Brevet FR3125796A1 — publié le 20230203

Une hélice (2) pour ensemble propulsif (1) d’aéronef s’étendant longitudinalement selon un axe X, l’hélice (2) comprenant un cône d’hélice (21), des pales (22), un organe de guidage (4) s’étendant longitudinalement selon l’axe X qui est solidaire en rotation du cône d’hélice (21), l’organe de guidage (4) étant monté extérieurement au cône d’hélice (21) de manière à ménager entre eux une veine de guidage (V), l’organe de guidage (4) comportant une ouverture amont (41) configurée pour acheminer un flux d’air dans la veine de guidage (V) et une ouverture aval (42) de manière à évacuer le flux d’air vers l’aval, l’organe de guidage (4) comportant des orifices traversants (40) à travers lesquels s’étendent les pales (22) de l’hélice (2) et des aubes de compresseur (5), solidaires en rotation du cône d’hélice (21), qui sont positionnées dans la veine de guidage (V) de manière à générer un flux d’air accéléré. Figure de l’abrégé : Figure 4 Hélice pour ensemble propulsif d’aéronef, ensemble propulsif et procédé d’utilisation d’un tel ensemble propulsif La présente invention concerne le domaine des ensembles propulsifs pour aéronef, en particulier, un ensemble propulsif comprenant un moteur électrique pour l’entrainement d’une hélice pour assurer la propulsion électrique d’un aéronef. Afin de réduire l’utilisation d’énergie fossile, il a été proposé d’utiliser des moteurs électriques pour entrainer en rotation une hélice propulsive, c’est-à-dire, des aubes dénuées de carter extérieur. On connait déjà dans l’art antérieur un ensemble propulsif comprenant un moteur électrique comportant un arbre de rotor entrainant une hélice qui comprend un cône d’hélice s’étendant longitudinalement selon un axe et des pales s’étendant radialement depuis le cône d’hélice. La rotation des pales permet la propulsion de l’aéronef, c’est-à-dire, son déplacement longitudinal vers l’amont. Un moteur électrique comporte des composants électriques qui doivent être refroidis au cours de son utilisation. De manière connue, le moteur électrique est refroidi par sa mise en contact avec un flux d’air extérieur. Lorsque l’aéronef est au sol ou se déplace à vitesse réduite, le débit d’air est trop faible pour assurer un refroidissement suffisant. Pour éliminer cet inconvénient, une solution immédiate serait d’utiliser un autre fluide de refroidissement mais cela pénaliserait de manière importante la masse et l’encombrement. L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un ensemble propulsif permettant un refroidissement optimal d’un moteur électrique et n’impactant pas la masse et l’encombrement. PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention concerne une hélice pour ensemble propulsif d’aéronef s’étendant longitudinalement selon un axe X, l’hélice étant configurée pour être positionnée en amont dans l’ensemble propulsif et entrainée en rotation autour dudit axe X, l’hélice comprenant : un cône d’hélice et des pales s’étendant radialement par rapport audit axe X depuis le cône d’hélice, L’hélice est remarquable par le fait qu’elle comporte : un organe de guidage s’étendant longitudinalement selon l’axe X qui est solidaire en rotation du cône d’hélice, l’organe de guidage étant monté extérieurement au cône d’hélice de manière à ménager entre eux une veine de guidage, l’organe de guidage comportant une ouverture amont configurée pour acheminer un flux d’air dans la veine de guidage et une ouverture aval de manière à évacuer le flux d’air vers l’aval, l’organe de guidage comportant des orifices traversants à travers lesquels s’étendent les pales de l’hélice et des aubes de compresseur, solidaires en rotation du cône d’hélice, qui sont positionnées dans la veine de guidage de manière à générer un flux d’air accéléré. Grâce à l’invention, l’hélice permet d’accélérer et de compresser de manière interne un flux d’air, prélevé en amont dans le milieu extérieur, pour l’évacuer en aval de manière à ce qu’il puisse refroidir un dispositif positionné en aval. Une telle hélice est particulièrement avantageuse pour refroidir le dispositif d’entrainement en rotation de l’hélice qui est placé directement en aval de l’hélice. Le refroidissement est avantageusement performant même lorsque la vitesse relative du flux d’air extérieur (vitesse de l’aéronef) est faible ou nulle. Le refroidissement est en particulier optimal lorsque l’entrainement est réalisé par un moteur électrique qui génère des calories qu’il faut évacuer. De préférence, l’organe de guidage comporte une lèvre amont qui est profilée. Cela est avantageux pour permettre une admission en amont qui est performante pour différentes incidences du flux d’air amont. De manière préférée, les aubes de compresseur s’étendent sur toute l’épaisseur radiale de la veine de guidage. Ainsi, la compression est optimale. De préférence, le cône d’hélice comporte une extrémité amont fermée afin d’améliorer ses performances aérodynamiques. De préférence, l’organe de guidage et le cône d’hélice sont coaxiaux. Selon un aspect, la section radiale de la veine de guidage est décroissante de l’amont vers l’aval afin d’augmenter le taux de compression et améliorer le refroidissement. De préférence, l’organe de guidage et le cône d’hélice possèdent la même longueur longitudinale afin de former un ensemble compact. De préférence, les aubes de compresseur sont issues de matière de l’organe de guidage et/ou du cône d’hélice. Cela permet de réduire la masse et de former un ensemble compact. L’invention concerne également un ensemble propulsif pour aéronef s’étendant longitudinalement selon un axe X orienté d’aval en amont, comprenant une hélice, telle que présentée précédemment, positionnée en amont, et un moteur électrique, positionné en aval, configuré pour entrainer l’hélice en rotation selon l’axe X de manière à refroidir le moteur électrique avec un flux d’air accéléré. Ainsi, le moteur électrique bénéficie d’un refroidissement efficace même lorsque l’aéronef possède une vitesse faible ou nulle. De manière préférée, l’ensemble comprend des aubes de redresseur montées en sortie de la veine d’air de manière à redresser le flux d’air accéléré. Au cours de la compression, le flux d’air est vrillé du fait de la rotation des aubes de compresseur. Les aubes de redresseur permettent de redresser le flux d’air afin qu’il s’étende parallèlement à l’axe X, ce qui est optimal pour refroidir le moteur électrique qui est aligné axialement avec l’axe X pour entrainer l’hélice. De préférence les aubes de redresseur sont fixes ou à calage variable. De manière préférée, les aubes de redresseur sont solidaires du moteur électrique de manière à permettre un redressement optimal et précis pour refroidir le moteur électrique. Selon un aspect de l’invention, le moteur électrique comprend des rangées d’ailettes de refroidissement. Les aubes de redresseur forment une rangée d’ailettes de refroidissement, de préférence, la rangée le plus en amont. Les aubes de redresseur remplissent avantageusement une double fonction en permettant, d’une part, de redresser le flux d’air accéléré dans la veine d’air et, d’autre part, pour conduire les calories issues du moteur électrique. Le refroidissement et la compacité sont améliorés. De préférence, les aubes de redresseur sont écartées de l’hélice d’un jeu longitudinal compris entre 1 et 10mm. Un tel jeu longitudinal permet d’assurer un compromis entre, d’une part, un écartement suffisant garantissant la sécurité entre un organe mobile et un organe fixe et, d’autre part, une étanchéité suffisante permettant une compression efficace. L’invention concerne un aéronef comportant au moins un ensemble propulsif tel que présenté précédemment. Selon un aspect, l’aéronef comportant au moins une aile, l’ensemble propulsif étant monté sur l’aile. L’utilisation de plusieurs ensembles propulsifs électriques sur une aile permet de réduire les émissions de carbone. Le refroidissement demeure performant. Selon un autre aspect, l’aéronef comporte une nacelle dans laquelle est monté ledit ensemble propulsif. La nacelle peut être installée dans le nez de l’aéronef ou ailleurs. Un tel ensemble propulsif peut être utilisé pour un décollage vertical et/ou la propulsion en régime de croisière. Un tel ensemble propulsif peut ainsi former un ensemble propulsif central. L’invention concerne en outre un procédé d’utilisation d’un ensemble propulsif tel que présenté précédemment, procédé comprenant des étapes consistant à : Entrainer l’hélice par le moteur électrique afin que les pales fournissent une force de propulsion, et Refroidir le moteur électrique par accélération d’un flux d’air dans la veine d’air par les aubes de compresseur. PRESENTATION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. La est une représentation schématique d’un aéronef selon une forme de réalisation de l’invention. La est une représentation schématique d’un ensemble propulsif selon l’invention. La est une représentation schématique de côté de l’ensemble propulsif de la . La est une représentation schématique de l’ensemble propulsif de la avec le cône de guidage représenté en transparence. La est une représentation schématique de l’ensemble propulsif sans les pales de l’hélice. La est une représentation schématique en demi-coupe longitudinale de l’hélice de l’ensemble propulsif. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Hélice (2) pour ensemble propulsif (1) d’aéronef (A) s’étendant longitudinalement selon un axe X, l’hélice (2) étant configurée pour être positionnée en amont dans l’ensemble propulsif (1) et entrainée en rotation autour dudit axe X, l’hélice (2) comprenant : un cône d’hélice (21) et des pales (22) s’étendant radialement par rapport audit axe X depuis le cône d’hélice (21), hélice (2) caractérisée par le fait qu’elle comporte : un organe de guidage (4) s’étendant longitudinalement selon l’axe X qui est solidaire en rotation du cône d’hélice (21), l’organe de guidage (4) étant monté extérieurement au cône d’hélice (21) de manière à ménager entre eux une veine de guidage (V), l’organe de guidage (4) comportant une ouverture amont (41) configurée pour acheminer un flux d’air (F) dans la veine de guidage (V) et une ouverture aval (42) de manière à évacuer le flux d’air (F) vers l’aval, l’organe de guidage (4) comportant des orifices traversants (40) à travers lesquels s’étendent les pales (22) de l’hélice (2) et des aubes de compresseur (5), solidaires en rotation du cône d’hélice (21), qui sont positionnées dans la veine de guidage (V) de manière à générer un flux d’air accéléré (Fa). Hélice (2) selon la revendication 1, dans laquelle l’organe de guidage (4) comporte une lèvre amont (40A) qui est profilée. Hélice (2) selon l’une des revendications 1 à 2, dans laquelle les aubes de compresseur (5) s’étendent sur toute l’épaisseur radiale de la veine de guidage (V). Hélice (2) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le cône d’hélice (21) comporte une extrémité amont fermée. Hélice (2) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle la section radiale de la veine de guidage (V) est décroissante de l’amont vers l’aval. Hélice (2) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle les aubes de compresseur (5) sont issues de matière de l’organe de guidage (4) et/ou du cône d’hélice (21). Ensemble propulsif (1) pour aéronef (A) s’étendant longitudinalement selon un axe X orienté d’aval en amont, comprenant : Une hélice (2), selon l’une des revendications 1 à 6, positionnée en amont, et Un moteur électrique (3), positionné en aval, configuré pour entrainer l’hélice (2) en rotation selon l’axe X de manière à refroidir le moteur électrique (3) avec un flux d’air accéléré (Fa). Ensemble propulsif selon la revendication 7, comprenant des aubes de redresseur (6) montées en sortie de la veine d’air (V) de manière à redresser le flux d’air accéléré (Fa). Ensemble propulsif selon la revendication 8, dans lequel les aubes de redresseur (6) sont solidaires du moteur électrique (3). Ensemble propulsif selon la revendication 9, dans lequel, le moteur électrique comportant des rangées d’ailettes de refroidissement, les aubes de redresseur (6) forment une rangée d’ailettes de refroidissement. Aéronef (A) comportant au moins un ensemble propulsif selon l’une des revendications 7 à 10. Aéronef (A) selon la revendication 11, dans lequel, l’aéronef (A) comportant au moins une aile (W), l’ensemble propulsif (1) étant monté sur l’aile (W). Aéronef (A) selon l’une des revendications 11 à 12, dans lequel, l’aéronef (A) comportant au moins une nacelle, l’ensemble propulsif (1) étant monté dans ladite nacelle, par exemple, dans un nez de l’aéronef. Procédé d’utilisation d’un ensemble propulsif (1) selon l’une des revendications 7 à 10, procédé comprenant des étapes consistant à : Entrainer l’hélice (2) par le moteur électrique (3) afin que les pales (22) fournissent une force de propulsion, et Refroidir le moteur électrique (3) par accélération d’un flux d’air (F) dans la veine d’air (V) par les aubes de compresseur (5).