Brevet FR2912513A1 — publié le 20080815

Radar aéroporté notamment pour drone La présente invention concerne un radar aéroporté notamment pour drone. Cette invention trouve son application principale dans le domaine des drones tactiques. Les drones tactiques évoluent dans des couches d'altitudes moyennes comprises entre 4000 et 5000 mètres. Ce type de drone peut notamment être utilisé à des fins de cartographie d'un territoire. Les drones tactiques peuvent, à ce titre, embarquer un radar SAR, ou Synthetic Aperture Radar en langage anglo-saxon, signifiant radar à synthèse d'ouverture. Les drones tactiques trouvent aussi leur application dans des missions de surveillance de territoire notamment en embarquant un radar de type GMTI signifiant en langage anglo-saxon Ground Moving Target Identificator, ou identificateur de cibles mobiles au solä Les drones tactiques peuvent notamment être transportés sur un théâtre d'opérations. A cette fin, il est important d'optimiser le volume et la masse des systèmes embarqués. Ceci permet d'une part de faciliter le transport des drones et leur manipulation, et d'autre part d'accroître leur autonomie en vol, en embarquant notamment le plus de carburant possible. D'autre part, les drones tactiques subissent lors de l'atterrissage des chocs relativement violents notamment dus à un environnement qui n'est pas toujours adapté à l'atterrissage d'un aéronef. Les radars généralement situés sous le ventre du drone sont fortement dégradés en cas de mauvais atterrissage. Actuellement, les dispositifs de radar embarqués à bord de drones possèdent une structure fixe de type cylindrique située sur la partie ventrale du drone. La structure fixe est composée d'un radôme en matériaux composites. Cette structure est, par construction, relativement fragile et coûteuse à remplacer en cas de dégradations. L'antenne du radar est portée par une structure mobile située notamment à l'intérieur du radôme. Ce type de dispositif radar est particulièrement volumineux. Usuellement d'autres composants du radar tels que des cartes électroniques nécessaires au traitement d'un signal radar émis ou reçu par l'antenne ainsi que des cartes analogiques, une alimentation électrique et un émetteur de puissance sont positionnés à l'intérieur du drone par exemple ou dans la partie supérieure du radôme, la partie inférieure étant dédiée à l'antenne. Ainsi l'antenne mobile est reliée aux autres composants du radar par une structure câblée notamment à base de joints tournants. L'émetteur de puissance du radar dissipant beaucoup de chaleur, il est nécessaire de lui associer des moyens de refroidissement qui se trouvent également dans le radôme. Ces moyens de refroidissement peuvent être par exemple des ventilateurs brassant l'air autour de l'émetteur de puissance et des cartes électroniques dissipant-elles aussi de la chaleur. Tous ces éléments conduisent à l'utilisation de radars embarqués qui, en plus d'être peu robustes, sont encombrants et lourds. Un but de l'invention est notamment de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un radar aéroporté comportant notamment : • une première structure solidaire mécaniquement d'un aéronef embarquant le radar, possédant un degré de liberté en rotation par 20 rapport à l'aéronef selon un premier axe ; • une deuxième structure solidaire mécaniquement de la première structure, possédant un degré de liberté en rotation par rapport à la première structure selon un deuxième axe concourant avec le premier axe 25 • une antenne de réception et d'émission d'ondes électromagnétiques, ladite antenne étant fixée sur la deuxième structure ; • un module électronique assurant le traitement des ondes électromagnétiques émises ou reçues par l'antenne, ledit module électronique étant fixé sur la deuxième structure. 30 Le premier axe est par exemple perpendiculaire au deuxième axe. La peau externe de la deuxième structure comporte notamment un radôme hublot situé en regard de l'antenne. Le radar selon l'invention comporte également un émetteur de puissance situé sur la deuxième structure, en contact mécaniquement avec 35 la peau externe de la deuxième structure. La peau externe de la deuxième structure peut comporter des ailettes en contact mécaniquement avec l'émetteur de puissance. La peau externe de la deuxième structure peut également comporter une partie renforcée située en regard du module électronique. La première structure peut être par exemple de forme cylindrique. La deuxième structure peut être dans premier un mode de réalisation de forme sphérique. La deuxième structure peut être dans un autre mode de réalisation de forme cylindrique. Le radar selon l'invention a notamment pour principaux avantages d'être robuste et de permettre d'optimiser les coûts de production et de maintenance du radar. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, et faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : un exemple d'un radar selon l'invention aéroporté par un drone ; • la figure 2a : un exemple d'une structure en élévation du radar selon l'invention , • la figure 2b : un exemple d'une structure circulaire du radar selon l'invention , • la figure 3 : un exemple de disposition de différents composants du radar dans la structure en élévation du radar selon l'invention. La figure 1 représente un exemple de drone tactique 1 équipé d'un radar 3 selon l'invention. Le radar 3 est fixé sur la partie ventrale 2 du drone 1. La structure externe du radar 3 se compose d'une première structure 4, par exemple de forme cylindrique, solidaire de la structure externe du drone 1, et d'une deuxième structure 5, sous la forme d'une portion de sphère, solidaire de la première structure cylindrique 4. La structure externe du radar 3 possède donc une forme en goutte d'eau particulièrement aérodynamique. La forme de la structure de radar 3 permet au drone 1 d'avoir une traînée aérodynamique liée à la présence du radar 3 optimale. Les figures 2a et 2b représentent un exemple de réalisation d'un radar 3 selon l'invention. La première structure cylindrique 4 comporte notamment deux parties 20, 21 solidaires l'une de l'autre. La première partie 20 est fixée sur le drone 1. Elle peut se présenter sous la forme d'une couronne 20 possédant des oreilles saillantes 22. Les oreilles 22, qui peuvent être quatre par exemple, permettent de fixer notamment au moyen de vis le radar 3 sur le drone 1. La deuxième partie 21 est par exemple un cylindre mobile creux 21 possédant un degré de liberté en rotation par rapport à la couronne 20. Le cylindre 21 est en rotation autour d'un premier axe 23. Le premier axe 23, dit axe circulaire 23, passe notamment par le centre de la couronne 20 et du cylindre 21. L'axe circulaire 23 est dit axe porteur car il porte l'ensemble des parties mobiles en rotation du radar 3. Le mouvement de rotation du cylindre 21 peut être assuré par un premier moteur couple de forme annulaire 24 situé par exemple à l'intérieur de la couronne 20. Le premier moteur 24 comporte un stator et un rotor non représentés sur les figures 2a et 2b. Le stator du premier moteur 24 est par exemple solidaire de la couronne 20 fixe et le rotor du premier moteur 24 est alors solidaire du cylindre 21 mobile. Un axe 25, par exemple cylindrique, est relié en chacune de ses extrémités aux bords intérieurs du cylindre 21. L'axe cylindrique 25 est orienté selon un deuxième axe 26, dit axe d'élévation 26 car il permet d'orienter le radar 3 en élévation. L'axe d'élévation 26 est donc un axe porté par la structure cylindrique 4. L'axe d'élévation 26 est notamment perpendiculaire à l'axe circulaire 23. L'axe circulaire 23 et l'axe d'élévation 26 sont concourants. La deuxième structure sphérique 5 est mobile en rotation autour de l'axe d'élévation 26, à ce titre la structure sphérique 5 est appelée structure d'élévation 5. La structure d'élévation 5 se trouve en partie à l'intérieur du cylindre 21. La structure d'élévation 5 peut également se présenter, dans une autre réalisation, sous la forme d'un cylindre dont l'axe central peut être l'axe d'élévation 26. Un deuxième moteur couple 30, par exemple de forme annulaire, permet à la structure d'élévation 5 de tourner autour de l'axe d'élévation 26. Le deuxième moteur 30 peut comporter un stator et un rotor non représentés sur les figures 2a et 2b. Le stator du deuxième moteur 30 est par exemple solidaire de l'axe cylindrique 25 et le rotor du deuxième moteur 30 est solidaire de la structure d'élévation 5. La structure d'élévation 5 comporte notamment en peau externe un radôme hublot 27. Le radôme hublot 27 est une portion de sphère réalisée dans un matériau composite perméable aux ondes électromagnétiques. Un radôme est généralement placé devant une antenne radar. La figure 2b représente notamment la structure d'élévation 5 sans le radôme hublot 27. Le radôme hublot 27 se trouve positionné sur la structure d'élévation 5 devant une antenne 28 du radar 3. L'antenne 28 est mécaniquement solidaire de la structure d'élévation 5. Le radôme hublot 27 peut être fixé sur la structure d'élévation 5 au moyen de vis par exemple, afin d'être facilement démontable pour accéder notamment à l'antenne 28. Sur le radar 3 selon l'invention, le radôme hublot 27 ne couvre donc pas l'ensemble de la structure externe du radar 3. La structure d'élévation 5 peut effectuer une rotation autour de l'axe d'élévation 26 de 360 degrés. Ceci permet notamment de placer le radôme hublot 27 à l'intérieur du cylindre 21 afin de le protéger contre une éventuelle dégradation qui peut être due par exemple à un atterrissage brutal. La structure d'élévation 5 peut également comporter en peau externe, à l'opposé du radôme hublot 27 par rapport au centre de la structure d'élévation 5, un capot: amovible renforcé, non représenté sur les figures 2a et 2b. Ce capot permet d'apporter une protection accrue contre les chocs lorsque le radôme hublot 27 est orienté vers l'intérieur du cylindre 21. La structure d'élévation 5 comporte également une surface composée d'ailettes 29 qui facilitent des échanges calorifiques entre l'intérieur de la structure d'élévation 5 et l'air ambiant extérieur au radar 3. Entre la structure d'élévation 5 et la structure cylindrique 4 se trouve notamment un câble tournant 31 qui permet de relier les équipements situés à l'intérieur de la structure d'élévation 5 avec le corps du drone 1. Le câble tournant 31 est composé de différents câbles permettant notamment de fournir un courant d'alimentation aux différents équipements du radar 3. Le câble tournant 31 permet également une transmission des commandes numériques des différents équipements ainsi que des deux moteurs 24, 30 du radar 3. La figure 3 représente une vue de composants internes au radar 3 selon l'invention. La figure 3 présente donc un exemple de disposition des principaux composants du radar 3 situés à l'intérieur de la structure 1 o d'élévation 5. Derrière l'antenne 28 se trouve un module électronique comportant notamment une carte mère électronique 40 permettant d'interconnecter des cartes filles électroniques 41 faisant également partie du module électronique du radar 3. Les cartes filles 41 sont par exemple situées 15 derrière la carte mère 40. Elles permettent notamment le traitement en émission et en réception des signaux radars. Les cartes filles 41 sont par exemple positionnées perpendiculairement à l'antenne, les unes au-dessus des autres. Un capot 44 démontable, situé à l'opposé du radôme hublot 27 en peau externe de la structure d'élévation 5, facilite l'accès aux cartes 20 électroniques filles 41. Un émetteur de puissance 42 du radar 3 est positionné à l'intérieur de la structure sphérique 5 en contact avec les ailettes 29. Ceci permet à la chaleur, diffusée par l'émetteur de puissance 42 en fonctionnement, de se dissiper. L'émetteur de puissance 42 est ainsi avantageusement refroidi par l'air extérieur. 25 Sur la figure 3, une centrale inertielle 43 est également représentée. La centrale inertielle 43 permet notamment de fournir la position du radar 3 aux différents équipements du drone 1. Les différents composants 28, 40, 41, 42, 43, du radar 3 sont disposés à l'intérieur de la structure sphérique 5 de telle manière que leur 30 centre de gravité se trouve à l'intersection des axes circulaire 23 et d'élévation 26. Ceci permet d'équilibrer la masse du radar afin de faciliter les rotations de la structure d'élévation 5 et de la structure cylindrique 4. Ceci peut également permettre d'éviter l'ajout de masses inertielles supplémentaires pour équilibrer le radar 3 selon l'invention. 35 La structure du radar 3 selon l'invention permet avantageusement de minimiser la masse du radar 3 embarqué en s'affranchissant notamment des ventilateurs et des masses inertielles habituellement employées dans ce type de dispositif. Le radar 3 selon l'invention possède également l'avantage d'avoir un volume optimisé facilitant notamment le transport et la manipulation d'un drone équipé d'un tel radar 3. Le volume avantageusement dégagé à l'intérieur du drone 1, ~o occupé auparavant par des équipements comme les ventilateurs ou les cartes électroniques, peut permettre d'embarquer une quantité de carburant plus importante afin de gagner en autonomie de vol. Avantageusement, la structure du radar 3 selon l'invention possède une bonne aérodynamique permettant ainsi au drone de limiter une 15 surconsommation liée à la présence du radar 3. Ceci permet également d'accroître l'autonomie en vol du drone 1 par rapport à un drone équipé d'un radar classique. Un autre avantage du radar 3 selon l'invention est d'être robuste : sa structure permet avantageusement de protéger des surfaces fragiles 20 comme le radôme hublot 27 et d'exposer des surfaces renforcées comme le capot 44. La structure du radar 3 selon l'invention possède avantageusement un coût de production minimal. En effet, le radôme en matériaux composites est relativement onéreux à produire. Le radar 3 selon 25 l'invention utilise donc avantageusement un radôme hublot 27 de taille réduite. De plus le radôme hublot 27 étant une portion de sphère, une ébauche en forme de sphère en matériaux composites permet de produire plusieurs radômes hublots 27. Ceci permet avantageusement de réduire le coût de production unitaire du radôme hublot 27. 30 Avantageusement, la structure du radar 3 selon l'invention permet de diminuer les coûts de maintenance du radar 3 : les différents composants du radar 3 sont facilement accessibles et démontables en enlevant soit le radôme hublot 27 soit le capot 44. Ceci permet avantageusement le remplacement d'une pièce défectueuse sans démonter l'ensemble du radar 35 3. REVENDICATIONS 1. Radar aéroporté (3) caractérisé en ce qu'il comporte : • une première structure (4), solidaire mécaniquement d'un aéronef (1) embarquant le radar (3), possédant un degré de liberté en rotation par rapport à l'aéronef (1) selon un premier axe (23) ; • une deuxième structure (5), solidaire mécaniquement de la première structure (4), possédant un degré de liberté en rotation par rapport à la première structure (4) selon un deuxième axe (26) concourant avec le premier axe (23) ; • une antenne (28) de réception et d'émission d'ondes électromagnétiques, ladite antenne (28) étant fixée sur la deuxième structure (5) ; • un module électronique (40, 41) assurant le traitement des ondes électromagnétiques émises ou reçues par l'antenne (28), ledit module électronique (40, 41) étant fixé sur la deuxième structure (5). 2. Radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier axe (23) est perpendiculaire au deuxième axe (26). 3. Radar selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la peau externe de la deuxième structure (5) comporte un radôme hublot (27) situé en regard de l'antenne (28). 4. Radar selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisée qu'il comporte un émetteur de puissance (42) situé sur la deuxième structure (5), en contact mécaniquement avec la peau externe de la deuxième structure (5). 5. Radar selon la revendication 4, caractérisé en ce que la peau externe de 30 la deuxième structure (5) comporte des ailettes (29) en contact mécaniquement avec l'émetteur de puissance (42). 10 6. Radar selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la peau externe de la deuxième structure (5) comporte une partie renforcée (44) située en regard du module électronique (40, 41). 7. Radar selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première structure (4) est de forme cylindrique. 8. Radar selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième structure (5) est de forme sphérique. 9. Radar selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la deuxième structure (5) est de forme cylindrique.