu, de telles mesures sont généralement coûteuses en frais et en masse. La présente invention a pour objet de réaliser un aéronef à capa-cité de transport accrue en bénéficiant des avantages, d'une part, de la structure d'aéronef à double fuselage connue mentionnée ci-dessus et, d'autre part, de la propulsion par turbopropulseurs, sans pour autant en supporter les inconvénients. A cette fin, selon l'invention, l'aéronef à capacité de transport accrue comportant : ù deux fuselages parallèles, écartés symétriquement l'un de l'autre par rapport à un plan longitudinal médian ; - une aile inférieure avant symétrique par rapport audit plan longitudinal médian et supportant les parties inférieures avant desdits fuselages ; - une aile supérieure arrière symétrique par rapport audit plan longitudinal médian et supportée par les parties supérieures arrière desdits fuselages ; et - un système propulsif, est remarquable en ce que : au moins les parties externes symétriques de ladite aile inférieure avant présentent une flèche inverse ; la portance de ladite aile supérieure arrière est supérieure à la portance de ladite aile inférieure avant ; ladite aile supérieure arrière est au contact direct des parties supérieures arrière desdits fuselages ; et ledit système propulsif comporte au moins un turbopropulseur à au moins une hélice et est porté par la partie interne de ladite aile supérieure arrière, l'axe dudit système propulsif se trouvant dans ledit plan longitudinal médian. Ainsi, selon l'invention, on minimise les tourbillons engendrés par ladite aile inférieure avant grâce à la flèche inverse de celle-ci. De plus, la portance de ladite aile inférieure avant étant réduite, les perturbations aérodynamiques engendrées par cette dernière sont également réduites de ce fait. Il en résulte que la traînée induite par ladite aile inférieure avant est elle-même réduite, de sorte que ladite aile supérieure arrière ne nécessite plus d'être écartée des fuselages au moyen de mâts verticaux, mais au contraire peut se trouver au contact direct des parties supérieures arrière desdits fuselages. On peut donc profiter pleinement des qualités de robus- tesse et de légèreté de la structure d'aéronef connue à double fuselage. Bien entendu, pour augmenter encore la légèreté de ladite structure, on peut la réaliser au moins en partie en matière composite fibres-résine. On a trouvé qu'une répartition de la portance globale de l'aéronef de l'ordre de 40% pour l'aile inférieure avant et de 60% pour l'aile supérieure arrière était avantageuse. Par ailleurs, puisque dans l'aéronef conforme à la présente inven- tion, le système propulsif est porté par ladite aile supérieure arrière, il n'existe aucun problème de garde au sol pour la ou les hélice(s) du ou des turbopropulseur(s) dudit système propulsif. Cette garde au sol peut être assurée sans donner au train d'atterrissage global de l'aéronef une hauteur excessive. Avantageusement, ce train d'atterrissage global peut compor- 1 o ter quatre trains répartis respectivement à l'avant et à l'arrière des deux fuselages. Avantageusement, ledit système propulsif comporte au moins un turbopropulseur à au moins une hélice pousseuse, disposée en arrière de ladite aile supérieure arrière. II peut de plus comporter au moins un turbo- 15 propulseur à au moins une hélice tractrice, disposée en avant de ladite aile supérieure arrière. Dans ce dernier cas, il est avantageux que ledit turbo-propulseur à au moins une hélice pousseuse et ledit turbopropulseur à au moins une hélice tractrice soient enfermés dans une nacelle commune portée par ladite aile supérieure arrière. 20 On remarquera que, dans une telle disposition, la ou les hélice(s) pousseuse(s) se trouve(nt) en regard des pointes arrière des deux fuselages, qui ne sont généralement ni pressurisées, ni vitales pour l'aéronef. Il n'y a donc pas à craindre que, en cas d'explosion du turbopropulseur en-traînant la ou les hélice(s) pousseuse(s) ou en cas de projection de débris 25 de celle(s)-ci, l'éventuel endommagement desdits fuselages entraîne la perte de l'aéronef. Par ailleurs, ladite aile supérieure arrière présentant également, de préférence, une flèche inverse pour des raisons aérodynamiques, il n'y a pas non plus à craindre qu'une projection de débris provenant de la ou des hélice(s) pousseuse(s) ou du turbopropulseur qui entraîne celle(s)-ci puisse détruire ladite aile. La ou les hélice(s) tractrice(s) sont disposées en avant de ladite aile supérieure arrière de façon à ne pas risquer d'endommager cette der-nière, même dans le mode de réalisation préféré mentionné ci-dessus se-lon lequel ladite aile supérieure arrière présente une flèche inverse. Les parties desdits fuselages qui se trouvent en regard de la ou des hélice(s) tractrice(s) sont avantageusement constituées par des chambres partiellement pressurisées, ne risquant pas d'exploser en cas d'endommagement par d'éventuels débris provenant desdites hélices ou du turbo-propulseur qui les entraîne, mais aptes à servir de soute. De préférence, chacune desdites chambres partiellement pressurisées est disposée entre la cabine pour passagers et la case de train arrière, aménagées dans le fuselage correspondant. 15 Chacune des cabines pour passagers est, de façon usuelle, conditionnée par un courant d'air de conditionnement et comporte une soupape d'évacuation apte à évacuer en le contrôlant ledit courant d'air de conditionnement à l'extérieur dudit aéronef. Il est alors avantageux de pressuriser partiellement chacune desdites chambres à partir dudit courant d'air de 20 conditionnement pressurisant la cabine pour passagers correspondante. A cet effet, ladite soupape d'évacuation de ladite cabine est commandable à la fermeture et à l'ouverture et il est prévu : ù une communication à débit d'air contrôlé entre ladite cabine pour passagers et ladite chambre, ladite communication étant commandable à 25 l'ouverture et à la fermeture, et ù une soupape d'évacuation commandable supplémentaire disposée dans ladite chambre et apte à mettre celle-ci en relation avec l'extérieur de l'aéronef. Ainsi, en conditions normales, l'évacuation du courant d'air de conditionnement de ladite cabine pour passagers peut se faire à travers ladite chambre (par l'intermédiaire de ladite communication à débit d'air contrôlé et ladite soupape supplémentaire), ce qui permet de pressuriser partiellement cette dernière, alors que, en cas d'endommagement de ladite chambre et mise en dépression de celle-ci, l'air de conditionnement peut s'évacuer à travers ladite soupape d'évacuation de la cabine. Un dispositif de sécurité contre les surpressions peut être prévu entre ladite chambre et ladite case de train arrière. La partie interne de ladite aile inférieure avant, comprise entre les deux fuselages, peut présenter de nombreuses formes. Elle peut, par exemple, être droite. Elle peut également avoir la forme d'un accent circonflexe symétrique par rapport audit plan longitudinal médian et présenter la même flèche inverse que lesdites parties externes de ladite aile infé- rieure avant. Dans ce dernier cas, il est avantageux, en ce qui concerne l'alimentation dudit système propulsif en air, que le bord de fuite de ladite partie interne comporte une échancrure centrale. En variante, ladite partie interne de ladite aile inférieure avant peut également avoir la forme d'un accent circonflexe symétrique par rapport audit plan longitudinal médian, mais présenter une flèche directe, opposée à celle desdites parties externes de ladite aile inférieure avant. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en plan d'un exemple de réalisation d'un avion conforme à la présente invention. Les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues de côté, de l'avant et de l'arrière de l'avion de la figure 1 reposant sur le sol. Les figures 5, 6 et 7 montrent des variantes de réalisation de la partie intermédiaire de l'aile inférieure avant de l'avion des figures 1 à 4. La figure 8 montre schématiquement, partiellement en coupe, la partie arrière de chaque fuselage de l'avion, comprise entre la cabine des passagers et la case du train d'atterrissage arrière. L'exemple de réalisation 1 de l'avion conforme à la présente invention, montré par les figures 1 à 4, comporte deux fuselages parallèles 2G et 2D, écartés symétriquement l'un de l'autre par rapport à un plan vertical longitudinal médian L-L. Les deux fuselages 2G et 2D présentent une forme extérieure identique. Toutefois, un seul d'entre eux comporte une cabine de pilotage 3. Chacun d'eux délimite une cabine de passagers 4G ou 4D et comporte un train d'atterrissage avant 5G ou 5D, rétractable dans une case de train avant 6G ou 6D, et un train d'atterrissage arrière 7G ou 7D, rétractable dans une case de train arrière 8G ou 8D. A l'avant, l'avion 1 des figures 1 à 4 comporte une aile inférieure 9, pourvue de volets, d'ailerons, etc... de façon usuelle et supportant les parties inférieures avant des deux fuselages 2G et 2D. L'aile inférieure avant 9 est symétrique par rapport au plan vertical longitudinal médian L-L et aussi bien ses parties externes 9G et 9D (extérieures aux fuselages 2G et 2D) que sa partie interne 9I (comprise entre lesdits fuselages) présentent une flèche inverse d'angle ta, par exemple de l'ordre de 20°. A l'arrière, l'avion 1 des figures 1 à 4 comporte une aile supérieure 10, pourvue de volets, d'ailerons, etc..., de façon usuelle et supportée directement par les parties supérieures arrière des deux fuselages 2G et 2D, sans être écartée de celles-ci par des mâts ou analogue. L'aile supérieure arrière 10 est symétrique par rapport au plan vertical longitudinal médian L-L et aussi bien ses parties externes 10G et 10D (extérieures aux fuselages 2G et 2D) que sa partie interne 1 0I (comprise entre lesdits fuse- lages) présentent une flèche inverse d'angle (Dr, par exemple de l'ordre de 20°. La surface de l'aile supérieure arrière 10 est plus grande que la surface de l'aile inférieure avant 9, de façon que la portance de cette der- nière soit inférieure à celle de ladite aile supérieure arrière 10. Par exemple, les portances respectives de l'aile inférieure avant et de l'aile supérieure arrière peuvent être de l'ordre de 40% et 60% de la portance totale de l'avion 1. La partie internel0I de l'aile supérieure arrière 10 porte une nacelle 11 enfermant un système propulsif comportant deux turbopropulseurs, dont l'un comporte des hélices pousseuses 1 2 et l'autre des hélices tractrices 1 3 . L'axe .e-.e dudit système propulsif et de la nacelle 1 1 se trouve dans le plan vertical longitudinal médian L-L. Les hélices pousseuses 12 et les hélices tractrices 13 sont respec- tivement disposées en arrière et en avant de l'aile supérieure arrière 10, de façon que cette dernière ne puisse être atteinte par des débris desdites hélices 1 2 et 13 en cas de rupture de celles-ci. L'avion 1 comporte de plus, de façon usuelle, au moins une dérive 14 pourvue d'au moins un gouvernail de direction 15. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la partie interne 9I de l'aile inférieure avant 9 a la forme d'un accent circonflexe symétrique par rapport au plan longitudinal médian L-L et présente la même flèche inverse 1)a que les parties externes 9G et 9D de cette aile 9. Cette partie interne 9I, en flèche inverse, n'entraîne, en vol, qu'une très faible traînée induite pour l'aile supérieure arrière 10. Toutefois, il peut se faire que cette partie interne 9I en flèche inverse engendre une aspiration centrale importante nuisant à l'efficacité des hélices 12 et 13. Dans ce cas, il peut être avantageux de réduire cette aspiration en pratiquant une échancrure centrale 16 (voir la figure 5) dans le bord de fuite de ladite partie interne 9I. Sur la figure 6, on a représenté une partie interne 9I de forme droite, alors que, dans l'exemple de la figure 7, ladite partie interne 9I a la forme d'un accent circonflexe symétrique par rapport au plan longitudinal médian L-L et présente une flèche directe, opposée à celle des parties ex-ternes 9G et 9D de l'aile inférieure avant 9. Une telle partie interne 9I en flèche directe minimise l'aspiration centrale et favorise l'alimentation en air du système propulsif Il, 12, 13, mais, en revanche, elle augmente la traînée induite sur l'aile arrière supérieure 10. Comme mentionné ci-dessus, à des fins de sécurité en cas de rup- ture des hélices tractrices 13, chaque fuselage 2G, 2D comporte une chambre partiellement pressurisée 17G, 17D en regard de ces dernières, ladite chambre étant disposée entre la cabine pour passagers 4G, 4D et la case du train arrière 8G, 8D correspondantes. Comme le montre la figure 8, des cloisons 18 et 19 séparent la chambre 17G, 17D respectivement de la cabine pour passagers 4G, 4D et de la case de train arrière 8G, 8D. Dans la cloison 18 est montrée au moins une soupape commandable 20, apte à établir un débit d'air contrôlé entre la cabine 4G, 4D et la chambre 17G, 17D. Dans la cloison 19 est montée au moins une soupape de sécurité 21 apte à évacuer toute sur- pression dans la chambre 17G, 17D vers la case de train 8G, 8D. De plus, la cabine 4G, 4D et la chambre 17G, 17D comportent chacune une sou-pape d'évacuation commandable 22, 23 apte à établir une communication fluide entre elles et l'extérieur de l'aéronef. Un dispositif de commande 24 est apte à piloter les soupapes 20, 22 et 23 sous la dépendance d'un cap- teur de pression 25 disposé dans la chambre 17G, 17D. En fonctionnement normal, le dispositif de commande 24 ouvre les soupapes 20 et 23 et ferme la soupape 22. Par suite, le courant d'air de conditionnement circulant dans la cabine 4G, 4D traverse la soupape commandable 20 et pénètre dans la chambre 17G, 17D, d'où il est éva- 10 cué à l'extérieur par la soupape 23. Dans ce cas de fonctionnement, ce sont donc les soupapes 20 et 23 qui règlent la circulation d'air de conditionnement dans la cabine 4G, 4D. Ce faisant, il en résulte une pressurisation partielle de la chambre 17G, 17D qui peut donc servir de soute pour du fret, des bagages, des aliments, etc... symbolisés par le rectangle 26. Si, par suite d'une rupture d'hélices 13 ou pour une autre cause, la chambre 17G, 17D est endommagée et mise en dépression, ce fait est détecté par le capteur de pression 25 qui transmet l'information au dispositif de commande 24. Celui-ci ferme alors les soupapes 20 et 23 et ouvre la 1 o soupape 22 qui règle alors le conditionnement d'air dans la cabine 4G, 4D, la chambre 17G, 17D étant ainsi isolée de cette dernière. Par ailleurs, comme on le sait, une aile haute, comme l'aile supérieure arrière 10, confère à un aéronef un niveau de stabilité en lacet supérieur à celui d'une aile basse, comme l'aile inférieure avant 9. 15 Eventuellement, pour éviter une telle différence de niveau de stabilité en lacet entre lesdites ailes 9 et 10, les extrémités de l'aile supérieure arrière 10 peuvent être légèrement courbées vers le bas, comme cela est visible sur les figures 3 et 4. REVENDICATIONS 1. Aéronef comportant : û deux fuselages parallèles (2G, 2D), écartés symétriquement l'un de l'autre par rapport à un plan longitudinal médian (L-L) ; ù une aile inférieure avant (9) symétrique par rapport audit plan longitudinal médian (L-L) et supportant les parties inférieures avant desdits fuselages (2G, 2D) ; - une aile supérieure arrière (10) symétrique par rapport audit plan longitudinal médian (L-L) et supportée par les parties supérieures arrière 10 desdits fuselages (2G, 2D) ; et ù un système propulsif (Il, 12, 13), caractérisé en ce que : ù au moins les parties externes symétriques (9G, 9D) de ladite aile inférieure avant (9) présentent une flèche inverse (fia) ; 15 la portance de ladite aile supérieure arrière (10) est supérieure à la por- tance de ladite aile inférieure avant (9) ; ladite aile supérieure arrière (10) est au contact direct des parties supérieures arrière desdits fuselages (2G, 2D) ; et ledit système propulsif (11, 12, 13) comporte au moins un turbo- 20 propulseur à au moins une hélice et est porté par la partie interne (10I) de ladite aile supérieure arrière (10), l'axe (M) dudit système propulsif se trouvant dans ledit plan longitudinal médian (L-L). 2. Aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portance de ladite aile supérieure arrière (10) re- 25 présente au moins approximativement 60% de la portance globale dudit aéronef, de sorte que la portance de ladite aile inférieure avant (9) représente au moins approximativement 40% de ladite portance globale. 12 3. Aéronef selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte quatre trains (5G, 5D, 7G, 7D) répartis respectivement à l'avant et à l'arrière des deux fuselages (2G, 2D). 4. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit système propulsif (Il, 12, 13) comporte au moins un turbopropulseur à au moins une hélice pousseuse (12), disposée en arrière de ladite aile supérieure arrière (10). 5. Aéronef selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit système propulsif (Il, 12, 13) comporte au moins un turbopropulseur à au moins une hélice tractrice (13), disposée en avant de ladite aile supérieure arrière (10). 6. Aéronef selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ledit turbopropulseur à au moins une hélice pousseuse (12) et ledit turbopropulseur à au moins une hélice tractrice (13) sont enfermés dans une nacelle commune (Il) portée par ladite aile supérieure arrière (10). 7. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite aile supérieure arrière (10) présente une flèche inverse (Or). 8. Aéronef selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite hélice tractrice (13) est disposée en avant de ladite aile supérieure arrière (10) de façon à ne pas risquer de l'endommager en cas de projection de débris provenant de ladite hélice tractrice (13) ou du turbopropulseur qui l'entraîne. 9. Aéronef selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que, en regard de ladite hélice tractrice (13), chacun desdits fuselages (2G, 2D) comporte une chambre partiellement pressurisée (17G, 17D). 13 10. Aéronef selon la revendication 9, dans lequel chaque fuselage (2G, 2D) comporte une cabine pour passagers (4G, 4D) et une case de train arrière (8G, 8D) pour ledit train arrière (7G, 7D), caractérisé en ce que chaque chambre partiellement pressurisée (17G, 17D) est disposée entre la cabine pour passagers (4G, 4D) et la case de train arrière (8G, 8D) correspondantes. 11. Aéronef selon la revendication 10, dans lequel chaque cabine pour passagers (4G, 4D) est conditionnée par un courant d'air de conditionnement et comporte une soupape d'évacuation (22) apte à évacuer ledit courant d'air de conditionnement à l'extérieur dudit aéronef, caractérisé en ce que ladite soupape d'évacuation (22) de ladite cabine est commandable à la fermeture et à l'ouverture et en ce que sont prévues : ù une communication (20) à débit d'air contrôlé entre ladite cabine pour passagers (4G, 4D) et ladite chambre (17G, 17D), ladite communication (20) étant commandable à l'ouverture et à la fermeture, et û une soupape d'évacuation commandable supplémentaire (23) disposée dans ladite chambre (17G, 17D) et apte à mettre celle-ci en relation avec l'extérieur de l'aéronef. 14. Aéronef selon la revendication Il, caractérisé en ce qu'un dispositif de sécurité (21) contre les surpressions est prévu entre ladite chambre (17G, 17D) et ladite case de train arrière (8G, 8D). 15. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la partie interne (9I) de ladite aile inférieure avant (9) a la forme d'un accent circonflexe symétrique par rapport audit plan longitudinal médian (L-L) et présente la même flèche inverse (ma) que lesdites parties externes (9G, 9D) de ladite aile inférieure avant (9). 14. Aéronef selon la revendication 13, caractérisé en ce que le bord de fuite de ladite partie interne (9I) comporte une échancrure centrale (16). 15. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la partie interne (9I) de ladite aile inférieure avant (9) a la forme d'un accent circonflexe symétrique par rapport audit plan longitudinal médian (L-L) et présente une flèche directe, opposée à celle desdites parties externes (9G, 9D) de ladite aile inférieure avant (9).