Brevet FR3105172A1 — publié le 20210625

L’invention concerne une ailerette (105a, 105b) d’aile d’aéronef qui comprend une partie mobile (106a, 106b) permettant, alternativement, d’augmenter la poussée générée par une hélice (103a, 103b) de l’aéronef (101) lorsque ladite ailerette est dans une première position ou, inversement, de générer une poussée inverse lorsque ladite ailerette est dans une seconde position. Figure pour l'abrégé : Figure 2b AILERETTE D’AILE D’AERONEF Domaine technique de l'invention L’invention est relative au domaine de la propulsion d’aéronef. Elle se rapporte, en particulier, à une ailerette d’aile d’aéronef. Arrière-plan technique La propulsion dite distribuée est une approche qui consiste à répartir des systèmes de propulsion sur l’ensemble d’un aéronef. Par exemple, dans le cas d’un avion à propulsion distribuée, des propulseurs peuvent être répartis sur l’envergure des ailes, depuis l’emplanture jusqu’à l’extrémité des ailes, appelée saumon d’aile. Les propulseurs, comme par exemple des hélices, peuvent situés en amont de l’aile dans le sens d’écoulement des gaz. Les couplages aéro-propulsifs entre les hélices et l’aile permettent notamment d’augmenter sa portance. Cette propulsion est notamment utilisée lors des phases dites basses vitesses telles que le décollage, le début de monté ou l’approche et l’atterrissage. En particulier, dans un avion de ce type, l’utilisation des propulseurs est indispensable pour générer la portance nécessaire à l’avion. Cependant, dans les phases d’approche et d’atterrissage la poussée générée par les propulseurs peut modifier de manière inappropriée la pente de descente. Les aérofreins (ou « spoilers » en anglais) sont des systèmes qui visent notamment à maîtriser les pentes de descente d’un avion. Ils permettent non seulement de suivre des pentes souhaitées lors de phases d’approche mais peuvent également être utilisés pour augmenter les taux de roulis. En outre, les aérofreins permettent aussi d’assurer une adhérence maximale d’un avion lors d’un freinage au sol. De ces effets découlent une forte augmentation de la trainée et un dégradation de la portance des ailes de l’avion concerné. En résumé, l’utilisation d’aérofreins peut permettre de maîtriser les pentes de descente mais au détriment de la portance des ailes. De ce fait, l’utilisation d’aérofreins pour des avions à propulsion distribuée est proscrite dans la mesure où la portance générée par le souffle des hélices est indispensable au fonctionnement de l’avion lors des phases basses vitesses. Il est par ailleurs connu, pour des avions équipés de turboréacteurs à double flux, d’utiliser des systèmes d’inversion de poussée (ou inverseurs) afin de générer une poussée inverse et ainsi de réduire considérablement les distances d’atterrissage. Il est aussi connu, d’utiliser des systèmes de redressage de flux ou redresseurs, situés dans le prolongement d’une hélice afin de redresser le flux ayant traversé l’hélice pour augmenter la poussée générée par ladite hélice. Il est enfin connu des modèles d’avions pour lesquels les ailes intègrent des ailerettes (en anglais « winglet »). Les ailerettes sont des ailettes verticales (ou sensiblement verticales) qui sont situées en bout d’aile (i.e. au niveau du saumon d’aile) et qui ont pour fonction de récupérer une partie de l’énergie tourbillonnaire induite par la différence de pression entre l’extrados et l’intrados de l’aile. La présente invention propose une solution permettant à la fois de gérer la pente de descente lors de phases d’approche d’un aéronef et de ne pas dégrader la portance des ailes dudit aéronef. En outre, l’invention s’applique à un aéronef à propulsion distribuée et est donc compatible avec l’utilisation d’un tel aéronef lors de phases basse vitesse. À cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne une ailerette d’aile d’aéronef, ladite ailerette étant située en aval d’une hélice de ladite aile d’aéronef dans le sens d’écoulement des gaz et étant caractérisée en ce qu’elle comprend une partie mobile configurée pour passer d’une première position, dans laquelle ladite ailerette redresse au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, à une seconde position, dans laquelle ladite ailerette redirige au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, et inversement. L’ailerette selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - l’ailerette comprenant en outre une partie fixe (107a, 107b), située en amont de la partie mobile dans le sens d’écoulement des gaz, et orientée selon la direction de la partie mobile de l’ailerette en première position. - la première position correspond à une orientation de la partie mobile selon une direction parallèle à la direction de déplacement de l’aéronef et la seconde position correspond à une orientation de la partie mobile selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement de l’aéronef. - la partie mobile comporte deux volets mobiles (108a, 108b) configurés pour être repliés l’un sur l’autre lorsque la partie mobile est dans la première position et pour être déployés lorsque la partie mobile est dans la seconde position. - la partie mobile est adaptée pour passer de la première position à la seconde position, et inversement, sous l’effet d’au moins un vérin hydraulique ou électrique ou d’un système de crémaillère. L’invention concerne également, selon un deuxième aspect, une aile d’aéronef comportant au moins une hélice située en bout d’aile, en amont de ladite aile dans le sens d’écoulement des gaz, ladite aile comportant en outre une ailerette selon le premier aspect. L’aile d’aéronef peut en outre comporter une pluralité d’hélices réparties sur toute son étendue longitudinale. L’invention concerne également, selon un troisième aspect, un aéronef comportant au moins deux ailes selon le deuxième aspect. Les ailerettes des au moins deux ailes peuvent être positionnées, à un même instant, dans des positions différentes. L’invention concerne enfin, selon un quatrième aspect, un procédé d’utilisation d’une ailerette d’aile d’aéronef le premier aspect, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - positionnement de la partie mobile de ladite ailerette dans une première position, dans laquelle ladite ailerette redresse au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, de manière à augmenter la poussée générée par ladite hélice ; et, - positionnement de la partie mobile de ladite ailerette dans une seconde position, dans laquelle ladite ailerette redirige au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, de manière à générer une poussée inverse. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1a est une vue du dessus d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une première position ; la figure 1b est une vue en perspective d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une première position ; la figure 1c est une vue de profil d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une première position ; la figure 1d est une vue de face d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une première position ; la figure 2a est une vue du dessus d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une seconde position ; la figure 2b est une vue en perspective d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une seconde position ; la figure 2c est une vue de profil d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une seconde position ; la figure 2d est une vue de face d’un mode de réalisation d’un aéronef comportant deux ailes comportant chacune une ailerette selon l’invention positionnées dans une seconde position ; la figure 3 est un schéma de principe de l’effet du redressement de flux associé à l’utilisation d’une ailerette selon l’invention, positionnée en première position ; la figure 4 est un schéma de principe de l’effet du redirection de flux associé à l’utilisation d’une ailerette selon l’invention, positionnée en seconde position ; et, la figure 5 est un diagramme d’étapes d’un mode de mise en œuvre d’un procédé d’utilisation d’une ailerette d’aile d’aéronef selon l’invention. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différents modes de réalisation ont les mêmes références dans les figures. Description détaillée de l'invention En référence aux figures 1a, 1b, 1c et 1d et aux figures 2a, 2b, 2c et 2d nous allons maintenant décrire un mode de réalisation d’une ailerette d’aile d’aéronef selon l’invention. Ces figures représentent en particulier, selon différents points de vue, un avion à propulsion distribuée dont la voilure fixe (c’est-à-dire les ailes) est équipée d’ailerettes selon l’invention. Les ailes 102a et 102b de l’aéronef 101 comportent chacune une hélice, respectivement 103a et 103b, située en bout d’aile (au niveau du saumon), en amont de l’aile dans le sens d’écoulement des gaz. Le sens d’écoulement des gaz étant entendu comme le sens dans lequel les gaz circule le long de l’aéronef lorsque celui-ci se déplace. En outre, dans l’exemple non-limitatif représenté, l’aéronef est un avion à propulsion distribuée dont les ailes comportent une pluralité d’hélices 104a et 104b réparties sur toute leur étendue longitudinale. Ces hélices peuvent être, par exemple, équi-réparties. Les ailerettes 105a et 105b comprennent chacune une partie mobile, respectivement 106a et 106b, configurée pour passer d’une première position, telle qu’illustrée par les figures 1a, 1b, 1c et 1d à une seconde position, telle qu’illustrée par les figures 2a, 2b, 2c et 2d, et inversement. Dans la partie qui suit, les ailerettes ne sont pas utilisées comme les ailerettes de l’état de l’art décrites en introduction, c’est-à-dire qu’elles n’ont pas pour fonction de récupérer une partie de l’énergie tourbillonnaire induite par la différence de pression entre l’extrados et l’intrados de l’aile La première position est une position dans laquelle l’ailerette 105 redresse au moins une partie d’un flux de gaz qui traverse l’hélice 103, de manière à augmenter la poussée générée par celle-ci. La figure 3 illustre schématiquement le principe de ce redressement de flux. Le gaz en amont de l’hélice 301 est accéléré et mis en rotation par cette hélice. L’ailerette en première position 302 joue, dans ce cas de figure, le rôle d’un stator qui converti une partie de la vitesse de giration induite par l’hélice en vitesse axiale, ce qui améliore le bilan de poussée global de l’ensemble hélice et ailerette. Plus précisément, dans l’exemple représenté, la rotation de l’hélice 301 ajoute à la vitesse du flux en amont de l’hélice, à la fois une composante axiale selon l’axe de rotation de l’hélice (dit axe de la traction de l’hélice), et une composante tangentielle selon la direction de la vitesse de rotation de la section de l’hélice. Lorsque le flux s’écoule le long de l’ailerette en première position 302, une partie de la vitesse tangentielle est déviée selon l’axe de la traction de l’hélice et permet d’augmenter la vitesse du flux (dirigé vers l’aval) à la sortie de l’ensemble et par conséquent de générer une poussée de l’ensemble hélice plus ailerette supérieure à la poussée de l’hélice seule pour une même puissance fournie à l’hélice. La seconde position est une position dans laquelle l’ailerette redirige au moins une partie d’un flux de gaz qui traverse l’hélice, de manière à générer une poussée inverse. La figure 4 illustre schématiquement le principe de cette redirection du flux en sortie de l’hélice. De la même manière que pour la première position, la rotation de l’hélice 301 ajoute à la vitesse du flux en amont de l’hélice, à la fois une composante axiale selon l’axe de rotation de l’hélice (dit axe de la traction de l’hélice), et une composante tangentielle selon la direction de la vitesse de rotation de la section de l’hélice. Toutefois, dans ce cas de figure, lorsque le flux s’écoule le long de l’ailerette en seconde position 303, il est redirigé sensiblement vers l’avant de l’aéronef, c’est-à-dire vers l’amont dans le sens d’écoulement des gaz. De manière connue en soi, cette redirection du flux induit une poussée inverse. Dans le cas d’un aéronef équipé de plusieurs ailerettes selon l’invention, chaque ailerette peut être positionnée, à un même instant, dans une position différente. De cette manière, la partie mobile des ailerettes peut participer à un meilleur contrôle de l’avion en lacet. Dans un mode de réalisation particulier, tel qu’illustré par les figures 1 et 2, la première position correspond à une orientation de la partie mobile selon une direction parallèle à la direction de déplacement de l’aéronef (i.e. perpendiculairement à la direction de l’étendue longitudinale de l’aile) et la seconde position correspond à une orientation de la partie mobile selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement de l’aéronef (i.e. sensiblement parallèlement à la direction de l’étendue longitudinale de l’aile). En outre, dans l’exemple non-limitatif représenté, l’ailerette comprend aussi une partie fixe, respectivement 107a et 107b, située en amont de la partie mobile dans le sens d’écoulement des gaz, et orientée selon la direction de la partie mobile de l’ailerette en première position. Dans l’exemple représenté, la partie fixe est orientée perpendiculairement à la direction de l’étendue longitudinale de l’aile de l’avion (parallèlement au fuselage). Cette partie fixe peut par exemple contribuer, quelle que soit la position de la partie mobile, à redresser une partie du flux issue de l’hélice. De plus, la partie mobile comporte deux volets mobiles 108a et 108b configurés pour être repliés l’un sur l’autre lorsque la partie mobile est dans la première position et pour être déployés lorsque la partie mobile est dans la seconde position. De manière générale, la partie mobile peut être constituée de surfaces qui peuvent être déployées, par exemple sous l’action de vérins hydraulique ou électrique ou d’un système de crémaillère, pour passer de la première à la seconde position. En outre, l’homme du métier appréciera que l’orientation de ces surfaces n’est pas nécessairement exactement perpendiculaire à la direction de déplacement de l’aéronef lorsque la partie mobile est en seconde position mais peut être plus ou moins orientée vers l’amont pour rediriger le flux dans cette direction. Avantageusement, l’ailerette selon l’invention permet de contrôler la pente de descente des phases d’approche sans affecter la portance des ailes d’un aéronef et notamment d’un aéronef à propulsion distribuée. Le passage de la partie mobile à la seconde position permet en outre de réduire les distances d’atterrissage lors des phases d’atterrissage. Un autre avantage est lié au fait que, lorsque l’ailerette est en première position, elle permet d’améliorer la performance aérodynamique du système propulsif d’un tel aéronef. La figure 5 illustre les étapes d’un mode de mise en œuvre d’un procédé d’utilisation d’une ailerette d’aile d’aéronef selon l’invention. L’étape 501 consiste en un positionnement de l’ailerette dans sa première position, dans laquelle ladite ailerette redresse au moins une partie d’un flux de gaz qui traverse l’hélice, de manière à augmenter la poussée générée par l’hélice tandis que l’étape 502 consiste en un positionnement de la partie mobile de l’ailerette dans une seconde position, dans laquelle l’ailerette redirige au moins une partie d’un flux de gaz qui traverse l’hélice, de manière à générer une poussée inverse. L’homme du métier appréciera que le passage d’une position à l’autre est réversible et sans ordre prédéfini. En outre, le changement de position de la partie mobile peut être opéré, par exemple, en réponse à une commande d’un opérateur ou à la détection de conditions environnementales de l’aéronef déterminées (par exemple liées aux phases d’approche ou d’atterrissage). Ailerette d’aile d’aéronef, ladite ailerette (105a, 105b) étant située en aval d’une hélice (103a, 103b) de ladite aile d’aéronef dans le sens d’écoulement des gaz et étant caractérisée en ce qu’elle comprend une partie mobile (106a, 106b) configurée pour passer d’une première position, dans laquelle ladite ailerette redresse au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, à une seconde position, dans laquelle ladite ailerette redirige au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, et inversement. Ailerette selon la revendication 1, ladite ailerette comprenant en outre une partie fixe (107a, 107b), située en amont de la partie mobile dans le sens d’écoulement des gaz, et orientée selon la direction de la partie mobile de l’ailerette en première position. Ailerette selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la première position correspond à une orientation de la partie mobile selon une direction parallèle à la direction de déplacement de l’aéronef et la seconde position correspond à une orientation de la partie mobile selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement de l’aéronef. Ailerette selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la partie mobile comporte deux volets mobiles (108a, 108b) configurés pour être repliés l’un sur l’autre lorsque la partie mobile est dans la première position et pour être déployés lorsque la partie mobile est dans la seconde position. Ailerette selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la partie mobile est adaptée pour passer de la première position à la seconde position, et inversement, sous l’effet d’au moins un vérin hydraulique ou électrique ou d’un système de crémaillère. Aile d’aéronef (102a, 102b) comportant au moins une hélice située en bout d’aile, en amont de ladite aile dans le sens d’écoulement des gaz, ladite aile comportant en outre une ailerette selon l’une quelconque des revendications précédentes. Aile d’aéronef selon la revendication 6 comportant une pluralité d’hélices réparties sur toute son étendue longitudinale. Aéronef (101) comportant au moins deux ailes selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7. Aéronef selon la revendication 8 dans lequel les ailerettes des au moins deux ailes peuvent être positionnées, à un même instant, dans des positions différentes. Procédé d’utilisation d’une ailerette d’aile d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - positionnement (501) de la partie mobile de ladite ailerette dans une première position, dans laquelle ladite ailerette redresse au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, de manière à augmenter la poussée générée par ladite hélice ; et, - positionnement (502) de la partie mobile de ladite ailerette dans une seconde position, dans laquelle ladite ailerette redirige au moins une partie d’un flux de gaz traversant ladite hélice, de manière à générer une poussée inverse.