FR2915179A1

FR2915179A1 - Aeronef a impact environnemental reduit.

Info

Publication number: FR2915179A1
Application number: FR0702922A
Authority: FR
Inventors: Mathieu Belleville
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-10-24
Anticipated expiration: 2027-04-23
Also published as: US8011613B2; US20090045287A1; FR2915179B1

Abstract

Aéronef à impact environnemental réduit.Selon l'invention, les moteurs (6) sont montés à l'arrière (2R) du fuselage (2) dudit aéronef de façon que les hélices (8, 9) desdits moteurs (6) se trouvent à l'aplomb de surfaces amovibles (14) non structurelles.

Description

La présente invention concerne un aéronef à impact environne-mental

réduit. On sait que les turbopropulseurs, à une ou plusieurs hélices, pré-sentent de meilleurs rendements énergétiques que les turbomoteurs.

Cependant, la plupart des aéronefs existants sont mus par des turbomoteurs qui, d'une part, sont gourmands en combustible et, d'autre part, sont des sources de pollution environnementale par leurs rejets dans l'atmosphère. Par suite, en ce qui concerne l'économie d'énergie et la pollution environnementale, il serait plus avantageux de munir les aéronefs de tur-bopropulseurs plutôt que de turbomoteurs. Cependant, en fonctionnement, les turbopropulseurs sont encore plus bruyants que les turbomoteurs, de sorte que l'avantage en économie d'énergie et en pollution environnementale par rejets, dont on bénéficierait par le remplacement des turbomoteurs par des turbopropulseurs, serait accompagné par l'inconvénient d'une augmentation de la pollution sonore. La pollution sonore ainsi atteinte serait inacceptable et, de toute façon, difficilement compatible avec les réglementations actuellement en vigueur. Pour remédier à cet inconvénient on a déjà proposé un aéronef, dans lequel il est prévu deux empennages verticaux montés aux extrémités de l'empennage horizontal et au moins un turbopropulseur monté sur le dos dudit aéronef, avec son ou ses hélice(s) disposée(s) entre lesdits empennages verticaux, au-dessus dudit empennage horizontal. II est indéniable qu'une telle disposition permet de masquer au moins en partie le bruit des hélices vers le bas (par l'empennage horizontal) et latéralement (par lesdits empennages verticaux). 2

Toutefois, malgré toutes les précautions que l'on peut prendre, il existe le risque que, en cas de rupture des hélices ou d'explosion du turbopropulseur, lesdits empennages soient au moins partiellement détruits par des débris éjectés radialement, ce qui, éventuellement, entraînerait la perte de l'aéronef. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin, selon l'invention, l'aéronef à impact environnemental réduit comportant : un fuselage, qui présente un axe longitudinal et dont la partie arrière porte un empennage horizontal et au moins un empennage vertical ; et au moins un moteur, pourvu d'au moins une hélice et monté à ladite partie arrière du fuselage, sur le dos de celui-ci, avec son axe au moins sensiblement parallèle audit axe longitudinal du fuselage, est remarquable : ù en ce que ledit moteur est monté sur ladite partie arrière du fuselage de façon que ladite hélice se trouve en avant desdits empennages ; et en ce que, à ladite partie arrière du fuselage, sont prévues, symétrique-ment par rapport audit fuselage, des surfaces amovibles de masquage de bruit pouvant occuper : • soit une position déployée pour laquelle elles font saillie latéralement par rapport à ladite partie arrière du fuselage en étant disposées à l'aplomb de ladite hélice, • soit une position rétractée pour laquelle elles font corps avec ladite partie arrière du fuselage.

Ainsi, grâce à une telle disposition de la présente invention, puis-qu'en position déployée lesdites surfaces amovibles sont disposées sous la ou les hélice(s), on peut masquer, vers le bas, au moins une partie du bruit émis par les hélices, sans craindre la destruction des empennages. Par ailleurs, lesdites surfaces amovibles de masquage de bruit n'ayant au-cune fonction structurelle, leur éventuelle destruction par des débris radiaux n'aurait aucun effet dangereux sur l'aéronef. On remarquera de plus que le déploiement desdites surfaces amovibles de masquage de bruit peut n'être effectué que lorsque cela est né- cessaire, c'est-à- dire au voisinage du sol, pendant les phases d'atterrissage et de décollage. Dans les autres phases de vol, lesdites sur-faces amovibles peuvent rester dans leur position rétractée, de sorte qu'alors elles ne peuvent nuire aux performances de l'aéronef. L'efficacité desdites surfaces amovibles de masquage de bruit est due au fait que le bruit d'une hélice est très directif, le maximum du bruit étant perçu au voisinage du plan de l'hélice et ledit bruit diminuant forte-ment lorsque l'on s'éloigne de ce plan. Or, dans la présente invention, le-dit plan d'hélice coupe lesdites surfaces amovibles de masquage de bruit en position déployée.

Il est avantageux que ladite (ou lesdites) hélice(s) soi(en)t disposée(s) à l'arrière dudit moteur et soi(en)t apte(s) à exercer une poussée sur ledit aéronef. Ainsi, l'hélice ou les hélices se trouve(nt) à un emplacement de section réduite du fuselage de l'aéronef, ce qui ménage plus de place pour son (leur) installation. De plus, la (ou les) hélice(s) est/sont ainsi éloi- gnée(s) de la cabine des passagers, ce qui est bénéfique pour le confort de ces derniers. De plus, afin de limiter le plus possible la consommation en combustible du moteur, il est préférable que ladite ou lesdites hélice(s) ne comporte(nt) aucun carénage périphérique.

Par ailleurs, on sait que, parmi les turbopropulseurs connus, ceux comportant deux hélices contrarotatives (généralement désignés par l'expression "propfans contrarotatifs") sont particulièrement intéressants en ce qui concerne l'efficacité propulsive, d'une part, et l'encombrement radial, d'autre part. En effet, un turbopropulseur à deux hélices contrarota- 4

tives présente, à puissance égale, un diamètre d'hélices inférieur d'au moins 25% à celui d'un turbopropulseur à hélice unique, ce qui facilite encore l'intégration dudit moteur à la partie arrière de l'aéronef. Aussi, selon une particularité de la présente invention, ledit moteur comporte deux hélices coaxiales contrarotatives et lesdites surfaces amovibles de masquage de bruit sont, en position déployée, disposées à l'aplomb desdites deux hélices coaxiales. Lesdites surfaces amovibles de masquage de bruit peuvent être planes ou courbes.

Lorsqu'elles sont planes, il est avantageux que lesdites surfaces amovibles planes de masquage de bruit soient mobiles en coulissement dans leur plan et que, en position rétractée, elles soient logées à l'intérieur de ladite partie arrière du fuselage. Dans ce cas, elles traversent donc la paroi de ladite partie arrière du fuselage pour passer de la position rétrac- tée à la position déployée et de celle-ci à ladite position rétractée. Lorsqu'elles sont courbes, lesdites surfaces amovibles de masquage de bruit sont avantageusement mobiles en rotation et, en position rétractée, elles sont appliquées contre la ladite partie arrière du fuselage. Dans ce cas, elles peuvent être entièrement extérieures à ladite partie ar- rière et ne nécessiter aucun passage à travers la paroi de ladite partie arrière du fuselage. La cinématique du déploiement et de la rétractation des-dites surfaces amovibles peut être telle que ce soit la convexité ou la concavité de ces dernières qui, en position déployée, se trouve en regard de ladite ou desdites hélice(s).

Bien entendu, l'aéronef conforme à la présente invention peut être monomoteur et ne comporter qu'un seul moteur à hélice(s) monté à l'arrière de la façon décrite ci-dessus. Cependant, en plus de ce dernier moteur, il peut comporter au moins deux turbomoteurs portés symétriquement par les ailes dudit aéronef. Un tel agencement est avantageux dans ce sens que le moteur arrière à hélice(s), peu gourmand en combustible et peu bruyant du fait du masque antibruit selon l'invention, permet de réduire la puissance (et donc le bruit et la consommation en combustible) des turbomoteurs.

Cependant, dans un mode de réalisation préféré de l'aéronef conforme à la présente invention, on prévoit deux moteurs à hélice(s) dis-posés l'un à côté de l'autre avec leurs axes parallèles. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques 1 o désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un mode de réalisation de l'aéronef conforme à la présente invention, respectivement en vue de l'avant et en vue de dessus. La figure 3 est une vue de dessus schématique, à plus grande 15 échelle, de la partie arrière de l'aéronef des figures 1 et 2. Les figures 4 et 5 illustrent, en vues en perspective du dessous, deux parties arrière d'aéronefs (sans les empennages) respectivement pourvues de deux modes de réalisation de surfaces amovibles de masquage de bruit conformes à la présente invention, lesdites surfaces étant 20 planes, coulissantes et rétractables à l'intérieur desdites parties arrière. Les figures 6 et 7 illustrent, en vues en perspective du dessous, deux parties arrière d'aéronefs (sans les empennages) respectivement pourvues de deux modes de réalisation de surfaces amovibles de masquage de bruit conformes à la présente invention, lesdites surfaces étant 25 courbes rotatives et aptes à s'appliquer sur le fuselage en position rétractée. L'avion commercial 1, conforme à l'invention et représenté schématiquement sur les figures 1 et 2, comporte un fuselage 2 d'axe longitu- 6

dinal X-X, des ailes 3, un empennage horizontal 4 et deux empennages verticaux 5 disposés aux extrémités de l'empennage horizontal 4. A l'arrière de l'avion 1 sont montés deux moteurs à hélices 6, dis-posés sur le dos dudit avion avec leurs axes L-L parallèles à l'axe longitu- dinal X-X. Les moteurs 6 sont portés par des pylônes 7 (voir également la figure 3) et sont disposés côté à côte. Du côté arrière, chaque moteur 6 comporte deux hélices contrarotatives 8, 9 pousseuses, non carénées. A la partie arrière 2R du fuselage 2, les hélices 8 et 9 des deux moteurs 6 sont disposées en avant desdits empennages horizontal 4 et 1 o verticaux 5. En fonctionnement, chacune desdites hélices 8 et 9 engendre un bruit dont l'intensité sonore est maximale au voisinage de son plan et qui décroît rapidement lorsqu'on s'en écarte le long des axes L-L. Dans le cas présent, les deux couples d'hélices 8 et 9 engendrent, autour desdits axes 15 L-L un bruit global dont l'intensité sonore maximale est une surface sensiblement plane 10 passant entre les hélices 8 et 9 de chaque couple, comme cela est représenté sur la figure 3. Sur cette dernière figure, on a également représenté une zone de bruit Il, définie par une limite avant 12 et une limite arrière 13, disposées de part et d'autre de la surface 10 20 d'intensité sonore maximale et auxquelles l'intensité sonore est, par exemple, égale à -5dB par rapport à ladite intensité sonore maximale. Conformément à la présente invention, afin de masquer au moins en partie vers le bas le bruit émis par les hélices 8, 9 des moteurs 6, on prévoit deux surfaces amovibles de masquage de bruit 14, disposées symétriquement l'une de l'autre par rapport au fuselage 2. Les surfaces amovibles de masquage de bruit 14 peuvent occuper une position dé-ployée (comme sur la figure 3) pour laquelle elles font saillie latéralement par rapport à la partie arrière 2R du fuselage 2 et sont disposées à l'aplomb des hélices 8 et 9. Ainsi, en position déployée desdites surfaces 14, la zone de bruit 11 rencontre ces dernières, qui bloquent la propagation dudit bruit vers le bas. Par suite, si lesdites surfaces amovibles 14 sont déployées lors de décollages et d'atterrissages, le bruit émis par les moteurs 6 de l'avion 1 en direction du sol est fortement réduit, puisque masqué par lesdites sur-faces amovibles. Les surfaces amovibles 14 peuvent également prendre une position rétractée (non visible sur la figure 3) pour laquelle elles font corps avec ladite partie arrière 2R du fuselage 2. Les surfaces amovibles 14 peuvent passer sur commande de leur position rétractée à leur position déployée et inversement, comme cela est symbolisé par les flèches F sur la figure 3. Les figures 4 à 7 montrent respectivement des exemples 14.1 à 14.4 de surfaces amovibles 14 de masquage de bruit. A des fins de clarté de dessin, ces exemples de réalisation sont illustrés de façon schématique, car on comprendra aisément comment ils peuvent être réalisés à l'aide d'organes simples, tels que glissières, coulisses, charnières, vérins, etc ... Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, des surfaces amovi- bles de masquage de bruit symétriques 14.1 sont planes et elles peuvent coulisser dans leurs plans, qui sont parallèles. Elles coulissent l'une au-dessus de l'autre à la manière des lames de ciseaux. En position rétractée (représentée en traits mixtes), elles sont logées à l'intérieur de la partie arrière 2R du fuselage 2 et peuvent occuper toute la largeur de celle-ci. En position déployée (représentée en trait plein), elles font saillie à l'extérieur de ladite partie arrière et sont disposées sous les hélices 8, 9. Elles pas-sent de leur position rétractée à leur position déployée et inversement (voir les flèches F1) en traversant la peau du fuselage 2 par des fentes 15. Sur leur bord extérieur, les surfaces amovibles 14.1 peuvent être munies de 8

surfaces (non représentées) aptes à obturer, en position rétractée desdites surfaces amovibles 14.1, lesdites fentes 15 et à assurer la continuité aérodynamique de ladite peau du fuselage. Pour leurs mouvements de coulissement entre leurs positions rétractée et déployée, lesdites surfaces amovibles 14.1 peuvent être montées sur des glissières (non représentées) et actionnées par des vérins mécaniques, hydrauliques ou électriques (également non représentés). L'exemple de réalisation de la figure 5 est proche de celui de la figure 4 et peut être réalisé de façon semblable. Les surfaces amovibles de 1 o masquage de bruit symétriques 14.2 sont planes et peuvent coulisser dans leurs plans (flèches F2) en traversant la peau de la partie arrière 2R à travers des fentes 15 ; toutefois, leurs plans ne sont plus parallèles, mais inclinés symétriquement l'un de l'autre par rapport au fuselage 2. En position déployée (représentée en trait plein), les surfaces amovibles 14.2 font 15 saillie à l'extérieur de ladite partie arrière 2R et sont disposées sous les hélices 8, 9. En position rétractée (représentée en traits mixtes), les surfa-ces amovibles 14.2 sont respectivement disposées entre le plan longitudinal médian du fuselage 2 et la paroi de ce dernier, ce qui permet une grande liberté de choix pour l'orientation de la direction F2 du mouvement 20 de coulissement desdites surfaces amovibles 14.2 et donc pour l'orientation de ces dernières en position déployée. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, les surfaces amovibles de masquage de bruit symétriques 14.3 sont courbes, extérieures à la partie arrière 2R et articulées au fuselage par des charnières 16 au moins approximativement longitudinales, disposées le long de leurs bords externes. Ainsi, à la façon d'une trappe de train d'atterrissage, lesdites surfaces amovibles 14.3 sont mobiles en rotation (sous l'action de bielles, vérins, etc... non représentés) entre une position rétractée pour laquelle elles sont appliquées contre ladite partie arrière 2R et une position déployée pour 9

laquelle elles sont disposées sous lesdites hélices 8, 9. En position rétractée, lesdites surfaces amovibles 14.3 sont avantageusement logées dans un faible évidement superficiel 17 de la peau de ladite partie arrière 2R, évidement dont la forme correspond à l'empreinte desdites surfaces amo- vibles 14.3. Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, voisin de celui de la figure 6, les surfaces amovibles de masquage de bruit 14.4 sont égale-ment courbes et articulées. Toutefois, dans cet exemple, les charnières d'articulation 18 des surfaces amovibles 14.4 se trouvent l'une à côté de l'autre en position rétractée de ces dernières, le long des bords internes desdites surfaces 14.4. De plus, lesdites charnières 18 sont mobiles de façon que, après ouverture par rotation desdites surfaces 14.4 (voir les flèches F4 et les positions en pointillés), lesdites surfaces 14.4 puissent être amenées, par coulissement courbe ou par bielles, sous lesdites hélices 8, 9 (voir les flèches F5) avec leur concavité en regard de ces dernières. En position rétractée, lesdites surfaces amovibles 14.4 sont logées dans un évidement superficiel 17 tel que décrit ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS

1 . Aéronef (1) à impact environnemental réduit comportant : un fuselage (2), qui présente un axe longitudinal (X-X) et dont la partie arrière (2R) porte un empennage horizontal (4) et au moins un empen- nage vertical (5) ; et au moins un moteur (6), pourvu d'au moins une hélice (8, 9) et monté à ladite partie arrière (2R) du fuselage, sur le dos de celui-ci, avec son axe (L-L) au moins sensiblement parallèle audit axe longitudinal (X-X) du fuselage (2), caractérisé : û en ce que ledit moteur (6) est monté sur ladite partie arrière (2R) du fuselage (2) de façon que ladite hélice se trouve en avant desdits empennages (4, 5) ; et en ce que, à ladite partie arrière (2R) du fuselage (2), sont prévues, symétriquement par rapport audit fuselage (2), des surface amovibles de masquage de bruit (14 ; 14.1 à 14.4) pouvant occuper : • soit une position déployée pour laquelle elles font saillie latéralement par rapport à ladite partie arrière (2R) du fuselage (2) et sont disposées à l'aplomb de ladite hélice (8, 9) ; • soit une position rétractée pour laquelle elles font corps avec ladite partie arrière (2R) du fuselage (2).

2. Aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite hélice (8, 9) est disposée à l'arrière dudit moteur (6) et est apte à exercer une poussée sur ledit aéronef.

3. Aéronef selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite hélice (8, 9) ne comporte aucun carénage périphérique. 11

4. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moteur (6) comporte deux hélices coaxiales contrarotatives (8, 9), lesdites surfaces amovibles de masquage (14 ; 14.1 à 14.4) étant, en position déployée, disposées à l'aplomb desdites deux hélices coaxiales.

5. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites surfaces amovibles de masquage de bruit (14.1, 14.2) sont planes.

6. Aéronef selon la revendication 5, 1 o caractérisé en ce que lesdites surfaces amovibles planes de masquage de bruit (14.1 ; 14.2) sont mobiles en coulissement dans leur plan et en ce que, en position rétractée, elles sont logées à l'intérieur de ladite partie arrière (2R) du fuselage (2).

7. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, 15 caractérisé en ce que lesdites surfaces amovibles de masquage de bruit (14.3, 14.4) sont courbes.

8. Aéronef selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites surfaces amovibles courbes de masquage de bruit (14.3, 14.4) sont mobiles en rotation et en ce que, en position ré- 20 tractée, elles sont appliquées contre ladite partie arrière (2R) du fuselage (2).

9. Aéronef selon la revendication 8, caractérisé en ce que, en position déployée, lesdites surfaces amovibles courbes de masquage de bruit (14.4) sont disposées de façon que leur 25 concavité est dirigée vers ladite hélice (8, 9).