Brevet FR3135703A1 — publié le 20231124

PROCEDE DE CONTROLE ACTIF D’INTERACTION SILLAGE-NACELLE ET AERONEF CORRESPONDANT L’invention concerne un procédé de mise en œuvre d’un aéronef à voilure fixe, l’aéronef comprenant un fuselage, deux ailes (6) générant chacune un sillage (20) et disposées respectivement de part et d’autre du fuselage et comprenant un volet (8), et deux groupes propulsifs (10) disposés respectivement en aval et à distance de chaque aile, chacun des groupes propulsifs comprenant une nacelle (12) accueillant au moins deux soufflantes (14) non coaxiales, ladite nacelle comprenant une paroi inférieure (18) s’étendant sensiblement dans le prolongement de l’aile, la paroi inférieure ayant une surface inférieure (18.1), remarquable en ce que ledit procédé comprend une phase de vol de l’aéronef lors de laquelle le volet est pivoté d’une première position dans laquelle le sillage est à distance de la surface inférieure, vers une deuxième position (B) dans laquelle le sillage est en contact avec la surface inférieure. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 5) PROCEDE DE CONTROLE ACTIF D’INTERACTION SILLAGE-NACELLE ET AERONEF CORRESPONDANT La présente demande concerne le domaine des aéronefs à voilure fixe et leur mise en œuvre. Art antérieur Le document WO 2021/074516 A1 initie une architecture d’aéronef moderne dans laquelle deux nacelles oblongues et portantes sont agencées de part et d’autre du fuselage. Chaque nacelle intègre plusieurs soufflantes mues en rotation par une turbine à gaz, elle-même alimentée en gaz par un compresseur. Cette conception prévoit le positionnement d’une paroi inférieure de la nacelle dans le prolongement de la voilure fixe de l’aéronef. Dans cette configuration, l’aile génère un sillage qui interagit avec la nacelle et fait contact avec sa surface inférieure en conditions normales de vol de l’aéronef, cette interaction sera désignée dans la présente demande par « interaction sillage-nacelle », ou « WWNI » (acronyme du nom anglais « Wing wake nacelle interaction »). La WWNI permet de réduire la traînée aérodynamique et d’augmenter la portance de l’avion, résultant en une diminution de la consommation de carburant. Toutefois, la position du sillage de l’aile varie en fonction de l’incidence du flux d’air sur l’aile et également en fonction du niveau de la poussée générée par l’aéronef. Ces variations induisent un déplacement de la position du sillage par rapport à la surface inférieure. Les décalages verticaux de la position du sillage génèrent une forte augmentation de la traînée de nacelle. A cet égard, l’architecture d’aéronef initiée par le document WO 2021/074516 A1 offre une marge d’amélioration afin de pallier le phénomène de déplacement vertical du sillage et de conserver la WWNI pour toutes les conditions de vol de l’aéronef. La présente invention a pour objectif de proposer un aéronef et un procédé attenant, permettant de conserver l’interaction sillage-nacelle (WWNI) de l’état de l’art dans toutes les conditions de vol de l’aéronef, de manière à éviter un éloignement du sillage de l’aile par rapport à la surface inférieure de la nacelle, et de garder ledit sillage en contact avec la surface inférieure de manière permanente, conservant ainsi une faible traînée et une portance accrue de l’aéronef. L’invention a pour objet un procédé de mise en œuvre d’un aéronef à voilure fixe, l’aéronef comprenant un fuselage, deux ailes générant chacune un sillage et disposées respectivement de part et d’autre du fuselage et comprenant un volet, et deux groupes propulsifs disposés respectivement en aval et à distance de chaque aile, chacun des groupes propulsifs comprenant une nacelle accueillant au moins deux soufflantes non coaxiales, ladite nacelle comprenant une paroi inférieure s’étendant sensiblement dans le prolongement de l’aile, la paroi inférieure ayant une surface inférieure, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend une phase de vol de l’aéronef lors de laquelle le volet est pivoté d’une première position dans laquelle le sillage est à distance de la surface inférieure, vers une deuxième position dans laquelle le sillage est en contact avec la surface inférieure. Le profil de la nacelle n’est pas de forme sensiblement circulaire mais est plutôt de forme oblongue, la nacelle accueillant au moins deux soufflantes non coaxiales. Les parois supérieure et inférieure de la nacelle sont portantes. La direction principale de circulation du flux d’air dans la nacelle est sensiblement parallèle à l’axe longitudinal de l’aéronef. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la première position diffère de la deuxième position d’un angle de déflection compris entre 0.5° et 7°. Plus préférentiellement, l’angle de déflection est inférieur à 5°. De préférence, dans la première position, l’angle de déflection du volet pivotant est nul par rapport à un axe de référence qui peut être parallèle à l’axe longitudinal de la turbomachine. L’angle de déflection est mesuré entre le volet et l’axe de référence. Cette première position peut correspondre à une phase de vol de croisière. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le volet pivotant est asservi proportionnellement à l’incidence du flux d’air sur l’aile, et/ou à l’assiette de l’aéronef, et/ou à la vitesse de l’aéronef, et/ou du niveau de la poussée générée par l’aéronef. Lorsque plusieurs des critères ci-dessus sont pris en considération, la proportionnalité peut être « pondérée » pour chacun des critères. Dans une première variante, l’angle de déflection du volet varie de la première position vers la deuxième position de manière proportionnelle à l’angle d’incidence du flux d’air sur l’aile. Ainsi, plus l’angle d’incidence augmente et plus l’angle de déflection augmente, et vice-versa. Alternativement ou parallèlement, l’angle de déflection augmente en fonction de l’augmentation de l’assiette et/ou de la vitesse de l’aéronef et/ou du niveau de poussée généré par l’aéronef, et vice-versa. Alternativement, l’asservissement peut être assuré par une relation non-linéaire suivant une fonction de type polynomiale ou exponentielle. Avantageusement, l’asservissement du pivotement du volet permet d’assurer un contrôle actif de l’interaction sillage-nacelle (WWNI) de l’aéronef dans toutes les conditions de vol. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, l’aéronef comprend des moyens de détection de l’air sur la surface inférieure visant à détecter le détachement du sillage de la surface inférieure et le pivotement du volet est régulé pour rétablir le contact du sillage à la surface inférieure. Avantageusement, les moyens de détection permettent d’assurer une fonction de contrôle ou de vérification en parallèle à la gestion asservie de l’angle de déflection du volet. En effet, postérieurement à l’asservissement proportionnel, l’angle de déflection peut davantage augmenter ou diminuer en passant de la première à la deuxième position afin de s’assurer que le sillage est bien en contact avec la surface inférieure de la nacelle, sécurisant ainsi l’asservissement du pivotement du volet pivotant. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le volet pivotant est configuré pour pivoter vers le haut, suivant une direction perpendiculaire à un axe de la soufflante, quand le sillage est extérieurement éloigné de la surface inférieure de la nacelle, de manière à ramener ledit sillage en contact avec ladite surface inférieure. Ici, le sillage se situe vers le bas et en-dessous de la surface inférieure de la nacelle, on dit que le sillage est hors contact. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le volet pivotant est configuré pour pivoter vers le bas quand le sillage est dirigé vers les soufflantes, de manière à ramener ledit sillage en contact avec la surface inférieure. Ici, le sillage traverse l’intérieur de la nacelle, on dit qu’il y a une ingestion de sillage. Avantageusement, le pivotement du volet permet de corriger le décalage vertical de la position du sillage en surélevant ou en rabaissant ladite position jusqu’à ce que ledit sillage soit en contact avec la surface inférieure, comme lors de la WWNI en conditions de vol dites normales, i.e. conditions dans lesquelles l’angle d’incidence du flux d’air sur l’aile est sensiblement faible et constant, et le niveau de poussée est également sensiblement constant. Alternativement, le volet pivotant peut être formé de plusieurs segments actionnés indépendamment les uns des autres et recouvrant tout ou partie de l’envergure de la nacelle, afin de régler plus finement et localement la correction du décalage du sillage sur une partie de l’envergure totale de la surface inférieure de la nacelle. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la phase de vol de l’aéronef correspond à une phase d’ascension ou de croisière ou de descente. De préférence, le volet pivotant selon le procédé de l’invention n’est pas opéré lors de la phase de décollage de l’aéronef. A cet effet, lors de ladite phase de décollage, le volet reste immobile. Ici, par « immobile » on comprend que le volet se retrouve préférentiellement dans la première position et reste immobile en rotation dans un référentiel lié à l’aéronef. L’invention a également pour objet un aéronef à voilure fixe comprenant un fuselage, deux ailes générant chacune un sillage et disposées respectivement de part et d’autre du fuselage et comprenant un volet, et deux groupes propulsifs disposés respectivement en aval et à distance de chaque aile, chacun des groupes propulsifs comprenant une nacelle accueillant au moins deux soufflantes non coaxiales, ladite nacelle comprenant une paroi inférieure munie d’une surface inférieure et s’étendant sensiblement dans le prolongement l’aile, l’aéronef étant remarquable en ce qu’il comprend des moyens de contrôle du pivotement du volet, d’une première position dans laquelle le sillage est à distance de la paroi inférieure, vers une deuxième position dans laquelle le sillage est en contact avec la paroi inférieure. Les moyens de contrôle correspondent préférentiellement à un ensemble de composants comprenant au moins les moyens de détection, des actionneurs aptes à pivoter le volet, et une unité de commande capable d’exécuter le procédé de l’invention. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les moyens de contrôle garantissent que le sillage soit accolé à la paroi inférieure en toute circonstance, notamment en régulant la position du volet en fonction d’une position détectée du sillage. Préférentiellement, la régulation de la position du volet est basée sur des modèles aérodynamiques simulés en amont pour prédéfinir l’angle du volet, et de manière avantageuse, les moyens de détection agissent comme un moyen correctif des modèles aérodynamique issus de la simulation. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, l’aéronef comprend des moyens de détection et des moyens de traitement des signaux issus des moyens de détection afin de déterminer la position relative du sillage par rapport à la paroi inférieure. Préférentiellement, les moyens de contrôle comprennent, en outre, les moyens de traitement des signaux issus des moyens de détection. De façon avantageuse, la présente invention permet de rétablir la WWNI permettant au sillage d’être en contact de manière permanente avec la surface inférieure même lors des conditions de vol induisant des changements d’angle d’incidence du flux d’air sur l’aile et du niveau de poussée. L’invention permet donc de garantir la WWNI et ainsi de réduire la traînée aérodynamique et d’augmenter la portance de l’aéronef dans toutes les conditions de vol de l’aéronef. En supplément des avantages techniques discutés ci-dessus, l’invention est particulièrement avantageuse en ce qu’elle a une incidence positive sur la consommation du carburant. L’invention a également pour avantage d’être adaptable aux avions existants, car elle ne requiert pas de modification d’une aile ou d’un fuselage standard. représente un aéronef selon l’invention ; illustre une vue en coupe d’une nacelle agencée en aval d’une aile de l’aéronef ; est une vue agrandie d’une interaction sillage-nacelle présentée entre l’aile et la nacelle de la ; illustre une vue en coupe de l’aile et de la nacelle dans une première position dans laquelle le sillage est à distance d’une surface inférieure de la nacelle ; illustre une vue en coupe de l’aile et de la nacelle de la dans une deuxième position ; illustre une vue en coupe de l’aile et de la nacelle dans la première position dans laquelle le sillage est ingéré par la nacelle ; illustre une vue en coupe de l’aile et de la nacelle de la dans une deuxième position. Procédé de mise en œuvre d’un aéronef (2) à voilure fixe, l’aéronef (2) comprenant un fuselage (4), deux ailes (6) générant chacune un sillage (20) et disposées respectivement de part et d’autre du fuselage (4) et comprenant un volet (8), et deux groupes propulsifs (10) disposés respectivement en aval et à distance (H) de chaque aile (6), chacun des groupes propulsifs (10) comprenant une nacelle (12) accueillant au moins deux soufflantes (14) non coaxiales, ladite nacelle (12) comprenant une paroi inférieure (18) s’étendant sensiblement dans le prolongement de l’aile (6), la paroi inférieure (18) ayant une surface inférieure (18.1), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend une phase de vol de l’aéronef (2) lors de laquelle le volet (8) est pivoté d’une première position (A) dans laquelle le sillage (20) est à distance de la surface inférieure (18.1), vers une deuxième position (B) dans laquelle le sillage (20) est en contact avec la surface inférieure (18.1). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première position (A) diffère de la deuxième position (B) d’un angle de déflection (α) compris entre 0.5° et 7°. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le volet pivotant (8) est asservi proportionnellement à l’incidence (β) du flux d’air (F) sur l’aile (6), et/ou à l’assiette de l’aéronef (2), et/ou à la vitesse de l’aéronef (2), et/ou du niveau de la poussée générée par l’aéronef (2). Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’aéronef (2) comprend des moyens de détection (18.2) de l’air sur la surface inférieure (18.1) visant à détecter le détachement du sillage (20) de la surface inférieure (18.1) et le pivotement du volet (8) est régulé pour rétablir le contact du sillage (20) à la surface inférieure (18.1). Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volet pivotant (8) est configuré pour pivoter vers le haut, suivant une direction (Z) perpendiculaire à un axe (14.1) de la soufflante (14), quand le sillage (20) est extérieurement éloigné de la surface inférieure (18.1) de la nacelle (12), de manière à ramener ledit sillage (20) en contact avec ladite surface inférieure (18.1). Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le volet pivotant (8) est configuré pour pivoter vers le bas, suivant la direction (Z) perpendiculaire à l’axe (14.1) de la soufflante (14), quand le sillage (20) est dirigé vers les soufflantes (14), de manière à ramener ledit sillage (20) en contact avec la surface inférieure (18.1). Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la phase de vol de l’aéronef (2) correspond à une phase d’ascension ou de croisière ou de descente. Aéronef (2) à voilure fixe comprenant un fuselage (4), deux ailes (6) générant chacune un sillage (20) et disposées respectivement de part et d’autre du fuselage (4) et comprenant un volet (8), et deux groupes propulsifs (10) disposés respectivement en aval et à distance (H) de chaque aile (6), chacun des groupes propulsifs (10) comprenant une nacelle (12) accueillant au moins deux soufflantes (14) non coaxiales, ladite nacelle (12) comprenant une paroi inférieure (18) munie d’une surface inférieure (18.1) et s’étendant sensiblement dans le prolongement l’aile (6), l’aéronef (2) étant caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de contrôle du pivotement du volet (8), d’une première position (A) dans laquelle le sillage (20) est à distance de la paroi inférieure (18), vers une deuxième position (B) dans laquelle le sillage (20) est en contact avec la paroi inférieure (18). Aéronef (2) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de contrôle garantissent que le sillage (20) soit accolé à la paroi inférieure (18) en toute circonstance, notamment en régulant la position du volet (8) en fonction d’une position détectée du sillage (20). Aéronef (2) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit aéronef (2) comprend des moyens de détection (18.2) et des moyens de traitement des signaux issus des moyens de détection (18.2) afin de déterminer la position relative du sillage (20) par rapport à la paroi inférieure (18).