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Title:
AIRCRAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/023712
Kind Code:
A1
Abstract:
Aircraft (1) comprising a fuselage (10), a wing structure (11) and a tail assembly (12), and also at least one propeller (2) having the general shape of a ring and comprising, on the one hand, a rotor (3, 4) formed by an annular element (31, 41) having blades (30, 40) projecting outwardly therefrom, and, on the other hand, a likewise annular base (21) coaxial to the annular element (31, 41) and on which the annular element (31, 41) can turn under the action of drive means, the base (21) being coaxial to the fuselage (10) and being integrated into the shell (13) constituting said fuselage, whereas the blades (30, 40) of the rotor (3, 4) are arranged outside the shell (13).

Inventors:
VALEMBOIS GUY (FR)
Application Number:
PCT/EP2020/071810
Publication Date:
February 11, 2021
Filing Date:
August 03, 2020
Export Citation:
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Assignee:
CONSEIL & TECHNIQUE (FR)
International Classes:
B64D27/24; B64C1/16; B64D27/02; B64D35/00
Domestic Patent References:
WO2014108125A12014-07-17
WO2014166811A22014-10-16
WO2007117731A22007-10-18
Foreign References:
DE102013015364A12015-03-12
CH235699A1944-12-15
DE4439791A11996-05-02
GB2365830A2002-02-27
CN109502024A2019-03-22
DE1884174U1963-12-05
Attorney, Agent or Firm:
RHEIN, Alain (FR)
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Claims:
Revendications

[1) Aéronef (1) comportant fuselage (10), une voilure (11) et un empennage (12), caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un propulseur (2) présentant la forme générale d'un anneau, et comprenant d'une part un rotor (3, 4) constitué d'un élément annulaire (31, 41) duquel font saillie vers l'extérieur des pales (30, 40), et d'autre part une base (21) également annulaire, coaxiale audit élément annulaire (31, 41), et sur laquelle peut tourner ledit élément annulaire (31, 41) sous l'action de moyens moteurs, ladite base (21) étant coaxiale audit fuselage et est intégrée à la coque (13) qui constitue celui-ci, tandis que les pales (30, 40) dudit rotor (3, 4) sont disposées extérieurement à ladite coque (13).

2) Aéronef (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le propulseur (2) comporte en outre extérieurement au rotor (3, 4), un carénage (20), en sorte de délimiter avec la base (21), à laquelle il est solidarisé par des jambes (22), un espace (23) dans lequel évolue au moins un rotor (3 ; 4).

3) Aéronef (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le rotor (3 ; 4) est muni de moyens de réglage de l'incidence des pales (30 ; 40).

4) Aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte deux rotors contrarotatifs (3, 4).

5) Aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens moteurs consistent en des moteurs électriques toriques de type brushless, à bobinage fixe et rotor périphérique mobile (31, 41), le stator (5, 6) étant incorporé à la base fixe (21) solidaire du fuselage (10) et comporte des bobines (B) tandis que ledit rotor (31, 41) porte les pales (30 ; 40) et comporte du côté des aimants permanents (A).

6) Aéronef (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le stator (5, 6) comporte plusieurs paires de pôles.

7) Aéronef (1) selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que les moteurs électriques toriques sont alimentés par un générateur d'électricité. 8) Aéronef (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur d'électricité consiste en une turbine à gaz.

9) Aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la coque (13) qui constitue le fuselage (10) comporte un espace qui passe au travers du propulseur (2) et qui est divisé horizontalement et longitudinalement par un plancher (15) qui délimite supérieurement un espace (24) destiné au transport, et en dessous un espace (25) destiné à contenir les moyens moteurs et/ou les moyens d'alimentation desdits moyens moteurs.]

Description:
AERONEF

La présente invention a pour objet un aéronef.

Les aéronefs actuels sont équipés de réacteurs, et la propulsion est générée majoritairement par la soufflante de ces réacteurs. Le flux d'air est canalisé par un carénage externe coopérant avec le grand diamètre des pales de la soufflante.

Au moment du premier choc pétrolier, afin de réduire la consommation de carburant, il avait été imaginé des moteurs dénommés « propfan », qui utilisent des soufflantes de très grand diamètre, et généralement à deux étages contrarotatifs, mais qui étaient sans carénage externe car leurs dimensions étaient telles que celui-ci aurait été difficile à intégrer.

Actuellement, dans le même souci d'économie de carburant, puisque ce concept permettrait un gain potentiel de 20 à 25 % sur la consommation énergétique, il est envisagé d'équiper des avions de lignes avec de tels moteurs.

Cependant, un tel projet présente de nombreux inconvénients. Ainsi, du fait du très grand diamètre des soufflantes, il est nécessaire de repenser l'architecture des avions, ce qui génère des coûts très importants. Il n'est en effet pas possible de placer de tels moteurs sous les ailes, et il est généralement projeté de les installer au-dessus des voilures, notamment au-dessus de l'empennage.

De plus, le concept utilise le mode de motorisation traditionnel des turboréacteurs, ce qui ne permet pas l'évolution vers des modes énergétiques nouveaux notamment électrique et hybride.

On notera un autre inconvénient de ces moteurs « propfan », à savoir le bruit élevé qu'ils génèrent du fait de l'absence de carénage. Si cet inconvénient a été en partie résolu par l'utilisation de pales d'un profil particulier, il n'a pas été complètement éliminé.

La présente invention a pour but de proposer un d'aéronef permettant de résoudre tous les inconvénients précités.

La présente invention a notamment pour but, non seulement de réaliser des économies de carburant, de permettre de conserver l'architecture actuelle des aéronefs, mais également de permettre d'envisager une motorisation électrique ou hybride.

L'aéronef selon l'invention comporte un fuselage une voilure et un empennage, et il se caractérise en ce qu'il comporte en outre au moins un propulseur présentant la forme générale d'un anneau, et comprenant d'une part un rotor constitué d'un élément annulaire duquel font saillie vers l'extérieur des pales, et d'autre part une base également annulaire, coaxiale audit élément annulaire, et sur laquelle peut tourner ledit élément annulaire sous l'action de moyens moteurs, ladite base étant coaxiale audit fuselage et est intégrée à la coque qui constitue celui-ci, tandis que les pales dudit rotor sont disposées extérieurement à ladite coque.

On comprendra que le propulseur d'un tel aéronef présente les avantages d'un moteur à soufflante de grand diamètre, sans être d'encombrement destructif pour l'aéronef, puisque l'architecture de l'aéronef peut rester de type conventionnel, et ne pas présenter sur les voilures des protubérances préjudiciables au bon comportement aérodynamique, tant sur la voilure principale que sur l'empennage.

D'autre part, l'incorporation de la base du propulseur dans la coque constituant le fuselage, libère un espace qui permet, outre de ne pas entraver la circulation à l'intérieur de l'aéronef, d'envisager l'utilisation de motorisations de tous types.

Selon une caractéristique additionnelle de l'aéronef selon l'invention, le propulseur comporte en outre extérieurement au rotor, un carénage, en sorte de délimiter avec la base, à laquelle il est solidarisé par des jambes, un espace dans lequel évolue au moins un rotor.

La présence du carénage extérieur permet de confiner le flux aérodynamique pour optimiser la performance du rotor, et il évite les problèmes de bruits.

Selon une autre caractéristique additionnelle de l'aéronef selon l'invention, le rotor est muni de moyens de réglage de l'incidence des pales.

Une telle caractéristique permet d'optimiser le fonctionnement du propulseur selon la vitesse de l'aéronef. Selon une caractéristique additionnelle de l'aéronef selon l'invention, le propulseur comporte deux rotors contrarotatifs.

Les moyens moteurs peuvent être de différentes formes, le but étant de faire tourner le rotor du propulseur. Le rotor peut par exemple comporter du côté intérieur une couronne dentée sur laquelle s'engrène un pignon, lui-même mû par un moteur.

Selon un mode de réalisation particulier de l'aéronef selon l'invention, les moyens moteurs consistent en des moteurs électriques toriques de type brushless, à bobinage fixe et rotor périphérique mobile, le stator étant incorporé à la base fixe incorporée à la coque du fuselage et comporte des bobines, tandis que ledit rotor porte les pales et comporte du côté intérieur des aimants permanents.

Selon cette conception, l'espace interne au propulseur est libre, en sorte que ledit propulseur peut être disposé où que ce soit le long de l'aéronef, sans interrompre la cabine.

Selon une autre caractéristique additionnelle de l'aéronef selon l'invention, le stator comporte plusieurs paires de pôles.

L'aéronef selon l'invention peut être équipé d'un ou de plusieurs propulseurs tels que définis précédemment.

Selon une autre caractéristique additionnelle de l'aéronef selon l'invention, la coque qui constitue le fuselage comporte un espace qui passe au travers du propulseur et qui est divisé horizontalement et longitudinalement par un plancher qui délimite supérieurement un espace destiné au transport, et en dessous un espace destiné à contenir les moyens moteurs et/ou les moyens d'alimentation desdits moyens moteurs.

Les avantages et les caractéristiques de l'aéronef selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif.

Dans le dessin annexé :

- la figure 1 représente une vue en perspective d'un aéronef selon l'invention. - la figure 2 représente une schématique partielle en coupe selon un plan longitudinal du même aéronef.

- la figure 3 représente un détail de la figure 2.

- la figure 4 représente une vue schématique en élévation d'une partie du moteur de l'aéronef selon l'invention.

En référence à la figure 1, on peut voir un aéronef 1 selon l'invention, lequel est de conception générale classique, à savoir qu'il comporte un fuselage 10 équipé dans sa région médiane de deux ailes 11, et à l'arrière d'un empennage 12.

L'aéronef 1 est muni d'un système propulsif constitué d'un propulseur 2 qui constitue une section de la coque 13 formant le fuselage 10, s'intercalant entre des sections courantes de ce dernier. Le propulseur 2 est de forme annulaire, disposé en partie autour du fuselage 10, en l'occurrence en avant de l'empennage 12, et faisant saillie du fuselage.

Dans ce mode de réalisation, le propulseur 2 comporte deux rotors 3 et 4, contrarotatifs, munis de pales, respectivement 30 et 40, et qui font saillie du plan défini par la paroi extérieure de la coque 13, pour évoluer entre le fuselage 1 et un carénage 20, dont on notera qu'il est possible de s'affranchir.

En référence maintenant à la figure 2, qui est relative à un mode de réalisation particulier, non limitatif, de motorisation du propulseur 2, en l'occurrence une motorisation électrique, on peut voir que celle-ci est réalisée au moyen de moteurs électriques toriques de type brushless, à bobinage fixe, et que le propulseur 2 se compose d'une base fixe 21 de forme annulaire, d'un carénage 20 solidarisé à distance à la base 21 au travers de jambes 22, et de deux rotors 3 et 4, évoluant dans l'espace annulaire 23, délimité par la base 21 et le carénage 20.

On peut également voir que la forme annulaire du propulseur 2 permet de dégager un espace important à l'intérieur du fuselage 10, espace divisé horizontalement et longitudinalement par le plancher 15 de la coque 13, pour créer au-dessus un espace 24 pour le transport, et en dessous une partie soute 25 qui peut être destinée à loger un générateur électrique de type, non limitativement, turbine à gaz ou batterie à hydrogène, ou bien des moyens moteurs, non représentés, autres qu'électriques, et destinés à l'entraînement du propulseur 2.

En référence également à la figure 3, on peut voir que la base 21 est incorporée à une structure portante 14 en forme de gorge annulaire faisant partie intégrante de la coque 13, et qui loge deux stators annulaires 5 et 6, coopérant chacun avec l'un des rotors, respectivement 3 et 4.

Les stators 5 et 6 comportent des bobines B, disposées et réparties périphériquement, tandis que chacun des rotors 3 et 4 comporte un élément en forme de bague respectivement 31 et 41, monté en rotation libre sur la structure portante 21, au travers de moyens de roulement ou glissement G, duquel font saillie extérieurement les pales 30 et 40, et qui présente intérieurement des aimants permanents A disposés pour se tenir à faible distance des bobines B.

La dimension périphérique du propulseur 2 permet que ce moteur intègre un grand nombre de pôles, ce qui présente des avantages, notamment une redondance facilement gérable du ou des moteurs, un positionnement et une surface d'échange facilitant le refroidissement naturel, un moteur quasi linéaire pouvant être réalisé par morceaux, chaque morceau utilisant un secteur angulaire du tore afin de créer la redondance.

Ainsi, en référence à la figure 4, on voit une partie d'un rotor, 3 - 4, à savoir l'élément 31 - 41 et ses aimants A, et une partie d'un stator, 5 - 6, à savoir ses bobines B. Le stator 5 - 6, comporte une succession en alternance de secteurs angulaires S et T, créant une succession de pôles.