Brevet FR2903380A1 — publié le 20080111

-1- Dans un premier temps, la présente invention concerne la disposition particulière de quatre moteurs à hélice autour d'une aile d'un aéronef à voilure fixe, permettant de contrôler celui-ci, en vol horizontal, sans aucune gouverne. Ceci est rendu possible par le simple intermédiaire des vitesses de rotations de ces quatre moteurs disposés en rectangle de manière symétrique par rapport à l'axe du fuselage et tournant deux à deux dans le même sens pour les moteurs diagonales, et deux à deux dans le sens opposé pour les moteurs du même coté. En effet, chaque moteur à hélice crée une force de poussée et un moment qui sont proportionnels à leur vitesse de rotation, et la disposition de ceux-ci de cette façon, permet d'avoir la possibilité de contrôler tous les mouvements de rotation de l'aéronef autour de son centre de gravité, et donc de permettre de le manoeuvrer. Les quelques calculs suivant vont permettrent d'établir ces lois de manière un peu plus rigoureuse de manière à préciser les forces et moments en jeu. Considérons la figure 1. Soit ni la vitesse angulaire de rotation du moteur i, w la vitesse angulaire de rotation de l'appareil autour de l'axe de l'indice qui suit, 1 la longueur entre le point C et l'axe d'un moteur, b et d des constantes, I l'inertie du rotor et enfin i le couple par rapport à l'axe de l'indice qui suit. Nous pouvons alors établir les relations concernant les couples. Somme des couples, explicitée dans les 3 axes (x, y, z) : ix = bl ((5)4)2 û (522)2) + I wy (n1 + 523 û 522 û 524) Ty=bl((523)2-(Q1)2)+Iwx(û521 ûn3+S22+S24) tz = d ((Q2)2 + (Q4)2 û (Q 1)2 (Q3)2) En négligeant les vitesses angulaires de rotation w, et en exprimant les sommes des couples dans les 3 axes (u, v, z), on 30 obtient les relations simplifiées : iu = k 1 ((524)2 + (521)2 û (Q2)2 û (523)2) iv = k2 ((Q2)2 + (Q3)2 û (Q1)2 û (Q2)2) iz = k3 ((Q2)2 + (524)2 û (Q1)2 û (523)2) Ces quelques relations donnent la possibilité de définir avec 35 une certaine précision les vitesses de rotations des moteurs en fonction des manoeuvres que l'on veut réaliser, et donc les algorithmes d'automatiques qui vont en découler. 2903380 -2- En effet, d'après les équations précédentes, on peut en conclure que : - Des vitesses de rotations identiques pour les 4 moteurs annuleront la somme des moments de l'aéronef, qui disposera 5 d'une poussée globale dans l'axe z. (figure 1) S~1 =S~3=SZ2=n4 d'où Tu=Tv=Tz=O. - La variation symétrique des vitesses de rotations des moteurs (1)/(3) et (2)/(4) n'engendrera pas de variation de poussée globale, mais engendrera une variation de la somme des moments ce qui 10 aura un effet sur le roulis. (figure 2 et 3) - La variation symétrique des vitesses de rotations des moteurs (1)/(2) et (3)1(4) n'engendrera pas de variation sur la somme des moments, mais engendrera une variation des poussées ce qui aura un effet sur le tangage. (figure 4 et 5) 15 - La variation symétrique des vitesses de rotations des moteurs (1)/(4) et (2)/(3) n'engendrera pas de variation sur la somme des moments, mais engendrera une variation des poussées ce qui aura un effet sur le lacet. (figure 6 et 7) Dans un deuxième temps, cette invention permet en tant 20 qu'application, la possibilité de disposer d'un nouveau type de drones convertibles, capables de vol vertical ou de vol horizontal, (figure 8 et 9) : En effet, il s'avère un fait très intéressant dans le cadre de ce développement, c'est qu'il existe une configuration assez répandue 25 dans le monde des micro et mini drones : le quadri-rotor. C'est une configuration qui utilise différemment les mêmes propriétés de forces et de moments mises en jeu que dans le cadre de cette disposition de 4 moteurs, mais ceci sans voilure fixe, et qui plus et, adapté au vol vertical. C'est pour cette raison qu'il est très envisageable d'utiliser cette même disposition pour ces deux types de vol. Ce drone convertible dispose donc d'une configuration identique pour le vol horizontal et pour le vol vertical, il n'a besoin de seulement 4 commandes (vitesses de rotation des moteurs) pour pouvoir évoluer quelque soit son type de vol, et ne contient aucune partie mobile. REVENDICATIONS 1) Contrôle dynamique d'un aéronef à voilure fixe, en vol horizontal, sans aucune gouverne, par l'intermédiaire de 4 moteurs disposés autour d'une aile, en rectangle de manière symétrique par rapport à l'axe du fuselage et tournant deux à deux dans le même sens pour les moteurs diagonales, et deux à deux dans le sens opposé pour les moteurs du même coté. 2) Système de drone convertible, selon la revendication 1, capable de vol vertical ou de vol horizontal, sans aucune modification de forme, dans une configuration identique dans les deux cas.