Brevet FR3085083A1 — publié le 20200221

Description Titre de l'invention : Aéronef [0001] La présente invention concerne un aéronef, en particulier un aéronef entièrement électrique, à décollage et atterrissage vertical ("vertical take-off and landing", VTOL). [0002] On désigne par VTOL, dans la technique aérospatiale, au-delà des définitions lin- guistiques, tous types d'avions, drones ou fusées qui possèdent la capacité de décoller et d'atterrir à nouveau essentiellement verticalement et sans piste de décollage et d'atterrissage. Ce terme collectif est utilisé ci-dessous au sens large et inclut non seulement les avions à voilure fixe avec des surfaces portantes, mais également les giravions tels que les hélicoptères, les autogires et les girodynes et des hybrides tels que les hélicoptères hybrides ou combinés ainsi que les convertiplanes. Sont également inclus les aéronefs ayant la capacité de décoller et d'atterrir sur des pistes particulièrement courtes ("short take-off and landing", STOL), de décoller sur des pistes courtes mais (l'atterrir verticalement ("short take-off and vertical landing", STOVL) ou de décoller verticalement mais d'atterrir horizontalement ("vertical take-off and horizontal landing", VTHL). [0003] Le document US 5,716,032 A décrit un système d'atterrissage automatique pour guider un aéronef sans pilote le long d'une trajectoire déterminée jusqu'à un point prédéterminé au sol. Le système contient un dispositif de traitement d'image dans un processeur de compensation de mouvement qui calcule les paramètres de l'aéronef. Ces calculs se basent sur le mouvement d'éléments dans la vidéo d'un capteur d'imagerie à bord de l'aéronef. Le processeur de compensation de mouvement mesure également l'éloignement entre deux balises qui sont éloignées l'une de l'autre d'une distance connue de chaque côté du point de placement visible. Un processeur de commande de rétablissement au sol calcule des ordres pour l'autopilote qui corrige la trajectoire de vol de l'aéronef. L'image vidéo peut soit être transmise par le biais d'une liaison de données à la station au sol soit le traitement d'image peut être effectué à bord de l'aéronef. [0004] Un système d'approche d'atterrissage de précision d'aéronef selon le document DE 60 106 446 T2 détermine la position de l'aéronef en temps réel par mesure d'un temps écoulé entre un signal d'interrogation et un signal de réponse du transpondeur dans une pluralité de lieux prédéterminés. Lc système acquiert un positionnement précis de l'aéronef par mesure de la phase différentielle de réponse du transpondcur afin de calculer un angle d'approche. [0005] L'approche selon l'invention repose sur la connaissance du fait que les atterrissages verticaux doivent s'effectuer sur des sites d'atterrissage petits et densément construits sur une piste de vol prédéfinie précisément, afin d'éviter de heurter ou de perturber 2 d'autres utilisateurs, des véhicules, des piétons, etc. [0006] L'approche proposée tient compte en outre du fait que des systèmes à bord ex- trêmement précis pour la localisation spatiale et la compréhension de la position sont en général lourds et chers. [0007] L'invention repose finalement sur la constatation du fait que l'approche correcte sur des sites d'atterrissage déterminés, par exemple des sites d'atterrissage d'hélicoptères, devrait être bien connue et qu'il n'est donc pas nécessaire que chaque aéronef à l'approche acquière automatiquement cette connaissance. Au contraire, il suffit de lui communiquer de manière appropriée comment suivre la trajectoire de vol prévue. [0008] Au vu de cet antécédent, l'invention propose un aéronef, en particulier un aéronef en- tièrement électrique, capable de décoller et d'atterrir verticalement dans le sens indiqué ci-dessus caractérisé en ce que : [0009] l'aéronef présente un appareil de radiodétection à zone proche et [0010] l'appareil de radiodétection à zone proche est prévu pour détecter ou reconnaître une trajectoire de vol qui est prédéfinic à l'aide d'une détection de position de l'aéronef par une station au sol. [0011] Un avantage de ce système de détection à base de radar réside dans le fait qu'il peut être utilisé en mettant à profit des signes et des symboles prédéfinis simples même dans des conditions de visibilité défavorables. [0012] D'autres configurations avantageuses de l'invention sont indiquées ci-après. En par- ticulier, l'aéronef selon l'invention est caractérisé en ce que : [0013] l'aéronef comprend en outre un logiciel de détection pour concevoir des symboles dé- terminés et [0014] la trajectoire de vol est prédéfime par les symboles ; [0015] l'appareil de radiodétection à zone proche est prévu pour lh-e les symboles d'un affichage liquide ferroélectrique et [0016] la trajectoire de vol est prédétinie au moyen de l'affichage liquide ; [0017] l'aéronef présente un entraînement entièrement électrique ; [0018] l'aéronef comprend des surfaces portantes coudées ou pliées ou pouvant être coudées ou pliées ; [0019] l'aéronef comprend un système de batterie rapidement rechargeable ; [0020] l'aéronef comprend des hélices carénées fixées horizontalement pour le décollage et l'atterrissage ; [0021] l'aéronef présente des lamelles et [0022] les hélices carénées horizontales peuvent être recouvertes de manière sélective au moyen des lamelles ; [0023] l'aéronef comprend des hélices carénées fixées verticalement pour générer une force de propulsion ; 3 [0024] l'aéronef peut au choix être commandé de manière entièrement autonome. [0025] Ainsi, l'aéronef peut donc être muni par exemple de surfaces portantes coudées ou pouvant être coudées de manière sélective. Une variante correspondante augmente la surface active des ailes en vol horizontal sans toutefois agrandir la surface au sol de l'aéronef. [0026] En outre, l'aéronef peut disposer d'un système de batterie rapidement rechargeable qui fournit l'énergie d'entraînement pour le décollage et l'atterrissage verticaux ainsi que pour le vol horizontal et qui permet une recharge rapide de l'aéronef au sol. [0027] Pour l'entraînement de l'aéronef, on peut utiliser dans ce cas, au lieu de rotors à mouvement libre, plusieurs hélices carénées (" ducted fans") de différentes tailles, qui sont connues en dehors de la technique aérospatiale par exemple par les véhicules à coussin d'air ou les hydroglisseurs. Le boîtier cylindrique entourant l'hélice permet de réduire considérablement, dans une telle forme de réalisation, les pertes de poussée ducs à des tourbillons au niveau des pointes de pales. Des hélices carénées appropriées peuvent être orientées horizontalement ou verticalement, peuvent être réalisées de manière à pouvoir pivoter entre deux positions ou peuvent être couvertes, en vol horizontal, par des lamelles (connues sous la dénomination anglo-saxonne de "louvers") pour des raisons aérodynamiques. En outre, une simple génération de poussée horizontale peut être envisagée au moyen d'hélices carénées fixes. [0028] Finalement, en plus d'un fonctionnement de préférence entièrement autonome de l'aéronef, on peut considérer également de prévoir une commande manuelle par des pilotes humains suffisamment qualifiés, ce qui confère au dispositif selon l'invention une très grande souplesse de manipulation. [0029] Un exemple de réalisation de l'invention est illustré dans le dessin et sera décrit ci- dessous plus en détail. [0030] [fig.1] illustre la solution proposée. [0031] La figure unique illustre les caractéristiques constructives d'une configuration préférée de l'aéronef selon l'invention 10. Le système dans l'aéronef 10 comprend un appareil de radiodétection à zone proche 11 orienté vers le sol et un logiciel de détection simple qui interprète des symboles et des signes prédéfinis qui sont lus à nouveau à l'aide de la réflexion des ondes radio par un affichage liquide ferroélectrique 15. [0032] La station au sol 14 comprend pour sa part un système de détection de position 13 dont la combinaison de capteurs permet une lecture précise de la position de l'aéronef 10 pal- rapport à la station au sol 14, l'affichage liquide 15 au sol servant au guidage ainsi qu'une commande appropriée. [0033] Le système de station au sol 14 pour la détection de position 13 détecte avec une grande précision la position relative de l'aéronef 10 par rapport à la station au sol 14. Un tel système de localisation peut être une combinaison de différents capteurs (caméra, radar, lidar etc.) qui sont disposés éventuellement différemment afin d'améliorer la précision de la détection de position 13. Cc module de capteur n'a pas besoin d'être léger ou à faible consommation de courant et peut de ce fait être fabriqué de manière économique. [0034] La commande de la station au sol 14 mémorise une trajectoire de vol 12 prédéfinie pour l'approche. Par comparaison de cette trajectoire de vol 12 et de la position actuelle de l'aéronef 10, la commande calcule les mouvements nécessaires de l'aéronef 10 ainsi que ses vitesses pour suivre la trajectoire de vol 12. La direction de déplacement respective et sa vitesse sont illustrées sur l'affichage liquide 15 par des flèches ou des nombres directionnels correspondant. L'appareil de radiodétection à zone proche 11 lit lesdits signes ou nombres et les transmet au régulateur de vol qui réagit de manière correspondante. [0035] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 5