Brevet FR3083519A1 — 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 les 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 US20160273448A1 divulgue un moteur à turbine à soufflante carénée. Le moteur comprend un circuit d'huile avec un refroidisseur air/huile. Afin d'augmenter la capacité du refroidisseur, le refroidisseur est muni d'un dispositif pour injecter de l'eau. La capacité thermique de l'eau amplifie le refroidissement tandis que l'aspiration de l'eau augmente la poussée du moteur à turbine. [0004] Le document CN206939095U semble divulguer un dispositif similaire. [0005] 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 comprend des composants électriques et un carter de soufflante avec un serpentin de refroidissement et l'aéronef est prévu pour évacuer la chaleur provenant des composants électriques vers le serpentin de refroidissement. [0006] Un avantage de cette solution réside dans la possibilité offerte d'un refroidissement efficace sans pertes aérodynamiques. [0007] D'autres configurations avantageuses de l'invention sont caractérisées par le fait que : l'aéronef comprend un fuselage et une surface portante ; les composants électriques sont disposés dans le fuselage et le carter de soufflante est disposé dans la surface portante ; les composants électriques comprennent un onduleur et une batterie ; l'aéronef présente un entraînement entièrement électrique ; 2 l'aéronef comprend des surfaces portantes pliées ou pouvant être pliées ; l'aéronef comprend un système de batterie rapidement rechargeable ; l'aéronef comprend une soufflante carénée fixe horizontale pour le décollage et l'atterrissage ; l'aéronef présente des lamelles et les soufflantes carénées horizontales peuvent être couvertes de manière sélective au moyen des lamelles ; l'aéronef comprend une soufflante carénée fixe verticale pour générer une poussée ; et l'aéronef peut être commandé au choix de manière entièrement autonome. [0008] 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 de vol efficace en vol horizontal sans toutefois augmenter la surface au sol de l'aéronef. [0009] 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. [0010] Pour l'entraînement de l'aéronef, on peut dans cc 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 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 dues 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. [0011] Finalement, en plus d'un fonctionnement de préférence entièrement autonome de l'aéronef, on peut envisager de prévoir une commande manuelle par un pilote humain suffisamment qualifié, ce qui confère au dispositif selon l'invention une très grande souplesse de manoeuvre. [0012] Un exemple de réalisation de l'invention est illustré dans le dessin et sera expliqué plus en détail ci-dessous. [0013] [fig.1] illustre une section transversale partielle d'un aéronef selon l'invention. [0014] L'unique figure illustre les caractéristiques constructives d'un engin volant 10 capable de décoller et d'atten-ir verticalement, qui est muni d'une soufflante carénée 14 intégrée dans la surface portante 15. Le besoin en puissance maximale et par 3 conséquent le besoin en refroidissement maximal existent pendant le vol vertical ; toutefois, c'est dans cette phase de vol au moyen de la convection au niveau du revêtement extérieur de l'engin volant 10 que l'on obtient la plus faible puissance de refroidissement, car la vitesse relative entre l'air environnant et l'engin volant 10 est faible. Selon l'invention, on utilise par conséquent les grandes vitesses de l'air dans la région de la soufflante carénée 14 active lors du décollage et de l'atterrissage en incorporant une structure de refroidissement dans la structure de carter. La surface peut ici être réalisée en fibres composites par laminage de la structure de refroidissement, sous forme essentiellement lisse et par conséquent optimale du point de vue aérodynamique, ou avec des ailettes de refroidissement pour maximiser la puissance de refroidissement. À travers la structure de refroidissement s'écoule du liquide d'échange thermique qui reçoit la chaleur provenant de composants refroidis par fluide tels que la batterie HV 13, l'onduleur 12 et des moteurs électriques éventuels, et qui la fournit à nouveau au refroidisseur du carter. [0015] En vol horizontal, le liquide n'est pas guidé par le carter de soufflante 14 mais est guidé sur une grande surface par le fuselage 11 ou les ailes 15 de l'engin volant 10. De ce fait, la surface de transfert thermique est maximisée et la chaleur perdue produite en vol horizontal est libérée dans l'atmosphère. La structure de refroidissement utilisée à cet effet peut également être incorporée par laminage ou être liée par contact thermique avec des matériaux de remplissage ou d'autres matériaux d'interface sur le revêtement intérieur du fuselage 11 ou des ailes 15. Lors de la transition au vol d'atterrissage vertical, on commute à nouveau au refroidissement du carter. [0016] Un refroidissement adapté au besoin sans augmentation significative de la résistance de l'air peut ainsi être produit. [0017] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté 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.