Brevet FR3115016A1 — publié le 20220415

Hélice carénée d’un aéronef et aéronef L’invention concerne une hélice carénée d’un aéronef, comprenant une hélice côté rotor, comprenant un carénage côté stator (19), lequel entoure l’hélice radialement à l’extérieur et définit un canal d’écoulement (22) pour l’air qui s’écoule sur l’hélice, le carénage (19) possédant une paroi intérieure (23) qui fait face à l’hélice, constituée d’au moins une couche matière plastique renforcée par des fibres, et une paroi extérieure (24) à l’opposé de l’hélice, constituée d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres, et comprenant au moins dispositif de fixation (31), qui est formé au niveau d’une position circonférentielle respective du carénage (19) et par le biais duquel l’hélice carénée peut être montée sur un composant structurel (40) de l’aéronef, le dispositif de fixation (31) respectif possédant un ergot (32) et un corps de guidage (33) disposé entre la paroi intérieure (23) et la paroi extérieure (24) servant à accueillir et à guider l’ergot (32) de telle sorte que l’ergot (32) puisse être inséré depuis la paroi intérieure (23) dans un creux (34) du corps de guidage (33), fasse saillie avec une extrémité (32a) par rapport à la paroi extérieure (24) et puisse être monté, avec cette extrémité (32a), sur un palier (41) du composant structurel (40) de l’aéronef. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 6 Hélice carénée d’un aéronef et aéronef L’invention concerne une hélice carénée d’un aéronef et un aéronef. Le document DE 10 2018 116 144 A1 divulgue un aéronef comprenant un fuselage et des ailes appliquées sur le fuselage. Des hélices carénées sont intégrées dans les ailes. Les hélices carénées peuvent être recouvertes par des lamelles. Les hélices carénées peuvent être immobilisées horizontalement ou verticalement. Les hélices carénées immobilisées horizontalement servent à propulser l’aéronef lors d’un décollage vertical ou d’un atterrissage vertical. Les hélices carénées immobilisées verticalement servent à générer une poussée pour l’aéronef. Un aéronef avec lequel plusieurs hélices carénées sont intégrées dans une aile est connu du document DE 10 2018 123 470 A1. Un autre aéronef est connu du document DE 10 2018 116 147 A1. Des hélices qui assistent le décollage vertical ou l’atterrissage vertical de l’aéronef sont ici appliquées sur un nez du fuselage de l’aéronef. Un aéronef avec lequel des hélices carénées sont appliquées sur un fuselage, à savoir le nez du fuselage, de l’aéronef est connu du document DE 10 2018 116 153 A1. Deux hélices carénées sont ici combinées en une unité qui peut pivoter autour d’un axe de rotation, cet axe de rotation étant parallèle à un axe de tangage de l’aéronef. Le document DE 10 2018 116 166 A1 divulgue la structure fondamentale d’une hélice carénée d’un aéronef. Une hélice carénée comprend ainsi une hélice du côté du rotor, laquelle est également appelée rotor, ainsi qu’un carénage du côté du stator, le carénage entourant l’hélice radialement à l’extérieur. Le carénage définit un canal d’écoulement qui s’étend dans la direction axiale pour l’air qui s’écoule sur l’hélice. Une autre hélice carénée d’un aéronef est connue du document DE 10 2018 116 149 A1. Le document DE 10 2018 120 200 A1 divulgue lui aussi une hélice carénée d’un aéronef. Dans le cas de cette hélice carénée, une machine électrique est intégrée dans le carénage. Un arrangement de montage pour une hélice carénée est connu du document WO 2019/202515 A1. Celui-ci sert à assurer une élimination du bruit acoustique. Jusqu’à présent, il était difficile de monter simplement et en toute sécurité une hélice carénée ayant une rigidité suffisante sur une structure porteuse adjacente ou voisine ou un composant structurel adjacent de l’aéronef. L’invention a pour objet de réaliser une hélice carénée d’un genre nouveau pour un aéronef ainsi qu’un aéronef équipé d’une telle hélice carénée. Cet objet est réalisé par une hélice carénée d’un aéronef, comprenant une hélice côté rotor, comprenant un carénage côté stator, lequel entoure l’hélice radialement à l’extérieur et définit un canal d’écoulement pour l’air qui s’écoule sur l’hélice, le carénage possédant une paroi intérieure qui fait face à l’hélice, composée d’au moins une couche matière plastique renforcée par des fibres, et une paroi extérieure à l’opposé de l’hélice, composée d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres, comprenant au moins un dispositif de fixation, qui est formé au niveau d’une position circonférentielle respective du carénage et par le biais duquel l’hélice carénée peut être montée sur un composant structurel de l’aéronef, le dispositif de fixation respectif possédant un ergot et un corps de guidage disposé entre la paroi intérieure et la paroi extérieure servant à accueillir et à guider l’ergot de telle sorte que l’ergot puisse être inséré depuis la paroi intérieure dans un creux du corps de guidage, fasse saillie avec une extrémité par rapport à la paroi extérieure puisse être monté, avec cette extrémité, sur un palier du composant structurel de l’aéronef. Ainsi, l’hélice carénée visée possède une hélice du côté du rotor et un carénage du côté du stator, qui entoure l’hélice radialement à l’extérieur et définit un canal d’écoulement pour l’air qui s’écoule sur l’hélice. Le carénage possède une paroi intérieure qui fait face à l’hélice, constituée d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres, et une paroi extérieure à l’opposé de l’hélice, constituée d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres. L’hélice carénée possède en outre au moins un dispositif de fixation, qui est formé au niveau d’une position circonférentielle respective du carénage et par le biais duquel l’hélice carénée peut être montée sur un composant structurel adjacent ou voisin de l’aéronef. Le dispositif de fixation respectif possède un ergot et un corps de guidage disposé entre la paroi intérieure et la paroi extérieure servant à accueillir et à guider l’ergot de telle sorte que l’ergot puisse être inséré depuis la paroi intérieure dans un creux du corps de guidage, fasse saillie avec une extrémité par rapport à la paroi extérieure et puisse être monté, avec cette extrémité, sur un palier de préférence sphérique du composant structurel adjacent ou voisin de l’aéronef. Une telle hélice carénée peut non seulement être montée facilement sur un composant structurel adjacent ou voisin de l’aéronef en garantissant une compensation des tolérances, mais une telle hélice carénée dispose en outre d’une rigidité élevée. Le corps de guidage est de préférence un corps de guidage métallique, notamment fraisé, plus particulièrement en aluminium. L’ergot est de préférence un ergot métallique. Cette exécution est particulièrement préférée pour un montage fiable et aisé de l’hélice carénée sur le composant structurel adjacent de l’aéronef. Avantageusement, l’ergot et le creux du corps de guidage possèdent un contour étagé qui limite une profondeur d’introduction de l’ergot dans le creux. Le corps de guidage est de préférence collé à la paroi intérieure et à la paroi extérieure, notamment sur toute la surface. Cela permet avantageusement de rigidifier encore davantage la construction globale de l’hélice carénée. Selon un perfectionnement avantageux de l’invention, un corps en mousse enveloppé d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres est disposé de manière adjacente au corps de guidage entre la paroi intérieure et la paroi extérieure, le corps de guidage étant collé au corps en mousse. Ce perfectionnement de l’invention sert lui aussi à rigidifier davantage l’hélice carénée. L’invention a aussi pour objet un aéronef, comprenant un fuselage qui fournit une cellule à passagers, comprenant des ailes appliquées sur le fuselage, comprenant au moins une hélice carénée qui est appliquée sur le fuselage ou sur les ailes, caractérisé en ce que l’hélice carénée est réalisée comme décrit ci-dessus. Avantageusement, l’hélice carénée respective est appliquée sur un composant structurel d’une aile. Des perfectionnements préférentiels de l’invention ressortent de la description ci-après. Des exemples de réalisation de l’invention sont expliqués plus en détail, sans y être limités, à l’aide du dessin. Les figures illustrent : une vue latérale d’un aéronef ; une vue de dessus de l’aéronef ; une vue en perspective d’une hélice carénée de l’aéronef conjointement avec des unités à lamelles ; une vue en perspective d’un carénage de l’hélice carénée ; le détail V de la ; la coupe transversale VI-VI de la conjointement avec un composant structurel adjacent ou voisin de l’aéronef ; un détail des figures 5, 6. Les figures 1 et 2 représentent différentes vues d’un aéronef 10. L’aéronef 10 dispose d’un fuselage 11, lequel fournit, entre autres, une cellule à passagers. L’aéronef 10 dispose en outre d’ailes 13 appliquées sur le fuselage 11. L’aéronef 10 est un engin dit à décollage vertical, qui se soulève verticalement du sol lors du décollage et atterrit verticalement sur le sol lors de l’atterrissage. En vue de rendre possible un tel décollage et atterrissage vertical de l’aéronef 10, l’aéronef 10 dispose au moins dans la zone de chaque aile 13 respectivement d’au moins une unité d’élévation d’aile 14, laquelle est également désignée par l’anglais Wing-Lift-Unit (WLU). Dans l’exemple de réalisation illustré, trois unités d’élévation d’aile 14 de ce type sont respectivement présentes sur chaque aile 13. Le décollage et l’atterrissage verticaux de l’aéronef 10, lesquels sont effectués en utilisant les unités d’élévation d’aile 14, peuvent être assistés par au moins une unité d’élévation de nez 15, qui est appliquée sur un nez 16 du fuselage 11 de l’aéronef 10. Une unité d’élévation de nez 15 est également désignée par l’anglais Nose-Lift-Unit (NLU). Une telle unité d’élévation de nez 15 qui est positionnée au niveau d’un côté du fuselage 11 est représentée dans les figures 1 et 2. Il est également possible d’utiliser deux unités d’élévation de nez 15 de ce type. Les unités d’élévation de nez 15 sont de préférence pivotantes par rapport au fuselage 11, et ce de telle sorte que pour le décollage et l’atterrissage, l’unité d’élévation de nez 15 respective est pivotée hors du fuselage 11, alors que pour un régime de vol après le décollage et avant l’atterrissage de l’aéronef 10, l’unité d’élévation de nez 15 respective est pivotée à l’intérieur du fuselage 11. Pour un déplacement en avant de l’aéronef 10 après le décollage de celui-ci, l’aéronef 10 dispose d’au moins une unité d’avance 12, de deux unités d’avance 12 dans l’exemple de réalisation illustré, lesquelles sont intégrées dans la queue du fuselage 11. Une unité d’élévation d’aile 14 respective ainsi qu’une unité d’élévation de nez 15 respective et aussi une unité d’avance 12 respective de l’aéronef 10 peuvent comporter une hélice carénée 17. La représente une vue en perspective d’une unité d’élévation d’aile 14 qui comporte une hélice carénée 17. L’hélice carénée 17 dispose ici d’une hélice côté rotor 18 et d’un carénage côté stator 19. La représente en outre, comme sous-ensembles supplémentaires de l’unité d’élévation d’aile 14, des unités à lamelles 20, 21, à savoir une unité à lamelles supérieure 20 et une unité à lamelles inférieure 21. Pour le décollage et l’atterrissage, les deux unités à lamelles 20, 21 sont ouvertes et libèrent un canal d’écoulement 22, défini par le carénage 19 de l’hélice carénée 17, pour un écoulement traversant. En revanche, lorsque les unités d’élévation d’aile 14 ne sont pas requises, notamment lors d’un régime de vol normal après le décollage et avant l’atterrissage, les unités à lamelles 20, 21 sont fermées et ferment le canal d’écoulement 22 du carénage 19 de l’hélice carénée 17 respective. Comme déjà mentionné, une hélice carénée 17 dispose par conséquent de l’hélice côté rotor 18 et du carénage côté stator 19. Le carénage côté stator 19 définit un canal d’écoulement 22 pour l’air qui s’écoule sur l’hélice 18, ce canal d’écoulement 22 s’étendant dans la direction axiale A de l’hélice carénée 17. Vu dans la direction radiale R de l’hélice carénée 17, le carénage 19 entoure le rotor ou l’hélice 18 radialement à l’extérieur. Le carénage 19 de l’hélice carénée 17 possède une paroi intérieure 23 qui fait face à l’hélice 18 de l’hélice carénée 17 et une paroi extérieure 24 à l’opposé de l’hélice 18. La paroi intérieure 23 ainsi que la paroi extérieure 24 se composent respectivement d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres, de préférence d’une matière plastique à fibres de carbone ou, en variante, d’une matière plastique à fibres de verre. La paroi intérieure 23 du carénage 19 de l’hélice carénée 17 définit le canal d’écoulement 22 de l’hélice carénée 17 pour l’air qui s’écoule sur le rotor ou l’hélice 18. La paroi intérieure 23 ainsi que la paroi extérieure 24 du carénage 19 sont de préférence formées de plusieurs couches de matière plastique renforcée par des fibres, à savoir la paroi intérieure 23 du carénage 19 d’un premier nombre de couches et la paroi extérieure 24 d’un deuxième nombre de couches, le premier nombre étant de préférence supérieur au deuxième nombre. Dans la zone de la paroi intérieure 23, plus de couches de matière plastique renforcée par des fibres sont alors stratifiées en une paroi que dans la zone de la paroi extérieure 24. Il est possible que, dans la zone de la paroi intérieure 23, trois couches de matière plastique renforcée par des fibres et, dans la zone de la paroi extérieure 24, deux couches de matière plastique renforcée par des fibres forment la paroi 23, 24 correspondante. Les couches de matière plastique renforcée par des fibres qui forment la paroi intérieure 23 et la paroi extérieure 24 du carénage 19 de l’hélice carénée 17 sont de préférence des couches de matière plastique renforcée par des fibres multidirectionnelles. Les fibres de la matière plastique renforcée par des fibres suivent alors des tracés dans des directions différentes. Des âmes alvéolaires 25, 26 contiguës sont disposées entre la paroi intérieure 23 et la paroi extérieure 24 du carénage 19 de l’hélice carénée 17 dans la direction axiale A de l’hélice carénée 17 (voir la ). Chacune des âmes alvéolaires 25, 26 dispose d’une pluralité d’alvéoles 38, les alvéoles 38 s’étendant dans la direction radiale R ou sensiblement dans la direction radiale R de l’hélice carénée 17. Une alvéole 38 est représentée dans la dans la zone de l’âme alvéolaire 25. Au niveau des alvéoles 38 qui s’étendent dans la direction radiale R, des parois 39 de l’âme alvéolaire 25, 26 respective, qui définissent les alvéoles 38, suivent un tracé dans la direction radiale R entre la paroi intérieure 23 et la paroi extérieure 24. Les alvéoles 38 de l’âme alvéolaire 25, 26 respective sont ouvertes à une position adjacente de la paroi intérieure 23 et de la paroi extérieure 24. Dans une portion côté entrée 27 du carénage 19 de l’hélice carénée 17, dans laquelle celle-ci présente un contour cambré en forme d’entonnoir, les alvéoles 38 suivent un tracé essentiellement dans la direction radiale R du carénage 19 et ainsi de l’hélice carénée 17. Les alvéoles 38 sont alors disposées en biais par rapport à la direction radiale R. Dans une portion côté sortie 28 du carénage 19 et ainsi de l’hélice carénée 17, les alvéoles 38 du corps alvéolaire 26, 27 respectif suivent, par contre, un tracé dans la direction radiale. Le carénage 19 de l’hélice carénée 17 présente ici un contour tubulaire ou cylindrique. Selon les figures 4 et 6, le carénage 19 de l’hélice carénée 17 possède au niveau d’une position axiale une entaille 29 qui accueille un corps d’introduction 30. Ce corps d’introduction 30 est de préférence un corps en mousse, les pales de rotor du rotor ou de l’hélice 18 de l’hélice carénée 17 pouvant s’introduire dans ce corps d’introduction 30 lors du fonctionnement afin que les pales de rotor du rotor 18 ne soient pas endommagées en fonctionnement. Comme permet de le constater la , des entretoises de renforcement 43 pour le carénage 19 s’étendent dans certaines portions à l’intérieur du canal d’écoulement 22 défini par la paroi intérieure 23 du carénage 19 de l’hélice carénée 17, lesquelles possèdent des surfaces de guidage d’écoulement pour l’air qui s’écoule à travers le canal d’écoulement 22 et ainsi sur l’hélice 18. Les surfaces de guidage d’écoulement de ces entretoises de renforcement 43 présentent un contour aérodynamique, de sorte que le guidage de l’air qui s’écoule sur l’hélice 18 de l’hélice carénée 17 est amélioré dans la zone du canal d’écoulement 22. L’hélice carénée 17 dispose d’au moins un dispositif de fixation 31, lequel est formé au niveau d’une position circonférentielle respective du carénage 19 de l’hélice carénée 17. L’hélice carénée 17 peut être montée à un composant structurel adjacent ou voisin 40 de l’aéronef par le biais du dispositif de fixation 31 respectif. Le dispositif de fixation 31 respectif possède un ergot 32 et un corps de guidage 33 disposé entre la paroi intérieure 23 et la paroi extérieure 24 du carénage 19. Le corps de guidage 33 sert à accueillir et à guider l’ergot 32, à savoir de telle sorte que l’ergot 32 puisse être inséré depuis la paroi intérieure 23 et ensuite depuis le canal d’écoulement 22 dans un creux 34 du corps de guidage 33, fasse saillie avec une extrémité 32a par rapport à la paroi extérieure 24 du carénage 19 et puisse être monté, avec cette extrémité 32a sur un palier 41 de préférence sphérique du composant structurel adjacent ou voisin 40 de l’aéronef. Alors que la paroi intérieure 23 et la paroi extérieure 24 du carénage 19 sont fabriquées en une matière plastique renforcée par des fibres, de préférence en une matière plastique renforcée par des fibres de carbone ou en une matière plastique renforcée par des fibres de verre, le corps de guidage 33 est un corps de guidage métallique, de préférence en aluminium, et l’ergot 32 est un ergot métallique. Le corps de guidage 33 est de préférence un corps de guidage fraisé qui n’est pas réalisé massif, mais plutôt sous la forme d’un composant creux afin de réduire son poids, avec des entretoises de renforcement 35 qui s’étendent à l’intérieur du composant creux. L’ergot 32 et le creux 34 du corps de guidage 33 qui accueille l’ergot 32 disposent d’un contour étagé. Ces contours étagés de l’ergot 32 et du creux 34 limitent la profondeur d’introduction de l’ergot 32 dans le creux 34 du corps de guidage 33. Dans le creux 34 du corps de guidage 33 est formée une rainure 36 dans laquelle une bague de retenue 42 peut être insérée depuis la paroi intérieure 23 du carénage 19 afin de bloquer l’ergot de guidage 32 dans le creux 34. Le corps de guidage 33 est collé à la paroi intérieure 23 et à la paroi extérieure 24, de préférence sur toute la surface. Cela permet d’augmenter la rigidité de l’hélice carénée 17 dans la zone du carénage 19, à savoir dans la zone du dispositif de fixation 31 respectif. Ce collage du corps de guidages 32 avec la paroi intérieure 23 et la paroi extérieure 24 du carénage 19 s’effectue de préférence sur toute la surface. Selon un perfectionnement avantageux de l’invention, un corps en mousse 37 enveloppé d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres est disposé de manière adjacente au corps de guidage 33 entre la paroi intérieure 23 et la paroi extérieure 24 du carénage 19, le corps de guidage 33 étant également collé au corps en mousse 37 enveloppé. Un collage du corps en mousse 37 à la paroi extérieure 24 est également effectué. L’hélice carénée 17 selon l’invention peut avantageusement être montée sur le composant structurel adjacent ou voisin 40 de l’aéronef. Celui-ci dispose d’une rigidité élevée. Le creux 34 n’est formé que juste avant le montage de l’hélice carénée 17 sur le composant structurel adjacent ou voisin 40 de l’aéronef 10, moyennant quoi une compensation des tolérances peut être garantie lors de l’assemblage de l’aéronef 10. L’invention concerne également l’aéronef 10. L’aéronef 10 dispose du fuselage 11 décrit ci-dessus ainsi que de l’aile 13 appliquée sur le fuselage 11. En outre, l’aéronef 10 dispose d’au moins une hélice carénée 17 selon l’invention. L’hélice carénée 17 peut être appliquée sur l’aile 13 en tant qu’élément constitutif d’une unité d’élévation d’aile 14 ou sur le nez 16 du fuselage 11 en tant qu’élément constitutif d’une unité d’élévation de nez 15. L’unité d’avance 12 peut elle aussi posséder une hélice carénée 17. L’hélice carénée 17 est réalisée de la manière décrite en détail ci-dessus. L’hélice carénée 17 selon l’invention est notamment appliquée sur une aile 13 respective en tant qu’élément constitutif d’une unité d’élévation d’aile 14. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. 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. Hélice carénée (17) d’un aéronef, comprenant une hélice côté rotor (18), comprenant un carénage côté stator (19), lequel entoure l’hélice (18) radialement à l’extérieur et définit un canal d’écoulement (22) pour l’air qui s’écoule sur l’hélice (18), le carénage (19) possédant une paroi intérieure (23) qui fait face à l’hélice (18), composée d’au moins une couche matière plastique renforcée par des fibres, et une paroi extérieure (24) à l’opposé de l’hélice (18), composée d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres, comprenant au moins un dispositif de fixation (31), qui est formé au niveau d’une position circonférentielle respective du carénage (19) et par le biais duquel l’hélice carénée (17) peut être montée sur un composant structurel (40) de l’aéronef, le dispositif de fixation (31) respectif possédant un ergot (32) et un corps de guidage (33) disposé entre la paroi intérieure (23) et la paroi extérieure (24) servant à accueillir et à guider l’ergot (32) de telle sorte que l’ergot (32) puisse être inséré depuis la paroi intérieure (23) dans un creux (34) du corps de guidage (33), fasse saillie avec une extrémité (32a) par rapport à la paroi extérieure (24) puisse être monté, avec cette extrémité (32a), sur un palier (41) du composant structurel (40) de l’aéronef. Hélice carénée (17) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de guidage (33) est un corps de guidage métallique, de préférence en aluminium. Hélice carénée (17) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de guidage (33) est un corps de guidage fraisé. Hélice carénée (17) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’ergot (32) est un ergot métallique. Hélice carénée (17) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l’ergot (32) et le creux (34) du corps de guidage (33) possèdent un contour étagé qui limite une profondeur d’introduction de l’ergot (32) dans le creux (34). Hélice carénée (17) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le corps de guidage (33) est collé à la paroi intérieure (23) et à la paroi extérieure (24). Hélice carénée (17) selon la revendication 6, caractérisée en ce que le corps de guidage (33) est collé sur toute la surface à la paroi intérieure (23) et à la paroi extérieure (24). Hélice carénée (17) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu’un corps en mousse (37) enveloppé d’au moins une couche de matière plastique renforcée par des fibres est disposé de manière adjacente au corps de guidage (33) entre la paroi intérieure (23) et la paroi extérieure (24), le corps de guidage (33) étant collé au corps en mousse (37). Aéronef (10), comprenant un fuselage (11) qui fournit une cellule à passagers, comprenant des ailes (13) appliquées sur le fuselage (11), comprenant au moins une hélice carénée (17) qui est appliquée sur le fuselage (11) ou sur les ailes (13), caractérisé en ce que l’hélice carénée (17) est réalisée selon l’une des revendications 1 à 8. Aéronef selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’hélice carénée (17) respective est appliquée sur un composant structurel d’une aile (13).