FR2675114A1 - Dispositif a engin volant pour le survol d'une zone, notamment en vue de sa surveillance. - Google Patents
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Abstract
Un engin volant (EV) comporte, sur un fuselage (F), une voilure (V) équipée de gouvernes commandables, des moyens moteurs de propulsion (MP) et des moyens de commande (MC) reliés au moins aux gouvernes et à ces moyens de propulsion. La voilure (V) comporte une première et une deuxième partie (V1, V2) respectivement implantées sur le fuselage de part et d'autre et à des distances choisies du centre de gravité (G) de l'engin, et sur lesquelles sont réparties lesdites gouvernes. Chacune de ces première et deuxième parties (V1, V2) est sensiblement symétrique par rapport au plan longitudinal (PLG) du fuselage passant par le centre de gravité, tandis que les deux parties sont déduites l'une de l'autre par une translation d'axe parallèle à ce plan longitudinal. Les moyens de commande (MC) possèdent au moins un état de travail dans lequel ils sont propres à configurer les gouvernes de sorte que le foyer des forces aérodynamiques appliquées à l'engin soit voisin du centre de gravité (G).
Description
Dispositif à engin volant pour le survol d'une zone, notamment
en vue de sa surveillance.
L'invention concerne le survol d'une zone, notamment en vue de
sa surveillance.
Généralement, lorsqu'on souhaite effectuer une surveillance aérienne d'une zone, on utilise des avions de reconnaissance dans lesquels on dispose par exemple différents capteurs correspondant
aux types d'informations que l'on désire recueillir.
Une telle façon de procéder souffre de nombreux inconvénients
inhérents pour la plupart au type de porteur utilisé.
L'un de ceux-ci est lié aux contraintes dimensionnelles et de poids de l'avion qui rendent de ce fait une surveillance
relativement coûteuse en carburant, et parfois peu discrète.
Un autre inconvénient réside dans le mode de pilotage d'un avion qui lui impose, en réponse aux actionnements des gouvernes, des trajectoires particulières qui peuvent dans certains cas occasionner des pertes momentanées d'un point particulier de la
zone en cours d'observation.
L'invention vise à résoudre ces problèmes de façon plus satisfaisante. Elle propose pour cela une solution originale qui se situe
notamment au niveau de l'aérodynamique du porteur.
L'invention part donc d'un dispositif pour le survol d'une zone, comprenant un engin volant comportant, sur un fuselage, une voilure équipée de gouvernes commandables, des moyens moteurs de propulsion et des moyens de commande reliés au moins aux
gouvernes et à ces moyens de propulsion.
Selon une caractéristique générale de l'invention, la voilure comporte une première et une deuxième partie respectivement implantées sur le fuselage de part et d'autre et à des distances choisies du centre de gravité du dispositif, et sur lesquelles sont réparties lesdites gouvernes, chacune de ces première et deuxième parties étant sensiblement symétrique par rapport au plan longitudinal du fuselage passant par ledit centre de gravité, tandis que les deux parties sont déduites l'une de l'autre par une translation d'axe parallèle à ce plan longitudinal; par ailleurs, en combinaison, lesdits moyens de commande possèdent au moins un état de travail dans lequel ils sont propres à configurer les gouvernes de sorte que le foyer des forces aérodynamiques appliquées à l'engin soit proche dudit
centre de gravité.
Alors que la configuration aérodynamique des avions classiques conduit, quels que soient les actionnements des gouvernes, à une position du foyer des forces aérodynamiques (ou encore point d'application de la résultante des forces aérodynamiques) très différente de celle du centre de gravité de l'avion, ce qui conduit par conséquent à des commandes en moments de forces (plus simplement "en moments"), cette caractéristique de l'invention permet à l'engin d'être éventuellement commandé "en forces" en raison, dans certains cas, du voisinage ou de la coïncidence
dudit foyer et du centre de gravité.
Il sera ainsi possible, dans certains cas, d'obtenir des déplacements latéral à cap constant ou d'effectuer des virages à plat, ou bien encore d'obtenir des variations de pente ou
d'altitude à assiette constante.
Plus précisément il est ainsi possible de configurer les gouvernes pour faire chuter l'engin selon une trajectoire proche de la verticale vers un point choisi de la zone On a donc l'opportunité d'obtenir un effet de "zoom" sur un tel point en conservant par exemple le capteur d'observation pointé vers celui-ci. La solution proposée par la Demanderesse va également à l'encontre des préjugés techniques existant actuellement En effet, il est classique, pour disposer d'un capteur de surveillance aérien, d'utiliser un aéronef déjà existant ou bien de construire un aéronef du type avion, et d'y incorporer la
charge utile contenant le ou les capteurs d'observation.
L'invention au contraire, prévoit de disposer une voilure et des moyens de propulsion et de commande autour d'un corps central constitué de la structure mécanique des capteurs (ou charge utile), afin d'obtenir un engin volant modulaire, plus léger,
plus discret et en outre aisément démontable.
Ainsi, selon un mode de réalisation, le fuselage de l'engin comporte un corps central propre à contenir la charge utile,
ainsi que des premier et deuxième corps d'extrémité respecti-
vement liés de façon amovible aux deux extrémités du corps central; les premier et deuxième corps d'extrémité supportent respectivement les première et deuxième parties de la voilure pour former respectivement deux éléments d'extrémité dudit engin, et le centre de gravité de l'engin est situé au niveau dudit corps central, tandis que les moyens de propulsion et les moyens de commande des gouvernes sont incorporés dans lesdits éléments d'extrémité. Plus particulièrement, les moyens de propulsion sont logés dans l'un des deux éléments d'extrémité tandis que les moyens de commandes sont logés en majeure partie dans l'autre élément d'extrémité. Afin d'augmenter le caractère modulable de l'engin, ainsi que sa souplesse d'utilisation, il est avantageusement prévu une pluralité de corps centraux, interchangeables, propres à contenir respectivement des charges utiles différentes; par ailleurs, les deux éléments d'extrémité ainsi que le corps central de l'engin possédant des critères dimensionnels, de masse et d'inertie prédéterminés, satisfaisant ensemble des conditions prédéterminées compatibles avec la coïncidence ou la proximité du foyer des forces aérodynamiques et dudit centre de gravité dans ledit état de configuration, il est prévu que tous les corps centraux équipés de leur charge utile correspondante possèdent
les mêmes critères dimensionnels, de masse et d'inertie.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les première et deuxième parties de la voilure comportent respectivement: une première et une deuxième ailes s'étendant chacune symétriquement par rapport audit plan longitudinal et toutes les deux dans un même plan perpendiculaire au plan longitudinal, et
au moins une première et deuxième dérives s'étendant paral-
lèlement à ce plan longitudinal et perpendiculairement au plan des ailes; par ailleurs, chaque dérive comporte au moins une gouverne, tandis que chaque aile comporte au moins deux gouvernes disposées
symétriquement par rapport audit plan longitudinal.
Il est préférable que chaque aile comporte deux paires de gouvernes disposées symétriquement par rapport audit plan longitudinal. Il est également possible que les première et deuxième parties de la voilure comportent respectivement deux dérives symétriques
par rapport audit plan longitudinal.
En ce qui concerne la commande de l'engin, les moyens de commande comportent avantageusement: des moyens d'actionnement des gouvernes, propres à actionner lesdites gouvernes en réponse à des ordres d'actionnement, des moyens de traitement de mécanique du vol propres à élaborer lesdits ordres d'actionnement et à les délivrer auxdits moyens d'actionnement, en réponse à des informations de commande- vol relatives à la navigation de l'engin, des moyens de contrôle des moyens de propulsion, propres à agir sur ces moyens de propulsion en réponse à des informations de commande-propulsion, des moyens de capture d'un jeu prédéterminé de paramètres- engin contenant au moins l'attitude de l'engin, de préférence également le cap, l'altitude barométrique, le régime moteur ainsi que les vitesses de variation d'attitude, et un module d'interface, coopérant avec tous ces moyens, et propres à déliver lesdites informations de commande-vol et de commande-propulsion. Un autre avantage de l'invention, lié plus particulièrement à la configuration aérodynamique, réside dans la possibilité d'équiper la voilure d'une pluralité de gouvernes redondantes; il est alors prévu que les moyens de traitement de mécanique du vol possèdent au moins un état de reconfiguration qu'ils sont propres à adopter en présence d'au moins une gouverne défaillante, et dans lequel ils sont propres à délivrer des ordres d'actionnement choisis aux autres gouvernes pour corriger l'attitude de l'engin ayant
résultée de la défaillance de la gouverne.
La mise en oeuvre de cet engin volant peut avantageusement se faire à partir d'une station de commande comportant une unité de contrôle propre à coopérer à distance avec les moyens de commande de l'engin Cette station de commande est en principe intégralement au sol, mais il est possible d'en incorporer une
partie à bord d'un aéronef.
Selon un mode de réalisation, le module d'interface de l'engin coopère également avec l'unité de traitement de la station, pour communiquer à cette unité de traitement, des informations-engin tirées au moins dudit jeu prédéterminé de paramètres, et recevoir des informations-station contenant certaines au moins des
informations de commande-vol et des informations de commande-
propulsion. Par ailleurs, les informations-engin comportent de préférence certaines au moins des informations-charge fournies par ladite
charge utile.
En pratique, le module d'interface de l'engin comprend avan- tageusement une antenne-engin tandis que l'unité de contrôle de la station de commande comporte une antenne-station, et le guidage de l'engin et l'échange des informations-engin et des informations-stations est effectué par l'énergie
électromagnétique véhiculée entre les antennes.
A cet égard, l'antenne-engin est de préférence omnidirection-
nelle, tandis que l'antenne-station est directionnelle à fort gain, l'unité de traitement effectuant alors une écartométrie,
en principe monopulse, sur l'engin.
Il est également avantageux que la station comporte, au sol, une rampe de guidage de l'engin propre à lui conférer une assiette et une incidence prédéterminées lors de son décollage On peut également prévoir des moyens auxiliaires de poussée propres à
agir sur l'engin dans la phase de décollage.
L'unité de contôle de la station est également de préférence propre à guider le retour au sol de l'engin vers une aire d'atterrissage prédéterminée qui peut comporter un filet de récupération de l'engin A cet effet, afin de faciliter le guidage de retour de l'engin, celui-ci peut comporter en outre des moyens de repérage propres à fournir une signature infrarouge de l'engin, tandis que l'unité de contrôle de la station comporte alors, au sol, des moyens de détection infrarouge et des moyens de guidage automatique propres, à partir des informations fournies par les moyens de détection infrarouge, à guider automatiquement l'engin vers ladite aire d'atterrissage prédéterminée. Ces moyens de repérage comportent par exemple une pluralité de sources lumineuses, en principe au moins trois, disposées en des endroits choisis de l'engin de façon à fournir ainsi une
information infrarouge représentative de l'attitude de l'engin.
Afin de remédier à des défaillances éventuelles de certains éléments de l'engin, l'unité de contrôle de la station est avantageusement propre à délivrer aux moyens de commande de l'engin une information de secours contenant au moins un cap de retour de secours et un niveau de vol de retour de secours; par ailleurs les moyens de capture de l'engin comprennent des moyens de détection d'altitude et de cap, et les moyens de commande de l'engin sont alors propres, en présence d'une condition prédéterminée, à passer dans un état de secours dans lequel ils confèrent à l'engin ledit cap de retour de secours et ledit
niveau de vol de secours.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa-
raîtront à l'examen de la description détaillée ci-après et des
dessins annexés sur lesquels: les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un engin volant selon l'invention, la figure 3 illustre schématiquement la configuration de la voilure de l'engin des figures 1 et 2, la figure 4 illustre une configuration plus complète du dispositif selon l'invention, la figure 5 représente un synoptique schématique des moyens de commande de l'engin et de l'unité de traitement de la station, et, la figure 6 illustre une implantation de sources lumineuses sur l'engin. Les dessins comportent pour l'essentiel des éléments de caractère
certain A ce titre ils font partie intégrante de la description
et pourront non seulement servir à mieux faire comprendre la
description détaillée ci-après, mais aussi contribuer, le cas
échéant à la définition de l'invention.
Sur la figure 1, la référence EV désigne un engin volant comportant sur un fuselage F une voilure V équipée de gouvernes commandables, des moyens moteurs de propulsion MP et des moyens de commande (non représentés sur cette figure) reliés au moins
aux gouvernes et à ces moyens de propulsion.
Le fuselage de l'engin comporte un corps central F O propre à contenir une charge utile CH (figure 2), ainsi que des premier et deuxième corps d'extrémité Fl, F 2 respectivement liés de façon amovible aux deux extrémités du corps central, de préférence par
des attaches rapides.
La voilure V comporte une première et une deuxième partie Vl, V 2 respectivement supportées par les premier et deuxième corps d'extrémité Fl, F 2 pour former respectivement deux éléments
d'extrémités EL 1, EL 2 de l'engin.
D'une façon générale, et comme illustré plus précisément sur la figure 3, les première et deuxième parties Vl et V 2 de la voilure, sur lesquelles sont réparties lesdites gouvernes, sont implantées à des distances choisies b et c du centre de gravité
G de l'engin En principe, ces distances sont égales.
Chacune de ces deux parties Vl et V 2 est sensiblement symétrique par rapport au plan longitudinal du fuselage passant par ledit centre de gravité G, et dont la trace est représentée par la référence PLG sur cette figure En outre, les deux parties Vl et V 2 sont déduites l'une de l'autre par une translation d'axe
parallèle à ce plan longitudinal de module a, égal ici à b+c.
Concrètement, la partie Vl de la voilure comporte une première aile AL 1 s'étendant, dans un plan perpendiculaire au plan PLG, symétriquement par rapport à ce plan longitudinal PLG, ainsi que deux dérives Di T et D 1 B s'étendant parallèlement au plan PLG,
symétriques l'une de l'autre par rapport à ce plan.
D'une façon analogue, la deuxième partie V 2 de la voilure comporte une deuxième aile AL 2 s'étendant également symétriquement par rapport au plan longitudinal PLG et dans un plan proche de celui dans lequel s'étend l'aile AL 1 (Il est rappelé que les deux parties de la voilure sont déduites l'une de l'autre par une translation d'axe parallèle au plan longitudinal PLG; cet axe de translation n'est pas nécessairement
l'axe longitudinal de l'engin).
Il est également prévu deux dérives D 2 T et D 2 B également disposées symétriquement l'une de l'autre par rapport au plan PLG. Il serait également possible de ne prévoir, sur chacune des deux parties de la voilure, qu'une seule dérive Celles-ci s'étendraient alors sensiblement dans le plan longitudinal PLG
de l'engin.
D'une façon générale, chaque aile AL 1 et AL 2 comporte au moins deux gouvernes disposées symétriquement par rapport au plan longitudinal PLG En pratique, ici, chaque aile comporte deux paires de gouvernes disposées symétriquement par rapport au plan p LG, à savoir: pour l'aile AL 1, les gouvernes Gl OT, G 11 T, Gl OB et G 11 B, et pour l'aile AL 2, les gouvernes G 20 BTB, G 21 T, G 20 B et G 21 B. En ce qui concerne les gouvernes des dérives, il suffit d'une gouverne par dérive (G 30,G 40), la gouverne pouvant être la dérive elle-même, qui est alors mobile Mais on pourrait également
équiper chaque dérive de deux gouvernes.
La voilure est ainsi équipée ici d'une pluralité de gouvernes
redondantes dont on verra plus en détail l'intérêt ci-après.
La liaison entre les moyens de commande de l'engin et les gouvernes s'effectue par une commande électrique, et l'actionnement des gouvernes s'opère à l'aide de petits moteurs électriques Le fait de disposer d'un jeu de gouvernes redondantes permet ainsi d'utiliser des moyens d'actionnement, notamment les moteurs électriques, de conception simple et donc peu coûteuse, ayant une fiabilité raisonnable compte tenu de la durée de vol de l'engin En effet, comme on le verra ci-après, le risque d'obtenir en cours d'opération une gouverne défaillante
ne remet pas en cause la qualité opérationnelle de l'engin.
Une caractéristique importante de l'invention réside dans le fait que la configuration aérodynamique particulière de cet engin lui permet de disposer de commandes de moments et de forces, tant dans le plan longitudinal que dans un plan latéral En d'autres termes, les moyens de commande de cet engin possèdent au moins un état de travail dans lequel ils sont propres à configurer les gouvernes de sorte que le foyer des forces aérodynamiques appliquées à l'engin (c'est-à-dire le point d'application de la résultante de ces forces aérodynamiques) soit proche du centre de gravité G ou sensiblement confondu avec lui Une configuration
possible consiste ainsi à agir symétriquement sur les gouvernes.
En d'autres termes, l'engin est pratiquement astable si son foyer et son centre de gravité sont confondus S'ils sont simplement voisins, l'engin possède une faible marge de stabilité statique,
quand les gouvernes ne sont pas actionnées.
L'homme du métier comprendra alors que ceci confère la maîtrise d'un paramètre supplémentaire de pilotage par rapport à un avion classique En effet, un avion ne peut pas effectuer des variations de pente ou d'altitude à assiette constante mais doit suivre des trajectoires courbes De même, il ne sera pas possible
pour un avion d'effectuer des virages à plat.
L'engin, ici décrit, a par contre la possibilité, dans un certain domaine d'amplitude et de fréquence, d'effectuer notamment une chute (dont l'amplitude peut aller jusqu'à 500 mètres) à la quasi-verticale d'un point choisi de la zone à surveiller Ceci permet d'obtenir en quelque sorte un effet de "zoom" avec une caméra pointée sur un objectif choisi, sans perdre, au cours de la descente de l'engin, le point visé Par contre, cela ne serait pas possible avec un avion classique qui est obligé de suivre une courbe pour amorcer sa descente, ce qui décale en conséquence angulairement le faisceau optique d'observation et conduit à une perte momentanée de l'objectif visé. Un autre avantage de cette configuration aérodynamique particulière réside dans la possibilité de conserver une autorité suffisante pour contrôler l'engin en cas de panne d'une ou de
deux gouvernes.
Bien entendu, la commande de l'engin en moments, c'est-à-dire à la manière d'un avion classique, reste toujours possible en braquant convenablement les gouvernes, notamment de façon
asymétrique.
Le corps central F 0, d'un diamètre d'environ 25 centimètres et d'une longueur d'environ 1 mètre, incorpore la charge utile dont on reviendra plus en détail ci-après sur la composition, le réservoir de carburant du moteur à hélice utilisé pour la propulsion de l'engin, et son circuit d'alimentation pour la connexion avec l'élément EL 1 supportant ce moteur, et les
liaisons électriques entre les deux éléments EL 1, EL 2.
La masse totale du conteneur est ainsi de l'ordre de 30 kilogrammes. Alors que, comme indiqué précédemment, les moyens de propulsion sont logés dans l'élément EL 1, les moyens de commande sont logés
en majeure partie dans l'autre élément d'extrémité EL 2.
D'une façon générale, les deux éléments d'extrémités ainsi que le corps central de l'engin possèdent des critères dimensionnels, de masse et d'inertie prédéterminés, satisfaisant ensemble des conditions prédéterminées compatibles avec la coïncidence du foyer des forces aérodynamiques et du centre de gravité (qui se situe au niveau du corps central) dans l'état de travail des
moyens de commande précédemment évoqué.
Ainsi constitué, l'engin a une envergure d'environ 2,5 mètres et une longueur de l'ordre de 2 mètres Sa masse totale opérationnelle est de l'ordre de 50 kilogrammes Un profil d'aile utilisable est un profil à forte cambrure et faible nombre de Reynolds, par exemple celui désigné sous la référence WORTMANN FX 63-137 et décrit notamment dans le document de Dieter Althaus, Franz Xaver WORTMANN "Experimental results from the laminar wind tunnel of the Institut fur aero und gasdynamik der universitât
Stuttgart", Vieweg Publishing Wiesbaden 1980.
Les valeurs des grandeurs b et c (figure 3) sont par exemple de
l'ordre de 60 cm.
La vitesse de croisière de l'engin est de l'ordre de 120 kilomètres par heure Les caractéristiques du moteur utilisé, plus particulièrement sa faible puissance, et son implantation sur l'engin ont été choisies pour notamment obtenir une signature infrarouge faible tout en permettant une autonomie de vol de quelques heures à une altitude de 3000 mètres Par ailleurs, la taille de l'engin à son altitude d'emploi le rend visuellement très discret Cette faible taille lui confère en outre une très
bonne agilité.
La conception modulaire de cet engin léger en fait un robot de manipulation aisé et, en outre, facile à réparer L'assemblage des deux éléments d'extrémités sur le corps central est rapide en raison notamment du système de fixation utilisé Les ailes des éléments EL 1 et EL 2 sont également prévues pour être démontées simplement Par ailleurs, les méthodes de fabrication peu sophistiquées, à base de mousse extrudée et de matériaux composites, en font un engin dont les coûts de production sont modérés. La charge utile CH est propre à contenir, outre le réservoir de carburant du moteur, un ou plusieurs capteurs aptes à fournir des informations-charges relatives à un domaine d'observation
prédéterminé de la zone.
Le corps central F O peut contenir différents types de capteurs.
Mais, quel que soit le capteur utilisé, les critères dimensionnels, de masse et d'inertie de ce corps central F O doivent rester identiques de façon à satisfaire les conditions prédéterminées compatibles avec les coïncidences du foyer des
forces aérodynamiques et du centre de gravité.
Le plus simple est de prévoir une pluralité de corps centraux interchangeables, propres à contenir respectivement des charges utiles différentes Ceci accroît encore l'interchangeabilité de l'ensemble Néanmoins, tous ces corps centraux équipés de leur charge utile correspondante doivent alors posséder les mêmes critères dimensionnels de masse et d'inertie afin de satisfaire
les conditions prédéterminées évoquées ci-avant.
Parmi les différents capteurs utilisables, on peut citer, sans que cela soit exhaustif, les appareils de prise de vue tels que des caméras classiques montées sans stabilisation angulaire dans le conteneur La compensation du mouvement de l'engin serait alors compensée par traitement On peut également citer les caméras à bas niveau de lumière, les moyens de détection d'émission électromagnétique, les radars, notamment de détection à faible portée ou bien de cartographie On peut encore prévoir
des moyens de relais de communication.
En ce qui concerne les moyens de commande de l'engin, portant la référence MC sur la figure 5, ceux-ci comportent: des moyens d'actionnement des gouvernes, que l'on a déjà évoqués ci-avant, propres à actionner lesdites gouvernes en réponse à des ordres d'actionnement, des moyens de traitement de mécanique du vol MMV propres à élaborer lesdits ordres d'actionnement et à les délivrer aux
moyens d'actionnement, en réponse à des informations de commande-
vol relatives à la navigation (et au pilotage) de l'engin, des moyens de contrôle MCP des moyens de propulsion, propres à agir sur ces moyens de propulsion en réponse à des informations de commande-propulsion, des moyens de capture CAP d'un jeu prédéterminé de paramètres- engin contenant au moins l'attitude de celui-ci, de préférence également le cap, l'altitude barométrique, le régime moteur ainsi que les vitesses de variation d'attitude, et un module d'interface INT, coopérant avec tous ces moyens, et propre à délivrer lesdites informations de commande- vol et de commande-propulsion. Fonctionnellement, les moyens MKV, MCP et INT sont réalisés à partir d'instructions logicielles Ils sont matériellement
implantés au sein d'un calculateur de gestion.
Les moyens de capture CAP comportent notamment des capteurs de pilotage, un capteur d'altitude, des gyromètres, des
accéléromètres et un détecteur de cap magnétique.
L'élément EL 2 contient ainsi, outre l'aile et ses gouvernes, sa ou ses dérives, le calculateur de gestion, les capteurs de pilotage, les actionneurs des gouvernes correspondantes, ainsi
que la batterie d'alimentation de l'engin.
L'autre élément d'extrémité EL 1 contient quant à lui, outre le moteur et l'alternateur, l'aile arrière avec ses gouvernes et ses
actionneurs correspondants, ainsi que sa ou ses dérives.
Les moyens de traitement mécanique du vol MMV possèdent en outre au moins un état de reconfiguration qu'ils sont propres à adopter en présence d'au moins une gouverne défaillante, et dans lequel ils sont propres à délivrer des ordres d'actionnement choisis aux autres gouvernes pour corriger l'attitude de l'engin ayant
résulté de la défaillance de la gouverne.
Dans l'application envisagée, il est prévu en outre une station de commande ST comportant une unité de contrôle UT propre à coopérer à distance avec les moyens de commande de l'engin
(figures 3 et 5).
Cette station de commande permet ainsi d'assurer la mise en oeuvre de l'engin et d'assurer notamment le contrôle et la surveillance de sa navigation Bien que cette station puisse être dans certains cas en partie incorporée dans un aéronef, on
décrira ici une station de commande intégralement située au sol.
Le module d'interface INT de l'engin coopère alors également avec l'unité de traitement UT de la station au sol pour communiquer à cette unité de traitement des informations-engin tirées au moins dudit jeu prédéterminé de paramètres, et propre à recevoir des informations- station contenant certaines au moins des
informations de commande-vol et des informations de commande-
propulsion. En pratique, les informations-engin comportent certaines au moins des informations-charges fournies par les capteurs de la charge utile. Le module d'interface INT de l'engin comporte une antenne ANV tandis que l'unité de contrôle de la station comporte également une antenne ANS Le guidage de l'engin et l'échange des informations entre celui-ci et la station est effectué par
l'énergie électromagnétique véhiculée entre les antennes.
Alors que l'antenne de l'engin ANV est omnidirectionnelle, celle de la station ANS est directionnelle à fort gain, ce qui permet
d'effectuer une écartométrie, en principe monopulse sur l'engin.
Bien que la navigation de l'engin soit commandée généralement par la station de commande, il est prévu cependant que les moyens de commande MC comportent en outre une mémoire auxiliaire MX propre à contenir des directives relatives au survol d'une partie utile de la zone lorsque l'engin a atteint son aire d'observation Ces directives peuvent par exemple consister en des parcours prédéterminés constituant un quadrillagede la partie utile à observer Associés à cette mémoire auxiliaire sont prévus des moyens de traitement auxiliaire propres alors à élaborer certaines au moins des informations de commande-vol relatives à
la navigation de l'engin, et correspondant auxdites directives.
L'antenne de la station, à quatre quadrants, a une ouverture de l'ordre de 3 o, ce qui permet de réaliser une écartométrie monopulse en envoyant des pulses d'interrogations à intervalles temporels choisis, par exemple seulement toutes les 30 secondes, et d'accrocher angulairement l'engin sans difficulté même si celui-ci se trouve à 200 kilomètres de l'antenne La station, connaissant d'une part la direction d'interrogation et d'autre part la réponse électromagnétique reçue, peut ainsi notamment détecter la position de l'engin et lui adresser alors des
corrections de cap, d'altitude et d'attitude.
Le décollage de l'engin est avantageusement favorisé par une rampe de guidage RMP, par exemple d'une longueur de 5 mètres, propre à conférer à celui-ci une assiette et une incidence prédéterminées de façon à le positionner correctement dès le
départ sur sa trajectoire TRJ.
Il est également possible de prévoir, bien que cela ne soit pas nécessaire, des moyens auxiliaires de poussée B 51 et B 52 ("boosters" en langue anglaise), propres à agir pendant la phase
de décollage.
Lorsque l'engin est sur sa trajectoire, un module de gestion et de commande INTS de l'unité de traitement UT de la station échange les informations avec l'engin et en transmet éventuellement certaines au moins d'entre elles à des moyens
d'exploitation de données MEX.
Une fois la mission opérationnelle effectuée, l'unité de traitement de la station est propre à guider le retour au sol de l'engin vers une aire d'atterrissage prédéterminée Cette récupération est prévue ici à l'aide d'un filet FLT tendu entre deux mâts télescopiques La faible masse de l'engin ainsi que sa faible vitesse d'approche permettent d'envisager aisément cette solution. Il est particulièrement avantageux que le guidage terminal de l'engin dans le filet soit automatique A cet effet, on peut prévoir sur la structure de l'engin (figure 6) des moyens de
repérage propres à fournir une signature infrarouge de celui-ci.
Ces moyens de repérage peuvent ainsi comporter une pluralité de sources lumineuses, en principe au moins trois, SB, ST, SDB, SDT, disposées en des endroits choisis de l'engin de façon à fournir
une information infrarouge représentative de son attitude.
Parallèlement, l'unité de contrôle de la station comporte des moyens de détection infrarouge MDI, tels qu'une caméra CAM et son interface associée ICA, ainsi que des moyens de guidage automatiques MGA reliés à l'unité de gestion INTS pour guider
automatiquement l'engin vers le filet.
Afin de pallier notamment les défaillances majeures de certains éléments constitutifs de l'engin, il est prévu que l'unité de contrôle de la station soit propre à délivrer aux moyens de commande de l'engin une information de secours contenant au moins un cap de retour de secours et un niveau de vol de retour de secours Parallèlement, les moyens de commande de l'engin sont propres, en présence d'une condition prédéterminée représentative par exemple d'une défaillance majeure de l'engin à passer dans un état de secours dans lequel ils confèrent à l'engin ledit cap de retour de secours et le niveau de vol de secours, qui sont
fournis par les moyens de capture de l'engin.
Les avantages de l'invention, outre ceux déjà exposés, sont notamment les suivants disposition d'un engin modulaire très aisément reconfigurable en fonction du capteur requis pour la surveillance de la zone, disposition d'un engin ayant une grande autonomie tout en étant d'un faible coût qui dépend principalement du type de capteur
utilisé et non du type de système de sustentation employé.
De nombreux avantages précédemment décrits ont pu être obtenus en allant à l'encontre des préjugés techniques existant dans ce domaine qui, comme cela a déjà été expliqué, consistaient à concevoir tout d'abord un aéronef puis d'y installer des capteurs Selon l'invention au contraire, la démarche utilisée est inverse Il s'agit de prévoir un corps central qui est le un capteur, et de lui associer un dispositif de sustentation léger,
simple et facile à mettre en oeuvre.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus décrit mais en embrasse toutes les variantes contenues dans le
cadre des revendications ci-après.
Bien entendu, certains des moyens décrits ci-dessus peuvent être
omis dans les variantes o ils ne servent pas.
Claims (21)
1 Dispositif pour le survol d'une zone, comprenant un engin volant (EV) comportant, sur un fuselage (F), une voilure (V) équipée de gouvernes commandables, des moyens moteurs de propulsion (MP) et des moyens de commande (MC) reliés au moins aux gouvernes et à ces moyens de propulsion, caractérisé en ce que la voilure (V) comporte une première et une deuxième partie (Vl, V 2) respectivement implantées sur le fuselage de part et d'autre et à des distances choisies du centre de gravité (G) de l'engin, et sur lesquelles sont réparties lesdites gouvernes, en ce que chacune de ces première et deuxième parties (Vl, V 2) est sensiblement symétrique par rapport au plan longitudinal (PLG) du fuselage passant par ledit centre de gravité, tandis que les deux parties sont déduites l'une de l'autre par une translation d'axe parallèle à ce plan longitudinal, et en ce que lesdits moyens de commande (MC) possèdent au moins un état de travail dans lequel ils sont propres à configurer les gouvernes de sorte que le foyer des forces aérodynamiques
appliquées à l'engin soit voisin dudit centre de gravité (G).
2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commandes de l'engin possèdent, au sein dudit état de travail, un sous-état de travail dans lequel ils sont propres à configurer les gouvernes pour faire chuter l'engin à la verticale
sur un point choisi de la zone.
3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fuselage de l'engin comporte un corps central (F 0) propre à contenir une charge utile (CH), ainsi que des premier et deuxième corps d'extrémité (Fi, F 2) respectivement liés de façon amovible aux deux extrémités du corps central, en ce que les premier et deuxième corps d'extrémité supportent respectivement les première et deuxième parties de la voilure pour former respectivement deux éléments d'extrémité (EL 1, EL 2) dudit engin, et en ce que le centre de gravité de l'engin est situé au niveau dudit corps central, tandis que les moyens de propulsion et les moyens de commande des gouvernes sont incorporés dans lesdits
éléments d'extrémité.
4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de propulsion (MP) sont logés dans l'un (EL 1) des deux éléments d'extrémité tandis que les moyens de commande (MC) sont
logés en majeure partie dans l'autre élément d'extrémité (EL 2).
Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de propulsion comportent un moteur à hélice, et en ce que la réserve de carburant de ce moteur est logée dans
ledit corps central.
6 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé
en ce que les deux éléments d'extrémité ainsi que le corps central de l'engin possèdent des critères dimensionnels, de masse et d'inertie prédéterminés, satisfaisant ensemble des conditions prédéterminées compatibles avec la coïncidence du foyer des forces aérodynamiques et dudit centre de gravité dans ledit état de configuration,
en ce qu'il est prévu une pluralité de corps centraux, inter-
changeables, propres à contenir respectivement des charges utiles différentes, et en ce que tous les corps centraux équipés de leur charge utile correspondante possèdent les mêmes critères dimensionnels, de
masse et d'inertie.
7 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé
en ce que la charge utile comporte des moyens propres à fournir des informations-charge relatives à un domaine d'observation prédéterminé. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la charge utile (CH) comporte au moins un objet pris parmi les appareils de prises de vues, les moyens de détection d'émissions électromagnétiques, les radars, les moyens de relais de communications.
9 Dispositif selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les première et deuxième parties de la voilure comportent respectivement: une première et une deuxième ailes (AL 1, AL 2) s'étendant chacune symétriquement par rapport audit plan longitudinal et toutes les deux dans un même plan perpendiculaire au plan longitudinal, et au moins une première et deuxième dérives (Di T, Dl B, D 2 T, D 2 B) s'étendant parallèlement à ce plan longitudinal et perpendiculairement au plan des ailes, et en ce que chaque dérive comporte au moins une gouverne, tandis que chaque aile comporte au moins deux gouvernes disposées
symétriquement par rapport audit plan longitudinal.
Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque aile comporte deux paires de gouvernes disposées
symétriquement par rapport audit plan longitudinal.
11 Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les première et deuxième parties de la voilure comportent respectivement deux dérives symétriques par rapport audit plan longitudinal.
12 Dispositif selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les moyens de commande (MC) de l'engin comportent: des moyens d'actionnement des gouvernes, propres à actionner lesdites gouvernes en réponse à des ordres d'actionnement, des moyens de traitement de mécanique du vol (MMV) propres à élaborer lesdits ordres d'actionnement et à les délivrer auxdits
moyens d'actionnement, en réponse à des informations de commande-
vol relatives à la navigation de l'engin, des moyens de contrôle (MCP) des moyens de propulsion, propres à agir sur ces moyens de propulsion en réponse à des informations de commande-propulsion, des moyens de capture (CAP) d'un jeu prédéterminé de paramètres-engin contenant au moins l'attitude de l'engin, et un module d'interface (INT), coopérant avec tous ces moyens, et propres à déliver lesdites informations de commande-vol et de commande-propulsion.
13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que, la voilure étant équipée d'une pluralité de gouvernes redondantes, les moyens de traitement de mécanique du vol possèdent au moins un état de reconfiguration qu'ils sont propres à adopter en présence d'au moins une gouverne défaillante, et dans lequel ils sont propres à délivrer des ordres d'actionnement choisis aux autres gouvernes pour corriger l'attitude de l'engin
ayant résultée de la défaillance de la gouverne.
14 Dispositif selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre une station de commande (ST) comportant une unité de contrôle (UT) propre à coopérer à
distance avec les moyens de commande de l'engin.
Dispositif selon la revendication 14 prise en combinaison avec la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le module d'interface, coopère également avec l'unité de traitement de la station, pour communiquer à cette unité de traitement, des informations-engin tirées au moins dudit jeu prédéterminé de paramètres, et recevoir des informations-station contenant certaines au moins des informations de commande vol et des
informations de commande-propulsion.
16 Dispositif selon la revendication 15 prise en combinaison avec la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les
informations-engin comportent certaines au moins des informa-
tions-charge fournies par ladite charge utile.
17 Dispositif selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que les moyens de commande de l'engin comportent en outre une mémoire auxiliaire (MX) propre à contenir des directives relatives au survol d'une partie utile de la zone, ainsi que des moyens traitement auxiliaires (MTX) propres à élaborer certaines au moins des informations de commande-vol correspondant auxdites directives.
18 Dispositif selon l'une des revendications 15 à 17, carac-
térisé en ce que le module d'interface de l'engin comprend une antenne-engin (ANV) tandis que l'unité de contrôle de la station de commande comporte une antenne-station (ANS),
et en ce que le guidage de l'engin et l'échange des informations-
engin et des informations-stations est effectué par l'énergie
électromagnétique véhiculée entre les antennes.
19 Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que
l'antenne-engin est omnidirectionnelle, tandis que l'antenne-
station est directionnelle à fort gain, et en ce que l'unité de traitement effectue une écartométrie, en
principe monopulse, sur l'engin.
Dispositif selon l'une des revendications 14 à 19, carac-
térisé en ce que la station comporte, au sol, une rampe de guidage (RMP) de l'engin propre à conférer une assiette et une
incidence prédéterminées à l'engin lors de son décollage.
21 Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que les moyens de propulsion de l'engin comportent des moyens auxiliaires de poussée (B 51, B 52) propres à agir dans la phase
de décollage.
22 Dispositif selon l'une des revendications 14 à 21, carac-
térisé en ce que l'unité de contôle de la station est propre à guider le retour au sol de l'engin vers une aire d'atterrissage prédéterminée. 23 Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'engin comporte en outre des moyens de repérage (ST, SB, SDT, SDB) propres à fournir une signature infrarouge de l'engin, et en ce que l'unité de contrôle de la station comporte, au sol, des moyens de détection infrarouge (MDI) et des moyens de guidage automatique (MGA) propres, à partir des informations fournies par les moyens de détection infrarouge, à guider automatiquement
l'engin vers ladite aire d'atterrissage prédéterminée.
24 Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que lesdits moyens de repérage comportent une pluralité de sources lumineuses, en principe au moins trois, disposées en des endroits choisis de l'engin de façon à fournir ainsi une information
infrarouge représentative de l'attitude de l'engin.
Dispositif selon l'une des revendications 22 à 24, carac-
térisé en ce que la station de contrôle comporte, au niveau de ladite aire d'atterrissage, un filet de récupération (FLT) de
l'engin lors de son retour au sol.
26 Dispositif selon l'une des revendications 22 à 25, carac-
térisé en ce que l'unité de contrôle de la station est propre à délivrer aux moyens de commande de l'engin une information de secours contenant au moins un cap de retour de secours et un niveau de vol de retour de secours, en ce que les moyens de capture de l'engin comprennent des moyens de détection d'altitude et de cap, et en ce que les moyens de commande de l'engin sont propres, en présence d'une condition prédéterminée, à passer dans un état de secours dans lequel ils confèrent à l'engin ledit cap de retour
de secours et ledit niveau de vol de secours.
27 Dispositif selon l'une des revendications 14 à 26, carac-
térisé en ce que la station de commande est intégralement située
au sol.
28 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 26, caractérisé
en ce que la station de commande est en partie incorporée à bord
d'un aéronef.
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