FR3020622A1 - Aerodyne sans pilote embarque - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un aérodyne sans pilote embarqué, avantageusement du type aile volante, comportant une voilure fixe (2) équipée de moyens de propulsion/traction (3), Cet aérodyne (1) est équipé de moyens de sustentation (4) pour décollage et atterrissage verticaux, qui sont distincts des moyens de propulsion/traction (3) et qui comprennent plusieurs rotors de sustentation (41).

Description

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des aérodynes sans pilote embarqué, en particulier les aérodynes du type aile volante.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans le domaine aérien, certains aérodynes consistent en de petits véhicules aériens, sans pilote embarqué, généralement commandés à distance par ondes radioélectriques, qui peuvent être semi-autonomes ou autonomes.

De tels aérodynes consistent avantageusement en des drones ou « unmanned air vehicle » (UAV). Les aérodynes de la famille des « ailes volantes » consistent en des aéronefs ne possédant pas d'empennage, et dont l'ensemble des différentes surfaces mobiles nécessaires à son pilotage est situé sur la voilure.

Après le développement dans le domaine de la défense, les applications civiles de tels aérodynes sont en train de voir le jour. Cependant, la phase d'atterrissage de tels aérodynes est très hasardeuse. Pour un atterrissage sur le ventre, la pente d'approche est la plupart du temps assez faible ce qui demande une large zone dégagée devant le point d'atterrissage, exempt par exemple d'arbres, poteaux électriques, bâtiments, véhicules aux alentours. Le sol doit en plus être le plus plat possible, idéalement de type terrain de golf, exempt par exemple de cailloux. Dans le cas d'un atterrissage contrôlé par parachute, la vitesse de contact avec le sol reste élevée. Le risque de casse est encore important en cas d'atterrissage sur un objet dur (par exemple un caillou). En raison de ces risques à l'atterrissage, ce type d'appareil est souvent construit avec des matériaux résistants (par exemple du type polystyrène) qui supportent la plupart des chocs.

Malgré cette précaution, ces aérodynes se dégradent assez vites, conduisant à un changement de toute la structure (voilure et fuselage) régulièrement (environ tous les 10 à 30 vols). OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la demanderesse a développé une nouvelle structure d'aérodyne sans pilote embarqué, apportant une solution innovante pour régler le problème de l'atterrissage rencontré dans l'art antérieur. A cet égard, l'aérodyne selon l'invention comporte une voilure fixe équipée de moyens de propulsion/traction. Et conformément à la présente invention, cet aérodyne est équipé de moyens de sustentation pour décollage et atterrissage verticaux. Ces moyens de sustentation, d'une part, sont distincts desdits moyens de propulsion/traction et, d'autre part, comprennent plusieurs rotors de sustentation. L'aérodyne selon l'invention, du genre « VTOL » pour « Vertical Take Off and Landing », comporte ainsi des moyens de sustentation qui sont dédiés aux décollage et atterrissage verticaux. Cette séparation/dissociation fonctionnelle entre les moyens de sustentation, d'une part, et les moyens de propulsion/traction, d'autre part, offre les avantages suivants : - la possibilité d'avoir deux sources d'énergies distinctes pour la sustentation et la propulsion (par exemple sustentation électrique et propulsion thermique) ; - la possibilité, dans le cas du tout électrique, d'envisager une batterie distincte pour la sustentation et la propulsion de manière à utiliser au mieux l'énergie disponible dans la batterie de propulsion tout en conservant une capacité de décharge importante en fin de vol pour garantir un atterrissage fiable ; - la possibilité d'optimiser au mieux chacune des fonctions (en particulier, le vol en aile propulsée représente généralement plus de 90% du temps de la mission ; il est donc important d'avoir un groupe motopropulseur idéalement dimensionné pour cette fonction unique). D'autres caractéristiques techniques avantageuses, pouvant être prises indépendamment ou en combinaison, sont : - l'aérodyne consiste en une aile volante ; - la voilure fixe comporte deux bords d'attaque qui se rejoignent sur un nez et deux bords de fuite, et les moyens de sustentation comprennent trois rotors de sustentation :- un rotor de sustentation, avant, est ménagé à proximité dudit nez et sur le plan milieu de ladite voilure fixe, et - les deux autres rotors de sustentation, arrières, sont ménagés symétriquement de part et d'autre du plan milieu, à proximité chacun de l'un desdits bords de fuite, et le rotor de sustentation avant et/ou l'un au moins des rotors de sustentation arrières coopèrent avec des moyens pour modifier l'inclinaison de leur(s) axe(s) de rotation autour d'un axe de pivotement confondu ou parallèle au plan milieu de la voilure fixe ; - la voilure fixe est en flèche positive, avec des bords d'attaque formant chacun un angle inférieur à 90° avec le plan milieu de la voilure fixe, et le centre de gravité dudit aérodyne est - ménagé entre le nez de la voilure fixe et le foyer de ladite voilure, et - confondu, ou au moins approximativement confondu, avec le barycentre défini par les moyens de sustentation, éventuellement pondéré de leurs capacités de poussé statique individuelles ; - l'aérodyne comprend des moyens de conversion adaptés à piloter les moyens de propulsion/traction et les moyens de sustentation, de sorte à assurer une transition de vol dudit aérodyne entre - un mode sustentation, assuré par lesdits moyens de sustentation, et - un mode propulsion, assuré par lesdits moyens de propulsion/traction, lequel aérodyne comporte un support lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comportant des moyens de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé suivant, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par ledit aérodyne : - une étape de décollage vertical par rapport au point de décollage, par une activation des moyens de sustentation jusqu'à une hauteur haute cible, - une première étape de conversion comprenant : (i) une phase d'accélération horizontale générée par l'action combinée des moyens de propulsion/traction et des moyens de sustentation, qui maintiennent l'assiette proche de l'horizontale, jusqu'à atteindre une vitesse cible par rapport à l'air supérieure à la vitesse de décrochage, puis (ii) l'inactivation des moyens de sustentation lorsque ladite vitesse de vol cible est atteinte, - une étape de vol selon une trajectoire programmée, assurée par les moyens de propulsion/traction, - une seconde étape de conversion comprenant : (i) une phase de décélération assurée par les moyens de propulsion/traction, jusqu'à ladite vitesse cible, puis (ii) une activation des moyens de sustentation lorsque ladite vitesse de vol horizontal cible est atteinte, de sorte à maintenir l'assiette et l'altitude jusqu'à une vitesse horizontale nulle située à l'aplomb du point d'atterrissage, et - une étape d'atterrissage vertical sur un point cible qui est assurée par les moyens de sustentation, éventuellement à une distance comprise entre 1 et 1,5m par rapport au sol ; - les moyens de propulsion/traction et les moyens de sustentation comprennent des moyens moteurs thermiques et/ou des moyens moteurs électriques ; - l'aérodyne comporte des moyens de mesure de la distance par rapport au sol local ; - la voilure comporte un intrados et un extrados, en ce que la voilure comporte plusieurs chambres traversantes qui sont terminées par une ouverture supérieure du côté de l'extrados et une ouverture inférieure du côté de l'intrados, et en ce que chaque rotor de sustentation est rapporté dans l'une desdites chambres traversantes ; dans ce cas, de préférence, l'ouverture supérieure et/ou l'ouverture inférieure desdites chambres traversantes sont munies de moyens pour leur obturation ; encore dans ce cas, de préférence, les rotors de sustentation consistent en des turbines ; - l'ouverture inférieure de l'une au moins des chambres traversantes est prolongée par une tuyère souple adaptée à être déployée par la mise en oeuvre des moyens de sustentation et à être repliée par la mise en oeuvre des moyens de propulsion. La présente invention concerne encore un procédé pour le pilotage d'un aérodyne selon l'invention, comprenant les étapes suivantes : - une étape de décollage vertical par rapport au point de décollage, par une activation des moyens de sustentation jusqu'à une hauteur haute cible, - une première étape de conversion comprenant : (i) une phase d'accélération horizontale générée par l'action combinée des moyens de propulsion et des moyens de sustentation de sustentation, qui maintiennent l'assiette proche de l'horizontale, jusqu'à atteindre une vitesse cible par rapport à l'air supérieure à la vitesse de décrochage (par exemple entre 1,05 et 1,3 fois la vitesse de décrochage), puis (ii) l'inactivation des moyens de sustentation lorsque ladite vitesse de vol cible est atteinte, - une étape de vol selon une trajectoire programmée, assurée par les moyens de propulsion, - une seconde étape de conversion comprenant : (i) une phase de décélération assurée par les moyens de propulsion, jusqu'à ladite vitesse cible (de l'ordre de 1,05 à 1,3 fois la vitesse de décrochage), puis (ii) une activation des moyens de sustentation lorsque ladite vitesse de vol horizontal cible est atteinte, de sorte à maintenir l'assiette et l'altitude jusqu'à une vitesse horizontale nulle située à l'aplomb du point d'atterrissage, et - une étape d'atterrissage vertical sur un point cible qui est assurée par les moyens de sustentation, correspondant éventuellement en un vol stationnaire selon une hauteur basse cible, par exemple comprise entre 1 et 1,5 m du sol local.

La présente invention concerne également l'aérodyne selon l'invention, comportant un support lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comportant des moyens de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé ci-dessus, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par l'aérodyne (en particulier par son système embarqué). DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La présente invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'un mode de réalisation particulier en relation avec les figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 montre un aérodyne du type aile volante conforme à l'invention, représenté selon une perspective orientée du côté extrados et de son nez ; - la figure 2 montre l'aérodyne du type aile volante selon la figure 1, représenté selon une perspective orientée du côté intrados et de son nez ; - la figure 3 montre l'aérodyne du type aile volante selon la figure 1, représenté vue de dessus ; - la figure 4 est une vue en coupe de l'aérodyne du type aile volante selon la figure 1, selon une coupe brisée à plans parallèles IV-IV représentée sur la figure 3 ; - la figure 5 montre l'aérodyne du type aile volante selon la figure 1, représenté selon une perspective orientée du côté intrados et de ses bords de fuite, dont les chambres traversantes sont prolongées par des manchons souples.

L'aéronef 1 (ou vecteur) selon l'invention, représenté sur les figures 1 à 5, consiste en un aérodyne sans pilote embarqué, avantageusement du type aile volante. Un tel aérodyne 1 est par exemple intéressant dans les domaines de la topographie, de la marine (recherche scientifique, pêche hauturière, etc.) ou de l'agriculture. Cet aérodyne 1 comporte une voilure fixe 2 équipée : - de moyens de propulsion/traction 3, désignés ci-après plus généralement moyens de propulsion 3, et - de moyens de sustentation 4, distincts desdits moyens de propulsion 3, intervenant dans une fonction de décollage et atterrissage verticaux. L'aérodyne 1 selon l'invention est ainsi apte à être piloté entre deux modes de vol : - un mode dit « sustentation », assuré par les moyens de sustentation 4, et - un mode dit « propulsion », assuré par les moyens de propulsion 3. Définitions générales Par « aérodyne », on entend en particulier un aéronef dont la sustentation provient d'une portance aérodynamique.

L'aérodyne 1 selon l'invention consiste avantageusement en un drone ou « unmanned air vehicle » (UAV). Dans ce cas, cet aérodyne 1 consiste en un petit véhicule aérien, sans pilote embarqué, généralement commandé à distance par ondes radioélectriques, qui peut être semi-autonome ou autonome.

Par « aile volante », on entend en particulier un aérodyne ne possédant pas d'empennage, et dont l'ensemble des différentes surfaces mobiles nécessaires à son pilotage est situé sur la voilure fixe 2. Sur la voilure fixe La voilure fixe 2 de l'aérodyne du type aile volante 1 a ici une forme générale en aile delta, qui se compose en l'espèce de deux ailes trapézoïdales simples à flèches positives. Cette voilure fixe 2 comporte un plan milieu 2', vertical et avant/arrière (représenté schématiquement par un axe sur les figures 1 à 3), orienté perpendiculairement au plan général horizontal dans lequel s'étend cette voilure fixe 2. Cette voilure fixe 2 comporte, de part et d'autre de ce plan milieu 2', des bords : - deux bords d'attaque 21, avant, ici rectiligne, qui se rejoignent en V sur un nez 22, et - deux bords de fuite 23, arrière. En particulier, les bords d'attaque 21 sont en flèche positive, formant chacun un angle inférieur à 90° avec le plan milieu 2' de la voilure 2.

Les bords de fuite 23 consistent ici avantageusement en des ailerons pour le contrôle de l'aérodyne 1 en roulis. La voilure fixe 2 comporte encore un intrados 25 (face inférieure) et un extrados 26 (face supérieure) assurant la portance. Tel que représenté sur la figure 3, cette voilure fixe 2 comporte encore un foyer F ou « centre aérodynamique », c'est-à-dire un point autour duquel une variation d'incidence n'engendre pas de variation de moment global. Le foyer F se situe généralement au quart de la corde aérodynamique moyenne C de la voilure fixe 2, à partir du bord d'attaque 21. Par « corde aérodynamique moyenne » (ou CAM), on entend en particulier la corde d'une aile rectangulaire, qui aurait la même surface, qui subirait la même force et dont le centre de poussée serait à la même position que l'aile considérée (pour un angle d'incidence donné). De manière classique en soi, cette corde aérodynamique moyenne peut être obtenue par des méthodes connues (par une formule mathématique ou par construction géométrique). Sur les figures 1 à 3, il peut encore être observé que la voilure fixe 2 définit un creux arrière de flèche 27, ménagé entre les deux bords de fuite 23. Sur ces figures 1 à 3, il peut aussi être remarqué que la voilure fixe 2 est terminée par des ailettes verticales marginales 28, faisant office de dérive (stabilité sur l'axe de lacet) et de « winglets » (diminution de la traînée induite). Sur les moyens de sustentation L'aérodyne 1 selon l'invention est équipé de moyens de sustentation 4 pour décollage et atterrissage verticaux, dit encore VTOL pour « Vertical Take Off and Landing ». Ces moyens de sustentation 4 sont du type multi-rotors, c'est-à-dire qu'ils comprennent plusieurs rotors de sustentation 41 entrainés chacun en io rotation autour d'un axe 41'. Ces moyens de sustentation 4 comprennent ici trois rotors de sustentation 41, à savoir : - un rotor de sustentation 411, avant, est ménagé à proximité du nez 22 de la voilure fixe 2 et sur le plan milieu 2' de ladite voilure fixe 2, et 15 - les deux autres rotors de sustentation 412, arrières, sont ménagés symétriquement de part et d'autre du plan milieu 2', à proximité chacun de l'un des bords de fuite 23. Les deux rotors de sustentation 412 arrières s'étendent avantageusement à une même distance du rotor de sustentation 411 avant. 20 Ces rotors de sustentation 41 définissent ainsi un triangle virtuel, isocèle ou équilatéral. Par ailleurs, ces rotors de sustentation 41 s'étendant avantageusement dans un même plan, ou avantageusement au moins dans des plans parallèles. 25 En l'espèce, les rotors de sustentation 41 sont chacun rapportés dans une chambre traversante 42 ménagée dans l'épaisseur de la voilure fixe 2 (visible en particulier sur la figure 4). Les chambres traversantes 42 ont avantageusement une forme générale cylindrique, de diamètre continu sur leurs hauteurs respectives. 30 Ces chambres traversantes 42 définissent chacune un axe longitudinal 42', vertical, s'étendant parallèlement les uns par rapport aux autres et parallèlement au plan milieu 2'. Comme représenté figure 4, chacune des chambres traversantes 42 est terminée par : 35 - une ouverture supérieure 421 du côté de l'extrados 26 et - une ouverture inférieure 422 du côté de l'intrados 25. Tel représenté sur la figure 5, selon une variante de réalisation, il peut être prévu une tuyère souple 5 (ou convergent) qui prolonge l'ouverture inférieure 422 de chaque chambre traversante 42.

Chaque tuyère souple 5 a avantageusement une forme tronconique, de section décroissante partant de l'ouverture inférieure 422, pour recréer une section convergente apte à faire converger le flux sortant en vue d'augmenter la poussée statique et le rendement en vol sustentation, dans une configuration déployée.

En l'espèce, la rotation du rotor de sustentation 41 associé génère une pression d'air à l'intérieur de cette tuyère souple 5, créant ainsi une coque stable, comparable à une manche à air ou à la jupe d'un aéroglisseur. Par exemple, cette tuyère souple 5 peut être réalisée dans un tissu. Une telle tuyère souple 5 a encore l'intérêt de ne pas nuire à la traînée en mode propulsion, puisqu'elle est apte à se coucher naturellement contre l'intrados 25 et l'ouverture inférieure 422 dans une configuration repliée, une fois le rotor de sustentation 41 associé arrêté et sous l'effet du vent relatif. Cet agencement « couché » de la tuyère souple 5 crée une obturation au passage naturel de l'air dans les chambres traversantes 42, avantageusement au moins dans le sens ouverture inférieure 422 vers ouverture supérieure 421, susceptible de réduire la traînée globale de l'aérodyne 1. L'ouverture supérieure 421 et/ou l'ouverture inférieure 422 des chambres traversantes 42 sont avantageusement munies de moyens alternatifs (ou complémentaires) pour leur obturation, par exemple une ou plusieurs pièces manoeuvrables (activement ou passivement) entre des positions ouverte et fermée (élytre, diaphragme, clapet par exemple). Les rotos de sustentation 41 consistent de préférence chacun en une turbine, c'est-à-dire avantageusement une hélice formant rotor portée par un stator et tournant à grande vitesse (par exemple entre 40 000 et 60 000 tours par minutes). Par ailleurs, les rotors de sustentation 41 assurent avantageusement un pilotage de l'axe de lacet lors du vol de l'aérodyne 1. A cet effet, le rotor de sustentation avant 411, et éventuellement l'un au moins des rotors de sustentation arrière 412 (voire les deux rotors de sustentation arrières 412), coopèrent avec des moyens 44 pour modifier l'inclinaison de leur(s) axe(s) de rotation 41' autour d'un axe de pivotement 44' confondu (pour le rotor de sustentation avant 411) ou parallèle (pour les rotors de sustentation arrière 412) au plan milieu 2' de la voilure 2.

Ces moyens de modification d'inclinaison 44 consistent par exemple en un servomoteur pour la manoeuvre du stator de la turbine. Chacun des rotors de sustentation 41 est entraîné en rotation par des moyens moteurs 45 (visibles figures 2 et 4), consistant par exemple en des moteurs électriques.

Les moyens moteurs 45 s'étendent ici en saillie de l'intrados 25. De manière alternative et préférée, ces moyens moteurs 45 sont agencés pour s'étendre dans l'épaisseur de la voilure 2, dans l'espace défini par l'extrados 26 et l'intrados 25. A cet effet, les moyens moteurs 45 entraînent les rotors 41 associés par l'intermédiaire : - d'un organe flexible (par exemple du type utilisé en modélisme naval de vitesse pour entrainer l'hélice avec un angle par rapport à la coque) ou - d'un train engrenage conique.

Sur les moyens de propulsion L'aérodyne 1 est équipé encore de moyens de propulsion 3 destinés à créer une force (poussée), qui résulte de l'accélération d'une masse d'air. Les moyens de propulsion 3 comprennent ici en une hélice 31 agencée sur le plan milieu 2' de la voilure 2, dans le creux arrière de flèche 27. L'hélice 31 et ici propulsive. De manière alternative ou complémentaire, il pourrait être prévu au moins une hélice tractrice. Ces moyens de propulsion 3 consistent avantageusement en des moyens de propulsion amovibles, permettant par exemple de modifier leurs moyens moteurs. Par exemple, l'hélice 31 est entraînée par des moyens moteurs 32 : - des moyens moteurs thermiques, par exemple pour les missions marines, ou - des moyens moteurs électriques, par exemple pour les missions topographiques.

Par ailleurs, les moyens de propulsion 3 sont avantageusement équipés de moyens de manoeuvre (non représentés) pour leur orientation de part et d'autre du plan milieu 2', c'est-à-dire avantageusement selon un degré de liberté en pivotement autour d'un axe de rotation vertical s'étendant dans le plan milieu 2'. Par exemple, ces moyens de manoeuvre consistent par exemple en un servomoteur. Cette particularité permet un pilotage de l'axe de lacet lors du vol de l'aérodyne 1.

Les moyens de propulsion 3 et les moyens de sustentation 4 peuvent être associés à une même source d'énergie, ou de préférence respectivement à deux sources d'énergies embarquées distinctes (non représentées). Dans ce second cas, de préférence, les moyens de propulsion 3 sont associés à leur propre source d'énergie (par exemple une batterie pour une propulsion électrique ou une source d'énergie thermique pour une propulsion thermique), et les moyens de sustentation 4 sont associés à leur propre source d'énergie (par exemple une batterie pour une sustentation électrique ou une source d'énergie thermique pour une sustentation thermique).

De préférence, les sources d'énergie sont prévues pour une sustentation électrique et une propulsion thermique. Sur le centre de gravité de l'aérodyne L'aérodyne 1 est encore structuré de sorte que le centre de gravité G est, d'une part, compatible avec les moyens de sustentation 4 et, d'autre part, en avant du foyer F de la voilure fixe 2. Cet agencement du centre de gravité G est assuré notamment par : - la distribution des masses dans l'aérodyne 1 (batteries, charges utiles, autopilote, géolocalisation, etc.), et - la flèche positive appliquée à la voilure fixe 2. En l'espèce, comme illustré sur la figure 3, l'aérodyne 1 est structuré de sorte que son centre de gravité G est ménagé entre, d'une part, le nez 22 de la voilure fixe 2 et, d'autre part, le foyer F de ladite voilure fixe 2.

De préférence, ce centre de gravité G est agencé de sorte que la marge statique (ms), dite encore « coefficient de stabilité », soit de l'ordre de 5 à 7 °/0. Par « marge statique », on entend le rapport de la distance entre le centre de gravité G et le foyer F, rapportée à la valeur de la longueur de la corde moyenne aérodynamique C. En outre, le centre de gravité G de l'aérodyne 1 est, au moins approximativement, confondu avec le barycentre B défini par les moyens de sustentation 4.

Par exemple, en considérant les axes de rotation 41' des rotors 41 comme les sommets d'un triangle virtuel T, le barycentre B est le point d'intersection des trois médianes de ce triangle virtuel T. Ce barycentre B est éventuellement pondéré des capacités respectives de poussé statique individuelles des rotors 41.

En pratique, la position de ce centre de gravité G est ajustée notamment par la flèche positive appliquée à la voilure fixe 2. Sur les moyens de commande L'aérodyne 1 selon l'invention intègre en outre des moyens de commande 6 (représentés schématiquement sur la figure 1), notamment pour le pilotage de ses moyens de propulsion 3 et de ses moyens de sustentation 4. Ces moyens de commande 6 interviennent notamment dans le pilotage : - des ailerons 23 pour le contrôle du roulis, - de la vitesse de rotation de chacun des rotors de sustentation 41, - de la vitesse de rotation du rotor de propulsion 31, - de l'inclinaison de l'axe de rotation du ou des rotors de sustentation 41 inclinables, autour de leurs axes de pivotement 44' respectifs, pour piloter l'axe de lacet. Les moyens de commande 6 consistent avantageusement en un système embarqué qui comprend des composantes électronique et informatique (programme d'ordinateur notamment), pour assurer avantageusement au moins certaines actions de manière autonome.

Ces moyens de commande 6 comprennent en particulier des moyens de conversion (dits encore « moyens de transition »), avantageusement sous la forme d'un programme d'ordinateur, qui sont adaptés à piloter les moyens de propulsion 3 et les moyens de sustentation 4, de sorte à assurer une transition de vol dudit aérodyne 1 (avantageusement autonome) entre le mode « sustentation » et le mode « propulsion » précités. Pour le pilotage de ces moyens de commande 6, l'aérodyne 1 comporte avantages différents capteurs (non représentés), notamment : - des moyens de mesure de la vitesse, par exemple des moyens du type accéléromètre, tube de Pitot ou antenne de Prandtl, - des moyens de mesure de la distance par rapport au sol local, par exemple un système de géolocalisation et/ou un capteur ultrason de proximité et - des moyens de maintien de l'assiette, par exemple une centrale inertielle. Les moyens de mesure de la distance par rapport au sol permettent la gestion de l'atterrissage et du décollage à vitesse verticale quasi nulle, et ainsi d'éviter d'endommager l'aérodyne 1. Par ailleurs, l'aérodyne 1 selon l'invention est équipé de moyens de capture, par exemple des moyens de capture d'image (photo, vidéo, etc.), fonction notamment de la mission. Procédé pour le pilotage de l'aérodyne selon l'invention Les moyens de commande 6 intègrent avantageusement un support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme pour le pilotage automatique de certaines au moins des phases de vol, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté sur l'ordinateur équipant ledit aérodyne 1.

Par « support d'enregistrement », on entend par exemple une mémoire mort (ROM), une mémoire vive (RAM), une mémoire FLASH. En l'espèce, le programme d'ordinateur comporte avantageusement des moyens de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé tel que décrit ci-dessous, lorsque ledit programme est exécuté sur par le système embarqué dudit aérodyne.

Tout d'abord, l'aérodyne 1 effectue une étape de décollage vertical par rapport au point de décollage, par une activation des moyens de sustentation 4, jusqu'à une hauteur haute cible (par exemple 3 à 10 m). Ensuite, l'aérodyne 1 effectue une première étape de conversion (mode sustentation vers mode propulsion) comprenant : (i) une phase d'accélération horizontale générée par l'action combinée des moyens de propulsion 3 et des moyens de sustentation 4, qui maintiennent une assiette proche de l'horizontale, jusqu'à atteindre une vitesse cible par rapport à l'air qui est supérieure à la vitesse de décrochage, puis (ii) l'inactivation des moyens de sustentation 4 lorsque ladite vitesse de vol cible est atteinte. Par exemple, la vitesse de décrochage est de l'ordre de 50 km/h ; et la vitesse cible est comprise entre 1,05 et 1,3 fois la vitesse de décrochage.

Une étape de vol est alors mise en oeuvre selon une trajectoire programmée, assurée uniquement par les moyens de propulsion 3. Cette étape de vol s'effectue par exemple à une vitesse moyenne de l'ordre de 70km/h (par exemple 1,3 à 3 fois la vitesse de décrochage). Pendant cette étape, l'aérodyne 1 effectue par exemple les opérations d'analyse de la zone prévue. En fin de mission, l'aérodyne 1 réalise une seconde étape de conversion (mode propulsion vers mode sustentation) comprenant : (i) une phase de décélération assurée par les moyens de propulsion 3, jusqu'à ladite vitesse cible (par rappel de l'ordre de 1,05 à 1,3 fois la vitesse de décrochage), puis (ii) une activation des moyens de sustentation 4 lorsque ladite vitesse de vol horizontal cible est atteinte, de sorte à maintenir l'assiette et l'altitude jusqu'à une vitesse horizontale nulle située à l'aplomb du point d'atterrissage. Une étape d'atterrissage vertical proprement dit, sur un point cible, peut alors être mise en oeuvre par le biais des moyens de sustentation 4. Dans ce cas, la descente est avantageusement contrôlée par un système de géolocalisation, puis par un capteur ultrason de proximité. Ce point cible correspond éventuellement en un vol stationnaire selon une hauteur basse cible, par exemple comprise entre 1 et 1,5 m du sol local.

Une telle hauteur basse cible est par exemple intéressante pour une prise en main de l'aérodyne 1 dans l'air, par un opérateur. Cette fonctionnalité peut être utile pour une récupération en mer au moyen d'une petite embarcation, du type zodiac par exemple.

La conversion en mode sustentation permet également un arrêt en plein ciel ou le balayage vertical de colonne d'air, par exemple pour la prise de mesures physiques ou d'images. Avantages de l'invention De manière générale, l'aérodyne 1 selon l'invention est extrapolable à différentes charges utiles et distances franchissables, permettant de couvrir l'intégralité des missions. Le fait de décoller et atterrir sans chocs, verticalement, permet l'utilisation de matériaux nobles qui offrent des performances aérodynamiques et structurelles élevées. En l'espèce, le fait de ne plus avoir à atterrir classiquement sur le ventre permet de s'affranchir de vitesses d'approches réduites et permet donc une liberté accrue de structure, avec par exemple une charge allaire forte (environ 80gr/dm2) par rapport à celle rencontrée classiquement dans le domaine de l'aéromodélisme (25-40gr/dm2). Il est également possible de voler à une vitesse supérieure (par exemple 70km/h), permettant aussi une amélioration des polaires par augmentation du nombre de Reynolds.25

Claims (11)

1. REVENDICATIONS- 1. Aérodyne sans pilote embarqué, comportant une voilure fixe (2) équipée de moyens de propulsion/traction (3), caractérisé en ce que ledit aérodyne (1) est équipé de moyens de sustentation (4) pour décollage et atterrissage verticaux, qui sont distincts desdits moyens de propulsion/traction (3) et qui comprennent plusieurs rotors de sustentation (41).
2. 2. Aérodyne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en une aile volante.
3. 3. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la voilure fixe (2) comporte deux bords d'attaque (21) qui se rejoignent sur un nez (22) et deux bords de fuite (23), en ce que les moyens de sustentation (4) comprennent trois rotors de sustentation (41) : - un rotor de sustentation (411), avant, est ménagé à proximité dudit nez (22) et sur le plan milieu (2') de ladite voilure fixe (2), et - les deux autres rotors de sustentation (412), arrières, sont ménagés symétriquement de part et d'autre du plan milieu (2'), à proximité chacun de l'un desdits bords de fuite (23), en ce que le rotor de sustentation (411) avant et/ou l'un au moins des rotors de sustentation (412) arrières coopèrent avec des moyens pour modifier l'inclinaison de leur(s) axe(s) de rotation (41') autour d'un axe de pivotement (44') confondu ou parallèle au plan milieu (2') de la voilure fixe (2).
4. 4. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la voilure fixe (2) est en flèche positive, avec des bords d'attaque (21) formant chacun un angle inférieur à 90° avec le plan milieu (2') de la voilure fixe (2), et en ce que le centre de gravité (G) dudit aérodyne (1) est : - ménagé entre le nez (22) de la voilure fixe (2) et le foyer (F) de ladite voilure (2), et - confondu, ou au moins approximativement confondu, avec le barycentre (B) défini par les moyens de sustentation (4), éventuellement pondéré de leurs capacités de poussé statique individuelles.
5. 5. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de conversion adaptés à piloter les moyens de propulsion/traction (3) et les moyens de sustentation (4), de sorte à assurer une transition de vol dudit aérodyne (1) entre - un mode sustentation, assuré par lesdits moyens de sustentation (4), et - un mode propulsion, assuré par lesdits moyens de propulsion/traction (3), lequel aérodyne (1) comporte un support lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comportant des moyens de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé suivant, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par ledit aérodyne (1) : - une étape de décollage vertical par rapport au point de décollage, par une activation des moyens de sustentation (4) jusqu'à une hauteur haute cible, - une première étape de conversion comprenant : (i) une phase d'accélération horizontale générée par l'action combinée des moyens de propulsion/traction (3) et des moyens de sustentation (4), qui maintiennent l'assiette proche de l'horizontale, jusqu'à atteindre une vitesse cible par rapport à l'air supérieure à la vitesse de décrochage, puis (ii) l'inactivation des moyens de sustentation lorsque ladite vitesse de vol cible est atteinte, - une étape de vol selon une trajectoire programmée, assurée par les moyens de propulsion/traction (3), - une seconde étape de conversion comprenant : (i) une phase de décélération assurée par les moyens de propulsion/traction (3), jusqu'à ladite vitesse cible, puis (ii) une activation des moyens de sustentation (4) lorsque ladite vitesse de vol horizontal cible est atteinte, de sorte à maintenir l'assiette et l'altitude jusqu'à une vitesse horizontale nulle située à l'aplomb du point d'atterrissage, et - une étape d'atterrissage vertical sur un point cible qui est assurée par les moyens de sustentation (4), éventuellement à une distance comprise entre 1 et 1,5m par rapport au sol.
6. 6. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de propulsion/traction (3) et les moyens desustentation (4) comprennent des moyens moteurs (32, 45) thermiques et/ou des moyens moteurs (32, 45) électriques.
7. 7. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la distance par rapport au sol local.
8. 8. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la voilure (2) comporte un intrados (25) et un extrados (26), en ce que la voilure (2) comporte plusieurs chambres traversantes (42) qui sont terminées par une ouverture supérieure (421) du côté de l'extrados (26) et une ouverture inférieure (422) du côté de l'intrados (25), et en ce que chaque rotor de sustentation (41) est rapporté dans l'une desdites chambres traversantes (42).
9. 9. Aérodyne selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouverture supérieure (421) et/ou l'ouverture inférieure (422) desdites chambres traversantes (42) sont munies de moyens pour leur obturation (5).
10. 10. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les rotors de sustentation (41) consistent en des turbines.
11. 11. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'ouverture inférieure (422) de l'une au moins des chambres traversantes (41) est prolongée par une tuyère souple (5) adaptée à être déployée par la mise en oeuvre des moyens de sustentation (4) et à être repliée par la mise en oeuvre des moyens de propulsion (3).25