Brevet FR2938823A1 — publié le 20100528

L'invention concerne une aile volante comportant deux ailes latérales, un corps central et au moins un ensemble propulsif comprenant un turboréacteur entouré d'une nacelle. Un aéronef comportant une aile volante se distingue des aéronefs conventionnels en ce qu'il ne présente pas de séparation nette entre le fuselage et l'aile. Ainsi, une aile volante comporte deux ailes et un corps central monté en continuité entre ces dernières. Les aéronefs conventionnels comportent, quant à eux, un fuselage sensiblement cylindrique sur lequel une aile est rapportée. Les aéronefs comportant une aile volante sont propulsés par un ou plusieurs ensembles propulsifs comprenant un turboréacteur logeant dans une nacelle de forme sensiblement tubulaire. Une nacelle présente généralement une structure comprenant une structure d'entrée d'air en amont du moteur, une structure médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur. On entend ici par le terme � aval � la direction correspondant au sens du flux d'air, notamment d'air froid, pénétrant dans le turboréacteur. Le terme � amont � désigne la direction opposée. II est connu des nacelles disposées sur le corps central de l'aile volante. Cependant, une telle disposition de nacelles pénalise la performance aéronautique de l'aéronef. Dans la demande FR2 909 358, on propose des nacelles montées de manière sensiblement verticale par rapport au plan formé par les ailes et le corps central de l'aile volante, sur une surface aérodynamique surélevée par rapport audit plan. Cependant, la présence de la surface aérodynamique surélevée pénalise les performances aérodynamiques de cette dernière en allourdissant l'aile volante. En outre, l'arrangement de telles nacelles rend les opérations de maintenance complexes à mettre en oeuvre. De plus, la stabilité en vol des ailes volantes employant de telles nacelles n'est pas toujours satisfaisante dans la mesure où la propulsion est concentrée sur une zone peu étendue du corps central de l'aile volante. Un but de la présente invention est donc de fournir une aile volante présentant de bonnes performances en vol et simple à entretenir. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention a pour objet une aile volante comportant deux ailes latérales, un corps central et au moins un ensemble propulsif comprenant un turboréacteur entouré d'une nacelle, caractérisé en ce que le ou les ensembles propulsifs sont fixés à l'aile volante par l'intermédiaire d'un mât d'accrochage monté de manière sensiblement horizontale sur un empennage sensiblement vertical par rapport au plan principal formé par les deux ailes latérales et le corps central. Ainsi, le ou les ensembles propulsif de l'aile volante de l'invention sont disposés de manière sensiblement horizontale par rapport au plan formé par les deux ailes latérales et le corps central. De ce fait, l'opérateur peut facilemeit accéder aux nacelles et aux turboréacteurs du ou des ensembles propulsifs par le haut ou par le bas facilitant ainsi, les opérations de maintenance sur l'aile volante de l'invention. De plus, l'attache du ou des ensembles propulsifs sur l'aile volante 15 ne nécessite pas d'installation supplémentaire qui alourdirait le poids de l'aile volante. En outre, l'aile volante de l'invention présente une très bonne stabilité et, également, de très bonnes performances en vol. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, l'aile selon l'invention 20 comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles: au moins un empennage est monté à l'extrémité latérale d'une des deux ailes latérales ce qui permet d'éviter l'ajout de nouvelle structure sur l'extrados de l'aile volante ; 25 une nacelle est montée sur la face externe de l'empennage sensiblement vertical par rapport à l'aile latérale ce qui permet de faciliter davantage les opérations de maintenance ; l'aile comprend deux nacelles par empennage de part et d'autre qu'une nacelle est montée sur la face interne de l'empennage :30 sensiblement vertical par rapport à l'aile latérale ce qui permet de réduire l'encombrement latéral de l'aéronef de l'invention et d'augmenter la manoeuvrabilité de ce dernier ; au moins un empennage sensiblement vertical est monté sur le corps central ou sur une des deux ailes latérales à distance des :35 extrémités latérales ce qui permet de réduire la distance entre les ensembles propulsifs comportant les turboréacteurs entourés d'une nacelle en rapprochant ces derniers du centre de l'aéronef de l'invention ; - le turboréacteur est un turbopropulseur ou un turboréacteur à hélices contrarotatives ; chaque nacelle est disposée sur un empennage sensiblement vertical à une hauteur de l'extrados de l'aile volante supérieure ou égale au rayon maximal de la nacelle ce qui permet d'éviter tout risque d'endommagement de l'extrados par l'ouverture de la ou des nacelles ; une nacelle est positionnée au-dessus d'un plan passant par l'intrados du corps central et par le coin de l'aile ou par l'extrémité latérale de l'aile latérale ce qui permet de préserver la nacelle et le turboréacteur en cas d'atterrissage d'urgence de l'aéronef de l'invention. 1l5 Selon un troisième aspect, l'invention a pour objet un aéronef comportant une aile volante de l'invention. L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées. - la figure 1 est une vue du dessus d'un mode de réalisation de 20 l'aéronef 1 de l'invention, - la figure 2 est une vue de face du mode réalisation de l'aéronef de 25 la figure 1, figure 2, figure 3, - la figure 3 est une vue de face d'une variante de l'aéronef de la - la figure 4 est une vue de dessus du mode de réalisation de la - la figure 5 est une vue de face d'une autre variante de l'aéronef de la figure 2, - la figure 6 est une vue de dessus du mode de réalisation de la 30 figure 5, - la figure 7 est une vue de face d'une autre variante de l'aéronef de la figure 2, - la figure 8 est une vue de dessus du mode de réalisation de la figure 7, 35 - la figure 9 est une vue de face d'une autre variante de l'aéronef de la figure 2, - la figure 10 est une vue de dessus du mode de réalisation de la figure 9. Comme représentée sur la figure 1, l'aéronef 1 de l'invention comporte une aile volante 3 formant de manière continue deux ailes latérales 5 5 et 7 et un corps central 9. L'aile volante 3 comporte à l'avant un bord d'attaque 10 définissant un volume dans lequel une cabine de pilotage peut être installée. Les directions � avant � et � arrière � sont définies, ici, relativement au sens de l'aéronef en fonctionnement plein vol. 10 Les deux ailes latérales 5 et 7 peuvent comprendre à leurs extrémités latérales un empennage extrémal 11 et 13 sensiblement vertical par rapport au plan principal de l'aile volante 3 formé par les deux ailes latérales 5 et 7 et le corps central 9. Lesdits empennages extrémaux 11 et 13 permettent de réduire la traînée induite par la portance sans augmenter l'envergure de 15 l'aile volante 3. De manière générale, la hauteur de l'aile volante 3 est déterminée par la délimitation d'un volume suffisant pour recevoir des marchandises et/ou des passagers. A cet effet, la hauteur peut être sensiblement constante ou être plus importante au niveau du corps central 9 qu'au niveau des ailes latérales 5 20 et 7. L'aile volante 3 comporte une surface inférieure 16, dite � intrados �, et une surface supérieure 17, dite � extrados �, qui se rejoignent dans la partie avant de l'aile volante sur le bord d'attaque 11 et dans la partie arrière sur un bord de fuite 19. 25 L'aile volante 3 comprend au moins un ensemble propulsif 20 comprenant un turboréacteur 21 sensiblement entouré d'une nacelle 23. Le ou les turboréacteurs 21 servent à la propulsion de l'aéronef 1 de l'invention. Dans le cas clu mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, le ou les turboréacteurs 21 peuvent être des turbopropulseurs. 30 La nacelle 23 permet de protéger et de couvrir les éléments participait au fonctionnement du turboréacteur 21. A cet effet, la nacelle 23 comporte typiquement une structure d'entrée d'air apte à canaliser un flux d'air vers une soufflante du turboréacteur, une structure médiane destinée à entourer ladite soufflante et à 35 laquelle est rattachée la structure d'entrée d'air de manière à assurer une continuité aérodynamique, et une section aval à laquelle est rattachée la structure médiane. La nacelle 23 peut également comporter des moyens d'inversion de poussée qui permettent d'améliorer le freinage de l'aéronef 1 de l'invention. Pour ce faire, les moyens de poussée inversent le sens du flux d'air circulant dans la nacelle 23. Ainsi, les moyens de poussée peuvent être de tout type connu par l'homme du métier, notamment des moyens de poussée à portes ou à grilles. Chaque ensemble propulsif 20 est fixé sur l'aile volante 3 par l'intermédiaire d'un mât d'accrochage 24 monté de manière sensiblement horizontale sur un empennage sensiblement vertical par rapport au plan principal formé par les deux ailes latérales 5 et 7 et le corps central 9. Le mât d'accrochage 24 peut être tout type de mât d'accrochage connu de l'homme du métier adapté pour supporter une nacelle 23 et un turboréacteur 21. De manière avantageuse, l'aile volante 3 de l'invention permet d'améliorer la stabilité en vol de l'aéronef 1 grâce à la présence d'empennage monté de manière sensiblement verticale. De plus, la poussée générée par les turboréacteurs 21 peut être 20 répartie sur l'arrière de l'aile volante 3, notamment sur les deux extrémités latérales. En outre, chaque nacelle 23 et chaque turboréacteur 21 sont disposées sensiblement à l'horizontal par rapport au plan principal facilitant les opérations de maintenance sur le turboréacteur 21 et sur la nacelle 23. 25 L'opérateur n'est pas gêné par la présence d'une structure supplémentaire rapportant un ou plusieurs ensembles propulsifs sur l'aile volante. Ainsi, lors d'opération de maintenance, il est possible d'utiliser une plateforme, notamment suspendue et motorisée afin d'accéder aux zones de verrouillage des éléments de chaque nacelle 23. 30 A cet effet, une nacelle 23 peut comprendre un capot monté autour du mât daccrochage 24 et articulé par tout moyen connu de l'homme du métier autour dudit mât d'accrochage 24. Les éléments de verrouillage sont avantageusement placés dans un plan sensiblement horizontal passant par l'axe du ruât d'accrochage 24. 35 L'ouverture d'une nacelle 23 peut être avantageusement assistée par tout moyen connu de l'homme du métier pour faciliter l'ouverture compte tenu de la taille de ladite nacelle 23. La position en hauteur de la nacelle montée à l'interne de l'empennage extrémal ou intermédiaire est fonction de la technologie (structure pivotante ou structure coulissante) d'accessibilité au moteur employée sur la nacelle. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, au moins un empennage sensiblement vertical sur lequel une nacelle 23 est fixée est un empennage extrémal 11 ou 13 ce qui permet d'éviter l'ajout de nouvelle structure sur l'extrados de l'aile volante et de simplifier l'accès au(x) nacelle(s) 23 pour la maintenance. Ainsi, l'aéronef 1 de l'invention présente un gain de masse par rapport aux aéronefs de l'art antérieur comportant une aile volante. De manière générale, l'empennage sensiblement vertical, notamment au moins un empennage extrémal 11 ou 13, peut faire partie intégrante de l'aile latérale 5 ou 7 ou bien être rapporté par tout moyen connu de l'homme du métier sur l'extrémité latérale de l'aile latérale 5 ou 7. Ledit empennage sensiblement vertical, extrémal 11 ou 13 ou non, est configuré pour supporter la masse de la nacelle 23. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, une nacelle 23 est montée sur la face externe d'un empennage sensiblement vertical par rapport à l'aile latérale 5 ou 7 ce qui permet de faciliter davantage les opérations de maintenance. La nacelle 23 peut être avantageusement positionnée au-dessus d'un plan passant par l'intrados 16 du corps central 9 et par le coin 28 de l'aile latérale 5 ou 9, dans le cas où l'empennage sensiblement vertical est un prolongement de l'aile latérale 5 ou 7, ou par l'extrémité latérale de l'aile latérale 5 ou 7, si l'empennage sensiblement vertical est rapporté sur ladite extrémité. Ainsi, la nacelle 23 et le turboréacteur 21 sont préservés en cas d'attérissage d'urgence de l'aéronef 1 de l'invention. Selon une variante représentée aux figures 3 et 4, une nacelle 33 enlourart un turboréacteur 31 d'un ensemble propulsif 30 est montée sur la face interne de l'empennage sensiblement vertical par rapport à l'aile volante 3 ce qui permet de réduire l'encombrement latéral de l'aéronef 1 de l'invention. Ainsi, l'aéronef 1 de l'invention est plus facilement manoeuvrable par le pilote. En outre, l'empennage vertical masquant au moins partiellement la nacelle 33, le bruit généré par le fonctionnement du turboréacteur 31 est :35 également masqué. Par conséquent, les nuisances sonores sont diminuées. Pour dirninuer encore davantage les nuisances sonores, il est possible d'appliquer un traitement acoustique à la nacelle 23 et 33, notamment par ajout de virole(s) en nid d'abeille. Selon encore un autre mode de réalisation représenté aux figures 5 et 6, deux nacelles 43 et 44 entourant chacune un turboréacteur 41 d'un ensemble propulsif 40 sont montées de part et d'autre d'un même empennage sensiblement vertical, en particulier de part et d'autre d'un empennage extrémal 11 ou 13. Par conséquent, le nombre de turboréacteur 41 est doublé pour améliorer la poussée de l'aéronef 1 de l'invention. Les nacelles peuvent être alignées entre elles ou bien décalées l'une par rapport à l'autre soit dans une direction verticale soit dans une direction longitudinale. Ainsi de manière avantageuse, l'aéronef 1 de l'invention, notamment l'aile volante 3, peut comporter un nombre paire d'ensembles propulsifs répartis sensiblement symétriquement par rapport au corps central 9 afin d'assurer une bonne stabilité de l'aéronef 1 de l'invention. A titre l5 d'exemp e, l'aéronef 1 de l'invention comprend deux ensembles propulsifs, notamment quatre ensembles propulsifs, voire huit ensembles propulsifs. Selon un autre mode de réalisation non représenté, une nacelle entourant un turboréacteur d'au moins un ensemble propulsif est fixée sur un empennage sensiblement vertical monté sur l'extrados 17 du corps central 9 ou 20 d'une aile latérale 5 ou 7 à distance de l'extrémité latérale. On entend, ici, par l'expression � distance de l'extrémité latérale � un empennage sensiblement vertical distinct de l'empennage extrémal 11 et 13. De manière avantageuse, on réduit la distance entre les ensembles propulsifs en rapprochant ces derniers du centre de l'aéronef 1 de l'invention afin de réduire les efforts 25 engendrés par la poussée des moteurs sur la structure de l'aile volante. L'empennage sensiblement vertical peut être rapporté sur l'extrados 17 de l'aile volante ou bien être un prolongement de l'extrados 17. Dans le cas où l'empennage sensiblement vertical est rapporté sur l'extrados 17, ledit empennage peut être réalisé dans un matériau alourdissant peu 30 l'aéronef 1 de l'invention, comme par exemple une structure mixte métallique et composite. Comme précédemment, une nacelle peut être montée sur la face externe ou interne de l'empennage sensiblement vertical par rapport à l'aile volante 3 voire montée en vis-à-vis d'une autre nacelle sur un même :35 empennage sensiblement vertical. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 7 à 9, l'ensemble propulsif 60 comprend au moins un turboréacteur à hélices contrarotatives 61. Dans ce cas, le mât d'accrochage 64 est plus long qu'un mât d'accrochage usuel afin d'éloigner suffisamment la nacelle 63 de l'empennage sensiblement vertical, notamment l'empennage extrémal 11 ou 13, pour éviter que les pâles de l'hélice ne viennent s'endommager sur ledit empennage ou ne soient pas poluées pour une bonne captation d'air par le masquage de l'empennage. Comme précédemment, la nacelle 63 peut être montée sur la face externe ou interne de l'empennage sensiblement vertical par rapport à l'aile volante 3 voire montée en vis-à-vis d'une autre nacelle 63 sur un même empennage sensiblement vertical. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 9 et 10, au moins une nacelle 73 entourant un turboréacteur 71 est montée à l'arrière du corps central 9 en association avec un ou plusieurs ensembles propulsifs 60 montées sur des empennages sensiblement verticaux. Ainsi, la poussée de l'aéronef 1 de l'invention est de manière avantageuse augmentée. Les nacelles 73 peuvent être alignées ou décalées des autres nacelles extrémales 63. La ou les nacelles 23, 33, 43, 44 et 63 sont de manière avantageuse disposées sur un empennage sensiblement vertical à une hauteur de l'extrados 17 de l'aile volante supérieure ou égale au diamètre maximal de ladite nacelle 23, 33, 43, 44 et 63 ou du turboréacteur 21, 31 , 41, 61, notamment des pâles de ce dernier, entourant ladite nacelle 23, 33, 43, 44 et 63. Ainsi, de manière avantageuse, l'ouverture de la nacelle 23, 33, 43, 44 et 63, lors d'opération, de maintenance ne risque pas d'endommager l'extrados 17 de l'aile volante. La présence d'au moins une nacelle 23, 33, 43, 44 et 63 entourant un turboréacteur 21, 31, 41 et 61 sur les parties latérales de l'aile volante 3 évite tout alourdissement de cette dernière dans la partie arrière du corps central 9. Par conséquent, la surface mouillée, la traînée et la masse de l'aile volante 3 sont réduites. Une association de montage de nacelles sur empennages extrémale 11 et 13 et sur empennages intermédiaires peut être envisagée. Selon une variante, un gouvernail connu de l'homme du métier monté sur l'aile volante 3 améliore encore davantage la stabilité de l'aile volante Bien que l'invention ait été décrite avec un exemple particulier de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. Notamment les variantes de réalisation décrites pourront être prises seules ou en association entre elles. REVENDICATIONS1. Aile volante (3) comportant deux ailes latérales (5 ; 7), un corps central (9) et au moins un ensemble propulsif (20 ; 30; 40 ; 60) comprenant un turboréacteur (21 ; 31 ; 41 ; 61) entouré d'une nacelle (23 ; 33 ; 43, 44; 63), caractérisé en ce que le ou les ensembles propulsifs (20) sont fixés à l'aile volante (3) par l'intermédiaire d'un mât d'accrochage (24 ; 34 ; 64) monté de manière sensiblement horizontale sur un empennage (11, 13) sensiblement vertical par rapport au plan principal formé par les deux ailes latérales (5, 7) et le corps central (9). 2. Aile (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un empennage (11, 13) est monté à l'extrémité latérale d'une des deux ailes latérales (5, 7). 3. Aile (3) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'une nacelle (23 ; 43 ; 63) est montée sur la face externe de l'empennage sensiblement vertical (11, 13) par rapport à l'aile latérale (5, 7). 4. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une nacelle (33 ; 44) est montée sur la face interne de l'empennage sensiblement vertical (11, 13) par rapport à l'aile latérale (5, 7). 5. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend deux nacelles par empennage de part et d'autre. 6. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un empennage sensiblement vertical est monté sur le corps central (9) ou sur une des deux ailes latérales à distance des extrémités latérales (5, 7). 7. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le turboréacteur (21 ; 31 ; 41 ; 61 ; 71) est un turbopropulseur (21 ; 31 ; 41) ou un turboréacteur à hélices contrarotatives (61 ; 71). 8. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque nacelle (23 ; 33 ; 43, 44 ; 63) est disposée sur un empennage sensiblement vertical (11, 13) à une hauteur de l'extrados (17) de l'aile volante (3) supérieure ou égale au rayon maximal de la nacelle (23 ; 33 ; 43, 44 ; 63) 9. Aile (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une nacelle (23) est positionnée au-dessus d'un plan passant par l'intrados (16) du corps central (9) et par le coin (28) de l'aile (5, 7) ou par l'extrémité latérale de l'aile latérale (5 ; 7). 1O.Aéronef (1) comportant une aile volante (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes.