Brevet FR3164184A1 — publié le 20260109

La présente invention concerne un aéronef (1) comportant : un fuselage principal formé d’une aile centrale (10), centrée sur un axe longitudinal (X10) ; deux ailes latérales (20) connectées mécaniquement à l’aile centrale (10) ; et au moins un système de propulsion (40) ; caractérisé en ce que l’aéronef (1) comporte un système de stockage d’énergie électrique (30) connecté électriquement au système de propulsion (40) et assurant une propulsion entièrement électrique de l’aéronef (1). Figure de l’abrégé : 1 Aéronef à fuselage intégré et propulsion entièrement électrique La présente invention concerne un aéronef à fuselage intégré (« Blended Wing Body » ou BWB en anglais) et à propulsion entièrement électrique. Le domaine de l’invention est celui du transport aérien de passagers et/ou de fret. Art antérieur Différentes architectures d’aéronefs sont connues à ce jour. L’architecture à fuselage de type cylindre/cigare avec deux ailes latérales est la plus courante. Cette architecture répond depuis des décennies au besoin de vols sur grandes distances à vitesse subsonique. Mais elle engendre des inconvénients majeurs. Les ailes sont de faibles surfaces de portance, nécessitant des aéroports de grandes dimensions et entraînant de nombreuses complexités de logistique et d’embarquement. Les ailes ont également une envergure limitée afin de stationner facilement aux terminaux et se déplacer au sol avec le moins de difficultés possibles. Certains modèles d’avions de grande capacité ont par exemple nécessité de lourds aménagements/réaménagement d’aéroports dans divers pays. La faible dimension du fuselage, voulue pour réduire la traînée, et sa section sensiblement circulaire, supportant la pressurisation, rendent la vie à bord parfois très inconfortable (sentiment d’étouffement, risque de claustrophobie, déplacements compliqués pour le personnel et les passagers, aménagements complexes de la cabine). La concentration des masses emportées dans le fuselage en rapport avec les faibles dimensions conduisent à une masse à vide très élevée. Le ratio masse à vide sur masse au décollage est compris souvent entre 0,5 et 0,6, ce qui signifie que près de 50% de la puissance de propulsion (liée à la consommation de combustible emporté) ne sert pas au transport des passagers. L’architecture dite de l’aile volante, en général de grande envergure, comporte une flèche pour résoudre les problèmes de stabilité longitudinale. La traînée générée est la plus faible et cette solution offre une meilleure finesse. Les passagers sont logés dans l’épaisseur du profil de l’aile, mais l’envergure de l’aile doit être agrandie considérablement. Cependant, les opérations au sol s’en trouvent peu aisés. Les volumes habitables non cylindriques rendent par ailleurs la réalisation de la structure plus complexe. Enfin, du fait d’une bonne répartition des masses, le ratio masse à vide sur masse au décollage est d’environ 0,4. L’architecture mixte, à fuselage intégré (« Blended Wing Body » ou BWB en anglais), a été étudiée notamment pour le vol transsonique, avec une aile centrale (Body) et des ailes latérales fixes (Wings). Un tel aéronef est dépourvu de flèche, mais présente néanmoins une excellente stabilité longitudinale, grâce au profil d'aile spécial. Le document WO2021123540 décrit un exemple d’aéronef BWB et ses avantages. Cet aéronef peut être à propulsion électrique, thermique ou hybride. Le but de la présente invention est de proposer un aéronef amélioré. A cet effet, l’invention a pour objet un aéronef comportant : - un fuselage principal formé d’une aile centrale, centrée sur un axe longitudinal ; - deux ailes latérales connectées mécaniquement à l’aile centrale ; et - au moins un système de propulsion ; caractérisé en ce que l’aéronef comporte un système de batterie électrique connecté électriquement au système de propulsion et assurant une propulsion entièrement électrique de l’aéronef. Ainsi, l’invention permet de proposer une nouvelle génération d’avions BWB, répondant aux enjeux écologiques actuels. Ces avions peuvent être optimisés en matière de propulsion, aérodynamisme, stabilité, compacité, vitesse de vol, rayon de fonctionnement, possibilité de décoller/atterrir sur de courtes distances, et charge utile. Selon d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention, prises isolément ou en combinaison : Le système de propulsion comprend : un carénage ; une tuyère disposée à l’arrière du carénage et centrée sur un axe de tuyère ; un arbre moteur disposé dans le carénage et centré sur un axe moteur ; et une hélice carénée, montée sur l’arbre moteur à l’intérieur du carénage. L’axe de tuyère est incliné par rapport à l’axe moteur, avec un angle formé entre l’axe de tuyère et l’axe moteur qui est compris entre 1 et 30 degrés, par exemple égal à 20 degrés. Selon différentes variantes : - L’axe de tuyère est incliné vers le haut par rapport à l’axe moteur. - L’axe de tuyère est incliné vers le côté par rapport à l’axe moteur. - L’axe de tuyère est incliné vers le bas par rapport à l’axe moteur. - L’axe de tuyère est incliné vers le haut et le côté par rapport à l’axe moteur. - L’axe de tuyère est incliné vers le bas et le côté par rapport à l’axe moteur. En partie basse, le carénage est solidaire de l’aile centrale. L’aéronef comporte une dérive montée sur le carénage. Le système de propulsion comporte une gouverne positionnée dans le prolongement de la tuyère. La gouverne est logée partiellement dans la tuyère et partiellement hors de la tuyère. La gouverne est montée sur un axe pivot ayant une extrémité basse logée en partie basse du carénage, une section intermédiaire logée en partie haute du carénage, et une extrémité haute logée dans la dérive. La gouverne comporte une partie inférieure située dans le prolongement de la tuyère et une partie supérieure située dans le prolongement de la dérive, au-dessus du carénage. Entre la partie inférieure et la partie supérieure, la gouverne comporte une partie intermédiaire évidée recevant le carénage en partie haute. L’aile centrale comporte une zone creuse formée devant le système de propulsion pour l’entrée d’air et ayant un profil en tangence avec le système de propulsion. L’au moins un système de propulsion est positionné sur l’aile centrale. L’aéronef comprend deux systèmes de propulsion montés sur l’aile centrale, respectivement à gauche et à droite d’un plan central vertical de l’aéronef. L’aile centrale comporte une porte arrière. La porte arrière est située entre les deux systèmes de propulsion. De préférence, l’aéronef est configuré pour le transport de passagers. Encore de préférence, l’aéronef peut être configuré pour transporter entre 10 et 30 passagers. Description des figures L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 est une vue en perspective par l’avant d’un aéronef conforme à l’invention. FIG. 2 est une vue en perspective par l’arrière de l’aéronef de la FIG. 1 . FIG. 3 est une vue de dessus de l’aéronef de la FIG. 1 . FIG. 4 est une vue arrière de l’aéronef de la FIG. 1 . FIG. 5 est une vue en perspective latérale arrière montrant la partie arrière de l’aéronef de la FIG. 1 , en particulier ses systèmes de propulsion. FIG. 6 est une vue partielle de la partie arrière de l’aéronef, sur le côté gauche de la FIG. 5 , montrant l’un des systèmes de propulsion. FIG. 7 est une coupe selon la ligne VII-VII à la FIG. 6 , montrant le système de propulsion. FIG. 8 est une coupe analogue à la FIG. 6 , montrant différentes positions de la gouverne équipant le système de propulsion. FIG. 9 est une vue de dessus du système de propulsion de la FIG. 6 . FIG. 10 est une coupe selon la ligne X-X à la FIG. 9 , montrant le système de propulsion. FIG. 11 est une vue de dessus analogue à la FIG. 9 , selon un autre angle de vue et partiellement en transparence, avec la gouverne sur le côté gauche. FIG. 12 est une vue dessus analogue à la FIG. 11 , avec la gouverne sur le côté droit. Description détaillée de l’invention Les figures 1 à 12 montrent un aéronef (1) de type BWB conforme à l’invention, présentant un axe longitudinal (X10) ou axe de roulis, un axe transverse (Y10) ou axe de tangage, et un axe vertical (Z10) ou axe de lacet. L’aéronef (1) comporte un fuselage principal formé d’une aile centrale (10), centrée sur l’axe longitudinal (X10) ; et deux ailes latérales (20) connectées mécaniquement à l’aile centrale (10), d’un côté et de l’autre du plan médian vertical (Pxz). Selon différents modes de réalisation, les ailes latérales (20) peuvent être fixées à l’aile centrale (10) ou pivotantes par rapport à l’aile centrale (10). En référence à la FIG. 3 , l’aéronef (1) peut avoir une longueur Long comprise entre 4 et 20 mètres, par exemple 12 mètres, et une envergure Env comprise entre 10 et 60 mètres, par exemple 33 mètres. De préférence, le rapport entre l’envergure Env et la longueur Long est compris entre 1,5 et 4. L’architecture BWB de l’aéronef (1) permet une répartition plus uniforme des efforts aérodynamiques de portance. Comme l’aile centrale (10) est porteuse, les ailes (20) n’ont pas besoin de porter autant que dans le cas d’un avion à fuselage tubulaire. Ainsi, les moments de flexion transmis par les ailes (20) vers le fuselage sont moins intenses. En outre, la grande section d’aile (20) au niveau de la jonction avec le fuselage permet d’éviter une concentration de contrainte mécanique trop importante. Ces caractéristiques participent à simplifier la reprise des efforts et permettent ainsi deux choses : réduire la masse de la structure ou allonger les ailes (20). Grâce à l’architecture à fuselage intégré et à des matériaux composites à hautes propriétés mécaniques, l’aéronef (1) peut être conçu avec une envergure Env supérieure à 33 mètres et peut embarquer jusqu’à 19 passagers. Le rapport de l’envergure Env par passager dépasse donc le seuil de 1,7. L’aéronef (1) peut être utilisé pour le transport de voyageurs, le transport de fret, les opérations de secourisme rapides et les opérations militaires, en réduisant les besoins énergétiques liés à ses activités. Par ailleurs, l’aéronef (1) est conçu suivant la méthode de la “mise en croix”, qui est une méthode géométrique permettant de définir l’emplacement des ailes latérales (20) sur l’aile centrale (10) dans le cadre de la définition d’un aéronef BWB. Plus précisément, la mise en croix permet de définir l’emplacement de l’emplanture des ailes latérales (20) par rapport à la corde de l’aile centrale (10) de l’aéronef (1). Selon les profils utilisés sur l’aile centrale (10), la position de l’emplanture peut varier, elle sera donc exprimée en pourcentage de la corde, le point 0 étant le nez de l’aéronef (1). De préférence, l’emplanture se situe à 70% de la corde, mais peut varier de 50 à 100% en fonction du choix de profil des ailes (10, 20). L’aéronef (1) comporte un système de stockage d’énergie électrique (30) et deux systèmes de propulsion (40) connectés électriquement au système de batterie électrique (30). Le système de stockage d’énergie électrique (30) peut comprendre des batteries, des condensateurs, des capacités, des volants inertiels, ou tout autre moyen adapté. Le système (30) est implanté dans l’aile centrale (10). Le système (30) assure une propulsion entièrement électrique de l’aéronef (1). Autrement dit, l’aéronef (1) est dépourvu de propulsion thermique ou hybride. Les deux systèmes de propulsion (40) montés sur l’aile centrale (10), respectivement à gauche et à droite du plan central vertical (Pxz) de l’aéronef (1), en symétrie par rapport à ce plan (Pxz). Un écartement E40 est prévu entre les deux systèmes de propulsion (40). A titre d’exemple, cet écartement (E40) peut être compris entre 2 et 20 mètres. Chaque système de propulsion (40) comprend un carénage (41) ; une tuyère (42) disposée à l’arrière du carénage (41) et centrée sur un axe de tuyère (A42) ; un arbre moteur (43) disposé dans le carénage (41) et centré sur un axe moteur (A43) ; et une hélice (44) carénée, montée sur l’arbre moteur (43) à l’intérieur du carénage (41). Les éléments constitutifs du système (40) ne dépassent pas hors de la tuyère (42) en partie arrière. La tuyère (42) peut être solidarisée au carénage (41) selon tout moyen adapté, par exemple la tuyère (42) peut être une pièce montée sur l’arrière du carénage (41). Sur le mode de réalisation des figures 1 à 12, l’axe de tuyère (A42) est incliné vers le haut par rapport à l’axe moteur (A43), avec un angle (c) formé entre l’axe de tuyère (A42) et l’axe moteur (A43) qui est compris entre 1 et 30 degrés, par exemple égal à 20 degrés. L'angle (c) de la tuyère (42) permet de compenser le couple piqueur généré sur le nez de l’aéronef (1) par la puissance et la position des systèmes de propulsion (40). Selon différentes variantes non représentées, l’axe de tuyère (A42) peut être incliné de différentes manières par rapport à l’axe moteur (A43) : vers le côté, vers le bas, vers le haut et le côté, vers le bas et le côté. Dans tous les cas, l’axe de tuyère (A42) est situé dans un cône délimité par un angle compris entre 1 et 30 degrés par rapport à l’axe moteur (A43). La tuyère (42) inclinée sur le côté permet de compenser le couple de lacet. Avantageusement, l’axe de tuyère (42) est décalé par rapport au centre de gravité de l’aéronef (1). Le désaxage entre l'axe de tuyère (42) et l'axe (X10) dans le plan vertical (Pxz) contribue à réduire le moment piqueur généré autour de l'axe de tangage (Y10), c'est-à-dire le moment qui tend à faire piquer l'aéronef (1) du nez, par rapport à une configuration sans désaxage. C'est un avantage notament au décollage. De la même manière, le désaxage entre l'axe de tuyère (A42) et l'axe (X10) dans le plan horizontal (Pxy) contribue à réduire le moment généré autour de l'axe de lacet (Z10) par rapport à une configuration sans désaxage. Ce moment a tendance à faire pointer le nez de l'aéronef (1) du côté opposé au système de propulsion - babord ou tribord. Cela qui permet de garder plus facilement le contrôle de l'aéronef (1) en cas de perte d'un système de propulsion (40). En partie basse, le carénage (41) est solidaire de l’aile centrale (10). Cela permet d’abaisser la position de l’axe de propulsion, correspondant à l’axe de tuyère (A42), et ainsi réduire le moment piqueur parasite exercé sur le nez de l’aéronef (1). En outre, cela permet d’alléger la structure de l’aéronef (1), ce qui réduit la consommation d’énergie de propulsion et avance le centre de gravité, donc améliore la stabilité. L’aéronef (1) comporte une dérive (50) montée sur le carénage (41). Cette configuration est beaucoup plus réactive au vent latéral qu’un carénage cylindrique dépourvu de dérive, ce qui améliore la stabilité latérale (en lacet). Le système de propulsion (40) comporte une gouverne (60) positionnée dans le prolongement de la tuyère (42). La gouverne (60) est soufflée par l'air sortant de la tuyère (42). La gouverne (60) soufflée améliore le contrôle latéral à basse vitesse, donc au décollage et à l'atterrissage. De plus, en cas de défaillance d'un des systèmes de propulsion (40), l'orientation de la poussée du système (40) restant permet de diminuer le moment parasite induit en lacet par la poussée elle-même, ce qui améliore le contrôle de l'aéronef (1). Enfin, le positionnement de la gouverne (60) au-dessus de la couche limite lente permet d’améliorer la stabilité de l’aéronef (1). Sur le mode de réalisation des figures, la gouverne (60) est logée partiellement dans la tuyère (42) et partiellement hors de la tuyère (42). La gouverne (60) est montée sur un axe pivot (61) ayant une extrémité basse (611) logée en partie basse du carénage (41), une section intermédiaire (612) logée en partie haute du carénage (41), et une extrémité haute (613) logée dans la dérive (50). La gouverne (60) comporte une partie inférieure (66) située dans le prolongement de la tuyère (42) et une partie supérieure (67) située dans le prolongement de la dérive (50), au-dessus du carénage (41). Entre la partie inférieure (66) et la partie supérieure (67), la gouverne (60) comporte une partie intermédiaire (67) évidée recevant le carénage (41) en partie haute. Selon des variantes non représentées, la gouverne (60) pourrait être entièrement dans la tuyère (42), ou entièrement hors de la tuyère (42). L’aile centrale (10) comporte une zone creuse (16) formée devant le système de propulsion (40) pour l’entrée d’air. La zone creuse (16) présente un profil en tangence avec le système de propulsion (40). Le carénage (41) présente une zone évidée (416) au-dessus de la zone creuse (16). Cela permet une meilleure distribution de la reprise d'efforts, et donc un allègement de l’aile centrale (10). L’aile centrale (10) comporte une porte arrière (80) pour l’embarquement de passagers ou de fret. La porte arrière (80) est située entre les deux systèmes de propulsion (40), comme montré sur la FIG. 4 . Par ailleurs, l’aéronef (1) peut être conformé différemment des figures 1 à 12 sans sortir du cadre de l’invention, qui est défini par les revendications. En particulier, le système de propulsion (40) peut présenter toute configuration adaptée à l’application visée. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d’entre elles, combinées entre elles. Ainsi, l’aéronef (1) peut être adapté en termes de coût, de fonctionnalités et de performance. Aéronef (1) comportant : - un fuselage principal formé d’une aile centrale (10), centrée sur un axe longitudinal (X10) ; - deux ailes latérales (20) connectées mécaniquement à l’aile centrale (10) ; et - au moins un système de propulsion (40) ; caractérisé en ce que l’aéronef (1) comporte un système de stockage d’énergie électrique (30) connecté électriquement au système de propulsion (40) et assurant une propulsion entièrement électrique de l’aéronef (1). Aéronef (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de propulsion (40) comprend : - un carénage (41) ; - une tuyère (42) disposée à l’arrière du carénage (41) et centrée sur un axe de tuyère (A42) ; - un arbre moteur (43) disposé dans le carénage (41) et centré sur un axe moteur (A43) ; et - une hélice (44) carénée, montée sur l’arbre moteur (43) à l’intérieur du carénage (41). Aéronef (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’axe de tuyère (A42) est incliné par rapport à l’axe moteur (A43), avec un angle (c) formé entre l’axe de tuyère (A42) et l’axe moteur (A43) qui est compris entre 1 et 30 degrés, par exemple égal à 20 degrés. Aéronef (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’axe de tuyère (A42) est incliné vers le haut par rapport à l’axe moteur (A43). Aéronef (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu’en partie basse, le carénage (41) est solidaire de l’aile centrale (10). Aéronef (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte une dérive (50) montée sur le carénage (41). Aéronef (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le système de propulsion (40) comporte une gouverne (60) positionnée dans le prolongement de la tuyère (42). Aéronef (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’aile centrale (10) comporte une zone creuse (16) formée devant le système de propulsion (40) pour l’entrée d’air et ayant un profil en tangence avec le système de propulsion (40). Aéronef (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de propulsion (40) est positionné sur l’aile centrale (10). Aéronef (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend deux systèmes de propulsion (40) montés sur l’aile centrale (10), respectivement à gauche et à droite d’un plan central vertical (Pxz) de l’aéronef (1).