Brevet FR3073820A1 — publié le 20190524

AERONEF COMPORTANT UNE ZONE D'ACCUMULATION DE LIQUIDE ET UN SYSTEME D'EVACUATION DUDIT LIQUIDE VERS L'EXTERIEUR DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un aéronef comportant une zone d'accumulation de liquide ainsi qu'un système d'évacuation du liquide vers l'extérieur de l'aéronef. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un aéronef comporte classiquement des circuits de liquide, comme par exemple des liquides inflammables comme de l'huile ou du carburant ou des liquides non inflammables comme de l'eau. Au cours d'un vol de l'aéronef, il peut être nécessaire de drainer une partie de ces liquides hors de l'aéronef. A cette fin, l'aéronef comporte au moins un drain qui débouche à l'extérieur de la peau de l'aéronef et qui est en communication fluidique avec le circuit de liquide. Pour que le liquide contenu dans le drain soit évacué, il est souhaitable que la pression statique à la sortie du drain soit inférieure à la pression statique de l'atmosphère juste après la sortie du drain. Pour qualifier l'efficacité du drainage, il est connu de calculer un coefficient de pression Cp qui est défini par la formule suivante : Ps -PL P _ ,OU .P 2 LM L Ps est la pression statique à la sortie du drain, PL est la pression statique juste après la sortie du drain, ML est le nombre Mach local juste après la sortie du drain, et y est le coefficient de Laplace. Lorsque la sortie du drain est à fleur de la peau de l'aéronef, le coefficient de pression est nul, ce qui représente une faible efficacité. Pour améliorer cette efficacité, il est connu de fixer un mât de drainage sur l'extérieur de la peau de l'aéronef et de faire déboucher le drain à l'arrière de ce mât afin de profiter de l'écoulement d'air autour du mât de drainage pour attirer le liquide et l'évacuer. Dans ce cas, le coefficient de pression est de l'ordre de -0,3 ce qui représente une efficacité moyenne, mais la présence du mât de drainage a un impact significatif sur la traînée. 2 Une autre solution consiste à prolonger le drain à l'extérieur de la peau perpendiculairement à l'écoulement d'air. Dans ce cas, le coefficient de pression est de l'ordre de -0,7. Bien que ces différentes solutions soient satisfaisantes, il est souhaitable de 5 trouver un moyen permettant d'améliorer encore le coefficient de pression. EXPOSE DE L'INVENTION Un objet de la présente invention est de proposer un aéronef qui comporte une zone d'accumulation de liquide qui est hydrauliquement connectée à un drain qui débouche à l'extérieur de l'aéronef à travers un système d'évacuation qui permet 10 d'améliorer le coefficient de pression. A cet effet, est proposé un aéronef comportant : - une zone d'accumulation susceptible de recevoir une accumulation de liquide, - un drain en communication fluidique avec la zone d'accumulation et débouchant à l'extérieur de l'aéronef par une ouverture, et 15 - un système d'évacuation prenant la forme d'un caisson plongé dans un écoulement d'air, et dont une base est fixée à l'extérieur de l'aéronef et qui est traversé par un tunnel présentant une ouverture amont orientée vers l'amont de l'écoulement d'air et une ouverture aval orientée vers l'aval de l'écoulement d'air, où les parois qui délimitent le tunnel se divisent en une zone amont qui commence au 20 niveau de l'ouverture amont et qui progresse vers l'ouverture aval en prenant la forme d'un profil convergent de l'amont vers l'aval, une zone aval qui finit au niveau de l'ouverture aval et qui remonte vers l'ouverture amont en prenant la forme d'un profil divergent de l'amont vers l'aval, et une zone intermédiaire entre la zone amont et la zone aval, et où l'ouverture du drain débouche dans le tunnel. 25 L'ouverture du drain est ainsi disposée au niveau d'une zone où la pression statique est faible ce qui permet d'obtenir un meilleur coefficient de pression. Avantageusement, l'ouverture du drain débouche au niveau de la zone intermédiaire à travers l'une des parois dudit tunnel. Avantageusement, le tunnel prend une forme globalement rectangulaire et seules 30 la paroi au niveau de laquelle débouche l'ouverture et la paroi qui est en regard participent aux profils convergent et divergent. Selon un mode de réalisation particulier, l'aéronef comporte un turboréacteur double flux avec une veine secondaire et supporté par un mât, la zone d'accumulation 3 est agencée dans le turboréacteur double flux ou dans le mât, et le système d'évacuation est fixé à une paroi périphérique délimitant la paroi extérieure de la veine secondaire et le tunnel est dans la veine secondaire. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'aéronef comporte une peau 5 présentant un enfoncement, et le système d'évacuation est disposé dans ledit enfoncement. Avantageusement, la base du système d'évacuation est partie intégrante de la peau et la peau constitue l'une des parois du tunnel formant les profils des zones amont, intermédiaire et aval. 10 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 réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : 15 la Fig. 1 représente une vue de côté d'un aéronef selon l'invention, la Fig. 2 est une vue en perspective d'un système d'évacuation selon l'invention, la Fig. 3 est une vue en coupe selon le plan III de la Fig. 2 du système d'évacuation, la Fig. 4 est une vue de côté d'un mode de réalisation particulier de l'invention 20 dans le cas d'un turboréacteur double flux, et la Fig. 5 est une vue de côté d'un autre mode de réalisation de l'invention permettant de limiter l'apparition de gel. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en 25 référence au sens d'avancement normal d'un aéronef sauf précision particulière. La Fig. 1 montre un aéronef 10 qui comporte un fuselage 12 de part et d'autre duquel est fixée une aile 14. Sous l'aile 14, l'aéronef 10 comporte un mât 16 qui soutient un moteur 18, en particulier un turboréacteur double flux. Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X l'axe longitudinal 30 de l'aéronef 10 ou axe de roulis, orienté positivement dans le sens d'avancement de l'aéronef 10, on appelle Y l'axe transversal ou axe de tangage de l'aéronef qui est horizontal lorsque l'aéronef est au sol, et Z l'axe vertical ou hauteur verticale ou axe 4 de lacet lorsque l'aéronef est au sol, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles. L'aéronef 10 comporte un certain nombre de zones d'accumulation qui sont représentées par la référence 50. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté 5 sur la Fig. 1, la zone d'accumulation 50 est agencée dans le fuselage, mais elle pourrait être disposée indifféremment dans le mât 16 ou dans le moteur 18. La zone d'accumulation 50 peut être une zone dans laquelle s'accumule un liquide issu d'éventuelles fuites d'un circuit de liquide de l'aéronef, par exemple un circuit hydraulique ou d'eau ou autres, ou dans laquelle s'accumule de l'eau de pluie 10 par exemple par ruissellement. La zone d'accumulation 50 comporte un drain 52 qui débouche à l'extérieur de l'aéronef 10 par une ouverture 54, en particulier au niveau de la peau de l'aéronef 10 et qui est en communication fluidique avec la zone d'accumulation 50. L'aéronef 10 comporte également un système d'évacuation 100 qui est fixé à 15 l' extérieur de l'aéronef 10 au niveau de l'ouverture 54. Le drain 52 est agencé de manière à ce que le liquide provenant de la zone d'accumulation 50 y coule sous l'effet de la gravité. Selon les cas, l'ouverture 54 peut ainsi être orientée vers le bas ou sur un côté. La Fig. 2 et la Fig. 3 montrent un système d'évacuation 100 mis en situation 20 dans l'écoulement d'air 60 généré par le déplacement de l'aéronef 10. Le système d'évacuation 100 prend la forme d'un caisson fixé par sa base 101 à la peau 20 de l'aéronef 10 et traversé par un tunnel 102 qui est orienté parallèlement à un écoulement d'air 60 local, et qui est à l'extérieur de l'aéronef 10, c'est-à-dire ici à l'extérieur de la peau 20. 25 L'écoulement d'air local 60 est généralement parallèle au sens de déplacement de l'aéronef 10, mais dans certaines parties de l'aéronef 10 il peut prendre une autre orientation. Mais d'une manière générale, l'écoulement d'air 60 s'écoule d'un amont vers un aval qui ne sont pas forcément orientés vers l'amont et l'aval de l'aéronef 10. Le tunnel 102 présente ainsi une ouverture amont 104 qui est orientée vers 30 l'amont de l'écoulement d'air 60 et une ouverture aval 106 qui est orientée vers l'aval de l'écoulement d'air 60. Lorsque le système d'évacuation 100 est ainsi placé dans l'écoulement d'air 60, l'air pénètre par l'ouverture amont 104 et ressort par l'ouverture aval 106 après avoir traversé le tunnel 102. L'ouverture aval 106 et l'ouverture amont 104 débouchent à l'extérieur. 5 Les parois intérieures du système d'évacuation 100, c'est-à-dire les parois qui délimitent le tunnel 102 se divisent en une zone amont Z1 qui commence au niveau de l'ouverture amont 104 et qui progresse vers l'ouverture aval 106 en prenant la forme d'un profil convergent de l'amont vers l'aval par rapport au sens d'écoulement de 5 l'écoulement d'air 60, une zone aval Z3 qui finit au niveau de l'ouverture aval 106 et qui remonte vers l'ouverture amont 104 en prenant la forme d'un profil divergent de l'amont vers l'aval par rapport au sens d'écoulement de l'écoulement d'air 60, et une zone intermédiaire Z2 entre la zone amont Z1 et la zone aval Z3. La zone intermédiaire Z2 peut être une zone où le profil reste constant, mais 10 cette zone intermédiaire Z2 peut également être réduite à l'intersection entre la zone amont Z1 et la zone aval Z3 si le changement de profil est instantané entre la zone amont Z1 et la zone aval Z3. Ainsi, l'écoulement d'air 60 qui traverse le tunnel 102 voit sa vitesse augmentée et sa pression statique diminuée en traversant la zone amont Z1, puis l'écoulement 15 d'air voit sa vitesse diminuée et sa pression statique augmentée en traversant la zone aval Z3. L'ouverture 54 du drain 52 est ainsi disposée au niveau d'une zone où la pression statique est faible ce qui permet d'obtenir un meilleur coefficient de pression. L'ouverture 54 du drain 52 peut déboucher dans le tunnel 102 au niveau de la 20 zone amont Z1 ou de la zone aval Z3, mais de manière optimale, l'ouverture 54 du drain 52 débouche dans le tunnel 102 au niveau de la zone intermédiaire Z2 à travers l'une des parois dudit tunnel 102. L'ouverture 54 du drain 50 est ainsi disposée au niveau de la zone intermédiaire Z2 où la pression statique est minimale ce qui permet d'obtenir un coefficient de 25 pression qui peut atteindre -1, ou moins. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté ici, le tunnel 102 prend une forme globalement rectangulaire et seules la paroi au niveau de laquelle débouche l'ouverture 54 et la paroi qui est en regard, c'est-à-dire ici les parois qui sont disposées au-dessus ou au-dessous du tunnel 102, participent aux profils convergent et 30 divergent, c'est-à-dire que les parois latérales restent verticales et planes. Mais dans un autre mode de réalisation, il est possible de prévoir que les parois latérales sont également modifiées pour participer aux profils convergent et divergent. 6 Bien sûr, le tunnel 102 peut prendre une autre forme et présenter par exemple une section circulaire. Les zones amont Z1 et aval Z3 prennent alors chacune la forme d'un tronc de cône. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs. 2 et 3 et selon 5 une implémentation particulière, la hauteur du caisson au niveau de l'ouverture amont 104 est comprise entre 10 mm et 120 mm, la largeur du caisson au niveau de l'ouverture amont 104 ou son diamètre est compris entre 10 mm et 200 mm, et la longueur du caisson entre l'ouverture amont 104 et l'ouverture aval 106 est comprise entre 20 mm et 300 mm. 10 La Fig. 4 montre un mode de réalisation particulier dans lequel le système d'évacuation 100 est implanté dans le moteur 18 prenant la forme d'un turboréacteur double flux entouré d'une nacelle 408 dans laquelle est agencée une veine secondaire 402 entourant un noyau 404 comprenant les étages de compression, de combustion et de détente et en amont de laquelle est montée une soufflante. L'écoulement d'air 60 15 qui est à l'extérieur de l'aéronef 10 est alors dans ce cas l'écoulement d'air 60 qui circule à l'intérieur de la veine secondaire 402. Le turboréacteur double flux 18 est supporté par le mât 16 dans lequel est incorporée une zone d'accumulation 50 et un drain 52 qui débouche par son ouverture 54 dans la veine secondaire 402. 20 Le système d'évacuation 100 est fixé par sa base 104 à la paroi périphérique délimitant la paroi extérieure de la veine secondaire 402 et est orienté comme précédemment, c'est-à-dire de manière à présenter l'ouverture amont 104 du tunnel 102 orientée vers l'avant de l'aéronef 10 et l'ouverture aval 106 orientée vers l'arrière de l'aéronef 10. Le tunnel 102 est alors dans la veine secondaire 402. 25 Dans le mode de réalisation de l'invention présenté à la Fig. 4, le système d'évacuation 100 est positionné à 12 heures, mais il pourrait être disposé d'une manière générale dans une autre position autour de la veine secondaire 402 tant que la gravité entraîne le liquide vers l'ouverture 54. Selon un autre mode de réalisation, la zone d'accumulation 50 peut être 30 incorporée au turboréacteur double flux 18 et plus particulièrement à sa nacelle 408. Dans le mode de réalisation de l'invention de la Fig. 5, le système d'évacuation 100 n'est plus disposé à l'intérieur du moteur 18, mais il est disposé à l'extérieur de la carlingue, c'est-à-dire qu'il est en contact avec un air froid pouvant entraîner l'apparition de gel. 7 Pour éviter l'apparition de gel, la peau 20 présente un enfoncement 502 dans lequel est disposé le système d'évacuation 100 ce qui limite l'impact direct du givre en provenance de l'écoulement d'air 60 sur ledit système d'évacuation 100. L'enfoncement 502 est suffisant pour que le tunnel 102 ne soit pas directement 5 soumis aux gouttelettes d'eau en provenance de l'écoulement d'air 60 et que seule la partie extérieure du caisson, c'est-à-dire celle qui est en regard de la base qui est fixée à la peau 20, soit tangente à l'écoulement d'air 60. Dans le mode de réalisation de l'invention, la base du système d'évacuation 100 est partie intégrante de la peau 20 et la peau 20 constitue l'une des parois du tunnel 10 102 formant au moins en partie les profils des zones amont Z1, REVENDICATIONS1) Aéronef (10) comportant : - une zone d'accumulation (50) susceptible de recevoir une accumulation de liquide, - un drain (52) en communication fluidique avec la zone d'accumulation (50) et débouchant à l'extérieur de l'aéronef (10) par une ouverture (54), et - un système d'évacuation (100) prenant la forme d'un caisson plongé dans un écoulement d'air (60), et dont une base (101) est fixée à l'extérieur de l'aéronef (10) et qui est traversé par un tunnel (102) présentant une ouverture amont (104) orientée vers l'amont de l'écoulement d'air (60) et une ouverture aval (106) orientée vers l'aval de l'écoulement d'air (60), où les parois qui délimitent le tunnel (102) se divisent en une zone amont (Z1) qui commence au niveau de l'ouverture amont (104) et qui progresse vers l'ouverture aval (106) en prenant la forme d'un profil convergent de l'amont vers l'aval, une zone aval (Z3) qui finit au niveau de l'ouverture aval (106) et qui remonte vers l'ouverture amont (104) en prenant la forme d'un profil divergent de l'amont vers l'aval, et une zone intermédiaire (Z2) entre la zone amont (Z1) et la zone aval (Z3), et où l'ouverture (54) du drain (52) débouche dans le tunnel (102). 2) Aéronef (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture (54) du drain (52) débouche au niveau de la zone intermédiaire (Z2) à travers l'une des parois dudit tunnel (102). 3) Aéronef (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tunnel (102) prend une forme globalement rectangulaire et seules la paroi au niveau de laquelle débouche l'ouverture (54) et la paroi qui est en regard participent aux profils convergent et divergent. 4) Aéronef (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aéronef (10) comporte un turboréacteur double flux (18) avec une veine secondaire (402) et supporté par un mât (16), en ce que la zone d'accumulation (50) est agencée dans le turboréacteur double flux (18) ou dans le mât (16), et en ce que le système d'évacuation (100) est fixé à une paroi périphérique délimitant la paroi extérieure de la veine secondaire (402) et le tunnel (102) est dans la veine secondaire (402). 9 5) Aéronef (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aéronef (10) comporte une peau (20) présentant un enfoncement (502), et en ce que le système d'évacuation (100) est disposé dans ledit enfoncement (502). 6) Aéronef (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la base du système 5 d'évacuation (100) est partie intégrante de la peau (20) et en ce que la peau (20) constitue l'une des parois du tunnel (102) formant les profils des zones amont (Z1), intermédiaire (Z2) et aval (Z3).