Brevet FR3083521A1 — publié le 20200110

Description Titre de l'invention : Aéronef [0001] La présente invention concerne un aéronef, en particulier un aéronef entièrement électrique, à décollage et atterrissage vertical ("vertical take-off and landing", VTOL). [0002] On désigne par VTOL, dans la technique aérospatiale, au-delà des définitions lin- guistiques, tous types d'avions, drones ou fusées qui possèdent la capacité de décoller et d'atterrir à nouveau essentiellement verticalement et sans piste de décollage et d'atterrissage. Ce terme global est utilisé ci-dessous au sens large qui inclut non seulement les avions à voilure fixe avec des surfaces portantes, mais également les giravions tels que les hélicoptères, les autogires et les girodynes et des hybrides tels que les hélicoptères hybrides ou combinés ainsi que les convertiplanes. Sont également inclus les aéronefs ayant la capacité de décoller et d'atterrir sur des pistes particulièrement courtes ("short take-off and landing", STOL), de décoller sur des pistes courtes mais (l'atterrir verticalement ("short take-off and vertical landing", STOVL) ou de décoller verticalement mais d'atterrir horizontalement ("verticaltake-off and horizontal landing", VTHL). [0003] Le document US4635709A propose, pour refroidir un aéronef, une plaque de refroi- dissement sous la surface portante pour évacuer la chaleur provenant des composants électroniques et des ailettes de refroidissement pour évacuer dans le flux d'air de refroidissement la chaleur dégagée par la plaque de refroidissement. En outre, il est prévu un réfrieérant fluide dans des cavités qui sont réalisées dans la plaque de refroidissement directement à côté des composants électroniques. Ce réfrigérant fluide s'évapore à des températures élevées si le flux d'air de refroidissement n'est pas disponible, afin de refroidir la plaque froide. La vapeur qui est libérée par l'évaporation du réfrigérant fluide est éjectée du dispositif de transfert thermique par une membrane de filtre hydrophobe qui recouvre une partie des cavités. La membrane hydrophobe est imperméable aux liquides mais perméable aux gaz. [0004] Le document EP1764302A2 divulgue également un système de refroidissement passif pour une aile. Le système de refroidissement passif comprend une chambre de transfert de fluide adjacente à l'aile. Un élément de transfert de fluide et un réfrigérant sont disposés dans la chambre de transfert de fluide. L'élément de transfert de fluide conduit und partie du réfrigérant vers l'aile qui évacue l'énergie thermique. [0005] Finalement, le document US20150000523A1 décrit un procédé dc réduction de l'inflammabilité d'un réservoir de combustible d'un avion par alimentation d'air comprimé dans un module de séparation d'air qui contient une membrane de séparation d'oxygène. Le procédé comprend b mise en contact de la membrane de séparation avec l'alimentation en air, l'introduction d'oxygène provenant dc l'alimentation en air à 2 travers la membrane de séparation et la génération d'air enrichi en azote à partir du module de séparation d'air suite à l'extraction de l'oxygène de l'alimentation en air. L'air enrichi par le module de séparation d'air est refroidi dans un échangeur de chaleur à écoulement dans l'aile et est acheminé au réservoir de carburant. [0006] L'invention fournit un aéronef, en particulier un aéronef entièrement électrique capable de décoller et d'atterrir verticalement au sens ci-dessus, caractérisé par les caractéristiques suivantes : l'aéronef présente une batterie, une surface portante et des éléments thermoconducteurs et les éléments thermoconducteurs relient thermiquement la batterie à la surface portante de telle sorte que la chaleur générée dans la batterie se répartisse sur la surface portante. [0007] Des avantages de cette solution résident dans sa complexité réduite par rapport aux systèmes de refroidissement actifs et dans le poids, réduit de manière correspondante, de l'aéronef résultant. [0008] D'autres configurations avantageuses de l'invention résident dans le fait que ledit aéronef est caractérisé par les caractéristiques suivantes : les éléments thermoconducteurs comprennent des tôles directrices ; les éléments thermoconducteurs comprennent une feuille de graphite ; l'aéronef présente un entraînement entièrement électrique ; l'aéronef comprend des surfaces portantes pliées ou pouvant être pliées ; l'aéronef comprend un système de batterie rapidement rechargeable ; l'aéronef comprend des soufflantes carénées fixes horizontalement pour le décollage et l'atterrissage ; l'aéronef présente des lamelles et les soufflantes carénées horizontales peuvent être recouvertes de manière sélective au moyen des lamelles ; l'aéronef comprend des soufflantes carénées fixes horizontalement pour générer une propulsion, et l'aéronef peut être commandé de manière sélective de façon entièrement autonome. [0009] Ainsi, l'aéronef peut par exemple être muni de surfaces portantes pliées, ou même pouvant être pliées de manière sélective. Une variante correspondante augmente la surface d'aile efficace en vol horizontal sans toutefois augmenter la surface au sol de l'aéronef. [0010] En outre, l'aéronef peut disposer d'un système de batterie rapidement rechargeable qui fournit l'énergie d'entraînement pour un démarrage et un atterrissage vertical ainsi qu'un vol horizontal et qui permet une recharge rapide de l'aéronef au sol. 3 [0011] Pour l'entraînement de l'aéronef, on peut dans ce cas utiliser, au lieu de rotors à guidage automatique, plusieurs soufflantes carénées ("ducted fans") également de différentes tailles, qui sont connues non seulement dans la technique aérospatiale, mais aussi par exemple dans les véhicules à coussin d'air ou les hydroglisseurs. Le carter cylindrique entourant l'hélice permet, dans une telle forme de réalisation, de réduire considérablement les pertes de poussée ducs aux tourbillonnements au niveau des pointes des pales. Des soufflantes carénées appropriées peuvent être orientées horizontalement ou verticalement, être réalisées de manière à pouvoir pivoter entre deux positions, ou, pour des raisons aérodynamiques en vol horizontal, peuvent être couvertes par des lamelles ("louvers"). En outre, on peut envisager une génération de poussée purement horizontale au moyen d'une soufflante carénée fixe. [0012] Finalement, en plus d'un fonctionnement de préférence entièrement autonome de l'aéronef, on peut envisager de confier une commande manuelle à un pilote humain suffisamment qualifié, ce qui confère au dispositif selon l'invention une très grande souplesse de manoeuvre. [0013] Un exemple de réalisation de l'invention est illustré dans le dessin et sera expliqué plus en détail ci-dessous : [0014] [fig.1] illustre une vue en perspective d'un aéronef. [0015] L'unique figure illustre les caractéristiques constructives d'une configuration préférée de l'aéronef 10 à batterie électrique selon l'invention, dont la gestion thermique peut être régulée par le biais de la surface portante 12 - répartie essentiellement sur les ailes de chaque côté. [0016] L'aéronef 10 présente à cet effet, en plus d'une batterie haute tension 11 utilisée pour la propulsion, des éléments thermoconducteurs non référencés dans les dessins qui relient thermiquement la batterie 11 à la surface portante 12 de telle sorte que la chaleur inévitablement générée en mode de vol dans la batterie 11 se répartisse aussi uniformément que possible sur la surface portante 12. La surface portante 12 soumise à une forte circulation d'air pendant le vol sert de cette manière d'échangeur de chaleur. [0017] On peut utiliser en tant qu'éléments thennoconducteurs par exemple des tôles conductrices, de la silicone, du mica, de la céramique à l'oxyde d'aluminium ou autre, du polyimide (Kapton0), des feuilles de métal ou de graphite. [0018] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et re- présentés au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.