Brevet FR3158953A1 — publié le 20250808

ENSEMBLE PROPULSIF POUR AÉRONEF COMPORTANT UN VENTILATEUR D’EXTRACTION L’invention concerne un ensemble propulsif (100) d’aéronef qui comporte une nacelle (102) avec une ouverture avant (110a) et une ouverture arrière (110b), une hélice (104) entraînée par un moteur électrique (106), une pile à combustible (108) alimentant le moteur électrique (106) en courant électrique, un canal intérieur (112) arrangé dans la nacelle (102) entre l’ouverture avant (110a) et l’ouverture arrière (110b), où le moteur électrique (106) et la pile à combustible (108) sont disposés dans le canal intérieur (112), un ventilateur motorisé (114) arrangé au niveau de la partie arrière (102b) pour aspirer l’air présent dans le canal intérieur (112) et à l’expulser à l’extérieur à travers l’ouverture arrière (110b), et une unité de contrôle (116) commandant le ventilateur motorisé (114). Avec un tel arrangement, l’air extérieur refroidit l’intérieur de la nacelle et le dihydrogène est évacué. Fig. 2 ENSEMBLE PROPULSIF POUR AÉRONEF COMPORTANT UN VENTILATEUR D’EXTRACTION La présente invention concerne un ensemble propulsif pour un aéronef, ledit ensemble propulsif comportant une nacelle, un canal traversant la nacelle de l’avant à l’arrière, et un ventilateur arrangé au niveau de l’arrière pour aspirer et évacuer l’air du canal vers l’extérieur, ainsi qu’un aéronef comportant au moins un tel système de propulsion. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Afin de se déplacer, un aéronef comporte classiquement au moins un ensemble propulsif. Afin de réduire les émissions polluantes, un ensemble propulsif est équipé d’un moteur électrique qui entraîne en rotation une hélice. Dans la nacelle, différents éléments assurant le fonctionnement de l’ensemble propulsif, comme le moteur, des générateurs électriques par exemple des piles à combustible à dihydrogène, sont enfermés dans la nacelle. Dans une telle nacelle, il est nécessaire de prévoir des moyens de refroidissement, en particulier des générateurs électriques et du moteur, et des moyens d’évacuation du dihydrogène en cas de fuite, en particulier lorsque l’aéronef est au sol et qu’on ne peut pas compter sur le mouvement de l’aéronef. Un objet de la présente invention est de proposer un ensemble propulsif qui comporte des moyens pour refroidir l’intérieur de la nacelle et évacuer le dihydrogène, en particulier lorsque l’aéronef est au sol. À cet effet, est proposé un ensemble propulsif pour un aéronef comportant : - une nacelle s’étendant entre une partie avant et une partie arrière, où la nacelle présente une ouverture avant au niveau de la partie avant et une ouverture arrière au niveau de la partie arrière, - une hélice montée mobile en rotation en avant de la nacelle, - un moteur électrique arrangé pour entraîner en rotation ladite hélice, - une pile à combustible générant un courant électrique pour le moteur électrique à partir de dihydrogène, - un canal intérieur arrangé dans la nacelle et s’étendant entre l’ouverture avant et l’ouverture arrière, où le moteur électrique et la pile à combustible sont disposés dans le canal intérieur, - un ventilateur motorisé arrangé au niveau de la partie arrière de manière à aspirer l’air présent dans le canal intérieur et à l’expulser à l’extérieur de la nacelle à travers l’ouverture arrière, et - une unité de contrôle arrangée pour commander la mise en marche et l’arrêt du ventilateur motorisé. Avec un tel arrangement, l’air extérieur refroidit l’intérieur de la nacelle et le dihydrogène est évacué. Avantageusement, la nacelle comporte une ouverture latérale, et l’ensemble propulsif comporte un canal complémentaire s’étendant entre l’ouverture latérale et le canal intérieur et progressant de l’avant vers l’arrière de la nacelle. Avantageusement, l’ensemble propulsif comporte une porte montée mobile entre une position fermée dans laquelle elle obture l’ouverture latérale et une position ouverte dans laquelle elle n’obture pas l’ouverture latérale et des moyens d’actionnement commandés par l’unité de contrôle et arrangés pour déplacer la porte alternativement de la position ouverte à la position fermée. Avantageusement, l’ensemble propulsif comporte au moins un échangeur thermique monté dans le canal complémentaire. Avantageusement, l’ensemble propulsif comporte au moins un échangeur thermique monté dans le canal intérieur. L’invention propose également un aéronef comportant au moins un ensemble propulsif selon l'une des variantes précédentes. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : FIG. 1 est une vue de côté d'un aéronef comportant un ensemble propulsif selon l’invention, FIG. 2 est une représentation schématique vue de côté et en coupe d’un ensemble propulsif selon une première variante de l’invention, et FIG. 3 est une représentation schématique vue de côté et en coupe d’un ensemble propulsif selon une deuxième variante de l’invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence à un aéronef en position d’avancement, c'est-à-dire comme il est représenté sur la FIG. 1 où la flèche F montre la direction d’avancement de l’aéronef. La FIG. 1 montre un aéronef 10 qui présente un fuselage 12 de part et d’autre duquel est fixée une aile 14. Sous chaque aile 14 est fixé au moins un ensemble propulsif 100 selon l’invention. Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X, l’axe longitudinal de l’ensemble propulsif 100 orienté positivement dans le sens d’avancement de l’aéronef 10, on appelle Y l’axe transversal de l’ensemble propulsif 100 qui est horizontal lorsque l’aéronef est au sol, et Z l’axe vertical ou hauteur verticale lorsque l’aéronef est au sol, ces trois axes X, Y et Z étant orthogonaux entre eux. Les Figs. 2 et 3 montrent chacune un ensemble propulsif 100 selon une variante de l’invention. L’ensemble propulsif 100 comporte une nacelle 102 qui s’étend entre une partie avant 102a orientée vers l’avant de l’aéronef 10 et une partie arrière 102b orientée vers l’arrière de l’aéronef 10. La nacelle 102 est classiquement composée de panneaux 130 fixés les uns à côté des autres sur un châssis. L’ensemble propulsif 100 comporte également un canal intérieur 112 arrangé dans la nacelle 102. Le canal intérieur 112 peut être délimité par des parois intérieures 132 fixées au châssis comme représenté sur les Figs. 1 et 2, ou directement par les panneaux 130 et le canal intérieur 112 est alors la partie intérieure de la nacelle 102. La nacelle 102 présente une ouverture avant 110a et une ouverture arrière 110b où chaque ouverture 110a-b traverse un des panneaux constituant ladite nacelle 102. L’ouverture avant 110a est arrangée au niveau de la partie avant 102a et elle est conformée de manière à capter l’air extérieur à la nacelle 102 et le faire rentrer à l’intérieur de la nacelle 102, et plus précisément à l’intérieur du canal intérieur 112, et l’ouverture arrière 110b est arrangée au niveau de la partie arrière 102b et elle est conformée de manière à faire sortir l’air présent dans la nacelle 102, et plus précisément à l’intérieur du canal intérieur 112, vers l’extérieur de la nacelle 102. Le canal intérieur 112 s’étend ainsi entre l’ouverture avant 110a et l’ouverture arrière 110b et assure la canalisation de l’air extérieur et frais de l’ouverture avant 110a à l’ouverture arrière 110b comme le montrent les flèches sur les Figs. 2 et 3. L’ensemble propulsif 100 comporte également une hélice 104 montée mobile en rotation en avant de la nacelle 102, c'est-à-dire devant la partie avant 102a, et entraînée en rotation par un moteur électrique 106. À cette fin, le moteur électrique 106 présente un arbre moteur 106a mécaniquement relié à l’hélice 104 pour la faire tourner autour de son axe confondu ici avec l’axe longitudinal X. Le moteur électrique 106 est logé dans la nacelle 102, et plus particulièrement dans le canal intérieur 112. Pour générer le courant électrique nécessaire au fonctionnement du moteur électrique 106, l’ensemble propulsif 100 comporte une pile à combustible 108 générant un courant électrique à partir de dihydrogène et de dioxygène. La pile à combustible 108 est également disposée dans le canal intérieur 112 pour permettre entre autres de prélever le dioxygène nécessaire à son fonctionnement, dans l’air présent dans le canal intérieur 112. Le dihydrogène est stocké dans un réservoir 134 prévu à cet effet dans l’aéronef 10 et une canalisation d’apport 136 assure le transfert du dihydrogène vers la pile à combustible 108. En disposant le moteur électrique 106 et la pile à combustible 108 dans le canal intérieur 112, l’air extérieur qui y circule assure le refroidissement au moins partiel dudit moteur électrique 106 et de ladite pile à combustible 108. En cas de fuite de dihydrogène au niveau de la pile à combustible 108, le dihydrogène qui pourrait s’échapper se mélange alors à l’air présent dans le canal intérieur 112 pour être expulsé au niveau de l’ouverture arrière 110b. Lorsque l’aéronef 100 est en vol, le flux d’air qui traverse la nacelle 102 est généré naturellement du fait de l’avancement de l’aéronef 10 et de la position des ouvertures 110a-b. L’air extérieur circule alors naturellement de l’avant vers l’arrière en refroidissant le moteur électrique 106 et la pile à combustible 108 qui sont présents dans le canal intérieur 112 et, en cas de fuite, le dihydrogène qui se mélange à l’air est également évacué vers l’extérieur. L’ensemble propulsif 100 comporte également un ventilateur motorisé 114 qui comprend des pales de ventilateur 114a et un moteur 114b, en particulier électrique. Le ventilateur motorisé 114 est arrangé au niveau de la partie arrière 102b de manière à aspirer l’air, et éventuellement le dihydrogène, présents dans le canal intérieur 112 et à expulser à l’extérieur de la nacelle 102 à travers l’ouverture arrière 110b l’air, et éventuellement le dihydrogène, présents. Les pales de ventilateur 114a sont par exemple disposées juste en amont de l’ouverture arrière 110b. La rotation des pales de ventilateur 114a assure donc une aspiration forcée de l’air au niveau de l’ouverture avant 110a et un refoulement forcé de l’air au niveau de l’ouverture arrière 110b. Pour commander la mise en marche et l’arrêt du ventilateur motorisé 114, l’ensemble propulsif 100 comporte également une unité de contrôle 116 arrangée à cet effet. Ainsi, que l’aéronef 10 soit envol ou au sol, le refroidissement du moteur électrique 106 et de la pile à combustible 108 ainsi que l’évacuation des éventuelles traces de dihydrogène sont assurés. Dans les modes de réalisation présentés sur les Figs. 2 et 3, l’ensemble propulsif 100 comporte également au moins un échangeur thermique 124a qui est également monté dans le canal intérieur 112. Le ou les échangeurs thermiques 124a assurent le transfert de calories d’un fluide chaud vers un fluide froid constitué de l’air circulant dans le canal intérieur 112. Le fluide chaud peut provenir de tous appareils nécessitant un refroidissement, il peut s’agir par exemple d’un fluide caloporteur provenant du moteur électrique 106 ou de la pile à combustible 108 par des canalisations appropriées. L’échangeur thermique 124a est ici disposé juste à l’arrière du moteur électrique 106 mais il peut bien sûr être disposé ailleurs dans le canal intérieur 112 en fonction des besoins. Dans les modes de réalisation présentés sur les Figs. 2 et 3, le moteur électrique 106 est traversé de canaux de passage 106b s’étendant à travers le moteur électrique 106 de l’avant à l’arrière dudit moteur électrique 106. Ces canaux de passage 106b sont ainsi ouverts pour laisser passer le flux d’air provenant de l’ouverture avant 110a et se dirigeant vers l’ouverture arrière 110b. Dans la variante de la FIG. 3 , la nacelle 102 comporte une ouverture latérale 110c, c'est-à-dire entre l’ouverture avant 110a et l’ouverture arrière 110b, et donc sur la périphérie de la nacelle 102 en traversant un des panneaux constituant la nacelle 102. L’ensemble propulsif 100 comporte alors un canal complémentaire 118 qui s’étend entre l’ouverture latérale 110c et le canal intérieur 112 en progressant de l’avant vers l’arrière de la nacelle 102. Ainsi, le canal complémentaire 118 capte l’air extérieur par l’ouverture latérale 110c et le conduit jusqu’au canal intérieur 112 avant de rejoindre l’ouverture arrière 110b. Dans le mode de réalisation présenté à la FIG. 3 , l’ensemble propulsif 100 comporte au moins un échangeur thermique 124b qui est monté dans le canal complémentaire 118. Comme précédemment, le ou les échangeurs thermiques 124b assurent le transfert de calories d’un fluide chaud vers un fluide froid constitué de l’air circulant dans le canal complémentaire 118. Le fluide chaud peut provenir de tous appareils nécessitant un refroidissement, il peut s’agir par exemple d’un fluide caloporteur provenant du moteur électrique 106 ou de la pile à combustible 108 par des canalisations appropriées. Ici, l’ensemble propulsif 100 comporte une porte 120 qui est montée mobile entre une position fermée dans laquelle elle obture l’ouverture latérale 110c et une position ouverte dans laquelle elle n’obture pas l’ouverture latérale 110c. Ainsi, en position fermée, l’air extérieur n’entre pas dans le canal complémentaire 118 et en position ouverte l’air extérieur entre dans le canal complémentaire 118. La position ouverte peut être mise en œuvre par exemple lorsque l’aéronef 10 est au sol et que la quantité d’air extérieur provenant de l’ouverture avant 110a n’est pas suffisante pour les besoins. La position fermée est mise en œuvre préférentiellement lorsque l’aéronef 10 est en vol et que la quantité d’air extérieur provenant de l’ouverture avant 110a est suffisante pour les besoins. Préférentiellement, la porte 120 est montée mobile en rotation sur les panneaux 130 autour des charnières. L’ensemble propulsif 100 comporte également des moyens d’actionnement 122 qui sont commandés par l’unité de contrôle 116 et qui sont arrangés pour déplacer la porte 120 alternativement de la position ouverte à la position fermée. Les moyens d’actionnement 122 comprennent par exemple un moteur qui fait pivoter la porte 120 dans un sens pour la faire passer en position ouverte et dans le sens opposé pour la faire passer en position fermée. Selon un exemple de réalisation, l’unité de contrôle 116 comprend, reliés par un bus de communication : un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais) ; une mémoire vive RAM (« Random Access Memory » en anglais) ; une mémoire morte ROM (« Read Only Memory » en anglais) , par exemple une mémoire Flash ; un dispositif de stockage de données, tel qu’un disque dur HDD (« Hard Disk Drive » en anglais), ou un lecteur de support de stockage, tel qu’un lecteur de cartes SD (« Secure Digital » en anglais) ; au moins une interface de communication permettant à l’unité de contrôle 116 d’interagir avec des équipements de l’avionique de l’aéronef 10, en particulier le moteur 114b et les moyens d’actionnement 122. Le processeur est capable d’exécuter des instructions chargées dans la RAM à partir de la ROM, d’une mémoire externe (non représentée), d’un support de stockage, tel qu’une carte SD, ou d’un réseau de communication (non représenté). Lorsque l’unité de contrôle 116 est mise sous tension, le processeur est capable de lire de la RAM des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d’ordinateur causant une implémentation, par le processeur, des comportements, étapes et algorithmes décrits ici. Tout ou partie des comportements, étapes et algorithmes décrits ici peut ainsi être implémenté sous forme logicielle par exécution d’un ensemble d’instructions par une machine programmable, telle qu’un DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un microcontrôleur, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant (« chip » en anglais) dédié ou un ensemble de composants (« chipset » en anglais) dédié, tel qu’un FPGA (« Field-Programmable Gate Array » en anglais) ou un ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais). D’une manière générale, l’unité de contrôle 116 comprend de la circuiterie électronique agencée et configurée pour implémenter les comportements, étapes et algorithmes décrits ici. Ensemble propulsif (100) pour un aéronef (10) comportant : - une nacelle (102) s’étendant entre une partie avant (102a) et une partie arrière (102b), où la nacelle (102) présente une ouverture avant (110a) au niveau de la partie avant (102a) et une ouverture arrière (110b) au niveau de la partie arrière (102b), - une hélice (104) montée mobile en rotation en avant de la nacelle (102), - un moteur électrique (106) arrangé pour entraîner en rotation ladite hélice (104), - une pile à combustible (108) générant un courant électrique pour le moteur électrique (106) à partir de dihydrogène, - un canal intérieur (112) arrangé dans la nacelle (102) et s’étendant entre l’ouverture avant (110a) et l’ouverture arrière (110b), où le moteur électrique (106) et la pile à combustible (108) sont disposés dans le canal intérieur (112), - un ventilateur motorisé (114) arrangé au niveau de la partie arrière (102b) de manière à aspirer l’air présent dans le canal intérieur (112) et à l’expulser à l’extérieur de la nacelle (102) à travers l’ouverture arrière (110b), et - une unité de contrôle (116) arrangée pour commander la mise en marche et l’arrêt du ventilateur motorisé (114). Ensemble propulsif (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nacelle (102) comporte une ouverture latérale (110c), et en ce que l’ensemble propulsif (100) comporte un canal complémentaire (118) s’étendant entre l’ouverture latérale (110c) et le canal intérieur (112) et progressant de l’avant vers l’arrière de la nacelle (102). Ensemble propulsif (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte une porte (120) montée mobile entre une position fermée dans laquelle elle obture l’ouverture latérale (110c) et une position ouverte dans laquelle elle n’obture pas l’ouverture latérale (110c) et des moyens d’actionnement (122) commandés par l’unité de contrôle (116) et arrangés pour déplacer la porte (120) alternativement de la position ouverte à la position fermée. Ensemble propulsif (100) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un échangeur thermique (124b) monté dans le canal complémentaire (118). Ensemble propulsif (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un échangeur thermique (124a) monté dans le canal intérieur (112). Aéronef (10) comportant au moins un ensemble propulsif (100) selon l'une des revendications précédentes.