Brevet FR3127476A1 — publié le 20230331

AVION A TRAINÉE RÉDUITE PAR INTERACTION ENTRE TOURBILLONS MARGINAUX L’invention a trait à un avion (2) comprenant un fuselage (4) ; deux nacelles (8) disposées de part et d’autre du fuselage (4) et formant une voilure auxiliaire à portance positive, comprenant deux extrémités (8.3, 8.4) déterminant une envergure de ladite voilure auxiliaire ; une voilure secondaire (10) s’étendant de part et d’autre du fuselage (4), à l’arrière de la voilure auxiliaire, à portance négative et comprenant deux extrémités (10.3, 10.4) déterminant une envergure de ladite voilure secondaire ; dans lequel les envergures des voilures auxiliaire et secondaire sont dimensionnées pour qu’en conditions de vol, des tourbillons marginaux (Γ) produits aux deux extrémités (8.3, 8.4) de la voilure auxiliaire interagissent avec des tourbillons marginaux opposés (Γ’) produits aux deux extrémités (10.3, 10.4) de la voilure secondaire (10) de sorte à diminuer l’intensité nette desdits tourbillons marginaux après interaction. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1) AVION A TRAINÉE RÉDUITE PAR INTERACTION ENTRE TOURBILLONS MARGINAUX L’invention a trait au domaine des avions, plus particulièrement des avions comprenant un fuselage généralement allongé et une voilure constituée de deux ailes disposées de part et d’autre du fuselage. La portance d’une voilure d’avion induit une trainée aérodynamique par la formation de tourbillons. En effet, la portance résulte d’une différence de vitesse entre l’extrados et l’intrados de la voilure, provoquant, outre une différence de pression, une circulation rotationnelle autour de la voilure formant des tourbillons dans le sillage de la voilure. Aussi, la différence de pression entre l’extrados et l’intrados de la voilure provoque à chacune des deux extrémités de la voilure des tourbillons marginaux. Ces tourbillons forment une trainée induite en ce qu’elle est consommatrice d’énergie des phénomènes aérodynamiques liés à la portance de la voilure. Il est à noter qu’une voilure, comme tout autre élément en contact avec l’écoulement d’air, provoque également une trainée de frottement liée à la viscosité de l’air dans la couche limite. Il est généralement recherché de diminuer la trainée d’une voilure, en particulier la trainée induite, c’est-à-dire celle liée à la portance de la voilure. Le document de brevet publié WO 2021/074516 A1 propose une architecture d’avion avec un fuselage généralement allongé, une voilure portante constituée de deux ailes disposées de part et d’autre du fuselage, et deux nacelles portantes disposées directement à l’arrière des deux ailes, de manière à être directement dans le sillage des deux ailes. Chacune des nacelles forme un carénage d’entrée d’air, avec une paroi supérieure, une paroi inférieure et deux paroi latérales, et loge plusieurs moteurs de propulsion dans le carénage. Les parois supérieure et inférieure forment une voilure portante auxiliaire. Le bord d’entrée d’air de la paroi inférieure est disposé directement en aval du bord de fuite de l’aile correspondante, de manière à tirer parti du sillage de l’aile. Plus particulièrement, les nacelles sont positionnées par rapport aux ailes de manière à ce que la couche limite de l’extrados des ailes passe sous la paroi inférieure, la paroi inférieure en question étant alors balayée par le sillage de l’aile. Le sillage des nacelles est ainsi réduit. Le sillage des stabilisateurs reste quant à lui inchangé. L’invention a pour objectif de pallier au moins un inconvénient de l’état de la technique susmentionné. Plus spécifiquement, l’invention a pour objectif de réduire la trainée induite d’un avion, en particulier la trainée des stabilisateurs. L’invention a pour objet un avion comprenant un fuselage allongé suivant un axe longitudinal ; deux nacelles disposées de part et d’autre du fuselage et formant une voilure auxiliaire à portance positive, comprenant deux extrémités déterminant une envergure de ladite voilure auxiliaire ; une voilure secondaire s’étendant de part et d’autre du fuselage, à l’arrière de la voilure auxiliaire, étant à portance négative et comprenant deux extrémités déterminant une envergure de ladite voilure secondaire ; remarquable en ce que les envergures des voilures auxiliaire et secondaire sont dimensionnées pour qu’en conditions de vol, des tourbillons marginaux produits aux deux extrémités de la voilure auxiliaire interagissent avec des tourbillons marginaux opposés produits aux deux extrémités de la voilure secondaire de sorte à diminuer l’intensité nette desdits tourbillons marginaux après interaction. Par portance négative d’une voilure, on entend que la voilure est apte à générer, en conditions de vol, une force perpendiculaire au plan moyen de la voilure, dirigée vers le bas. Similairement, par portance positive d’une voilure, on entend que la voilure est apte à générer, en conditions de vol, une force perpendiculaire au plan moyen de la voilure, dirigée vers le haut. Selon un mode avantageux de l’invention, la diminution de l’intensité nette des tourbillons marginaux après interaction est d’au moins 10%, préférentiellement au moins 30%, plus préférentiellement au moins 50%. Selon un mode avantageux de l’invention, l’envergure de la voilure auxiliaire et l’envergure de la voilure secondaire sont identiques ou différent l’une de l’autre de moins de 15%. Selon un mode avantageux de l’invention, l’avion comprend, en outre, une voilure principale s’étendant de part et d’autre du fuselage, à l’avant de des deux nacelles, ladite voilure principale étant à portance positive. Selon un mode avantageux de l’invention, chacune des deux nacelles comprend une paroi supérieure et une paroi inférieure, lesdits parois supérieures et inférieures formant la voilure auxiliaire, lesdites parois inférieures comprenant, chacune, un bord d’entrée d’air aligné longitudinalement avec le bord de fuite correspondant de la voilure principale. Selon un mode avantageux de l’invention, le bord d’entrée d’air de la paroi inférieure de chacune des deux nacelles est situé à une distance du bord de fuite correspondant de la voilure principale qui est comprise entre 0,02 et 0,2 fois une longueur moyenne de corde aérodynamique de la voilure principale sur l’envergure de la voilure auxiliaire. Selon un mode avantageux de l’invention, chacune des deux nacelles comprend au moins un moteur de propulsion disposé entre la paroi supérieure et la paroi inférieure de ladite nacelle. Selon un mode avantageux de l’invention, la voilure principale et l’au moins un moteur de propulsion sont dimensionnés pour qu’en conditions de vol et en régime nominal dudit au moins un moteur de propulsion, des tourbillons marginaux additionnels, adjacents aux tourbillons marginaux aux deux extrémités de la voilure auxiliaire, sont produits et interagissent avec les tourbillons marginaux opposés produits aux deux extrémités de la voilure secondaire de sorte à diminuer l’intensité nette desdits tourbillons marginaux après interaction. Selon un mode avantageux de l’invention, les tourbillons marginaux additionnels sont produits au bord de fuite de la voilure principale, entre chacune des extrémités de la voilure auxiliaire et l’extrémité correspondante de la voilure principale. Selon un mode avantageux de l’invention, l’envergure de la voilure auxiliaire est inférieure à l’envergure de la voilure secondaire. Les mesures de l’invention sont avantageuses en ce qu’elles réduisent la trainée induite de l’avion. Elles consistent essentiellement à dimensionner les voilures, en l’occurrence la voilure auxiliaire et la voilure secondaire, pour que leurs tourbillons marginaux respectifs interagissent de manière destructive, c’est-à-dire de manière à réduire leur intensité nette après interaction. Cela permet de réduire la trainée induite par les portances positive et négative des voilures auxiliaire et secondaire, respectivement, et aussi à réduire les turbulences provoquées par le vol de l’avion, potentiellement gênantes pour les avions empruntant les mêmes couloirs aériens. est une vue de haut d’un avion selon l’invention ; est une vue en perspective de l’avion de la ; est une vue de haut d’une variante d’avion selon l’invention ; est une vue de haut d’un avion selon l’état de la technique, illustrant le système tourbillonnaire associé à la portance de la voilure, d’un avion selon l’invention, illustrant, en outre, le système tourbillonnaire associé à la portance des nacelles, et du même avion illustrant, en outre, le système tourbillonnaire associé à la portance de la voilure principale due au couplage avec les moteurs de propulsion des nacelles. Avion (2) comprenant : - un fuselage (4) allongé suivant un axe longitudinal ; - deux nacelles (8) disposées de part et d’autre du fuselage (4) et formant une voilure auxiliaire à portance positive, comprenant deux extrémités (8.3, 8.4) déterminant une envergure de ladite voilure auxiliaire ; - une voilure secondaire (10) s’étendant de part et d’autre du fuselage (4), à l’arrière de la voilure auxiliaire, étant à portance négative et comprenant deux extrémités (10.3, 10.4) déterminant une envergure de ladite voilure secondaire ; caractérisé en ce que les envergures des voilures auxiliaire et secondaire sont dimensionnées pour qu’en conditions de vol, des tourbillons marginaux (Γ) produits aux deux extrémités (8.3, 8.4) de la voilure auxiliaire interagissent avec des tourbillons marginaux opposés (Γ’) produits aux deux extrémités (10.3, 10.4) de la voilure secondaire (10) de sorte à diminuer l’intensité nette desdits tourbillons marginaux après interaction (γ). Avion (2) selon la revendication 1, dans lequel la diminution de l’intensité totale des tourbillons marginaux (Γ, Γ’) est d’au moins 10%, préférentiellement au moins 30%, plus préférentiellement au moins 50%. Avion (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel l’envergure de la voilure auxiliaire et l’envergure de la voilure secondaire (10) sont identiques ou différentes l’une de l’autre de moins de 15%. Avion (2) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant, en outre : - une voilure principale (6) s’étendant de part et d’autre du fuselage (4), à l’avant des deux nacelles (8), ladite voilure principale étant à portance positive. Avion (2) selon la revendication 4, dans lequel chacune des deux nacelles (8) comprend une paroi supérieure (8.5) et une paroi inférieure (8.6), lesdits parois supérieures (8.5) et inférieures (8.6) formant la voilure auxiliaire, lesdites parois inférieures (8.6) comprenant, chacune, un bord d’entrée d’air (8.1) aligné longitudinalement avec le bord de fuite correspondant (6.2) de la voilure principale (6). Avion (2) selon la revendication 5, dans lequel le bord d’entrée d’air (8.1) de la paroi inférieure (8.6) de chacune des deux nacelles (8) est située à une distance du bord de fuite correspondant (6.2) de la voilure principale (6) qui est comprise entre 0,02 et 0,2 fois une longueur moyenne de corde aérodynamique de la voilure principale (6) sur l’envergure de la voilure auxiliaire. Avion (2) selon l’une des revendications 5 et 6, dans lequel chacune des deux nacelles (8) comprend au moins un moteur de propulsion disposé entre la paroi supérieure (8.5) et la paroi inférieure (8.6) de ladite nacelle. Avion (2) selon la revendication 7, dans lequel la voilure principale (6) et l’au moins un moteur de propulsion sont dimensionnés pour qu’en conditions de vol et en régime nominal dudit au moins un moteur de propulsion, des tourbillons marginaux additionnels, adjacents aux tourbillons marginaux (Γ) aux deux extrémités (8.3, 8.4) de la voilure auxiliaire, sont produits et interagissent avec les tourbillons marginaux opposés (Γ’) produits aux deux extrémités (10.3, 10.4) de la voilure secondaire (10) de sorte à diminuer l’intensité nette desdits tourbillons marginaux après interaction (γ). Avion (2) selon la revendication 8, dans lequel les tourbillons marginaux additionnels sont produits au bord de fuite (6.2) de la voilure principale (6), entre chacune des extrémités (8.3, 8.4) de la voilure auxiliaire et l’extrémité correspondante de la voilure principale (6). Avion (2) selon l’une des revendications 5 à 9, dans lequel l’envergure de la voilure auxiliaire est inférieure à l’envergure de la voilure secondaire (10).