Brevet FR3135707A1 — publié le 20231124

GROUPE PROPULSIF, AERONEF ET MISE EN ŒUVRE ASSURANT LE CONTROLE DIRECTIONNEL DUDIT AERONEF La présente invention concerne un aéronef à voilure fixe comprenant un fuselage, deux ailes, et deux groupes propulsifs (8) disposés respectivement de part et d’autre du fuselage et en aval des ailes, chacun des groupes propulsifs comprenant une nacelle (10) en aval du centre de gravité de l’aéronef et accueillant au moins deux soufflantes non coaxiales, la nacelle ayant une paroi supérieure et une paroi inférieure (12) apportant de la portance à l’aéronef, ladite nacelle comprenant des parois verticales (16) reliant la paroi supérieure à la paroi inférieure, remarquable en ce que au moins une des parois verticales comprend une gouverne (20) formant tout ou partie de son bord de fuite. L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un tel aéronef. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 6) GROUPE PROPULSIF, AERONEF ET MISE EN ŒUVRE ASSURANT LE CONTROLE DIRECTIONNEL DUDIT AERONEF 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 permet d’augmenter la portance de l’avion, résultant en une diminution de la consommation de carburant. Les surfaces portantes de la nacelle ajoutent de la traînée à l’avion et rendent l’aéronef moins maniable car l’efficacité des gouvernes de l’empennage est réduite comparativement à un aéronef sans nacelle portante. Pour compenser cette perte de manœuvrabilité, il est possible d’ajuster la poussée des moteurs différemment d’un côté ou de l’autre du fuselage, pour créer un moment de lacet. Cette technique n’est pas optimale car, les surfaces portantes restant identiques, une différence de poussée entraîne un moment roulis : la nacelle qui offre la plus grande poussée aspire un plus grand débit et donc une portance plus importante que l’autre nacelle. La différence de portance tend donc à faire pivoter l’aéronef sur son axe longitudinal (roulis). Le moment de roulis doit être compensé et le gain en manœuvrabilité devient nul car cette compensation « grignote » sur les débattements angulaires des gouvernes. En outre, ce type de contrôle par un différentiel de poussée est « actif » et ne fonctionne pas dans les situations où un des moteurs est défaillant. Il est donc opportun de proposer une solution alternative pour garantir la manœuvrabilité (notamment en lacet) d’un aéronef à nacelles oblongues en toutes circonstances. La présente invention a pour objectif de proposer un groupe propulsif pour un aéronef bénéficiant des avantages de l’art antérieur en termes de faible traînée et portance accrue, mais permettant un meilleur contrôle directionnel suivant toutes les conditions de vol que peut rencontrer l’aéronef, dont une panne moteur, offrant ainsi à l’aéronef une meilleure maniabilité. L’invention a pour objet un aéronef à voilure fixe comprenant un fuselage, deux ailes, et deux groupes propulsifs disposés respectivement de part et d’autre du fuselage et en aval des ailes, chacun des groupes propulsifs comprenant une nacelle en aval du centre de gravité de l’aéronef et accueillant au moins deux soufflantes non coaxiales, la nacelle ayant une paroi supérieure et une paroi inférieure apportant de la portance à l’aéronef, ladite nacelle comprenant des parois verticales reliant la paroi supérieure à la paroi inférieure, remarquable en ce que au moins une des parois verticales comprend une gouverne formant tout ou partie de son bord de fuite. Le profil de la nacelle n’est pas de forme sensiblement circulaire, mais est plutôt oblong ou rectangulaire, la nacelle accueillant au moins deux soufflantes non coaxiales. La gouverne est capable de modifier la direction d’un flux d’air sortant du groupe propulsif de l’aéronef, cette modification conduit à un changement de l’orientation de la direction de la poussée. On comprend du terme « tout ou partie » du bord de fuite des parois verticale, que chaque gouverne peut s’étendre sur la totalité d’une étendue verticale de la paroi verticale, ou sur une partie de ladite étendue, entre 30% et 70% par exemple. Avantageusement, le fait de rendre possible des variations de l’orientation de la poussée de chaque groupe propulsif permet d’augmenter la maniabilité de l’avion et peut aller jusqu’à rendre l’empennage de l’aéronef superflu. De plus, la surface portante de la nacelle est placée derrière le centre de gravité et contribue ainsi à la stabilité longitudinale de l’aéronef. De la même manière, les parois verticales (internes ou aux extrémités latérales) de la nacelle contribuent à la stabilité directionnelle. Ainsi, la fonction de stabilisation (horizontale et verticale) de l’empennage peut être assurée par la nacelle. L’empennage est optionnel. Dans la présente demande, la « stabilité » est entendue comme la tendance à retourner à une condition d’équilibre après avoir subi des perturbations. La stabilité est généralement garantie par les surfaces fixes de la nacelle (surfaces portantes inférieure et/ou supérieure et surfaces verticales). Le « contrôle » ou la « maniabilité » font référence à la capacité à changer la condition d’équilibre. Les variations de moments appliqués à l’avion par le truchement des variations de la direction de la poussée garantissent la bonne maniabilité ou le bon contrôle du mouvement de l’avion. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, chaque gouverne s’étend axialement sur au moins 30% de la dimension axiale de la paroi verticale correspondante. La direction « axiale » est celle qui correspond à l’axe des turbomachines accueillies dans la nacelle, ou également la direction longitudinale de l’aéronef. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les parois verticales comprennent au moins une paroi latérale à au moins une extrémité latérale de la nacelle, ladite paroi latérale comprenant une gouverne. De préférence, la paroi latérale axialement extérieure à l’axe longitudinal de l’aéronef comprend la gouverne. C’est la paroi de la nacelle étant la plus éloignée du centre de gravité de l’aéronef et qui a donc le plus grand impact sur le moment de lacet. Alternativement, les parois verticales comprennent deux parois latérales aux extrémités latérales de la nacelle, comprenant chacune la gouverne. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les gouvernes sont commandables de façon indépendante. La commande indépendante des gouvernes permet de dévier le flux d’air en aval de chacune des soufflantes de manière indépendante en aval de chacune des turbomachines. Il est ainsi possible d’ajuster la direction du flux (ou la résultante sur tout le groupe propulsif) de façon plus fine, améliorant ainsi la stabilité et la maniabilité de l’aéronef, notamment en atterrissage par vent de travers. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les gouvernes sont pivotables sur une plage angulaire de 180° autour d’un axe vertical. Ce pivotement permet d’imprimer à la poussée une direction inclinée par rapport à la verticale. Optionnellement, les gouvernes peuvent venir sensiblement obturer le passage de l’air dans la nacelle, voire jouer le rôle d’inverseur de poussée à l’atterrissage. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la nacelle comprend en outre au moins un volet pivotant agencé au niveau d’un bord de fuite de la paroi supérieure et/ou inférieure. De préférence, la nacelle comprend deux volets pivotants, un étant agencé au niveau du bord de fuite de la paroi supérieure et l’autre au niveau du bord de fuite de la paroi inférieure. L’inclinaison des volets pivotants peut également participer à la portance de l’aéronef en raison de leur impact sur l’orientation de la poussée induite par la génération de plus ou moins de traînée en fonction de leur inclinaison. Ainsi, un réglage fin de la poussée peut être obtenu en cumulant la portance des parois de nacelles et l’orientation des volets pivotants. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la nacelle comprend, en outre, une paroi intermédiaire agencée entre la paroi supérieure et la paroi inférieure, l’au moins un volet pivotant étant apte à venir en contact de ladite paroi intermédiaire. Chacun des volets peut être actionné indépendamment des deux autres volets Le flux généré par la soufflante est annulaire et les deux flux issus de la paroi intermédiaire sont semi-cylindriques. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la gouverne et l’au moins un volet pivotant sont conjointement actionnables pour faire varier la direction de la poussée d’un angle compris entre 0 et 90° autour d’un axe vertical et/ou d’un axe transversal et/ou d’un axe longitudinal. Préférentiellement, l’aéronef est dépourvu d’empennage. La suppression préférentielle de l’empennage supprime sa traînée visqueuse et la traînée induite par celui-ci, réduit le poids de l’aéronef et en augmente encore la maniabilité. L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un aéronef remarquable en ce que ledit aéronef est conforme à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus, le procédé comportant une phase de vol lors de laquelle l’au moins une gouverne agit sur la direction de poussée des groupes propulsifs, générant ainsi un moment de lacet afin de manœuvrer l’aéronef autour d’un axe vertical et/ou d’équilibrer latéralement l’aéronef. L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un aéronef remarquable en ce que ledit aéronef est conforme à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus, le procédé comportant une phase de vol lors de laquelle la gouverne et l’au moins un volet pivotant sont conjointement actionnés pour commander la direction de poussée des groupes propulsifs, générant ainsi un moment de lacet autour de l’axe vertical, et/ou un moment de tangage autour de l’axe transversal, et/ou un moment de roulis autour de l’axe longitudinal, afin de manœuvrer l’aéronef et/ou d’équilibrer latéralement ledit aéronef. Préférentiellement, l’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un aéronef remarquable en ce que ledit aéronef est conforme à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus, le procédé comportant une phase de vol lors de laquelle la ou les gouverne(s) et/ou le ou les volet(s) sont utilisés pour manœuvrer l’aéronef alors qu’un turboréacteur d’un des groupes propulsifs est défaillant. Les gouvernes et/ou les volets agissent sur la stabilisation ou l’équilibrage de l’aéronef, permettant ainsi d’efficacement manœuvrer ce dernier. En plus des cas de panne moteur, l’aéronef de l’invention permet d’assurer un contrôle directionnel précis en cas de présence d’un vent de travers par exemple, ou lors des phases d’atterrissage et de décollage. En supplément des avantages techniques discutés ci-dessus, le cumul de la portance des parois de nacelle et de l’orientabilité de la poussée permet un réglage fin des forces en présence et par conséquent une trajectoire idéale, à la fois en termes de sécurité que de consommation de carburant. Aussi, lors d’une phase de vol, la maniabilité de l’aéronef est accrue, l’orientation de la poussée de chaque soufflante venant assister les organes de manœuvres traditionnels. De plus, la présente invention est aussi avantageuse en ce qu’elle permet de garder la stabilité de l’aéronef en cas de panne moteur (totale ou partielle). L’invention est adaptable aux avions existants car elle ne requiert pas de modification d’une aile ou d’un fuselage standard. représente un aéronef selon l’état de l’art ; montre une vue isométrique d’un exemple d’aéronef selon l’invention ; montre une vue de côté d’un aéronef selon l’invention ; montre une vue de dessus d’un aéronef selon l’invention ; illustre une vue isométrique d’un groupe propulsif de l’aéronef de l’invention ; illustre une vue en coupe transversale du groupe propulsif de la ; illustre une vue en coupe longitudinale du groupe propulsif de la . Aéronef (1) à voilure fixe comprenant un fuselage (2), deux ailes (4), et deux groupes propulsifs (8) disposés respectivement de part et d’autre du fuselage (2) et en aval des ailes (4), chacun des groupes propulsifs (8) comprenant une nacelle (10) en aval du centre de gravité (G) de l’aéronef (1) et accueillant au moins deux soufflantes (18) non coaxiales, la nacelle (10) ayant une paroi supérieure (14) et une paroi inférieure (12) apportant de la portance à l’aéronef (1), ladite nacelle (10) comprenant des parois verticales (16) reliant la paroi supérieure (14) à la paroi inférieure (12), caractérisé en ce que au moins une des parois verticales (16) comprend une gouverne (20) formant tout ou partie de son bord de fuite. Aéronef (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque gouverne (20) s’étend axialement sur au moins 30% de la dimension axiale de la paroi verticale (16) correspondante. Aéronef (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les parois verticales (16) comprennent au moins une paroi latérale (17) à au moins une extrémité latérale de la nacelle (10), ladite paroi latérale (17) comprenant une gouverne (20). Aéronef (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les gouvernes (20) sont commandables de façon indépendante. Aéronef (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les gouvernes (20) sont pivotables sur une plage angulaire de 180° autour d’un axe vertical (Z). Aéronef (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la nacelle (10) comprend en outre au moins un volet pivotant (12.1, 14.1) agencé au niveau d’un bord de fuite de la paroi supérieure (14) et/ou inférieure (12). Aéronef (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la nacelle (10) comprend, en outre, une paroi intermédiaire (22) agencée entre la paroi supérieure (14) et la paroi inférieure (12), l’au moins un volet pivotant (12.1, 14.1) étant apte à venir en contact de ladite paroi intermédiaire (22). Aéronef (1) selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la gouverne (20) et l’au moins un volet pivotant (12.1, 14.1) sont conjointement actionnables pour faire varier la direction de la poussée (TR, TL) d’un angle (α) compris entre 0 et 90° autour d’un axe vertical (Z) et/ou d’un axe transversal (Y) et/ou d’un axe longitudinal (X). Procédé de mise en œuvre d’un aéronef (1) caractérisé en ce que l’aéronef (1) est selon l’une des revendications 1 à 8, le procédé comportant une phase de vol lors de laquelle l’au moins une gouverne (20) agit sur la direction de poussée (TR, TL) des groupes propulsifs (8), générant ainsi un moment de lacet (ML) afin de manœuvrer l’aéronef (1) autour d’un axe vertical (Z) et/ou d’équilibrer latéralement l’aéronef (1). Procédé de mise en œuvre d’un aéronef (1) caractérisé en ce que l’aéronef (1) est selon l’une des revendications 6 à 8, le procédé comportant une phase de vol lors de laquelle la gouverne (20) et l’au moins un volet pivotant (12.1, 14.1) sont conjointement actionnés pour commander la direction de poussée (TR, TL) des groupes propulsifs (8), générant ainsi un moment de lacet (ML) autour de l’axe vertical (Z), et/ou un moment de tangage (MT) autour de l’axe transversal (Y), et/ou un moment de roulis (MR) autour de l’axe longitudinal (X), afin de manœuvrer l’aéronef (1) et/ou d’équilibrer latéralement ledit aéronef (1).