Brevet FR3070036A1 — publié le 20190215

AERONEF COMPRENANT UN DISPOSITIF DE CONDITIONNEMENT D'AIR POSITIONNE DANS LA POINTE AVANT DE L'AERONEF La présente demande se rapporte à un aéronef comprenant un dispositif de conditionnement d'air positionné dans la pointe avant de l'aéronef. Comme illustré sur les figures 1 et 2, un aéronef 10 comprend un fuselage 12, qui s'étend d'une pointe avant 14 jusqu'à une pointe arrière 16, ainsi que deux ailes 18, 18'. Pour se déplacer au sol, l'aéronef comprend un train d'atterrissage 20 avant disposé sous la pointe avant 14 et deux trains d'atterrissage principaux 22, 22' disposés sous les ailes 18, 18'. Chaque train d'atterrissage 20, 22, 22' est mobile entre une position déployée et une position repliée dans une case de train. Les cases de train destinées aux trains d'atterrissage principaux 22, 22' sont positionnées à l'intérieur d'un carénage ventral 24 disposé sous le fuselage 10 dans la zone de jonction entre le fuselage 12 et les ailes 18, 18'. Comme illustré sur les figures 3A et 3B, l'aéronef comprend également au moins une cabine 26 dont l'air est conditionné à des conditions déterminées, adaptées pour les personnes présentes dans la cabine. A cet effet, l'aéronef comprend un ensemble de production et de distribution d'air conditionné qui comprend : - Un circuit de recirculation 28 configuré pour prélever l'air dans la cabine 26, - Un dispositif de conditionnement d'air qui comporte : o Deux systèmes de traitement 30 configurés pour adapter l'air prélevé au niveau des motorisations aux conditions déterminées, o Un système de mélange 32 configuré pour mélanger l'air traité par les systèmes de traitement 30 avec l'air prélevé dans la cabine 26 et acheminé par le circuit de recirculation 28, et - Un circuit de distribution d'air frais 34 configuré pour acheminer l'air sortant du système de mélange 32 jusqu'à la cabine 26. Le dispositif de conditionnement d'air qui comporte les systèmes de traitement 30 et le système de mélange 32 est positionné à l'intérieur du carénage ventral 24. Le système de mélange 32 est positionné en partie médiane et les systèmes de traitement 30 sont disposés 2 de part et d'autre du système de mélange 32 à l'arrière des zones de jonction entre les ailes 18, 18' et le fuselage 12. Comme illustré sur la figure 4, chaque système de traitement 30 comprend un circuit d'air de refroidissement 36 qui s'étend depuis une écope 38 débouchant sur le carénage ventral 24, 5 plus particulièrement dans la zone située à l'arrière de chaque aile 18, 18', jusqu'à une sortie d'air 40 décalée vers l'arrière de l'aéronef par rapport à l'écope 38 ainsi qu'un circuit d'air chaud 42 qui s'étend d'une motorisation jusqu'au système de mélange 32. Chaque système de traitement 30 comprend également, dans le sens de l'écoulement du flux d'air circulant dans le circuit d'air chaud 42, un premier échangeur thermique 44 entre le 10 circuit de refroidissement 36 et le circuit d'air chaud 42, un compresseur 46, un deuxième échangeur thermique 44' entre le circuit de refroidissement 36 et le circuit d'air chaud 42, un réchauffeur 48, un condenseur 50, un extracteur d'eau 52 et un ventilateur 54. En sortie du ventilateur 54, l'air provenant des motorisations est asséché, à la température et à la pression requises pour être mélangé dans le système de mélangeur 32. 15 Pour que les écopes 38 des deux systèmes de traitement de l'air 30 soient efficaces, elles sont placées de part et d'autre du fuselage. Par conséquent, les deux systèmes de traitement 30 de l'air sont écartés et sont positionnés de part et d'autre de la section la plus large de l'aéronef. Le système de mélange 32 comprend un mélangeur 56 dans lequel sont mélangés l'air 20 provenant des systèmes de traitement 30 et l'air provenant du circuit de recirculation 28 ainsi que différents accessoires pour traiter l'air notamment, comme par exemple des filtres 58, et/ou pour réguler son flux, comme par exemple un ventilateur de circulation 60. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 5, le mélangeur 56 est orienté verticalement, les conduits du circuit de recirculation 28 et des systèmes de traitement 30 étant connectés en 25 partie inférieure du mélangeur 56 et les conduits du circuit de distribution d'air frais 34 étant connectés en partie supérieure. Le système de mélange 32 et ses accessoires étant de plus en plus volumineux, en raison des besoins de plus en plus importants en air climatisé, et les systèmes de traitement en air 30 étant espacés, le carénage ventral 24 doit recouvrir un volume important et forme des excroissances 62 de part et d'autre du fuselage, comme illustré sur la figure 2, qui impactent 3 les performances aérodynamiques de l'aéronef et par conséquent sa consommation en carburant. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un aéronef comprenant un fuselage qui présente une 5 pointe avant qui comprend, au-dessous d'un plancher, une soute technique principale et une zone avant répartie en une case de train avant ainsi qu'une soute technique secondaire positionnée au-dessus de la case de train avant, l'aéronef comprenant un ensemble de production et de distribution d'air conditionné qui comporte au moins: - Un circuit de recirculation configuré pour prélever l'air dans au moins une cabine de 10 l'aéronef, - Un circuit de distribution d'air conditionné configuré pour injecter de l'air conditionné dans la cabine, - Un dispositif de conditionnement d'air qui comporte : o Au moins un système de traitement d'air, et 15 o Un système de mélange configuré pour mélanger l'air traité par le ou les système(s) de traitement d'air avec l'air prélevé dans au moins une cabine et acheminé par le circuit de recirculation. Selon l'invention, le dispositif de conditionnement d'air est positionné au moins en partie dans la pointe avant de l'aéronef. Le dispositif de conditionnement d'air n'étant plus 20 positionné à l'intérieur du carénage ventral, il est possible de réduire les dimensions dudit carénage ventral, et par conséquent d'améliorer les performances aérodynamiques de l'aéronef. Selon une autre caractéristique, le système de mélange comprend un mélangeur orienté horizontalement qui présente au moins une sortie de mélangeur orientée vers l'avant de 25 l'aéronef et reliée au circuit de distribution d'air conditionné. Selon une autre caractéristique, le mélangeur comprend au moins une entrée de mélangeur reliée à un collecteur positionné à l'arrière et dans le prolongement du mélangeur, le collecteur présentant au moins une entrée reliée au circuit de recirculation. Selon une architecture d'intégration, le mélangeur est positionné au-dessus de la case de 30 train avant, dans la zone technique secondaire. Le collecteur est décalé vers l'arrière par rapport à la case de train avant. 4 Selon une autre caractéristique, chaque système de traitement d'air comprend : - un circuit d'air de refroidissement qui s'étend depuis une première écope débouchant au niveau du fuselage de la pointe avant jusqu'à une sortie d'air débouchant au niveau du fuselage et décalée vers l'arrière de l'aéronef par rapport à la première 5 écope, et - un circuit de conditionnement d'air qui s'étend depuis une deuxième écope jusqu'à une sortie connectée au mélangeur et qui comporte des équipements pour conditionner l'air prélevé à l'extérieur de l'aéronef à des caractéristiques déterminées tel qu'au moins un échangeur thermique entre des flux d'air circulant dans le circuit 10 d'air de refroidissement et le circuit de conditionnement d'air. Selon une autre caractéristique, la sortie de chaque circuit de conditionnement d'air est reliée en partie inférieure du collecteur. Selon une architecture d'intégration, la majorité des équipements de chaque circuit de conditionnement d'air sont positionnés sous et de part et d'autre du collecteur. 15 Les premières et deuxièmes écopes et les échangeurs sont positionnés dans la soute technique secondaire, de part et d'autre de la case de train avant. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : 20 - La figure lest une vue latérale d'un aéronef, - La figure 2 est une vue de face d'un aéronef qui illustre l'art antérieur, - La figure 3A est une représentation schématique vue de côté d'un aéronef équipé d'un ensemble de production et de distribution d'air conditionné qui illustre l'art antérieur, 25 - La figure 3B est une représentation schématique vue de face d'un aéronef équipé d'un ensemble de production et de distribution d'air conditionné qui illustre l'art antérieur, - La figure 4 est une vue en perspective d'un système de traitement d'air qui illustre un mode de réalisation de l'art antérieur, 30 - La figure 5 est une vue en perspective d'un système de mélange qui illustre un mode de réalisation de l'art antérieur, 5 - La figure 6A est une représentation schématique vue de côté d'un aéronef équipé d'un ensemble de production et de distribution d'air conditionné qui illustre un mode de réalisation de l'invention, - La figure 6B est une représentation schématique vue de face d'un aéronef équipé 5 d'un ensemble de production et de distribution d'air conditionné qui illustre un mode de réalisation de l'invention, - La figure 7 est une vue de côté d'une pointe avant d'un aéronef intégrant un dispositif de conditionnement d'air qui illustre un mode de réalisation de l'invention, - La figure 8 est une vue arrière d'une pointe avant d'un aéronef intégrant un dispositif 10 de conditionnement d'air qui illustre un mode de réalisation de l'invention, - La figure 9 est une vue de dessus d'une pointe avant d'un aéronef intégrant un dispositif de conditionnement d'air qui illustre un mode de réalisation de l'invention, - La figure 10 est une vue en perspective depuis le dessus d'un dispositif de conditionnement d'air qui illustre un mode de réalisation de l'invention, et 15 - La figure 11 est une vue en perspective depuis le dessous d'un dispositif de conditionnement d'air qui illustre un mode de réalisation de l'invention. Comme illustré sur les figures 6A et 6B, un aéronef 70 comprend un fuselage 72, qui s'étend d'une pointe avant 74 jusqu'à une pointe arrière 76, ainsi que deux ailes 78, 78' reliées au fuselage 72. Entre la pointe avant 74 et la pointe arrière 76, le fuselage 70 est composé de 20 tronçons. Pour la suite de la description, une direction longitudinale est parallèle à l'axe longitudinal de l'aéronef également appelé axe de roulis. Un plan transversal est un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Un plan médian vertical est un plan vertical qui passe par l'axe de révolution des tronçons du fuselage 12. Les termes avant et arrière font référence au sens 25 d'écoulement de l'air autour de l'aéronef en vol, l'extrémité avant du fuselage de l'aéronef pénétrant dans l'air. La pointe avant 74 correspond à la portion du fuselage 72 qui est située à l'extrémité avant du fuselage, qui a une section évolutive qui diminue de l'arrière vers l'avant jusqu'à devenir nulle et qui est contiguë avec une autre portion du fuselage présentant une section 30 sensiblement constante. 6 Pour se déplacer au sol, l'aéronef comprend un train d'atterrissage avant 80 et deux trains d'atterrissage principaux 82, 82' disposés sous les ailes 78, 78'. Chaque train d'atterrissage 80, 82, 82' est mobile entre une position déployée et position repliée dans une case de train. La case de train avant C80 destinée au train d'atterrissage avant 80 est positionnée dans la 5 pointe avant 74. Comme illustré sur la figure 7, la pointe avant 74 est scindée en au moins deux zones superposées et séparées par un plancher 84. La pointe avant 74 comprend, au-dessus du plancher 84, une cabine appelée cockpit 86 et, sous le plancher 84, une zone avant dans laquelle est positionnée la case de train avant C80 et une zone arrière qui forme une soute 10 technique principale 88. La partie de la zone avant intercalée entre la case de train avant C80, le plancher 84 et la soute technique principale 88 est appelée soute technique secondaire 88'. La soute technique principale 88 et la soute technique secondaire 88' sont séparées par un plan transversal 91 positionné dans le même plan que la paroi arrière de la case de train avant C80. 15 L'aéronef 70 comprend, à l'intérieur du fuselage 72, au moins une cabine 90 dont l'air est conditionné à des caractéristiques déterminées, adaptées pour les personnes présentes dans la cabine 90. Le cockpit 86 est assimilé à une cabine et se trouve donc être l'une des cabines dont l'air est conditionné. La cabine des passagers en est une autre. A cet effet, l'aéronef comprend un ensemble de production et de distribution d'air 20 conditionné qui comporte au moins : - Un circuit de recirculation 92 configuré pour prélever l'air dans au moins une cabine 90 de l'aéronef, - Un circuit de distribution d'air conditionné 94 configuré pour injecter de l'air conditionné dans la cabine 90, 25 - Un dispositif de conditionnement d'air 96 qui comporte : o Au moins un système de traitement d'air 98.1, 98.2, o Un système de mélange 100 configuré pour mélanger l'air traité par les systèmes de traitement d'air 98.1, 98.2 avec l'air prélevé dans au moins une cabine 90 et acheminé par le circuit de recirculation 92. 7 Généralement, le dispositif de conditionnement d'air 96 comprend deux systèmes de traitement d'air 98.1, 98.2, disposés de manière symétrique par rapport au plan médian vertical de l'aéronef. Selon un mode de réalisation, le circuit de distribution d'air conditionné 94 comprend 5 plusieurs conduits 102 permettant de canaliser l'air sortant du système de mélange 100 jusqu'à plusieurs bouches d'aération 104. Le circuit de recirculation 92 comprend plusieurs conduits 106 permettant de collecter l'air présent dans la cabine 90 via des bouches d'aspiration 108 et de le canaliser jusqu'au système de mélange 100. Le circuit de recirculation 92 et le circuit de distribution d'air conditionné 94 ne sont pas plus 10 décrits car ils peuvent être identiques à ceux de l'art antérieur. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de conditionnement d'air 96 est positionné, au moins en partie, dans la pointe avant 74 de l'aéronef. Le fait de déplacer le dispositif de conditionnement d'air de l'intérieur du carénage ventral 109 vers la pointe avant 74 permet de réduire les dimensions du carénage ventral 109 et par conséquent d'améliorer 15 les performances aérodynamiques de l'aéronef. Le système de mélange 100 comprend un mélangeur 110 orienté horizontalement qui présente au moins une sortie de mélangeur 112 reliée au circuit de distribution d'air conditionné 94. Selon un mode de réalisation, le mélangeur 110 comprend deux sorties de mélangeur 112, 112' orientées vers l'avant de l'aéronef, chaque sortie de mélangeur 112, 20 112' étant reliée respectivement à un conduit coudé 114, 114' configuré pour réorienter le flux d'air vers l'arrière de l'aéronef. Chaque conduit coudé 114, 114' communique avec un conduit de distribution d'air conditionné 116, 116' relié au circuit de distribution d'air conditionné 94. Le mélangeur 110 comprend au moins une entrée de mélangeur reliée à un collecteur 118 25 positionné à l'arrière et dans le prolongement du mélangeur 110, le collecteur 118 présentant au moins une entrée reliée au circuit de recirculation 92. Selon un mode de réalisation, le collecteur 118 comporte des premier et deuxième conduits 120, 120', orientés vers l'arrière de l'aéronef et reliés au circuit de recirculation 92, et un conduit central 122 configuré pour pouvoir connecter une source d'air extérieure à l'aéronef. 8 Le système de mélange 100 comprend également des accessoires pour notamment traiter l'air, comme par exemple des filtres 124, et/ou réguler l'air, comme par exemple des ventilateurs 126. Selon une configuration, le mélangeur 110 et les conduits coudés 114, 114' sont positionnés 5 au-dessus de la case de train avant C80 dans la soute technique secondaire 88'. Le collecteur 118 et les accessoires comme les filtres 124 et les ventilateurs 126 sont décalés vers l'arrière par rapport à la case de train avant C80, dans la soute technique principale 88. Chaque système de traitement d'air 98.1, 98.2 comprend un circuit d'air de refroidissement 128.1, 128.2 qui s'étend depuis une première écope 130.1, 130.2 débouchant au niveau du 10 fuselage de la pointe avant 74 jusqu'à une sortie d'air 132.1, 132.2 débouchant au niveau du fuselage et décalée vers l'arrière de l'aéronef par rapport à l'écope 130.1, 130.2. Le fait de positionner les premières écopes 130.1, 130.2 au niveau de la pointe avant 74, qui a une section évolutive qui augmente de l'avant vers l'arrière, favorise l'introduction de l'air dans le circuit d'air de refroidissement 128.1, 128.2. 15 Chaque circuit d'air de refroidissement 128.1, 128.2 comprend, selon le sens d'écoulement du flux d'air, au moins un échangeur thermique 134.1, 134.1' et 134.2, 134.2' et un ventilateur 136.1, 136.2. Chaque système de traitement d'air 98.1, 98.2 comprend un circuit de conditionnement d'air 138.1, 138.2 qui s'étend depuis une deuxième écope 140.1, 140.2 jusqu'à une sortie 142.1, 20 142.2 connectée au mélangeur 110, notamment via le collecteur 118 et qui comporte des équipements pour conditionner l'air prélevé à l'extérieur de l'aéronef aux caractéristiques déterminées, en matière de température, de pression et/ou de débit, pour être injecté dans le circuit de distribution d'air conditionné via le système de mélange 100. Ces équipements comprennent au moins un échangeur thermique 134.1, 134.2, 134.1', 134.2' entre les flux 25 d'air circulant dans le circuit d'air de refroidissement 128.1, 128.2 et le circuit de conditionnement d'air 138.1, 138.2. Dans la mesure où le collecteur 118 est disposé à l'arrière de la case de train avant C80, dans le prolongement du collecteur 110 qui est positionné au-dessus de la case de train C80, le collecteur 118 est écarté du fuselage 72, ce qui permet de relier la sortie 142.1, 142.2 de 30 chaque circuit de conditionnement d'air 138.1, 138.2 en partie inférieure du collecteur 118. Cette zone située entre le collecteur 110 et le fuselage 72 permet l'intégration d'au moins 9 une partie des équipements des circuits de conditionnement d'air 138.1, 138.2. Ainsi, la majorité des équipements des circuits de conditionnement d'air 138.1, 138.2 sont positionnés sous et de part et d'autre du collecteur 118 ce qui permet d'obtenir une intégration très compacte et ce qui facilite l'accès à ces différents équipements. 5 Selon un mode de réalisation, les équipements des circuits de conditionnement d'air 138.1 et 138.2 comprennent, notamment dans le sens d'écoulement du flux d'air, un premier échangeur thermique 134.1, 134.2 entre le circuit d'air de refroidissement 128.1, 128.2 et le circuit de conditionnement d'air 138.1, 138.2, un compresseur 144, un deuxième échangeur thermique 134.1', 134.2' entre le circuit d'air de refroidissement 128.1, 128.2 et le circuit de 10 conditionnement d'air 138.1, 138.2, un système d'extraction d'eau 146 et un ventilateur 148. Selon un mode de réalisation, les premières et deuxièmes écopes 130.1, 130.2, 140.1, 140.2 et les échangeurs 134.1, 134.2, 134.1', 134.2' sont positionnés dans la soute technique secondaire 88' de part et d'autre de la case de train avant C80. Les premières et deuxièmes écopes 130.1, 130.2, 140.1, 140.2 sont positionnées sensiblement dans un même plan 15 transversal, les deuxièmes écopes 140.1 et 140.2 étant décalées vers le bas par rapport aux premières écopes 130.1 et 130.2. Les ventilateurs 136.1, 136.2 et les sorties d'air 132.1 et 132.2 du circuit d'air de refroidissement 128.1, 128.2 sont disposés dans la soute technique principale 88. Les autres équipements des circuits de conditionnement d'air 138.1, 138.2 sont également 20 positionnés dans la soute technique principale 88 en dessous du collecteur 118, les sorties 142.1, 142.2 des circuits de conditionnement d'air 138.1, 138.2 étant connectées sous le collecteur 118 du mélangeur 110. Le fait de disposer le mélangeur 110 en position horizontale dans la soute technique secondaire 88' au-dessus de la case de train avant C80 et les échangeurs thermiques 134.1, 25 134.1' et 134.2, 134.2' des systèmes de traitement d'air 98.1, 98.2 de part et d'autre de la case de train permet d'obtenir un ensemble compact qui optimise l'encombrement de la soute technique secondaire 88'. Selon l'invention, la majorité des éléments formant le dispositif de conditionnement d'air 96 sont positionnés en périphérie de la case de train avant C80. 30 Les parties des systèmes de traitement d'air 98.1 et 98.2 et du système de mélange 100 positionnées dans la soute technique principale 88 sont relativement compacts du fait que 10 les sorties des circuits de conditionnement d'air 138.1, 138.2 soient connectées sous le collecteur 118 du mélangeur 110. Par conséquent, le dispositif de conditionnement d'air REVENDICATIONS1. Aéronef comprenant un fuselage (12) qui présente une pointe avant (74), l'aéronef comprenant un ensemble de production et de distribution d'air conditionné qui comporte au moins : - Un circuit de recirculation (92) configuré pour prélever l'air dans au moins une cabine (90) de l'aéronef, - Un circuit de distribution d'air conditionné (94) configuré pour injecter de l'air conditionné dans la cabine (90), - Un dispositif de conditionnement d'air (96) qui comporte : o Au moins un système de traitement d'air (98.1, 98.2), et o Un système de mélange (100) configuré pour mélanger l'air traité par le ou les système(s) de traitement d'air (98.1, 98.2) avec l'air prélevé dans au moins une cabine (90) et acheminé par le circuit de recirculation (92), caractérisé en ce que le dispositif de conditionnement d'air (96) est positionné au moins en partie dans la pointe avant (74) de l'aéronef. 2. Aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de mélange (100) comprend un mélangeur (110) orienté horizontalement qui présente au moins une sortie de mélangeur (112) orientée vers l'avant de l'aéronef et reliée au circuit de distribution d'air conditionné (94). 3. Aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mélangeur (110) comprend au moins une entrée de mélangeur reliée à un collecteur (118) positionné à l'arrière et dans le prolongement du mélangeur (110), le collecteur (118) présentant au moins une entrée reliée au circuit de recirculation (92). 4. Aéronef selon la revendication 2, la pointe avant (74) comprenant au-dessous d'un plancher (84) une soute technique principale (88) et une zone avant répartie en une case de train avant (C80) et une soute technique secondaire (88') positionnée au-dessus de la case de train avant (C80), caractérisé en ce que le mélangeur (110) est positionné au-dessus de la case de train avant (C80), dans la zone technique secondaire (88'). 5. Aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le collecteur (118) est décalé vers l'arrière par rapport à la case de train avant (C80). 12 6. Aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque système de traitement d'air (98.1, 98.2) comprend : - un circuit d'air de refroidissement (128.1, 128.2) qui s'étend depuis une première écope (130.1, 130.2) débouchant au niveau du fuselage de la pointe avant (74) 5 jusqu'à une sortie d'air (132.1, 132.2) débouchant au niveau du fuselage (72) et décalée vers l'arrière de l'aéronef par rapport à la première écope (128.1, 128.2), et - un circuit de conditionnement d'air (138.1, 138.2) qui s'étend depuis une deuxième écope (140.1, 140.2) jusqu'à une sortie (142.1, 142.2) connectée au mélangeur (110) et qui comporte des équipements pour conditionner l'air prélevé à l'extérieur de 10 l'aéronef à des caractéristiques déterminées tel qu'au moins un échangeur thermique (134.1, 134.2, 134.1', 134.2') entre des flux d'air circulant dans le circuit d'air de refroidissement (128.1, 128.2) et le circuit de conditionnement d'air (138.1, 138.2). 7. Aéronef selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la sortie (142.1, 142.2) de chaque circuit de conditionnement d'air (138.1, 138.2) est reliée en partie inférieure du 15 collecteur (118). 8. Aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la majorité des équipements de chaque circuit de conditionnement d'air (138.1, 138.2) sont positionnés sous et de part et d'autre du collecteur (118). 9. Aéronef selon l'une des revendications précédentes, la pointe avant (74) comprenant 20 au-dessous d'un plancher (84) une soute technique principale (88) et une zone avant répartie en une case de train avant (80) et une soute technique secondaire (88') positionnée au-dessus de la case de train avant (80), caractérisé en ce que les premières et deuxièmes écopes (130.1, 130.2, 140.1, 140.2) et les échangeurs (134.1, 134.2, 134.1', 134.2') sont positionnés dans la soute technique secondaire (88') de part et d'autre de la case de train 25 avant (C80).