Brevet FR2964362A1 — publié le 20120309

La présente invention concerne un avion à turbopropulseurs, en particulier un avion de transport, à performances améliorées. On connaît déjà des avions à turbopropulseurs du type comportant : un fuselage ; deux ailes disposées latéralement par rapport audit fuselage ; un empennage vertical arrière comprenant un plan fixe vertical et au moins une gouverne de direction ; un empennage horizontal qui est fixé sur ledit plan fixe vertical ; et deux turbopropulseurs qui sont disposés à l'arrière dudit fuselage, Des avions équipés de turbopropulseurs disposés à l'arrière du fuselage comprennent généralement un empennage en T, avec l'empennage horizontal qui est fixé près du sommet du plan fixe vertical de l'empennage vertical. Une telle réalisation permet, notamment, de minimiser les interactions avec le souffle des hélices des turbopropulseurs. De plus, l'empennage vertical et l'empennage horizontal sont ajustés pour satisfaire des critères de qualité de vol. Dans tous les cas, la partie de l'empennage vertical située au- dessus de la localisation de l'empennage horizontal est négligeable par rapport à l'envergure de la dérive. Les empennages horizontal et vertical sont des composants de l'avion qui ont pour but d'assurer des qualités de vol (stabilité, maniabilité, équilibrage quelles que soient les conditions de vol) satisfaisantes. Toutefois, ces empennages génèrent un poids supplémentaire et, à travers un carénage additionnel au niveau de l'intégration de l'empennage horizontal sur l'empennage vertical, une traînée aérodynamique qui est pénalisante pour les performances de l'avion. L'objet de la présente invention est de perfectionner l'avion mentionné ci-dessus, afin augmenter ses performances, sans pour autant affecter les qualités de vol dudit avion. A cette fin, selon l'invention, l'avion du type comportant : un fuselage ; deux ailes disposées latéralement par rapport audit fuselage ; un empennage vertical arrière comprenant un plan fixe vertical et au moins une gouverne de direction ; un empennage horizontal qui est fixé sur ledit plan fixe vertical ; et deux turbopropulseurs qui sont disposés à l'arrière dudit fuselage, est remarquable en ce que ledit empennage horizontal est fixé sur le plan fixe vertical dudit empennage vertical arrière à une distance de l'emplanture dudit empennage vertical, qui est inférieure à 80% de l'envergure de cet empennage vertical. Ainsi, en abaissant l'empennage horizontal sur l'empennage vertical, par rapport à une architecture usuelle avec un empennage en T, de manière à obtenir un empennage dit «en croix», on augmente le gradient de déflexion par rapport à l'incidence, ce qui réduit la contribution de l'empennage horizontal à la stabilité. On augmente ainsi les performances de l'avion, comme précisé ci-dessous. Dans l'architecture conforme à l'invention avec un empennage en croix : l'empennage horizontal est monté à une hauteur de l'empennage vertical où existe une largeur supplémentaire pour les contraintes d'intégration. Ceci permet de réduire les cordes et d'augmenter l'envergure de l'empennage vertical, ce qui accroît l'allongement ; tout en permettant à l'empennage horizontal d'équilibrage de réaliser des déflexions, la surface de l'empennage vertical existant à la partie supérieure peut être utilisée comme carénage ; l'efficacité de l'empennage vertical est alors augmentée en raison de l'augmentation de l'allongement et de la suppression du carénage additionnel au niveau de l'intégration de l'empennage horizontal sur l'empennage vertical ; de plus, les charges de l'empennage horizontal sont appliquées plus bas sur l'empennage vertical, ce qui permet de réaliser un empennage vertical plus léger. Les performances de l'avion sont ainsi augmentées. Dans un mode de réalisation préféré, ledit empennage horizontal est fixé sur le plan fixe vertical dudit empennage vertical arrière à une distance de l'emplanture dudit empennage vertical, qui est comprise entre 30 et 70 % de l'envergure de cet empennage vertical, et qui est de préférence sensiblement égale à 35 % de l'envergure. La présente invention présente, de plus, les avantages suivants : comme l'empennage horizontal est abaissé, la déflexion à partir du souffle des hélices et des ailes est augmentée. La traînée d'équilibrage de l'empennage horizontal est alors réduite, ce qui contribue à améliorer la traînée de l'avion ; au sommet, avec l'empennage horizontal dans la position conforme à l'invention, une barrière naturelle est crée entre les moteurs et le sommet de l'empennage vertical. Une partie de l'empennage vertical est ainsi protégée contre des flux perturbateurs, en particulier lorsque des inverseurs de poussée sont activés. La présente invention permet donc de : réduire la stabilité naturelle de l'avion à travers l'augmentation du gradient de déflexion à la location de l'empennage horizontal ; augmenter l'efficacité aérodynamique de l'empennage vertical due au dérapage afin de réduire sa surface, tout en permettant à l'empennage horizontal d'équilibrage de réaliser des débattements ; et - appliquer les charges de l'empennage horizontal plus bas sur l'empennage vertical, afin de réduire la masse de l'empennage vertical. Grâce à ces caractéristiques, on améliore la manoeuvrabilité de l'avion et on réduit à la fois la masse et la surface des empennages horizontal et vertical, ce qui permet donc d'améliorer les performances de l'avion. 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 schématique en perspective, de l'avant et du dessus, de la partie arrière d'un avion à empennage en croix, conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue schématique de la partie arrière d'un avion usuel à empennage en T, sur lequel on a mis en évidence sous forme de traits superposés les caractéristiques conformes à la présente invention. L'avion 1 conforme à l'invention et représenté partiellement sur la figure 1, comporte, de façon usuelle : un fuselage 2, dont seule la partie arrière 3 est représentée ; deux ailes (non représentées) qui sont disposées de façon usuelle, latéralement et symétriquement, par rapport audit fuselage 2 ; un empennage vertical arrière 4 comprenant un plan fixe vertical 5 et au moins une gouverne de direction 6 ; un empennage horizontal 7 qui est fixé sur ledit plan fixe vertical 5 de l'empennage vertical 4. Cet empennage horizontal 7 comporte deux parties d'empennage 8 qui sont agencées symétriquement par rapport à l'empennage vertical 4 et dont chacune comprend un plan fixe horizontal 9 et au moins une gouverne de profondeur 10 ; et deux turbopropulseurs 11 qui sont disposés à l'arrière dudit fuselage, de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'avion 1. Selon l'invention, ledit empennage horizontal 7 est fixé sur le plan fixe vertical 5 de l'empennage vertical 4 à une distance D de l'emplanture 12 dudit empennage vertical 4 sur le fuselage 2, qui est inférieure à 80% de l'envergure E de cet empennage vertical 4, c'est-à-dire dans une position abaissée par rapport à un empennage usuel en T. Cette architecture permet d'obtenir un empennage dit «en croix». Dans un mode de réalisation préféré, ladite distance D est comprise entre 30 et 70 % de l'envergure E, et est de préférence sensiblement égale à 35 % de cette envergure E. Dans l'architecture conforme à l'invention avec un empennage en croix : l'empennage horizontal 7 est monté à une hauteur de l'empennage vertical 4 où existe une largeur supplémentaire pour les contraintes d'intégration. Ceci permet de réduire les cordes et d'augmenter l'envergure de l'empennage vertical, ce qui accroît l'allongement ; tout en permettant à l'empennage horizontal d'équilibrage de réaliser des déflexions, la surface de l'empennage vertical 4 existant à la partie supérieure peut être utilisée comme carénage ; l'efficacité de l'empennage vertical 4 est alors augmentée en raison de l'augmentation de l'allongement et de la suppression du carénage additionnel au niveau de l'intégration de l'empennage horizontal 7 sur l'empennage vertical 4 ; et de plus de plus, les charges de l'empennage horizontal 7 sont appliquées plus bas sur l'empennage vertical 4, ce qui permet de réaliser un empennage vertical 4 plus léger. Sur la figure 2, on a représenté la partie arrière 13 d'un avion usuel à empennage en T, et on a mis en évidence : - à l'aide de traits continus épais 14 et 15, les contours respectivement de l'empennage vertical 16 et de l'emplanture de l'empennage horizontal 17 dudit avion usuel à empennage en T ; et - à l'aide de traits mixtes épais 18 et 19, les contours respectivement de l'empennage vertical et de l'emplanture de l'empennage horizontal d'un avion 1 conforme à l'invention à empennage en croix. Par conséquent, par rapport à un empennage usuel en T, 5 l'architecture conforme à la présente invention permet : d'augmenter l'allongement ; de réduire l'effilement ; de se passer carénage additionnel au niveau de l'intégration de l'empennage horizontal 7 sur l'empennage vertical 4. 10 La présente invention présente, de plus, les avantages suivants : comme l'empennage horizontal 7 est abaissé, la déflexion relative au souffle des hélices et ailes est augmentée. La traînée d'équilibrage de l'empennage horizontal 7 est alors réduite, ce qui contribue à améliorer la traînée de l'avion 1 ; et 15 à la partie supérieure, avec l'empennage horizontal 7 dans la position conforme à l'invention, une barrière naturelle est crée entre les moteurs et le sommet de l'empennage vertical 4. Une partie de l'empennage vertical 4 est ainsi protégée contre des flux perturbateurs, en particulier lorsque des inverseurs de poussée (non représentés) de l'avion 1 sont activés. 20 REVENDICATIONS1. Avion comportant : un fuselage (2) ; deux ailes disposées latéralement par rapport audit fuselage (2) ; un empennage vertical arrière (4) comprenant un plan fixe vertical (5) et au moins une gouverne de direction (6) ; un empennage horizontal (7) qui est fixé sur ledit plan fixe vertical (5) ; et deux turbopropulseurs (11) qui sont disposés à l'arrière dudit fuselage (2), caractérisé en ce que ledit empennage horizontal (7) est fixé sur le plan fixe vertical (5) dudit empennage vertical (4) à une distance de l'emplanture (12) dudit empennage vertical (4), qui est inférieure à 80% de l'envergure de cet empennage vertical (4). 2. Avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit empennage horizontal (7) est fixé sur le plan fixe vertical (5) dudit empennage vertical (4) à une distance de l'emplanture (12) dudit empennage vertical (4), qui est comprise entre 30 et 70 % de l'envergure de cet empennage vertical (4). 3. Avion selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite distance est sensiblement égale à 35 % de l'envergure de l'empennage vertical (4).