Brevet FR3052742A1 — publié le 20171222

Aéronef présentant des gouvernes de profondeur indépendantes DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un aéronef présentant un plan horizontal réglable (PHR) et des gouvernes de profondeur dissociées du plan horizontal réglable. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La Fig. 1 est une vue de dessus d'un aéronef 10 de l'état de la technique qui comporte un fuselage 12 de part et d'autre duquel est fixée une aile 14a-b qui supporte un ou plusieurs moteur(s) 16a-b. A l'arrière, l'aéronef 10 comporte également un plan horizontal 18a-b qui est mobile en rotation autour d'un axe horizontal et qui s'étend de part et d'autre du fuselage 12. Un tel plan horizontal est appelé plan horizontal réglable (PHR). L'aéronef 10 présente également, monté de part et d'autre du fuselage 12 et sur le plan horizontal réglable 18a-b, une gouverne de profondeur 20a-b qui est mobile en rotation autour d'un axe horizontal et qui est placée au bord de fuite du plan horizontal réglable 18a-b. La fixation de la gouverne de profondeur 20a-b sur le plan horizontal réglable 18a-b est réalisée par une charnière. L'aéronef 10 comporte également une dérive 22 à l'arrière de laquelle est montée mobile autour d'un axe vertical, une gouverne de direction 24. Le plan horizontal réglable 18a-b est manoeuvré par un actionneur et assure l'équilibrage de l'aéronef 10 à long terme. Chaque gouverne de profondeur 20a-b est également manoeuvrée par un ou plusieurs autres actionneurs et assure l'équilibrage de l'aéronef 10 à court terme ainsi que les manoeuvres de l'aéronef 10. Quand une gouverne de profondeur 20a-b est braquée vers le haut, elle réduit l'incidence de décrochage du plan horizontal réglable 18a-b. Cette incidence de décrochage joue un rôle important lors d'une manoeuvre à piquer (rendu de main) de l'aéronef 10 pour rétablir la vitesse, et la réduction de l'incidence de décrochage conduit à augmenter la taille du plan horizontal réglable 18a-b pour compenser les effets de cette réduction. En outre, le braquage de la gouverne de profondeur 20a-b génère une forte variation du moment de charnière sur le plan horizontal réglable 18a-b, et donc une forte force axiale sur l'actionneur manoeuvrant le plan horizontal réglable 18a-b. 3052742 2 Pour compenser ces éléments, il est alors nécessaire de surdimensionner le plan horizontal réglable 18a-b et chaque actionneur, ce qui a un impact sur le poids et l'encombrement des équipements, et sur les besoins en énergie. EXPOSE DE L'INVENTION 5 Un objet de la présente invention est de proposer un aéronef présentant un plan horizontal réglable et des gouvernes de profondeur dissociées du plan horizontal réglable. A cet effet, est proposé un aéronef comportant : - une structure présentant un plan médian XZ et comprenant : 10 - un fuselage, et - une dérive fixée à l'arrière du fuselage, - un plan horizontal réglable monté mobile en rotation autour d'un axe horizontal sur une première partie de la structure, de part et d'autre du plan médian XZ, et à l'arrière, 15 - deux gouvernes de profondeur montées mobiles en rotation autour d'un axe horizontal sur une deuxième partie de la structure de part et d'autre du plan médian XZ et indépendamment du plan horizontal réglable. Dans un tel aéronef, les gouvernes de profondeur n'ont plus d'impact sur le plan horizontal réglable ce qui permet entre autres une réduction des dimensions du plan 20 horizontal réglable, ainsi que de l'actionneur le manoeuvrant. Selon un mode de réalisation particulier, la première partie de la structure est une partie arrière du fuselage. Selon une première variante, la deuxième partie de la structure est la dérive. Selon une deuxième variante, la deuxième partie de la structure est une partie 25 avant du fuselage. Selon un autre mode de réalisation particulier, la première partie de la structure est la dérive. Selon une première variante, la deuxième partie de la structure est une partie arrière du fuselage. 30 Selon une deuxième variante, la deuxième partie de la structure est une partie avant du fuselage. Avantageusement, la dérive présente un bord d'attaque et un bord de fuite, et la structure présente à l'intérieur de la dérive : 3052742 3 - un longeron avant s'étendant le long du bord d'attaque, - un longeron arrière s'étendant le long du bord de fuite, - un longeron intermédiaire fixé entre le longeron avant et le longeron arrière et sur lequel chaque gouverne de profondeur est montée mobile en rotation, et 5 - pour chaque gouverne de profondeur, au moins un actionneur monté articulé entre le longeron intermédiaire et la gouverne de profondeur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de 10 réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 est une vue de dessus d'un aéronef de l'état de la technique, la Fig. 2 est une vue de dessus d'un aéronef selon des premiers modes de réalisation de l'invention, 15 la Fig. 3 est une vue de côté d'un aéronef selon les premiers modes de réalisation de l'invention, la Fig. 4 est une vue de côté d'un aéronef selon un autre mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 5 est une vue de côté d'une dérive d'un aéronef selon un mode de 20 réalisation particulier de l'invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION La Fig. 2 et la Fig. 3 montrent un aéronef 100 selon un premier et un deuxième mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 4 montre un aéronef 200 selon un troisième mode de réalisation de l'invention. 25 Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X l'axe longitudinal de l'aéronef 100, 200 ou axe de roulis, orienté positivement dans le sens d'avancement de l'aéronef 100, 200, on appelle Y l'axe transversal ou axe de tangage de l'aéronef 100, 200 qui est horizontal lorsque l'aéronef 100, 200 est au sol, et Z l'axe vertical ou hauteur verticale ou axe de lacet lorsque l'aéronef 100, 200 est au sol, ces trois 30 directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles et formant un repère orthonormé ayant pour origine le centre de gravité de l'aéronef 100, 200. 3052742 4 L'aéronef 100, 200 comporte une structure 150 qui présente un plan médian de symétrie qui est le plan XZ et qui comprend entre autres un fuselage 112 et une dérive 123 fixée à l'arrière du fuselage 112. L'aéronef 100, 200 comporte deux ailes 114a-b fixées de part et d'autre du 5 fuselage 112 où chacune supporte au moins un moteur 116a-b. L'aéronef 100, 200 comporte également une gouverne de direction 124 montée mobile à l'arrière de la dérive 123. Pour le premier et le deuxième mode de réalisation de l'invention, l'aéronef 100 comporte à l'arrière un plan horizontal 118a-b qui est réglable, c'est-à-dire mobile en 10 rotation autour d'un axe horizontal et qui s'étend de part et d'autre du plan médian XZ. Le plan horizontal réglable 118a-b ne présente pas de gouverne de profondeur à son bord de fuite. Pour le troisième mode de réalisation de l'invention, l'aéronef 200 comporte à l'arrière, de part et d'autre de la dérive 123, un plan horizontal réglable 218a. Le plan 15 horizontal réglable 218a ne présente pas de gouverne de profondeur à son bord de fuite. D'une manière générale, l'aéronef 100, 200 présente un plan horizontal réglable 118a-b, 218a qui est monté mobile en rotation autour d'un axe horizontal sur une première partie de la structure 150 de l'aéronef 100, 200 et qui s'étend de part et 20 d'autre de son plan médian XZ, et à l'arrière du fuselage. Dans le premier et le deuxième mode de réalisation, la première partie de la structure 150 est constituée de la partie arrière du fuselage 112. Dans le troisième mode de réalisation, la première partie de la structure 150 est constituée de la dérive 123, formant ainsi un empennage en T (T-Tail en Anglais). 25 L'aéronef 100, 200 présente également deux gouvernes de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a (une seule est vue sur la Fig. 4). Selon le premier mode de réalisation de l'invention, les gouvernes de profondeur 120a-b sont montées sur la dérive 123, de part et d'autre de celle-ci. Chaque gouverne de profondeur 120a-b est mobile en rotation autour d'un axe 30 horizontal. Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, les gouvernes de profondeur 122a-b sont montées sur le fuselage 112, de part et d'autre de celui-ci et à l'avant de celui-ci, prenant ainsi une configuration dite « canard ». Chaque gouverne de profondeur 122a-b est mobile en rotation autour d'un axe horizontal. 3052742 5 Selon le troisième mode de réalisation de l'invention, les gouvernes de profondeur 220a sont montées sur le fuselage 112, de part et d'autre de celui-ci et à l'arrière de celui-ci, c'est-à-dire sensiblement à la verticale de la dérive 123. D'une manière générale, l'aéronef 100, 200 comporte deux gouvernes de 5 profondeur 120a-b, 122a-b, 220a qui sont montées mobiles en rotation autour d'un axe horizontal sur une deuxième partie de la structure 150 de l'aéronef 100, 200 de part et d'autre du plan médian XZ et indépendamment du plan horizontal réglable 118a-b, 218a, c'est-à-dire dissocié de celui-ci et hors de son bord de fuite. Dans le premier mode de réalisation, la deuxième partie de la structure 150 est 10 constituée de la dérive 123. Dans le deuxième mode de réalisation, la deuxième partie de la structure 150 est constituée de la partie avant du fuselage 112. Dans le troisième mode de réalisation, la deuxième partie de la structure 150 est constituée de la partie arrière du fuselage 112. 15 Qu'elles soient placées sur la partie avant ou la partie arrière du fuselage 112, les gouvernes de profondeur 122a-b, 220a doivent être éloignées du centre de gravité de l'aéronef 100, 200 pour produire un moment de tangage. Pour chaque gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a et le plan horizontal réglable 118a-b, 218a, l'aéronef 100, 200 présente un ou plusieurs actionneur(s) qui 20 peuvent être commandés depuis le poste de pilotage de l'aéronef 100, 200 et qui manoeuvrent ladite gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a ou ledit plan horizontal réglable 118a-b, 218a. Un tel aéronef 100, 200 où chaque gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a est indépendante du plan horizontal réglable 118a-b, 218a permet de réduire les 25 dimensions du plan horizontal réglable 118a-b, 218a, ainsi que celles de l'actionneur le manoeuvrant, puisque la gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a n'influe plus sur le plan horizontal réglable 118a-b, 218a et l'incidence de décrochage. De la même manière, l'absence d'actionneur de la gouverne de profondeur sur le plan horizontal réglable 118a-b, 218a diminue la traînée. 30 Il est alors possible d'optimiser l'aérodynamisme de chaque gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a et du plan horizontal réglable 118a-b, 218a sans à avoir à prendre en compte des contraintes liées à l'autre, c'est-à-dire le plan horizontal réglable 118a-b, 218a et la gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a. 3052742 6 Comme les surfaces sont plus petites, l'envergure est réduite et l'efficacité est améliorée grâce à une moindre flexibilité. Lorsque les gouvernes de profondeur 120a-b, 122a-b ne sont pas derrière les ailes 114a-b (premier et deuxième modes de réalisation), elles ne vont pas subir les 5 déflections des ailes 114a-b et auront une meilleure efficacité. Lorsque les gouvernes de profondeur 220a-b sont fixées sur la dérive 123 (troisième mode de réalisation), elles peuvent être positionnées de manière à améliorer l'efficacité de la gouverne de direction 124 et à réduire les dimensions de la dérive 123. 10 Selon un autre mode de réalisation basé sur le troisième mode de réalisation, il est possible de remplacer les gouvernes de profondeur 220a de la partie arrière du fuselage 112, par des gouvernes de profondeur 122a du type « canard » sur la partie avant du fuselage 112. La Fig. 4 montre un mode de fixation d'une gouverne de profondeur 120a sur la 15 dérive 123. La structure interne de la dérive 123 qui fait partie de la structure 150 de l'aéronef 100 présente un longeron avant 502 qui s'étend le long du bord d'attaque de la dérive 123 et un longeron arrière 504 qui s'étend le long du bord de fuite de la dérive 123. La structure interne de la dérive 123 inclut également un longeron intermédiaire 20 506 fixé entre le longeron avant 502 et le longeron arrière 504 et sur lequel chaque gouverne de profondeur 120a-b est montée mobile en rotation. Le déplacement en rotation de chaque gouverne de profondeur 120a-b est commandé par au moins un actionneur 508a-b, qui sont ici au nombre de deux, monté articulé entre le longeron intermédiaire 506 et ladite gouverne de profondeur 120a-b. 25 La commande de l'actionneur 508a-b ou de chaque actionneur 508a-b est réalisée de manière classique depuis le poste de pilotage de l'aéronef 100. Dans les modes de réalisation où les gouvernes de profondeur 122a-b, 220a sont fixées sur le fuselage 112, l'actionneur peut être implanté à l'intérieur du fuselage 112. 30 Du fait de l'indépendance entre le plan horizontal réglable 118a-b, 218a et la gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a, il est possible d'équilibrer aérodynamiquement chaque gouverne de profondeur 120a-b, 122a-b, 220a par rapport à son axe de rotation en la centrant, ce qui permet de diminuer le moment de charnière et, par réduction du bras de levier par rapport à l'axe de rotation de réduire également 3052742 7 son inertie. Ces deux diminutions permettent de réduire les dimensions de l'actionneur. REVENDICATIONS1) Aéronef (100, 200) comportant : - une structure (150) présentant un plan médian XZ et comprenant : - un fuselage (112), et - une dérive (123) fixée à l'arrière du fuselage (112), - un plan horizontal réglable (118a-b, 218a) monté mobile en rotation autour d'un axe horizontal sur une première partie de la structure (150), et s'étendant de part et d'autre du plan médian XZ, et à l'arrière, - deux gouvernes de profondeur (120a-b, 122a-b, 220a) montées mobiles en rotation autour d'un axe horizontal sur une deuxième partie de la structure (150) de part et d'autre du plan médian XZ et indépendamment du plan horizontal réglable (118a-b, 218a). 2) Aéronef (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie de la structure (150) est une partie arrière du fuselage (112). 3) Aéronef (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième partie de la structure (150) est la dérive (123). 4) Aéronef (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième partie de la structure (150) est une partie avant du fuselage (112). 5) Aéronef (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie de la structure (150) est la dérive (123). 6) Aéronef (200) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième partie de la structure (150) est une partie arrière du fuselage (112). 7) Aéronef (200) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième partie de la structure (150) est une partie avant du fuselage (112). 3052742 9 8) Aéronef (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la dérive (123) présente un bord d'attaque et un bord de fuite, et en ce que la structure (150) présente à l'intérieur de la dérive (123) : - un longeron avant (502) s'étendant le long du bord d'attaque, 5 - un longeron arrière (504) s'étendant le long du bord de fuite, - un longeron intermédiaire (506) fixé entre le longeron avant (502) et le longeron arrière (504) et sur lequel chaque gouverne de profondeur (120a-b) est montée mobile en rotation, et - pour chaque gouverne de profondeur (120a-b), au moins un actionneur (508a- 10 b) monté articulé entre le longeron intermédiaire (506) et la gouverne de profondeur (120a-b).