Brevet FR3091518A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : Atterrisseur d'aéronef comprenant une turbine montée à l'avant d'une jambe de l'atterrisseur [0001] La présente invention concerne le domaine de la récupération d'énergie et plus parti- culièrement un atterrisseur d'aéronef pourvue d'une turbine de récupération d'énergie. [0002] ARRIERE PLAN DE L'INVENTION [0003] Les fonctions principales d'un train d'atterrissage consistent à permettre les évolutions au sol d'un aéronef. Ces évolutions comprennent les manoeuvres de roulage entre les différents emplacements d'un aérodrome (ou taxiage), la course de décollage, l'amortissement de l'impact d'atterrissage et la course de freinage qui suit. [0004] 11 est connu des trains d'atterrissage fixes ou rétractables. Le train d'atterrissage, qu'il soit fixe ou en position déployée lorsqu'il est rétractable, engendre une traînée aérodynamique venant s'opposer au déplacement de l'aéronef et perturbe l'incidence de l'aéronef en vol. [0005] Si la traînée aérodynamique générée par le train d'atterrissage est préjudiciable au déplacement de l'aéronef, elle représente également une perte d'énergie, notamment en termes de quantité de carburant nécessaire au décollage de l'aéronef [0006] OBJET DE L'INVENTION [0007] L'invention a donc pour objet de proposer un atterrisseur d'aéronef valorisant au moins en partie la traînée aérodynamique créée par l'atterrisseur durant les phases où celui-ci est sorti, et d'obvier au moins en partie aux inconvénients précités. Résumé de l'invention 100081 A cet effet, l'invention propose un atterrisseur d'aéronef comprenant une jambe ayant une face avant par rapport à un sens d'avancement de l'aéronef, et une turbine montée sur la jambe en regard de la face avant. 100091 Selon l'invention, la turbine comprend un rotor relié à un dispositif de récupération d'énergie et monté pour pivoter autour d'un axe sensiblement parallèle à la jambe sous l'effet d'un écoulement d'air lorsque l'aéronef est en mouvement. 100101 De la sorte, la turbine permet, lorsque l'aéronef est en mouvement, de récupérer une partie de l'énergie du flux d'air rencontrant l'atterrisseur. Il est par exemple possible de convertir l'énergie récupérée notamment en énergie électrique à l'aide d'un générateur pour alimenter différents organes de l'aéronef et en particulier de l'atterrisseur (circuits de commande du freinage, de relevage de l'atterrisseur...). 100111 Selon une caractéristique particulière, un carter s'étend autour de la turbine et comprend au moins une première ouverture formant une entrée d'air vers le rotor. 100121 Le carter permet ainsi de protéger au moins en partie la turbine sans empêcher sa 2 rotation. [0013] Avantageusement alors, le carter est pourvu d'un premier volet mobile entre une position de fermeture dans laquelle le premier volet obstrue au moins en partie la première ouverture et une position de dégagement de la première ouverture, et un mécanisme de déplacement du premier volet entre ses deux positions. [0014] Dès lors, le premier volet permet de réguler voire d'arrêter la rotation de la turbine pour notamment limiter le bruit dans certaines phases de vol de l'aéronef. [0015] De préférence, le carter comprend au moins une deuxième ouverture formant une sortie d'air. [0016] Les première et deuxième ouvertures permettent ainsi de canaliser l'écoulement de l'air au travers du carter notamment pour ne pas induire une traînée aérodynamique supplémentaire excessive qui pénaliserait en particulier la phase de décollage de l'aéronef. [0017] Avantageusement alors, le carter est pourvu d'un deuxième volet mobile entre une position de fermeture dans laquelle le deuxième volet obstrue au moins en partie la deuxième ouverture et une position de dégagement de la deuxième ouverture, et un mécanisme de déplacement du deuxième volet entre ses deux positions. [0018] De préférence, le mécanisme de fermeture du deuxième volet est couplé au mécanisme de fermeture du premier volet. [0019] De manière particulière, une surface projetée du carter dans un plan orthogonal au mouvement de l'aéronef est sensiblement comprise dans une surface projetée de la jambe dans ce même plan. [0020] De la sorte, le carter n'entraîne pas un surcroît de traînée aérodynamique par rapport à celle générée par la jambe de l'aéronef. [0021] Selon une caractéristique particulière, le rotor de la turbine est de type « Savonius ». [0022] Selon une autre caractéristique particulière, le rotor de la turbine est de type Darrieus ». [0023] En plus de présenter une certaine compacité et d'autoriser un fonctionnement de la turbine indépendant de la direction de l'écoulement d'air, ces types de rotor réduisent considérablement le bruit généré par la rotation de la turbine par rapport à un rotor classique. [0024] Avantageusement, le dispositif de récupération d'énergie comprend un élément de stockage de l'énergie produite par la rotation du rotor de la turbine. [0025] L'élément de stockage de l'énergie permet de mettre en réserve une quantité de l'énergie générée par la rotation de la turbine pour notamment alimenter ultérieurement différents organes de l'aéronef, comme par exemple le système de relevage du train d'atterrissage ou bien encore le système de freinage. [0026] L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est 3 purement illustrative et non limitative. Brève description des dessins [0027] 11 sera fait référence aux figures annexées, parmi lesquelles : [0028] [fig.11 la figure 1 représente une vue en perspective d'un atterrisseur d'aéronef selon un mode de réalisation particulier de l'invention, dans laquelle l'atterrisseur est en position déployée et la jambe de l'atterrisseur s'étend selon un axe sensiblement vertical, [0029] [fig.21 la figure 2 est une vue schématique en coupe de l'atterrisseur illustré à la figure 1, coupe selon un plan sensiblement orthogonal à un axe longitudinal de la jambe de l'atterrisseur, [0030] [fig.3A] la figure 3A représente un premier exemple de rotor de type « Savonius », [0031] [fig.3B] la figure 3B représente un deuxième exemple de rotor de type « Savonius », [0032] [fig.3C] la figure 3C représente un troisième exemple de rotor de type « Savonius », [0033] [fig.3D] la figure 3D représente un quatrième exemple de rotor de type « Savonius », [0034] [fig.4A] la figure 4A représente un premier exemple de rotor de type « Darricus », [0035] [fig.413] la figure 4B représente un deuxième exemple de rotor de type « Darricus », [0036] [fig.4C] la figure 4C représente un troisième exemple de rotor de type « Darricus », [0037] [fig.SA] la figure SA est une vue similaire à celle de la figure 2, dans laquelle les premier et deuxième volets sont respectivement en position de dégagement et en position de fermeture des première et deuxième ouvertures, [0038] [fig.5131 la figure 5B est une vue similaire à celle de la figure 2, dans laquelle les premier et deuxième volets sont respectivement en position de dégagement et en position de fermeture des première et deuxième ouvertures. Description des modes de réalisation 100391 En référence à la figure I, un atterrisseur 1 d'aéronef comporte, de façon connue en soi, une jambe 2 articulée en partie haute à une structure de l'aéronef selon un axe X2 d'articulation pour être mobile entre une position déployée (représentée à la figure 1), dans laquelle l'atterrisseur est amené préalablement à un atterrissage, et une position rétractée (non représentée ici) qui est celle de l'atterrisseur en vol et dans laquelle ratterrisscur se trouve dans une soute ménagée dans la structure de l'aéronef. La jambe 2 s'étend longitudinalement selon un axe Z2 sensiblement vertical et porte en partie basse un essieu 3 sur lequel deux roues 4 tournent autour d'un axe X3 sensiblement parallèle à l'axe X2. [0040] Une contrefiche briseuse 5 est articulée d'une part sur la jambe 2 et d'autre part sur la structure de l'aéronef. La contrefiche briseuse 5 comprend deux bielles 5a, 5b, articulées entre elles au niveau d'un genou 5c. La bielle 5a est par ailleurs articulée sur l'aéronef selon un axe X5 d'articulation sensiblement parallèle à l'axe X2, tandis que la bielle 5h est articulée sur la jambe 2. La contrefiche briseuse 5 est stabilisée en position sensiblement alignée au moyen d'un organe de stabilisation 6. [0041] Un carter 7 est monté sur une face avant de la jambe 2 par rapport à un sens d'avancement Y de l'aéronef qui est sensiblement orthogonal à l'axe Z2 longitudinal et à l'axe X2 d'articulation de la jambe 2. Le carter 7 s'étend sensiblement autour d'un axe Z7 sensiblement parallèle à l'axe Z2 de la jambe 2, et plus particulièrement entre l'essieu 3 et l'articulation de la bielle 5h. [0042] La forme et les dimensions du carter 7 sont telles qu'une surface projetée dudit carter 7 dans un plan orthogonal au sens d'avancement Y de l'aéronef est sensiblement comprise dans une surface projetée de la jambe 2 dans ce même plan. [0043] Comme illustré à la figure 2, une section transversale du carter 7 comporte en partie avant une portion 7a circulaire formant un bord d'attaque convexe, et en partie arrière une portion 7b en V formant un bord de fuite en creux pour accueillir une partie de la jambe 2. Les portions 7a, 7b du carter 7 sont reliées entre elles par deux portions 7c rectilignes parallèles, de sorte que la portion 7a forme un demi-cercle dont le centre appartient à l'axe Z7. [0044] Par ailleurs, le carter 7 comprend une première ouverture 7d s'étendant selon l'axe Z7 pour former une première fente à travers laquelle l'air peut notamment entrer dans le carter 7. De la même manière, le carter 7 comprend une deuxième ouverture 7e s'étendant selon l'axe Z7 pour former une deuxième fente à travers laquelle l'air entré dans le carter via la première ouverture peut notamment s'échapper. Les première et deuxième ouvertures 7d, 7e sont agencées respectivement sur une face avant et à l'arrière d'une face latérale du carter 7. [0045] Une turbine 8 comprend un rotor 8a s'étendant à l'intérieur du carter 7 pour pivoter autour d'un axe Z8 sensiblement confondu avec l'axe Z7, soit sensiblement parallèle à l'axe Z2 longitudinal de la jambe 2. [0046] Le rotor 8a de la turbine 8 est ici de type « Savonius » en ce qu'il est pourvu de deux godets 8h légèrement désaxés comprenant une portion plane reliée à une portion cy- lindrique. Les godets 8h sont agencés symétriquement par rapport à l'axe ZR et s'étendent selon l'axe Z8 sur sensiblement toute la longueur du carter 7. [0047] D'autres formes de rotor de type « Savonius » sont bien entendu envisageables. Le rotor 8a pourra par exemple comporter deux ou trois godets demi-cylindriques (figures 3A et 3D) disposés symétriquement les uns par rapport aux autres, deux godets demi-cylindriques s'enroulant hélicoïdalement autour d'un axe central (figure 3B). En variante, le rotor peut comprendre deux étages comportant chacun deux godets demi-cylindriques disposés symétriquement à 180° l'un par rapport à l'autre, les godets demi-cylindriques d'un étage sont disposés à 90° par rapport aux godets demi-cylindriques de l'autre des deux étages (figure 3C). [0048] Le rotor 8a pourra également être de type « Darricus » et comporter un certain nombre de pales qui sont montées sur un arbre rotatif et qui sont décollées de l'arbre rotatif. A la figure 4A, le rotor comprend trois pales incurvées ayant chacune un axe central s'étendant selon un plan radial du rotor, les plans étant disposés symétriquement les uns par rapport aux autres. A la figure 4B, le rotor comprend trois pales rectilignes parallèles à l'arbre rotatif et s'étendant symétriquement les unes par rapport aux autres. A la figure 4C, les pales du rotor s'enroulent hélicoïdalement autour de l'arbre à distance de celui-ci. [0049] Le rotor 8a est relié à un dispositif de récupération d'énergie J (représenté ici de manière très schématique) comprenant un élément de stockage de l'énergie produite par la rotation dudit rotor 8a. Le dispositif (le récupération (l'énergie comprend ici une génératrice couplée en rotation avec l'arbre du rotor et reliée électriquement à un circuit de charge d'un accumulateur électrique. [0050] Le carter 7 est pourvu d'un mécanisme de fermeture 9 des ouvertures 7d et 7e. Ce mécanisme 9 comporte deux panneaux 9d, 9e sensiblement identiques, de forme arrondie et montés mobiles en rotation autour de l'axe Z7 du carter 7 entre une position de dégagement des ouvertures 7d, 7e (figure SA) et une position de fermeture dans laquelle les panneaux 9d, 9e obstrue sensiblement totalement les ouvertures 7d, 7e (figure 5B). Les panneaux 9d, 9e sont ici disposés entre le rotor 8a de la turbine 8 et des parois du carter 7. [0051] Par ailleurs, la rotation du panneau 9e est ici couplée à la rotation du panneau 9d, de sorte qu'un seul mécanisme de déplacement (non représenté ici) est nécessaire pour déplacer les deux panneaux 9d, 9e. Ainsi, le dégagement des ouvertures 7d, 7e a lieu simultanément, tout comme leur fermeture. Les panneaux 9d, 9e sont par exemple montés sur une platine unique montée pour pivoter dans le carter 7 et entraînée en rotation par un moteur électrique. [0052] Lorsque les panneaux 9d, 9e sont en position de dégagement des ouvertures 7d, 7e et 6 que l'aéronef est en mouvement, une partie 10a d'un écoulement d'air 10 contourne le carter 7 et la jambe 2 tandis qu'une autre partie 10b de l'écoulement d'air 10 entre dans le carter 7 par l'ouverture 7d et en ressort par l'ouverture 7c. La traversée du carter 7 par la partie 10h de l'écoulement d'air 10 entraîne la rotation du rotor 8a de la turbine 8, ce qui permet de récupérer une partie de l'énergie cinétique de l'écoulement d'air 10 et de la stocker dans l'élément de stockage du dispositif de récupération d'énergie J. [0053] Lorsque les panneaux 9d, 9c sont dans une position intermédiaire comprise entre la position de dégagement et la position de fermeture des ouvertures 7d, 7c, la part de l'écoulement d'air 10 traversant le carter 7 est moindre que celle mentionnée précédemment, ce qui a pour effet de diminuer le couple et la vitesse de rotation du rotor Ra. [0054] Lorsque les panneaux 9d, 9c sont en position de fermeture des ouvertures 7d, 7c, l'écoulement d'air 10 ne peut plus traverser le carter 7 et ne fait que le contourner. La turbine 8 n'est alors plus entraînée en rotation par l'écoulement d'air 10 et ne produit donc pas d'énergie. [0055] Dès lors, les panneaux 9d, 9c permettent de réguler voire d'arrêter la rotation du rotor Ra. [0056] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. [0057] Bien que le rotor 8b de la turbine 8 soit ici de type « Savonius » ou « Darrieus », tout autre type pourra être envisagé. [0058] L'énergie produite par la rotation de la turbine pourra être utilisée immédiatement ou stockée pour un usage ultérieur. [0059] L'énergie produite par la rotation de la turbine pourra être transformée sous une forme autre que l'électricité (fluide sous pression, énergie mécanique par compression d'un élément élastique...). [0060] Bien qu'ici le dispositif de fermeture soit de type rotatif, il peut aussi être de type coulissant. [0061] Le dégagement et la fermeture des ouvertures 7d, 7e ne sont pas nécessairement couplés. [0062] Les première et deuxième ouvertures 7c, 7d du carter 7 peuvent comprendre plusieurs fentes. [0063] Bien qu'ici les première et deuxième ouvertures 7c soient des fentes, d'autres formes d'ouverture peuvent être envisagées. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9]