Brevet FR3129920A1 — publié le 20230609

L’invention concerne un aéronef (1) comprenant un fuselage (2) et une voilure (3) fixe comprenant des première et seconde ailes (3a, 3b) agencées de part et d’autre du fuselage (2), l’aéronef (1) comprenant en outre : - un dispositif de propulsion (6) configuré pour entrainer le déplacement horizontal de l’aéronef (1), et - une première nacelle (8a) et une seconde nacelle (8b) comprenant chacune un premier dispositif de sustentation (9a, 9b) configuré pour entrainer le déplacement vertical de l’aéronef (1), chaque premier dispositif de sustentation (9a, 9b) comprenant une unité auxiliaire de stockage d’énergie, un premier actionneur auxiliaire alimenté en énergie par l’unité auxiliaire de stockage d’énergie et un premier rotor auxiliaire (90a, 90b) entrainé en rotation par le premier actionneur auxiliaire, les nacelles (8a, 8b) étant montées de manière détachable et largable sur respectivement la première aile (3a) et la seconde aile (3b). Figure d’abrégé : Figure 1 AERONEF COMPRENANT UN FUSELAGE ET UNE VOILURE FIXE Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine des aéronefs comprenant un fuselage s’étendant selon un axe longitudinal et une voilure fixe solidaire du fuselage. Arrière-plan technique Il existe différentes catégories d’aéronef. Parmi les aéronefs, on connait par exemple les moto-planeurs. Un moto planeur comprend typiquement un fuselage qui s’étend selon un axe longitudinal entre un nez et un empennage. Le moto planeur comprend par ailleurs une voilure fixe solidaire du fuselage, formée de deux ailes qui sont agencées de part et d’autre du fuselage. La voilure fixe assure la portance du moto planeur. Afin d’assurer le décollage, la montée, le vol d’avancement et l’atterrissage du moto planeur, ce dernier comprend un dispositif de propulsion qui permet de générer une poussée horizontale. Le dispositif de propulsion comprend par exemple une hélice montée sur le nez de l’aéronef. L’hélice est reliée à un actionneur tel qu’une turbine à gaz pour entrainer en rotation l’hélice. L’aéronef comprend par ailleurs un réservoir de carburant permettant d’alimenter l’actionneur. Le dispositif de propulsion est choisi selon les performances minimum au décollage et en montée souhaitées pour une masse au décollage donnée qui permettra d’assurer l’endurance souhaitée par le choix de la masse de carburant embarquée déduction faite de la masse à vide et de la charge utile de l’aéronef. Un tel aéronef étant muni exclusivement d’un dispositif de propulsion, la distance de décollage et d’atterrissage de ce type d’aéronef est importante. Ainsi, il est nécessaire de prévoir une longueur de piste importante pour le décollage et l’atterrissage du moto planeur. Les conditions d’opération d’un tel aéronef sont donc contraignantes. Afin de s’affranchir de piste d’atterrissage et de décollage et de multiplier les possibilités d’opération d’un tel aéronef, il a été proposé d’équiper l’aéronef d’un dispositif comprenant un actionneur et une hélice, qui peut être utilisé à la fois comme un dispositif de propulsion générant de la poussée horizontale pour assurer un vol horizontal durant les phases de vol d’avancement et comme dispositif de sustentation générant de la poussée verticale pour assurer un vol vertical durant les phases de décollage et d’atterrissage. Un tel dispositif dispose de mécanismes de pivotement permettant le basculement vertical ou horizontal de l’axe de l’hélice pour générer de la poussée verticale ou horizontale selon les phases de vol. Bien que ce dispositif permette de s’affranchir de piste d’atterrissage et de décollage, il ne donne pas entière satisfaction. En effet, les mécanismes de pivotement permettant la transition entre le vol vertical et le vol horizontal sont complexes si bien que les risques liés à ces transitions de vol sont élevés. En outre, les mécanismes de pivotement sont lourds ce qui augmente la masse des aéronefs au détriment de leur endurance. Par conséquent, il existe un besoin de fournir un aéronef présentant un fuselage et une voilure fixe présentant une distance de décollage et/ou d'atterrissage réduite voire nulle afin d’augmenter les possibilités d’opération d’un tel aéronef sans dégrader les performances de vol de l’aéronef, et notamment son endurance, et en limitant les risques liés à la transition d’un vol vertical à un vol horizontal et inversement. A cet effet, l’invention propose un aéronef comprenant un fuselage s’étendant selon un axe longitudinal et une voilure fixe solidaire du fuselage et comprenant des première et seconde ailes agencées de part et d’autre du fuselage, l’aéronef comprenant en outre : - un dispositif de propulsion configuré pour entrainer le déplacement horizontal de l’aéronef, et - une première nacelle et une seconde nacelle comprenant chacune un premier dispositif de sustentation configuré pour entrainer le déplacement vertical de l’aéronef, chaque premier dispositif de sustentation comprenant une unité auxiliaire de stockage d’énergie, un premier actionneur auxiliaire alimenté en énergie par l’unité auxiliaire de stockage d’énergie et un premier rotor auxiliaire entrainé en rotation par le premier actionneur auxiliaire, les nacelles étant montées de manière détachable et largable sur respectivement la première aile et la seconde aile. L’aéronef comprend donc un dispositif de propulsion pour entrainer le déplacement horizontal de l’aéronef. Le dispositif de propulsion génère en effet une poussée horizontale. Selon l’invention, l’aéronef comprend en outre deux nacelles qui comprennent chacune un premier dispositif de sustentation pour déplacer verticalement l’aéronef. Les premiers dispositifs de sustentation assurent ainsi selon l’invention un vol vertical de l’aéronef en fournissant une poussée verticale. De tels dispositifs distincts du dispositif de propulsion permettent de réduire voire de supprimer la distance de décollage et/ou d’atterrissage de l’aéronef tout en s’affranchissant de mécanismes de pivotement complexes et lourds. Il est donc possible de s’affranchir de piste de décollage et/ou atterrissage sans impacter la sécurité de l’aéronef. Par ailleurs, la présence d’une nacelle par aile permet de maintenir l’équilibre de l’aéronef. En outre, chaque nacelle est montée de manière détachable et largable aux ailes de l’aéronef. Chaque nacelle peut ainsi être détachée et larguée de l’aéronef une fois le vol vertical réalisé dans le cadre des phases de montée, de décollage et/ou d’atterrissage. En effet, selon l’invention, c’est le dispositif de propulsion qui assure le vol d’avancement de l’aéronef. Ceci permet de conserver une masse optimale de l’aéronef en cours de vol qui n’est pas impactée par la présence des premiers dispositifs de sustentation qui sont détachés et largués au cours du vol d’avancement. Par conséquent, la distance de décollage de l’aéronef est réduite grâce aux premiers dispositifs de sustentation. Les performances de vol de l’aéronef sont par ailleurs préservées grâce aux nacelles détachables et largables. Enfin, les dispositifs de propulsion et les premiers dispositifs de sustentation étant distincts, la transition entre le vol vertical et le vol d’avancement est facilitée puisqu’aucun mécanisme complexe n’est nécessaire afin d’utiliser le dispositif de propulsion à la fois pour le vol vertical et pour le vol d’avancement. Par ailleurs, chaque dispositif de sustentation comprend une unité auxiliaire de stockage d’énergie, un premier actionneur auxiliaire alimenté en énergie par l’unité auxiliaire de stockage d’énergie et un premier rotor auxiliaire entrainé en rotation par le premier actionneur auxiliaire. L’unité de stockage d’énergie permet d’alimenter en énergie le premier actionneur auxiliaire. Le premier actionneur auxiliaire permet l’entrainement en rotation du premier rotor auxiliaire. Une telle configuration permet de fournir des nacelles autonomes vis-à-vis de l’aéronef. En particulier, chaque nacelle dispose de sa propre unité de stockage d’énergie rendant autonome énergétiquement les nacelles vis à vis de l’aéronef. L’autonomie, en particulier énergétique, de chaque nacelle étant garantie, chaque nacelle peut, après son détachement et largage de l’aéronef, voler, atterrir puis être récupérée au sol pour équiper un nouvel aéronef. Le caractère réutilisable des nacelles offre un avantage économique considérable. L’aéronef 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 : - la première nacelle est montée sous la première aile et la seconde nacelle est montée sous la seconde aile, - les première et seconde ailes comprennent chacune un dispositif de fixation qui coopère avec un dispositif de largage qui est relié de manière amovible respectivement aux première et seconde nacelles, - chaque nacelle comprend en outre un second dispositif de sustentation comprenant un second rotor auxiliaire relié à un second actionneur auxiliaire pour entrainer en rotation le second rotor auxiliaire, le premier dispositif de sustentation et le second dispositif de sustentation étant solidaires d’ un bâti de la nacelle, - le premier rotor auxiliaire de la première nacelle et le second rotor auxiliaire de la seconde nacelle présentent un premier sens de rotation et le second rotor auxiliaire de la première nacelle et le premier rotor auxiliaire de la seconde nacelle présentent un second sens de rotation opposé au premier sens de rotation, - chaque rotor auxiliaire comprend un moyeu auxiliaire mobile en rotation autour d’un axe de rotation perpendiculaire à un axe d’extension du bâti et des pales auxiliaires s’étendant radialement à partir du moyeu auxiliaire, - les pales auxiliaires sont configurées pour être mobiles suivant des orientations de basculement en trainée, - chaque nacelle comprend en outre une unité de contrôle configurée pour piloter, guider et naviguer les nacelles indépendamment de l’aéronef, - chaque nacelle est montée mobile en rotation autour d’un axe transversal parallèle à un axe de tangage de l’aéronef, - le dispositif de propulsion comprend un rotor principal présentant une hélice mobile en rotation autour de l’axe longitudinal et reliée à un actionneur principal. L’invention concerne également un procédé de vol d’un aéronef selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comprenant les étapes chronologiques suivantes : (E1) effectuer un vol vertical en activant le premier dispositif de sustentation, le dispositif de propulsion étant désactivé, (E2) effectuer un vol de transition en activant le dispositif de propulsion et en maintenant le premier dispositif de sustentation activé, (E3) effectuer une première phase de vol horizontal en désactivant le premier dispositif de sustentation, et (E4) détacher et larguer les première et seconde nacelles et effectuer une seconde phase de vol horizontal. Le procédé peut comprendre l’une ou plusieurs des étapes suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : (E5) piloter, guider et naviguer les première et seconde nacelles indépendamment de l’aéronef, (E6) atterrir la première nacelle et/ou la seconde nacelle, (E7) recharger en énergie l’unité auxiliaire de stockage d’énergie, (E8) monter la première nacelle et/ou la seconde nacelle sur un aéronef. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une vue de dessus d’un aéronef selon l’invention ; la est une vue de devant d’un aéronef selon l’invention ; la est une vue de côté d’un aéronef selon l’invention ; la est une vue schématique et en coupe transversale d’un aéronef selon l’invention ; la est une représentation en perspective d’un exemple d’un dispositif de fixation et d’un dispositif de largage d’une nacelle, pouvant équiper l’aéronef selon l’invention, la est une représentation en coupe longitudinale du dispositif de largage de la , la est une vue schématique et en coupe longitudinale d’un aéronef selon un mode de réalisation avantageux de l’invention ; la est une représentation schématique de l’aéronef dans une étape d’un procédé de vol de l’aéronef selon l’invention ; la est une représentation schématique de l’aéronef dans une autre étape du procédé de vol de l’aéronef selon l’invention ; la est une représentation schématique de l’aéronef dans une autre étape du procédé de vol de l’aéronef selon l’invention ; la est une représentation schématique de l’aéronef dans une autre étape du procédé de vol de l’aéronef selon l’invention ; la est une représentation schématique de l’aéronef dans une autre étape du procédé de vol de l’aéronef selon l’invention la est un logigramme illustrant un mode d’opération de l’aéronef selon l’invention ; la est un schéma synoptique du procédé de vol de l’aéronef selon l’invention. Aéronef (1) comprenant un fuselage (2) s’étendant selon un axe longitudinal et une voilure (3) fixe solidaire du fuselage (2) et comprenant des première et seconde ailes (3a, 3b) agencées de part et d’autre du fuselage (2), l’aéronef (1) comprenant en outre : - un dispositif de propulsion (6) configuré pour entrainer le déplacement horizontal de l’aéronef (1), et - une première nacelle (8a) et une seconde nacelle (8b) comprenant chacune un premier dispositif de sustentation (9a, 9b) configuré pour entrainer le déplacement vertical de l’aéronef (1), chaque premier dispositif de sustentation (9a, 9b) comprenant une unité auxiliaire de stockage d’énergie, un premier actionneur auxiliaire alimenté en énergie par l’unité auxiliaire de stockage d’énergie et un premier rotor auxiliaire (90a, 90b) entrainé en rotation par le premier actionneur auxiliaire, les nacelles (8a, 8b) étant montées de manière détachable et largable sur respectivement la première aile (3a) et la seconde aile (3b). Aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les première et seconde ailes (3a, 3b) comprennent chacune un dispositif de fixation (12) qui coopère avec un dispositif de largage (13) qui est relié de manière amovible respectivement aux première et seconde nacelles (8a, 8b). Aéronef selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque nacelle (8a, 8b) comprend en outre un second dispositif de sustentation (10a, 10b) comprenant un second rotor auxiliaire (100a, 100b) relié à un second actionneur auxiliaire pour entrainer en rotation le second rotor auxiliaire (100a, 100b), le premier dispositif de sustentation (9a, 9b) et le second dispositif de sustentation (10a, 10b) étant solidaires d’ un bâti (11) de la nacelle (8a, 8b). Aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier rotor auxiliaire (90a) de la première nacelle (8a) et le second rotor auxiliaire (100b) de la seconde nacelle (8b) présentent un premier sens de rotation (R1) et le second rotor auxiliaire (100a) de la première nacelle (8a) et le premier rotor auxiliaire (90b) de la seconde nacelle (8b) présentent un second sens de rotation (R2) opposé au premier sens de rotation (R1). Aéronef selon l’une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que chaque rotor auxiliaire (90a, 90b, 100a, 100b) comprend un moyeu auxiliaire mobile en rotation autour d’un axe de rotation perpendiculaire à un axe d’extension (C) du bâti (11) et des pales auxiliaires (15) s’étendant radialement à partir du moyeu auxiliaire. Aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les pales auxiliaires (15) sont configurées pour être mobiles suivant des orientations de basculement en trainée. Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque nacelle (8a, 8b) comprend en outre une unité de contrôle configurée pour piloter, guider et naviguer les nacelles (8a, 8b) indépendamment de l’aéronef (1). Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque nacelle (8a, 8b) est montée mobile en rotation autour d’un axe transversal parallèle à un axe de tangage (Y) de l’aéronef (1). Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de propulsion (6) comprend un rotor principal présentant une hélice (7) mobile en rotation autour de l’axe longitudinal et reliée à un actionneur principal. Procédé de vol d’un aéronef (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes chronologiques suivantes : (E1) effectuer un vol vertical en activant le premier dispositif de sustentation (9a, 9b), le dispositif de propulsion (6) étant désactivé, (E2) effectuer un vol de transition en activant le dispositif de propulsion (6) et en maintenant le premier dispositif de sustentation (9a, 9b) activé, (E3) effectuer une première phase de vol horizontal en désactivant le premier dispositif de sustentation (9a, 9b), et (E4) détacher et larguer les première et seconde nacelles (8a, 8b) et effectuer une seconde phase de vol horizontal. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend en outre l’étape suivante : (E5) piloter, guider et naviguer les première et seconde nacelles (8a, 8b) indépendamment de l’aéronef (1). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend en outre l’étape suivante : (E6) atterrir la première nacelle (8a) et/ou la seconde nacelle (8b), (E7) recharger en énergie l’unité auxiliaire de stockage d’énergie, (E8) monter la première nacelle (8a) et/ou la seconde nacelle (8b) sur un aéronef.