Brevet FR3120227A1 — publié le 20220902

¤ HOVERS Lois de commandes évoluées permettant de commander l'aéronef déposé au titre des dessins et modèles à l'INPI le 2 octobre 2020 par Cédric Lefort, référence : 2020-4430 Dessins et modèles déposés: Description de l'aéronef : L'aéronef défini dans le titre a des capacités de vols hybride, en mode hélicoptère et en mode avion. C'est-à-dire qu'il peut évoluer en vol selon plusieurs stratégies. Le mode hélicoptère permet au modèle de se déplacer précisément sur tous les axes Le mode avion permet au modèle de se déplacer longitudinalement, afin d’optimiser son autonomie grâce à sa voilure. Il est donc capable de conserver une attitude neutre lors de vols verticaux, horizontaux, obliques et stationnaires. L'opposant donc aux hélicoptères/multirotors dont toute translation nécessite une inclinaison du/des rotor(s) et donc de l'ensemble de la cellule. La principale faculté de cette gestion d'attitude est de permettre de diminuer de manière considérable les phénomènes de traînées apparaissant lors de ces mêmes translations. Donnant par conséquent des capacités opérationnelles supérieures aux modèles hybrides de configurations plus classiques lors d’utilisation par fort vent. Cela offre également la possibilité d'adapter une attitude de manière indépendante au déplacement du modèle. Un vol vertical peut par exemple s'effectuer avec une assiette et/ou inclinaison déterminée en fonction de la nature de la zone d'atterrissage/décollage, potentiellement non plane ou en mouvement. 1. Définition des moyens de contrôle du modèle. Deux plans d’ailes en configuration tandem. Quatres parties mobiles sur les extérieurs de chaque demi ailes, disposant chacune de leur propre actionneur contrôlé de manière indépendante. Schéma axes (1) 4 ailerons répartis sur sa voilure qui participent au contrôle du roulis et du tangage, comme pour un avion classique. Chaque aileron est contrôlé individuellement pour effectuer ces actions durant toutes les phases de vol. Ils participent au maintien de l’assiette. (2) Deux groupes moto-propulseurs répartis entre les ailes de l'appareil, à droite et à gauche du corps central permettent la sustentation de l'appareil en mode de vol vertical et la poussée nécessaire en mode de vol longitudinal. Les rotations des rotors tournent à l'inverse l'un de l'autre pour annuler le couple global, ils sont dits contra-rotatifs. (3) Les groupes moto-propulseurs basculants sont contrôlés individuellement en rotation sur l'axe de tangage au moyen d'actionneurs. Ces groupes moto-propulseurs basculants permettent : (4) en bascule asynchrone, par rapport à la verticale de l'appareil et sur l'axe de tangage de l'appareil de contrôler le lacet de l'appareil en mode de vol hélicoptère (5) en bascule synchrone par rapport à la verticale de l'appareil et sur l'axe de tangage de l'appareil, de contrôler le déplacement longitudinal de l'appareil. (6) en bascule synchrone de 90° vers l'avant, par rapport à la verticale de l'appareil, et sur l'axe de tangage de l'appareil, de passer du mode de vol vertical (hélicoptère) vers le mode de vol longitudinal (avion). Les moteurs permettent la rotation des rotors. Ces moteurs sont asservis individuellement en vitesse de manière à ce qu'ils gardent toujours leur consigne de vitesse de rotation par rapport aux couples variables dus aux contrôles de l'engin sur les rotors (variations de couples) . Ces rotors sont contrôlés avec l'aide d'actionneurs au travers de plateaux cycliques pour effectuer ces manœuvres : (7) variations de pas synchrone entre les deux plateaux cycliques afin d'obtenir un rendement optimal de la poussée nécessaire Schéma pas (8) variation de pas asynchrone afin d'obtenir une poussée différentielle des rotors pour le contrôle du roulis de l'appareil en mode de vol vertical (hélicoptère). Cette variation de pas asynchrone est fonction du basculement des groupes moto-propulseurs, du mode de vol vertical vers le mode de vol horizontal pour obtenir alors un effet de lacet sur l'appareil en mode avion. Schéma différentiel (9) l'inclinaison synchrone des deux plateaux cycliques vers l'avant ou vers l'arrière permettent de contrôler le tangage de l'appareil en mode de vol vertical (hélicoptère) Schéma plateau vers l’avant (10) l'inclinaison asynchrone des deux plateaux cycliques vers l'avant ou vers l'arrière permettent de contrôler le lacet de l'appareil en mode de vol vertical (hélicoptère) Schéma plateau vers l’avant (11) l'inclinaison synchrone des plateaux cycliques vers la gauche ou vers la droite de l'appareil permettent de contrôler le dérapage latéral de l'appareil en mode de vol vertical (hélicoptère) Schéma plateau vers le côté 3. Asservissement et commandes des moyens de contrôles Asservissement en boucle de contrôle fermée et stabilisation autour du centre de masse : Le contrôle est réalisé au travers d'une centrale inertielle qui permet alors de stabiliser l'appareil avec l'aide d'un mixeur. Le contrôle autonome de la boucle d'asservissement du modèle est réalisé pour ces actions : Contrôle autonome du roulis et du tangage en mode avion et hélicoptère au travers du moyen de contrôle (1) Contrôle autonome du lacet en mode avion au travers du moyen de contrôle(8) et des tilts en mode avion (6) Contrôle autonome du tangage en mode hélicoptère au travers du moyen de contrôle (9) Contrôle autonome du roulis en mode hélicoptère au travers du moyen de contrôle (8) Contrôle autonome du lacet en mode hélicoptère au travers du moyen de contrôle (4) Commandes en boucle de contrôle ouverte et déplacements dans l’espace: Les commandes directes pour le contrôle de l'engin se superposent sur l'asservissement en boucle fermée. Le contrôle direct du modèle est réalisé pour ces actions : Contrôle direct de la poussée en mode avion et hélicoptère au travers du moyen de contrôle (7) Contrôle direct du roulis et du tangage en mode avion et hélicoptère au travers dumoyen de contrôle (1) Contrôle direct du dérapage longitudinal en mode hélicoptère au travers du moyen de contrôle (5) Contrôle direct du dérapage latéral en mode hélicoptère au travers du moyen de contrôle (11) Contrôle direct du lacet en mode hélicoptère au travers du moyen de contrôle (4) et (10) Asservissement des commandes en boucles ouvertes pour un contrôle total du modèle Le modèle sera guidé au moyen des commandes en boucle ouverte pour effectuer des missions ou des opérations de décollage et atterrissages automatiques, de maintien en position et attitude. En effet, en donnant une consigne d'asservissement en boucle fermée de commande de roulis au travers du moyen de contrôle (8) pour conserver une inclinaison, l'asservissement du contrôle en position sur le contrôle direct du dérapage latéral en mode hélicoptère au travers du moyen de contrôle (11) permettra de conserver cet angle par rapport au sol. Il en va de même pour le tangage (9) et le contrôle direct du dérapage longitudinal (5). Cette fonctionnalité de contrôle d'assiette peut se faire d'une manière dynamique et statique.