FR2741479A3 - Antenne fouet pour engin volant, a trainee aerodynamique reduite - Google Patents

Abstract

L'antenne fouet comporte au moins une tige métallique (16a, 16b) de forme sensiblement de révolution, dont le pied est fixé au corps de l'engin de façon à être sensiblement orthogonal au sens de déplacement de ce dernier lors de la mise en oeuvre de l'antenne. Des fils en matériau transparent au rayonnement électromagnétique et de diamètre notablement inférieur à celui de la tige sont enroulés en hélice sur la tige de façon à forcer la transition d'un régime d'écoulement d'air laminaire vers un régime turbulent.

Description

ANTENNE FOUET POUR ENGIN VOLANT, A TRAINEE AERODYNAMIQUE REDITE
L'invention a pour objet une antenne fouet pour engin volant et elle trouve une application particulièrement importante sur les engins sans pilote, dits "drontes", dont une des fonctions est le brouillage de communications adverses.

Un tel engin contient un générateur capable d'émettre sur une large bande de fréquences (souvent de 30 à 90 MHz) et porte une antenne dipôle, qui a l'intérêt d'être peu sensible aux masses métalliques embarquées. Ce dipôle est fréquemment constitué de deux antennes fouets placées orthogonalement à la voilure de l'engin et sensiblement face-à-face. Pour des raisons d'encombrement, on donne en général à chacune des antennes fouets constituant le dipôle une longueur légèrement inférieure au quart de la longueur d'onde sur laquelle on cherche à accorder le dipôle et on relie les antennes fouets à une boîte d'accord destinée à diminuer la fréquence d'accord.

Les antennes fouets pour engin volant ont en règle générale une forme de révolution. Si en effet on carène ou on profile une antenne fouet, cela provoque une portance lorsqu'elles sont sous incidence oblique. Mais une antenne fouet constituée par une tige de révolution a l'inconvénient d'une traînée importante la traînée d'une antenne dipôle utilisée sur un engin de brouillage peut être presque égale à la moitié de la traînée totale de l'engin.

La présente invention vise notamment à fournir une antenne fouet utilisable sur engin volant, à traînée aérodynamique réduite.

Dans ce but, l'invention propose notamment une antenne fouet pour engin volant comportant une tige métallique de forme sensiblement de révolution, dont le pied est fixé au corps de l'engin de façon à être sensiblement orthogonal au sens de déplacement de ce dernier lors de la mise en oeuvre de l'antenne, caractérisée en ce que des fils en matériau transparent au rayonnement électromagnétique et de diamètre notablement inférieur à celui de la tige sont enroulés en hélice sur la tige de façon à forcer la transition d'un régime d'écoulement d'air laminaire vers un régime turbulent.

En règle générale, on utilisera des fils en nombre pair, disposés par couple dans lesquels les deux fils ont des sens d'enroulement opposés et des pas égaux.

Dans une application sur engin volant, les fils ont un diamètre compris entre 1/10 et 1/50 de celui de la tige (dont le diamètre diminue en général du pied vers la tête).

Le diamètre du fil est en règle générale inférieur à 1 mm, un diamètre supérieur augmentant la traînée au lieu de la réduire.

On donne aux fils un pas d'enroulement aussi élevé que possible, mais cependant suffisamment faible pour qu'ils fassent au moins un tour de la tige et puissent dont être serrés sur la tige. Lorsque les fils sont collés, par exemple à l'aide d'une résine polymérisée, le mode de collage doit être tel que l'adhésif ne présente que des ménisques réduits entre la tige et le fil. Un ménisque trop progressif réduit en effet l'efficacité du fil pour provoquer la transition du régime laminaire au régime turbulent.

Dans une réalisation avantageuse, une antenne dipôle montée sur un engin sans pilote à voilure, destinée au brouillage électromagnétique des transmissions, comporte deux tiges montées chacune sur le corps de l'engin par un mécanisme permettant de faire passer la tige d'une position où elle est sensiblement parallèle au corps de l'engin (en vue du lancement et jusqu'à l'amenée à poste) à une orientation sensiblement orthogonale à la voilure et opposée à celle de l'autre tige.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective montrant une disposition possible d'une antenne dipôle conforme à l'invention sur un engin volant de type "drône"
- la figure 2 montre un mode d'articulation possible d'une antenne fouet appartenant à l'antenne dipôle de la figure 1 sur le corps de l'engin
- la figure 3 est une vue en coupe d'une des antennes fouets, faisant apparaître la tige et quatre fils qu'elle porte.

L'engin volant destiné au brouillage de télécommunications dont la constitution d'ensemble est montrée en figure 1 comporte un corps 10 équipé d'une voilure 12 constituée de deux ailes. Le corps contient un moteur d'entraînement d'une hélice 14 placé à l'arrière. Le corps contient également un générateur de brouillage à large bande, ainsi éventuellement qu'une charge utile complémentaire. Le générateur est généralement prévu pour émettre sur une bande allant de 30 à 90 MHz, afin d'avoir un effet de brouillage efficace sur des télécommunications à partir d'émetteurs au sol effectuant une recherche de canal libre ou à évasion de fréquence.

Le générateur est relié à une antenne de type dipôle, qui a l'avantage d'être peu sensible à la présence de masses métalliques à proximité. Cette antenne dipôle est verticale en fonctionnement. Elle présente alors un diagramme de rayonnement approximativement torique autour de l'antenne.

L'antenne dipôle est constituée de deux antennes fouets 16a et 16b, qui sont repliables le long du corps pour faciliter le lancement à partir d'une rampe au sol et également pour réduire la traînée jusqu'à ce que l'engin soit à poste.

Chaque antenne fouet peut notamment être munie d'un embout 18 muni d'une équerre 20 montée sur un axe 22 entraîné par un moteur non représenté (figure 2). Le moteur permet d'amener l'antenne de la position où elle est montrée en traits pleins sur la figure 1, où elle peut s'appuyer sur un pion fixe 24, à la position déployée où elle est montrée en traits mixtes. Dans leur état déployé, les deux antennes fouets sont sensiblement alignées et elles sont orthogonales à la voilure, du moins dans la partie proche de leur pied.

Chaque antenne 16a et 16b comporte une tige rayonnante qui peut être massive ou, plus généralement, comporter une âme en cuivre et un enrobage recouvert d'une tresse en métal conducteur. Une pellicule de protection peut être prévue sur la surface externe. Les tiges ont généralement une forme légèrement conique. Par exemple, on peut utiliser, pour effectuer un brouillage entre 30 et 90 MHz, des antennes fouets ayant environ 2 mètres de longueur et un diamètre allant de 17 mm à 13 mm du pied à la tête.

De telles antennes fouets ont l'inconvénient d'une traînée importante. Elle est très sensiblement réduite en forçant la transition du régime d'écoulement d'air laminaire vers le régime turbulent grâce à des fils 26 de faible diamètre portés par l'antenne sur la majeure partie au moins de sa longueur. Ces fils 26 sont avantageusement enroulés en hélice sur la tige, avec un pas aussi élevé que possible, mais compatible avec le maintien des fils appliqués. Pour éviter un effet de vortex, les fils 26 sont utilisés par couples de deux fils ayant des sens d'enroulement opposés.

Pour les diamètres habituels d'antenne fouet, un diamètre des fils compris entre 0,5 et 0,8 mm donne des résultats satisfaisants. On a notamment utilisé deux couples de deux fils croisés, ayant un diamètre de 0,8 mm qui permet la fixation facile par collage. Les fils sont en matériau non conducteur résistant à l'humidité, par exemple en polyamide.

En général, les fils seront maintenus par collage sur la tige, sur toute leur longueur. On peut notamment utiliser une résine polymérisable, choisie de façon à éviter la formation de ménisques étendus qui nuiraient à l'effet recherché. La figure 3 montre une telle disposition, ayant quatre fils à deux couples de deux fils 26. Pour obtenir un maintien serré du fil contre la tige, on peut utiliser un pas d'enroulement de 100 mm qui permet au fil de faire plusieurs tours sur la tige.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Antenne fouet pour engin volant, comportant au moins une tige metallique (16a,16b) de forme sensiblement de révolution, dont le pied est fixé au corps de l'engin de façon à être sensiblement orthogonal au sens de déplacement de ce dernier lors de la mise en oeuvre de l'antenne,

caractérisée en ce que des fils (26) en matériau transparent au rayonnement électromagnétique et de diamètre notablement inférieur à celui de la tige sont enroulés autour en hélice sur la tige de façon à forcer la transition d'un régime d'écoulement d'air laminaire vers un régime turbulent.

2. Antenne fouet selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fils (26) sont en nombre pair et disposés en un ou plusieurs couples, les deux fils d'un même couple ayant le même pas d'enroulement et des sens d'enroulement opposés.

3. Antenne fouet selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les fils (26) font au moins un tour de la tige.

4. Antenne fouet selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les fils (26) ont un diamètre constant compris entre 1/10 et 1/50 de celui de la tige.

5. Antenne fouet selon la revendication 4, caractérisée en ce que les fils ont un diamètre inférieur à 1 mm, avantageusement compris entre 0,5 et 0,8 mm.

6. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle porte quatre fils (26) répartis en deux couples.

7. Engin sans pilote à voilure de brouillage électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comporte une antenne dipôle suivant l'une quelconque des revendications précé dentes, ayant deux tiges (16a,16b) montées chacune sur le corps par un mécanisme permettant de faire passer la tige d'une position où elle est sensiblement parallèle au corps de l'engin à une orientation sensiblement orthogonale à la voilure et opposée à celle de l'autre tige.