FR2941914A1

FR2941914A1 - Ameliorations aux aerodynes captifs

Info

Publication number: FR2941914A1
Application number: FR0900615A
Authority: FR
Inventors: Didier Esteyne; Didier Sangouard; Pierre Becker
Original assignee: Geocean SAS
Current assignee: Geocean SAS
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-13
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: FR2941914B1

Abstract

L'invention concerne un aérodyne (10) comportant une hélice (84) de sustentation, une carène (14) entourant l'hélice, et un moteur (26) électrique pour l'entraînement en rotation de l'hélice par rapport à la carène. L'aérodyne comporte en outre un train d'atterrissage (13) qui est relié à la carène par une liaison à cardan, le train d'atterrissage comportant des moyens de liaison servant à relier le train d'atterrissage à un câble (12) permettant de retenir l'aérodyne captif d'une plateforme, et permettant d'alimenter le moteur électrique.

Description

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention est relative aux engins volants captifs 5 motorisés et à des systèmes de commande, de décollage, et d'atterrissage, pour des engins volants captifs motorisés. L'invention est notamment relative aux aérodynes sans pilote comportant une hélice carénée reliée à une base par un lien filiforme assurant l'alimentation électrique d'un moteur entraînant en rotation 10 l'hélice qui assure la sustentation de l'aérodyne, et à des systèmes de commande, de décollage, et d'atterrissage, pour de tels aérodynes captifs. ETAT DE LA TECHNIQUE Les brevets FR-1179597 et GB-897756 décrivent une balise aérienne reliée à un poste de contrôle par un dispositif d'attache souple, 15 la balise étant sustentée par une ou deux hélices carénée(s). Cette balise comporte un carénage à bord d'attaque arrondi qui entoure une hélice - ou deux hélices contrarotatives - mue(s) par un moteur électrique ou thermique porté par des bras solidaires du carénage. 20 La balise est reliée à un poste de contrôle au sol par un câble enroulé sur un treuil en vue de contrôler l'altitude de la balise, le câble servant à alimenter le moteur électrique de la balise. Un véhicule automoteur sert à transporter la balise et sert de poste de contrôle. Cette balise peut être utilisée pour élever et maintenir en altitude 25 un iconoscope ou un radar notamment. Afin de maintenir la balise à l'aplomb du poste de contrôle au sol, il est prévu une installation comportant des détecteurs propres à déceler un déport transversal de la balise, par un faisceau de localisation de la balise, par émission calorifique ou de lumière polarisée à partir de la 30 balise, ou par un radar, ainsi qu'un dispositif de stabilisation latérale de la balise par action sur des volets servant de gouvernes qui sont répartis à la périphérie du bord de fuite du carénage.

Pour permettre la stabilisation latérale par basculement de la balise, la liaison entre le câble et la balise est réalisée par un dispositif à cardan dont le centre est situé à proximité du centre de gravité de la balise.

Afin d'éviter qu'une torsion du câble n'impose un couple de roulis à la balise, un palier est prévu entre l'extrémité du câble et l'attache à cardan sur la balise, le palier comportant des frotteurs et bagues de contact pour établir une continuité des circuits électriques entre la câble et les appareils portés par la balise.

Un inconvénient de ce système de balise captive est son instabilité lors de son décollage de la plateforme qui sert à la transposter et lors de son atterrissage sur cette plateforme. Un inconvénient de ce système est que cette balise n'est pas adaptée pour être positionnée ailleurs qu'à l'aplomb de son poste de contrôle, ni, à fortiori, pour se déplacer par rapport à la verticale du poste de contrôle. Un inconvénient de ce système d'engin volant captif est qu'une panne des gouvernes, du moteur d'entraînement de l'hélice, et/ou des moyens de commande de ces organes, est susceptible d'entraîner la chute de la balise et sa destruction. EXPOSÉ DE L'INVENTION Un objectif de l'invention est de proposer une base ou plateforme facilitant le décollage et l'atterrissage d'un tel aérodyne. Un objectif de l'invention est de proposer un tel aérodyne dont le décollage et l'atterrissage soient facilités. Un objectif de l'invention est de proposer un tel aérodyne dont la récupération soit facilitée en cas de panne d'un de ses organes vitaux. Un objectif de l'invention est de proposer un procédé de récupération d'un tel aérodyne en cas de panne d'un de ses organes vitaux . Un objectif de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de contrôle et de commande qui facilitent la maîtrise du déplacement de l'aérodyne par rapport à la base à laquelle l'aérodyne est relié. Un objectif de l'invention est de proposer des aérodynes captifs et des systèmes de commande, de décollage, et d'atterrissage de ces aérodynes captifs qui soi(en)t amélioré(s) et/ou qui remédie(nt), en partie au moins, aux lacunes ou inconvénients des aérodynes et systèmes connus. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un aérodyne comportant une hélice de sustentation, une carène entourant l'hélice, un moteur électrique rotatif pour l'entraînement en rotation de l'hélice par rapport à la carène, ainsi qu'un train d'atterrissage qui est relié à la carène par une liaison à cardan, le train d'atterrissage comportant des moyens de liaison servant à relier le train d'atterrissage à un câble permettant de retenir l'aérodyne captif d'une base ou plateforme et permettant d'alimenter le moteur électrique, de manière à faciliter le positionnement et l'atterrissage de l'aérodyne sur la base ou plateforme. Selon des modes préférés de réalisation de l'invention : - les moyens de liaison entre le train d'atterrissage et le câble peuvent être prévus dans la partie inférieure centrale du train 20 d'atterrissage ; - ces moyens de liaison peuvent être réalisés par pincement du câble au voisinage de son extrémité, ou bien par d'autres moyens de solidarisation du câble au train d'atterrissage, en particulier par des moyens de blocage mécanique d'une partie du câble; :25 - un lien filiforme peut être prévu en sus pour coopérer mécaniquement avec le câble d'alimentation et/ou le renforcer; dans ce cas, de préférence, le lien filiforme peut entourer ou gainer le câble, ou peut être intégré autrement à celui-ci ; - le train d'atterrissage peut comporter une pièce centrale recevant 30 ou intégrant tout ou partie desdits moyens de liaison, ainsi qu'au moins trois bras formant des patins et s'étendant radialement à partir de la pièce centrale - les bras du train d'atterrissage peuvent comporter - le cas échéant chacun - une partie sensiblement rectiligne fixée à la pièce centrale ainsi qu'une partie incurvée vers le haut prolongeant la partie sensiblement rectiligne du bras ; - certains au moins des bras du train d'atterrissage peuvent comporter une structure creuse apte à recevoir une partie au moins des conducteurs du câble d'alimentation ; - lesdits moyens de liaison et les bras ou patins du train d'atterrissage s'étendent de préférence à distance du carénage, sous l'extrémité inférieure de celui-ci. Pour assurer la liaison par cardan, le train d'atterrissage comporte une couronne entourant la carène, deux liaisons pivotantes - selon un premier axe de pivotement - assurant la liaison entre la couronne et la carène ; le train d'atterrissage comporte en outre deux autres liaisons pivotantes - selon un second axe de pivotement - qui assurent la liaison entre la couronne et la partie inférieure du train d'atterrissage, les deux axes de pivotement étant perpendiculaires et sécants, leur point d'intersection étant de préférence proche du - en particulier sensiblement confondu avec le - centre de gravité de l'aérodyne.

De préférence, les liaisons pivotantes sont creuses et reçoivent une partie au moins des conducteurs du câble d'alimentation. L'invention permet d'éviter l'endommagement de l'engin - ou aérodyne - à décollage et atterrissage (sensiblement) vertical, par des chocs contre le sol ou contre une plateforme d'atterrissage ou de décollage, lorsque l'aérodyne est proche du sol ou de cette plateforme. L'invention permet de limiter l'instabilité et autres conséquences néfastes des turbulences susceptibles d'apparaître dans le flux d'air éjecté par la base du carénage de l'appareil, lorsque l'aérodyne est proche du sol ou d'une plateforme de décollage ou d'atterrissage.

L'invention permet également de limiter l'instabilité de l'aérodyne susceptible de résulter de mouvements du train d'atterrissage et/ou du câble par rapport à la carène de l'aérodyne.

A cet effet notamment, selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un système de lancement et de réception d'un aérodyne captif qui comporte une plateforme de décollage et d'atterrissage qui est percée d'une ou plusieurs ouverture(s) - ou ajourée -, de manière à ce qu'une partie au moins du flux d'air - descendant et sensiblement vertical - soufflé par l'hélice à la base du carénage puisse traverser la plateforme par l'ouverture (ou les ouvertures) prévue(s) dans celle-ci. De préférence, la plateforme présente une forme ou configuration adaptée à la forme ou configuration du train d'atterrissage de l'engin volant, de manière à faciliter le centrage de l'aérodyne par rapport à la plateforme lors de l'atterrissage. En particulier, lorsque le train d'atterrissage de l'engin volant comporte des bras ou patins sensiblement rectilignes et coplanaires, la plateforme présente une structure ajourée s'étendant le long d'un plan qui est généralement sensiblement horizontal. Cette structure ajourée peut comporter des croisillons (ou poutres entrecroisées) délimitant entre eux (elles) des ouvertures permettant le passage du flux d'air. Lorsque le train d'atterrissage comporte des bras relevés (incurvés) vers le haut, la plateforme peut en outre comporter une structure ajourée de dimensions et inclinaison correspondante ; cette structure peut alors comporter un grillage ou treillis évasé vers le haut, en particulier s'étendant le long d'un tronc de cône. Selon un mode de réalisation, cette plateforme sur laquelle peut reposer l'engin volant par son train d'atterrissage, avant son décollage et après son atterrissage, est soutenue au dessus du sol ou de la structure d'un mobile - tel qu'un navire - équipé du système de lancement de l'engin volant, à une hauteur située dans une plage allant de un mètre environ à cinq ou dix mètres environ.

A cet effet, la plateforme peut être fixée à l'extrémité supérieure d'un màt dont la base est fixée au sol, le mât pouvant être télescopique ou de hauteur variable et/ou ajustable.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un système de lancement et de réception d'un aérodyne maintenu captif par un câble, qui comporte un dispositif de mesure de l'inclinaison du câble, de manière à permettre de déterminer la position (en vol) de l'aérodyne en fonction de l'inclinaison mesurée, et à permettre le cas échéant de modifier la position de l'aérodyne en vue d'atteindre une position déterminée (souhaitée). Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif de mesure comporte un fourreau conçu pour recevoir le lien/câble en permettant son coulissement, le fourreau étant fixé à un support par l'intermédiaire d'une liaison à cardan, ainsi que deux capteurs de mesure de la position angulaire du fourreau par rapport au support, respectivement selon deux axes d'inclinaison orthogonaux correspondant respectivement aux deux axes de rotation de la liaison à cardan.

Le système de lancement et de réception comporte en outre à cet effet un dispositif de mesure de la longueur du lien/câble s'étendant entre le fourreau - et/ou la plateforme - et l'aérodyne. Les mesures de position angulaire et de longueur du lien/câble permettent ainsi de déterminer directement la position de l'aérodyne par rapport à la plateforme - au fourreau -, dans un système de coordonnées cylindriques doté d'un repère dont l'origine correspond au fourreau - à la plateforme-. A cet effet également, le système de lancement et de réception comporte de préférence des moyens de mesure de la tension du lien/câble, ainsi que des moyens de calcul couplés aux moyens de mesure pour estimer la déformation du lien/câble, et pour déterminer la distance séparant l'engin volant du fourreau en fonction de cette déformation et de la longueur du lien/câble s'étendant entre le fourreau et d'engin volant.

La déformation du lien ou câble peut correspondre sensiblement à une chaînette, cette déformation étant essentiellement due au poids propre du lien/câble, et le cas échéant au vent (vent relatif lorsque le système est monté à bord d'un mobile en déplacement), et/ou aux conditions météorologiques. En d'autres termes, et selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de contrôle et/ou de commande de la position (relative) d'un aérodyne relié par un câble à un dispositif de lancement et de réception, dans lequel : - on mesure l'inclinaison du câble par rapport au dispositif de lancement et de réception, - on détermine la distance séparant l'aérodyne du dispositif de lancement et de réception, en particulier en déterminant la longueur ainsi que la déformation du lien/câble reliant l'aérodyne au dispositif de lancement et de réception, - on détermine la position (relative) de l'aérodyne par rapport au dispositif de lancement et de réception, en fonction de la distance et de 15 l'inclinaison, - on compare la position de l'aérodyne ainsi déterminée à une consigne de position pour l'aérodyne et, le cas échéant, - on commande un déplacement de l'aérodyne en fonction du résultat de la comparaison, en vue de faire correspondre la position :20 déterminée à la consigne de position. L'invention permet de réaliser simplement un système de pilotage de la position de l'aérodyne par rapport au dispositif de lancement et de réception, qui est particulièrement simple et efficace, en particulier lorsque la distance séparant l'aérodyne de son dispositif de lancement :25 est faible, notamment lorsque cette distance est située dans une plage allant de quelques mètres à quelques dizaines ou centaines de mètres. L'invention permet également de faciliter la récupération de l'aérodyne lors d'une panne d'un de ses organes vitaux , en particulier en cas de panne du moteur de propulsion de l'hélice de sustentation, en 30 ca.s de panne d'une ou plusieurs gouverne(s) de l'aérodyne, ou en cas de panne d'une unité électronique ou mécanique embarquée de mesure ou de commande, telle qu'un altimètre, un système de positionnement par satellite, une centrale inertielle, un actionneur de gouverne, ou un convertisseur d'alimentation des actionneurs électriques, par exemple. A cet effet, conformément à un autre aspect de l'invention, on équipe l'aérodyne d'un parachute, et, lors de la détection d'une panne d'un organe vital de l'aérodyne: - on provoque le déploiement du parachute, et - on rapproche l'aérodyne de son dispositif de lancement et de réception en exerçant une traction sur le lien/câble. Durant la phase de rapprochement, on peut le cas échéant commander la position de suspentes équipant le parachute afin de faire suivre une trajectoire déterminée à l'aérodyne relié/suspendu au parachute. Durant cette phase, le contrôle de la trajectoire de l'aérodyne est également facilité par l'usage du dispositif de détermination de position à 15 l'aide de la mesure de l'inclinaison du lien/câble. Ainsi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un aérodyne comportant une hélice de sustentation, une carène entourant l'hélice, un moteur électrique rotatif pour l'entraînement en rotation de l'hélice par rapport à la carène, ainsi qu'un compartiment relié à la carène et conçu 20 pour recevoir un parachute permettant, lorsqu'il est déployé à l'extérieur du compartiment, de ralentir la chute de l'aérodyne captif, de manière à faciliter le rapprochement de l'aérodyne d'une plateforme de lancement et de réception, le rapprochement étant obtenu par une traction exercée sur un lien ou câble reliant l'aérodyne à la plateforme. 25 A cet effet, le compartiment est muni d'une paroi mobile ou amovible - éjectable - dont l'ouverture ou l'éjection permet le déploiement du parachute, et l'aérodyne est équipé de moyens de commande pour commander l'ouverture ou l'éjection de cette paroi en fonction d'un signal de détection de panne d'un organe vital de 30 l'aérodyne. Selon un mode préféré de réalisation, le compartiment est disposé au dessus de la carène, en amont de l'ouverture d'entrée d'air dans la carène, par référence au sens de déplacement de l'air traversant la carène, et est relié à la carène par au moins deux bras, en particulier par trois ou quatre bras. Ces bras présentent de préférence une structure creuse, en particulier une structure tubulaire, les bras pouvant recevoir des conducteurs électriques (fils ou câbles), notamment des conducteurs électriques transportant des signaux d'alimentation ou de contrôle commande d'actionneurs, pour l'ouverture du compartiment en particulier.

D'autres aspects, caractéristiques, et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante qui se réfère aux figures annexées et illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés de réalisation de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 illustre un aérodyne et son système de lancement et de récupération selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 illustre, en vue en perspective avec arrachement, un aérodyne selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3 illustre, en vue en perspective éclatée, un train 20 d'atterrissage et sa liaison à la carène d'un aérodyne selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 4 illustre un aérodyne et sa structure de lancement ainsi qu'un détail à échelle agrandie de la partie de cette structure qui comporte un dispositif de mesure de l'inclinaison du câble reliant 25 l'aérodyne à la structure de lancement. La figure 5 illustre, à échelle encore agrandie, dans une configuration différente et sous un angle de vue différent, le dispositif de mesure de l'inclinaison du câble reliant l'aérodyne à la structure de lancement. 30 La figure 6 illustre schématiquement, en vue en plan, la structure ajourée de réception et de lancement de l'aérodyne ainsi que le dispositif de mesure d'inclinaison du câble de liaison.

Les figures 7 et 8 illustrent schématiquement l'utilisation d'un aérodyne selon l'invention, à bord un navire équipé du système d'observation incluant l'aérodyne, dans deux configuration distinctes : une configuration illustrée figure 7 dans laquelle l'aérodyne survole le 5 navire, et une configuration illustrée figure 8 dans laquelle l'aérodyne défectueux est soutenu par un parachute. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Sauf indication explicite ou implicite contraire, des repères identiques sur les figures désignent des éléments, organes, ou 10 composants structurellement ou fonctionnellement identiques ou similaires. Sauf indication explicite ou implicite contraire, les termes amont et aval sont utilisés par référence au sens de circulation de l'air dans la carène de l'aérodyne, qui est illustré par les flèches 38 et 39 15 figure 2. Sauf indication explicite ou implicite contraire, le terme roulis est utilisé pour désigner, pour un mobile déterminé tel qu'un aérodyne ou un navire, une rotation selon l'axe longitudinal du mobile considéré ; de la même façon, les termes tangage et lacet sont utilisés pour 20 désigner les rotations selon deux axes orthogonaux et perpendiculaires à l'axe de roulis, pour chaque mobile considéré. Par conséquent, lorsque les axes longitudinaux respectifs de deux mobiles ne sont ni confondus, ni parallèles, comme cela est le cas des axes longitudinaux respectifs de l'aérodyne et du navire illustrés figures 7 et 8, leurs axes de roulis 25 respectifs ne sont pas confondus, pas plus que ne le sont leurs axes de tangage ou de lacet respectifs. Les aérodynes, procédés et systèmes selon l'invention peuvent notamment équiper un navire (repère 99 figures 7 et 8) afin de faciliter la surveillance d'une zone maritime à l'aide d'une caméra (repère 21 figure 30 2) équipant l'aérodyne. Un système de surveillance selon l'invention consiste essentiellement en un aérodyne 10 relié à un système 11 de décollage, d'atterrissage et de contrôle du vol de l'aérodyne, comme illustré en particulier figure 1, par un câble 12. Le câble ou ombilical 12 peut assurer l'alimentation du moteur de propulsion de l'aérodyne, l'alimentation (en basse tension) des capteurs, actionneurs et/ou équipements électroniques embarqués, ainsi que la tenue mécanique à la traction exercée par l'aérodyne (qui excède le poids propre de l'aérodyne et du câble suspendu à celui-ci). La tension d'alimentation du moteur de propulsion peut être de l'ordre de plusieurs centaines de volts, en particulier de l'ordre de 400 volts à 600 volts au moins, ce qui permet de réduire la masse des conducteurs du câble 12 ainsi que celle du moteur. Par référence aux figures 1 et 2 notamment, le système 11 comporte une unité 18 de décollage et d'atterrissage et une unité 22 de contrôle et de commande.

L'aérodyne 10 comporte une carène 14 tubulaire équipée à son extrémité inférieure d'un boîtier 17 transparent abritant un capteur 21 d'observation, et de gouvernes 23 s'étendant sensiblement radialement autour du boîtier 17, par référence à l'axe longitudinal 24 de l'aérodyne. Le capteur 21 peut être constitué d'une caméra fixe ou orientable ; d'autres capteurs, capteurs de température notamment, peuvent être embarqués à bord de l'aérodyne. Le système de gouvernes, qui sert à diriger le flux d'air expulsé à la base du carénage sous l'impulsion d'une hélice de propulsion, peut comporter une ou deux paires de gouvernes de tangage, une ou deux paires de gouvernes de roulis, et une ou deux paires de gouvernes de lacet. Chacune de ces gouvernes peut être essentiellement constituée d'un volet, les volets étant articulés selon des axes perpendiculaires à l'axe 24, l'inclinaison - autour de ces axes - de ces volets étant commandée par des actionneurs électriques respectifs afin de dévier le flux d'air sortant de la carène, pour provoquer l'inclinaison souhaitée de la carène et diriger l'aérodyne selon la direction souhaitée.

Les volets 28, 29 d'une paire de gouvernes peuvent s'étendre sensiblement radialement, par référence à l'axe 24, de part et d'autre du boîtier 17, comme illustré figure 2. La partie supérieure (amont) de la carène est articulée à un train 5 d'atterrissage 13 détaillé ci après, selon deux axes 41, 42 de pivotement perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à l'axe 24. La partie supérieure de la carène est équipée d'aubes fixes 27 profilées qui s'étendent sensiblement radialement entre un corps central équipé d'un boîtier 25 abritant le moteur (repère 26 figure 2) de 10 propulsion de l'aérodyne, et la partie périphérique amont 30 de la carène. Ces aubes directrices fixes servent à provoquer un redressement du flux d'air aspiré à l'entrée de la carène afin d'améliorer l'efficacité de l'hélice de propulsion 84 disposée en aval de ces aubes. 15 Par référence à la figure 2, le moteur 26 entraîne en rotation l'hélice 84 de propulsion par l'intermédiaire d'un arbre 83 de transmission s'étendant selon l'axe longitudinal 24 de l'aérodyne. La partie supérieure de la carène reçoit également un boîtier supérieur 16 de forme allongée selon l'axe 24, qui est fixé à la carène par 20 quatre bras 15 ; le boîtier 16 délimite un compartiment inférieur 100 recevant des composants électroniques 97 embarqués de commande des actionneurs de l'aérodyne, et délimite le cas échéant un compartiment supérieur 94 abritant un parachute (repère 91 figure 8). Le parachute 91 permet, lorsqu'il est déployé à l'extérieur du 25 compartiment 94, de ralentir la chute de l'aérodyne, de manière à faciliter le rapprochement de l'aérodyne d'une plateforme de lancement et de réception, le rapprochement pouvant être obtenu par une traction exercée sur le câble 12 reliant l'aérodyne à la plateforme. A cet effet, le boîtier 16 est muni d'une paroi 96 mobile ou 30 amovible - éjectable - dont l'ouverture ou l'éjection permet le déploiement du parachute, et l'aérodyne est équipé de moyens (électriques) de commande pour commander l'ouverture ou l'éjection de cette paroi en fonction d'un signal de détection de panne. Le boîtier 16 est relié à la carène par quatre bras 15 (cf. figures 1 et 2); certains au moins des bras présentent une structure creuse, en particulier une structure tubulaire, à l'intérieur de laquelle s'étendent des conducteurs électriques (fils ou câbles) transportant des signaux de contrôle ou de commande, en particulier des signaux de contrôle ou de commande de l'ouverture du boîtier 16. L'unité 18 de décollage et d'atterrissage comporte une plateforme apte à supporter l'aérodyne reposant par son train d'atterrissage. Par référence aux figures 1 et 6 notamment, cette plateforme comporte des poutres 20 entrecroisées délimitant des ouvertures 31 de passage du flux d'air éjecté par la base de l'aérodyne, et est entourée d'une structure perforée 19 de forme évasée vers le haut.

Selon une variante de réalisation non représentée, la structure perforée 19 peut présenter une forme de panier, cette structure comportant un fond ajouré/perforé sensiblement plan, disposé sur les poutres et apte à supporter l'aérodyne reposant sur ce fond par son train d'atterrissage.

La plateforme 18 repose sur une structure 32 par l'intermédiaire d'entretoises 40 ; la structure 32 repose sur le sol de sorte que la plateforme 18 est surélevée par rapport au sol. Dans les modes de réalisation des figures 7 et 8, la plateforme est fixée à l'extrémité supérieure d'un support en forme de mât 95 dont la 25 base est fixée sur le pont du navire 99. Un dispositif 34 de mesure d'angles est disposé sur la structure 32 et sous la plateforme 18, à proximité du plan de pose de l'atterrisseur sur les poutres 20, qui permet de mesurer l'inclinaison du câble 12 par rapport au plan de la plateforme 18. 30 A cet effet, le câble 12, qui est attaché par sa portion 12a à la base de l'atterrisseur 13, comporte une portion 12b traversant la plateforme 18 et un fourreau du dispositif 34 de mesure d'inclinaison. Une portion 12c du câble s'étend entre la structure 32 et une console 33 équipée d'organes de contrôle commande incluant un écran 37 d'ordinateur. Un organe 35 (cf. figures 4, 7 et 8) de guidage du câble tel qu'une poulie est disposé à cet effet dans la structure 32 tandis qu'un treuil ou 5 enrouleur 36 (cf. figures 7 et 8), sur lequel est enroulé le câble, est abrité dans la console 33. Entre le dispositif 34 de mesure d'angles et la poulie 35, il est prévu un dévideur 98 ainsi qu'un capteur de tension de l'ombilical 12. Le dévideur 98 peut être essentiellement constitué par une poulie 10 ou un tambour sur lequel l'ombilical fait un tour, le tambour étant entraîné par un moteur piloté par l'unité 22 de contrôle commande, afin de maîtriser la vitesse de déroulement ou d'enroulement du câble, et de maîtriser ainsi la vitesse ascendante ou descendante de l'aérodyne. L'enrouleur ou treuil 36 peut être essentiellement constitué par un 15 tambour recevant l'ombilical 12, exerçant sur celui-ci une tension constante, et équipé d'un capteur délivrant à l'unité 22 un signal (ou une donnée) représentatif de la longueur de câble déroulé. Par référence à la figure 3 notamment, le train d'atterrissage 13 comporte quatre arceaux tubulaires repérés 43 à 46, qui sont reliés 20 deux à deux par quatre manchons 57, 58 pour former une couronne encerclant la pièce 54 d'extrémité amont de la carène. La liaison pivotante entre cette couronne et la pièce 54 est obtenue par deux arbres creux 63 s'étendant au travers de deux paliers 62 alignés qui sont solidaires de la pièce 54 et disposés selon un diamètre 25 de celle-ci. Les arbres 63 s'étendent également au travers de deux alésages respectivement prévus dans les deux manchons 57, de sorte que la pièce 54 peut pivoter librement selon l'axe 42 par rapport à la couronne du train d'atterrissage, l'axe de pivotement 42 étant perpendiculaire à l'axe 30 24 de symétrie générale de l'aérodyne, ces deux axes étant sécants. La partie inférieure du train d'atterrissage comporte six bras tubulaires radiaux repérés 47 à 52 qui sont respectivement emmanchés, par une de leurs extrémités, dans six manchons prévus dans une pièce centrale 53 de liaison. Le câble 12 est fixé par sa portion 12a à la pièce 53, les conducteurs du câble 12 s'étendant pour partie à l'intérieur du bras 47, 5 et pour partie à l'intérieur du bras 48 qui est diamétralement opposé au bras 47. La fixation du câble 12 à la pièce 53 peut être obtenue par pincement de la gaine du câble au voisinage de son extrémité, ou bien par d'autres moyens de solidarisation mécanique. 10 Chacun des bras 47 à 52 présente une première portion rectiligne 59 emmanchée dans la pièce 53, une portion incurvée prolongeant la première portion rectiligne, ainsi qu'une seconde portion rectiligne 60 prolongeant la portion incurvée. On peut observer figure 3 que les portions rectilignes 59 des six 15 bras sont sensiblement coplanaires et sont régulièrement disposées - arigulairement - autour de la pièce 53. Les portions rectilignes 59 ont une longueur voisine du rayon de l'ouverture à la base de la structure perforée 19 (figures 1 et 6 notamment), tandis que l'inclinaison des portions rectilignes 60 des bras 20 47-52 correspond sensiblement à celle de la structure perforée 19, afin de faciliter 1 ( accostage de l'aérodyne sur la plateforme de réception, lors de la phase finale d'atterrissage. Comme illustré figures 2 et 3, la portion 60 de chacun des bras principaux 47 et 48 est incurvée vers le haut, chaque portion incurvée 25 étant prolongée par une troisième portion rectiligne 61. Les extrémités supérieures 47a, 48a respectives des deux bras opposés 47, 48 sont chacune équipée d'un raccord 64 pourvu d'un alésage permettant l'obtention d'une liaison pivotante entre ces bras et la couronne 43 à 46, 57, 58. :30 Cette liaison pivotante est obtenue par deux autres arbres creux 65 s'étendant respectivement au travers des alésages prévus dans les raccords 64.

Les arbres 65 s'étendent également au travers de deux alésages respectivement prévus dans les deux manchons 58, de sorte que les bras 47, 48 peuvent pivoter librement selon l'axe 41 par rapport à la couronne du train d'atterrissage.

L'axe de pivotement 41 est perpendiculaire à l'axe 24 de symétrie générale de l'aérodyne, ces deux axes étant sécants, et les axes 41 et 42 de pivotement des liaisons sont également orthogonaux, de sorte que les quatre liaisons pivotantes forment un cardan permettant une libre oscillation de la carène de l'aérodyne par rapport au train d'atterrissage.

Sur la figure 3, des traits mixtes fins représentent le cheminement de fils conducteurs du câble 12 à l'intérieur des éléments tubulaires du train d'atterrissage. On peut observer figures 2 et 3 que des fils cheminent dans la pièce 53 jusqu'au bras 47, cheminent dans ce bras jusqu'à son extrémité 15 47a située dans le raccord 64, et sortent de ce raccord (cf. figure 2) pour former une boucle 12d. Ces fils cheminent ensuite dans l'arbre creux 65 dont ils sortent pour former une seconde boucle 12e avant de pénétrer dans le manchon 58 et cheminer dans l'arceau 43. 20 Ces fils sortent de l'arceau 43 pour former une troisième boucle similaire aux deux premières, avant de traverser l'arbre creux 63 pour être reliés à des connecteurs (non représentés) solidaires de la carène de l'aérodyne, afin d'assurer une liaison électrique entre les actionneurs - incluant le moteur 26 - et les capteurs et unités électroniques 25 embarqués, et l'unité 22 d'alimentation et de commande située au sol. On observe figure 3 que d'autres fils issus du câble 12 ont un cheminement similaire à l'intérieur du bras 48, de l'arceau 45 et des arbres creux 63, 65 des deux autres liaisons pivotantes du train d'atterrissage. 30 Ce cheminement symétrique des fils à l'intérieur des éléments creux de l'atterrisseur 13 permet d'obtenir que le centre de gravité de ces fils conducteurs soit situé sur l'axe 24, ce qui évite de déséquilibrer l'aérodyne. En outre, les boucles de fils telles que celles repérées 12d et 12e permettent d'éviter d'appliquer un couple s'opposant à la libre rotation relative des parties du train reliées par les liaisons pivotantes selon les axes 41 et 42. Par référence aux figures 4 et 5 en particulier, le dispositif de mesure 34 permet de mesurer l'angle d'inclinaison de la portion 12b du câble 12 par rapport à deux platines 66, 67 coplanaires solidaires de la structure 32 du système de lancement. Le dispositif 34 comporte deux paliers 70 et 71 alignés selon un axe 68 parallèle au plan des platines 66, 67, qui sont respectivement fixés à ces platines par des vis 72. Le dispositif 34 comporte également un anneau 73 monté librement pivotant - selon l'axe 68 - dans les paliers 70, 71. Un premier capteur 75 de mesure d'angle est couplé au palier 71 de manière à mesurer la position angulaire de l'anneau 73 par rapport à la platine 67. L'anneau 73 comporte deux paliers (non visibles sur les figures) alignés selon un axe 69 diamétral orthogonal à l'axe 68, et un arbre 74 s'étendant à l'intérieur de l'anneau 73 est monté librement pivotant - selon l'axe 69 - dans ces deux paliers. Un second capteur 76 de mesure d'angle est solidaire de l'anneau 73 et couplé à un des paliers de cet anneau de manière à mesurer la position angulaire de l'arbre 74 par rapport à l'anneau 73.

Un fourreau tubulaire 77 d'axe 78 est fixé par une pièce 79 de liaison à l'arbre 74 qu'il traverse. L'axe 78 passe sensiblement par le point 80 d'intersection des axes 68 et 69. Un contrepoids 81 solidaire de l'anneau équilibre la masse du capteur 76 et de son support 82. Le fourreau 77 est ainsi monté libre en rotation, selon les axes 68 et 69, par rapport aux platines 66, 67. Le câble 12 est disposé librement coulissant, avec un faible jeu, à l'intérieur du fourreau 77, de sorte que la mesure de l'angle d'inclinaison de la portion 12b de câble sortant du fourreau peut être obtenue par la mesure de l'inclinaison du fourreau qui est réalisée par les capteurs 75 et 76. Par référence à la figure 6, la structure perforée 19 entoure les poutres 20 de la plateforme de réception et de lancement de l'aérodyne, ainsi que le dispositif 34 de mesure de l'inclinaison du câble qui occupe une position centrale. Dans les modes de réalisation illustrés figures 1, 4 et 6, cette structure 19 et la plateforme sont solidaires du support 32 reposant sur 10 le sol. Selon un autre mode de réalisation non représenté, la structure 19 et la plateforme de réception peuvent être montées sur un tel support 32 par l'intermédiaire d'un dispositif à cardan tel que celui du dispositif de mesure 34, afin que la structure et la plateforme aient à tout moment la 15 même inclinaison que celle du fourreau (repère 77 figures 4 et 5) de guidage du câble 12. Selon un autre mode de réalisation non représenté, le support 32 peut reposer - sur le pont d'un navire par exemple - par l'intermédiaire d'un dispositif de stabilisation assurant au support 32 une position :20 horizontale lorsque le navire est incliné sous l'effet d'un mouvement de tangage ou de roulis. Dans un mode de réalisation correspondant à celui illustré sur les figures, un inclinomètre peut être prévu pour mesurer l'inclinaison de la plateforme de lancement - et des platines 66, 67 -, et les signaux délivrés 25 par l'inclinomètre peuvent être utilisés pour corriger les mesures d'inclinaison du câble délivrées par les capteurs 75, 76. Par ailleurs, les mesures d'inclinaison du câble au niveau de la plateforme de lancement qui sont obtenues à partir de la mesure de l'inclinaison du fourreau 77 peuvent être corrigées en fonction d'autres 30 paramètres pour obtenir des données de position de l'aérodyne. En effet, comme illustré figures 7 et 8, l'inclinaison 85 du fourreau par rapport à la verticale 87 passant par le centre (repère 80 figure 5) de rotation du fourreau, peut être supérieure - comme dans la configuration illustrée figure 7 - ou inférieure - comme dans la configuration illustrée figure 8 - à l'inclinaison 86 du segment de droite passant par le centre 80 et par le point 88 d'attache du câble à l'aérodyne. Dans la configuration illustrée figure 7 dans laquelle les vitesses respectives 89, 90 de déplacement de l'aérodyne et du navire - à bord duquel est installée la plateforme 18 de lancement - sont identiques, en module et en direction, la différence entre les inclinaisons 85 et 86 peut notamment résulter du poids propre de la portion du câble 12 s'étendant entre l'aérodyne et la plateforme ainsi que de la tension de cette portion de câble. Dans la configuration illustrée figure 8 dans laquelle les vitesses respectives de déplacement de l'aérodyne et du navire sont sensiblement nulles, l'aérodyne étant suspendu à un parachute 91, la différence entre les inclinaisons 85 et 86 peut résulter de l'effort exercé sur le câble par le vent 92, ainsi que du poids propre et de la tension de la portion du câble 12 s'étendant entre l'aérodyne et la plateforme. Le système (repère 11 figure 1) d'alimentation et de contrôle de l'aérodyne est équipé d'un dispositif/capteur de mesure de la longueur de câble séparant l'aérodyne de la plateforme, et d'une unité électronique couplée à ce dispositif/capteur et incorporant des moyens de calcul de la déformation de la portion de câble suspendue à l'aérodyne sous l'effet de son propre poids.

Le système 11 comporte également un dispositif/ capteur de mesure de la tension de cette portion du câble, qui est également couplé à l'unité électronique pour estimer l'influence de cette tension sur la déformation du câble. Le système 11 peut également comporter un dispositif de mesure de la vitesse de déroulement ou d'enroulement du câble sur le treuil, qui est couplé à l'unité électronique de contrôle pour piloter la vitesse ascensionnelle de l'aérodyne lors d'un décollage et sa vitesse de descente lors d'un atterrissage. Ainsi, la mesure de l'inclinaison 86, i.e. de deux angles dans deux plans respectifs qui sont orthogonaux et contiennent l'axe vertical 87, du segment reliant la plateforme à l'aérodyne, peut être obtenue à partir des mesures de l'inclinaison 85 du fourreau et des paramètre influant sur la déformation du câble. Ceci permet, connaissant la longueur de câble séparant l'aérodyne de la plateforme, de déterminer - directement dans un système de coordonnées cylindriques - les coordonnées de l'aérodyne dans un repère lié à la plateforme. La connaissance de ces coordonnées permet de piloter les gouvernes de l'aérodyne pour obtenir le déplacement souhaité, i.e. un vol stationnaire ou non stationnaire.

L'unité 22 de contrôle commande comporte de préférence un automate programmé pour assurer les opérations suivantes : - contrôler l'état des éléments du système lors de la mise en fonctionnement de l'unité 22; - mettre en route le moteur de l'aérodyne et piloter sa vitesse de 20 rotation ; - débrayer le dévideur et piloter sa vitesse de rotation ainsi que la longueur d'ombilical déroulé du treuil ; - piloter la position de l'aérodyne afin que celui-ci effectue un vol déterminé ; 25 - contrôler la traction de l'ombilical entre l'enrouleur et le dévideur ; - surveiller que l'aérodyne ne dépasse pas un domaine de vol déterminé - en termes de performances mécaniques et aérodynamiques - et commander le retour de l'aérodyne lorsque le domaine de vol est dépassé; 30 - surveiller l'état de bon fonctionnement de l'aérodyne et commander le déploiement du parachute et le retour de l'aérodyne lorsqu'une panne est détectée ; - piloter le retour de l'aérodyne jusqu'à la plateforme de réception. En particulier, l'unité 22 et/ou l'automate peut être programmé(e) pour effectuer les opérations suivantes : - mesurer l'inclinaison du câble d'alimentation de l'aérodyne par 5 rapport au dispositif de lancement et de réception, - déterminer la distance séparant l'aérodyne du dispositif de lancement et de réception, en déterminant la longueur ainsi que la déformation du lien/câble reliant l'aérodyne au dispositif de lancement et de réception, 10 - déterminer la position de l'aérodyne par rapport au dispositif de lancement et de réception, en fonction de la distance et de l'inclinaison, - comparer la position de l'aérodyne ainsi déterminée à une consigne de position pour l'aérodyne et, le cas échéant, - commander un déplacement de l'aérodyne en fonction du résultat 15 de la comparaison en vue de faire correspondre la position déterminée à la consigne de position. Le système/automate peut être en particulier programmé pour corriger les mesures d'inclinaison du lien/câble en fonction de signaux délivrés par un inclinomètre mesurant l'inclinaison du dispositif de 20 lancement et de réception, pour déterminer la déformation du lien/câble en fonction de mesures de la longueur de la portion de lien/câble qui est suspendue à l'aérodyne, de la tension et du poids propre de cette portion. Pour la récupération d'un aérodyne en panne, le système ou automate peut être programmé pour commander la position des 25 suspentes du parachute durant l'opération de rapprochement, afin de faire suivre une trajectoire déterminée à l'aérodyne relié/suspendu au parachute. L'invention facilite la réalisation et la mise en oeuvre d'aérodynes captifs dont le carénage délimite une veine de passage d'air dont le 30 diamètre peut être situé dans une plage allant de quelques dizaines ou centaines de millimètres jusqu'à un ou plusieurs mètres.

L'invention est bien entendu susceptible de nombreuses variantes de réalisation ; en particulier, l'aérodyne peut comporter plusieurs hélices de propulsion.

Claims

Revendications1- Aérodyne (10) comportant une hélice (84) de sustentation, une carène (14) entourant l'hélice, et un moteur (26) électrique pour l'entraînement en rotation de l'hélice par rapport à la carène, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un train d'atterrissage (13) qui est relié à la carène par une liaison à cardan, le train d'atterrissage comportant des moyens de liaison servant à relier le train d'atterrissage à un câble (12) permettant de retenir l'aérodyne captif d'une plateforme (18 à 20), et permettant d'alimenter le moteur électrique.
2 - Aérodyne selon la revendication 1 dans lequel les moyens de liaison entre le train d'atterrissage et le câble sont prévus dans la partie inférieure du train d'atterrissage.
3 - Aérodyne selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les 15 moyens de liaison entre le train d'atterrissage et le câble sont prévus dans la partie inférieure centrale du train d'atterrissage.
4 - Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les moyens de liaison sont réalisés par pincement d'une partie au moins du câble, au voisinage de son extrémité, ou bien par 20 d'autres moyens de solidarisation mécanique du câble au train d'atterrissage.
5 - Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel le train d'atterrissage comporte des bras (47 à 52) formant des patins. 25
6 - Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le train d'atterrissage comporte une pièce (53) centrale recevant ou intégrant tout ou partie desdits moyens de liaison, ainsi qu'au moins trois bras (47 à 52) formant des patins et s'étendant radialement à partir de la pièce centrale. 30
7 - Aérodyne selon la revendication 5 ou 6 dans lequel les bras du train d'atterrissage comportent - le cas échéant chacun - une partie (59) sensiblement rectiligne fixée à la pièce centrale ainsi qu'une partie(60) incurvée vers le haut prolongeant la partie sensiblement rectiligne du bras.
8 - Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 dans lequel certains au moins des bras du train d'atterrissage comportent une structure creuse apte à recevoir une partie au moins des conducteurs du câble d'alimentation et/ou de transport de signaux de contrôle commande.
9 - Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 dans lequel lesdits moyens de liaison et les bras ou patins du train d'atterrissage s'étendent à distance du carénage, sous l'extrémité inférieure de celui-ci.
10 - Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel le train d'atterrissage comporte une couronne (43 à 46) entourant la carène, deux liaisons pivotantes - selon un premier axe (42) de pivotement - assurant la liaison entre la couronne et la carène, le train d'atterrissage comportant en outre deux autres liaisons pivotantes - selon un second axe (41) de pivotement - qui assurent la liaison entre la couronne et la partie inférieure du train d'atterrissage, les deux axes de pivotement étant perpendiculaires et sécants, leur point d'intersection étant de préférence proche du - en particulier sensiblement confondu avec le - centre de gravité de l'aérodyne.
11 - Aérodyne selon la revendication 10 dans lequel les liaisons pivotantes (57, 58, 63 à 65) sont creuses et reçoivent une partie au moins des conducteurs du câble d'alimentation.25