SYSTEME D'INTEGRATION D'UN MOTEUR DIESEL DANS UN DRONE SYSTEM FOR INTEGRATING A DIESEL ENGINE IN A DRONE
Domaine de l'invention La présente invention concerne un système d'intégration d'un moteur diesel dans un aéronef sans pilote humain, tel qu'un drone. Plus particulièrement, l'invention a pour but d'atténuer, voire d'absorber les vibrations ou ondes vibratoires propagées sur la structure de l'aéronef, par le moteur diesel en fonctionnement. Etat de la technique et problèmes techniques rencontrés Dans l'état de la technique, il existe dans le domaine aéronautique, des aéronefs dits sans pilote humain à bord ou UAV (Unmanned Aerial Vehicle), généralement appelé drones. Un drone à pour vocation d'emporter une charge utile, destinée à des missions qui sont soit de surveillance, soit de renseignement, ou soit de combat. La taille et la masse de tels aéronefs sont relatifs au capacités opérationnelles recherchées. En effet, la masse d'un drone présente une valeur comprise entre quelques kilogrammes à plusieurs tonnes. Ces drones aériens se différencies les uns des autres par rapport à leur mode de déplacement, ainsi que par rapport à leur alimentation en énergie. A ce jour, il existe une catégorie de drones, dit drone à voilure fixe, se présentant sous une forme générale d'avion, pouvant aller à plus ou moins longue portée, et à plus ou moins haute altitude. Ce type de drone à pour vocation première de suivre le déplacement d'une cible. On entend par cible une personne, ou un groupe d'individus, ou encore un objet, ou un ensemble d'objets, passant ou se trouvant dans un champ de vision des capteurs dudit drone. La longueur et le volume de ces drones sont respectivement proportionnel à leur autonomie, autrement dit, cela dépend de la quantité de carburant qu'il peuvent emporter pour alimenter leur moyen de propulsion, ainsi que de leur chargement, comme par exemple des dispositifs de surveillance, des armes, des missiles, ou autres. Il existe également une autre catégorie de drones, dit drone à voilure tournante, se présentant sous une forme générale d'hélicoptères, comme ORKA développé par la société Cassidian. Ce drone a pour avantage par rapport à d'autre de conserver une position géostationnaire au-dessus d'une cible. II dispose également d'une autonomie de vol comprise entre 5 et 6 heures, et est propulsé par un moteur essence. II existe donc un besoin d'augmenter l'autonomie d'un tel drone afin de rester sur le théâtre des opérations plus longtemps. Toutefois, il est difficile d'augmenter une telle autonomie sans avoir à augmenter sa taille pour emporter plus d'essence, le rendant ainsi plus visible et potentiellement vulnérable à une éventuelle attaque sur ledit théâtre. Afin de diminuer la visibilité et donc la vulnérabilité de ce type de drone sur un théâtre d'opération, il est pourvu d'un fuselage configuré de sorte à être furtif, comme illustré à la figure 1. Par le terme furtif, on comprend que les caractéristiques du drone sont conçu pour avoir une signature réduite, indétectable, ou non identifiable par un radar ou par un individu. Pour augmenter l'autonomie du drone, un moteur de type diesel fût un temps évoqué par les concepteurs, afin d'obtenir une autonomie supérieure à 8 heures de vol, mais cette solution fût vite écartée du fait des vibrations générées par le moteur diesel, annihilant ainsi les effets de la furtivité évoquée précédemment. Exposé de l'invention La présente invention vise à résoudre l'ensemble des inconvénients de l'état de la technique. Pour cela, l'invention propose un système d'intégration d'un moteur diesel dans un drone de type hélicoptère, dans lequel est disposé un dispositif d'absorption de vibrations. L'invention à pour avantage d'utiliser des moteurs diesels provenant de l'industrie automobile, en faisant ainsi des moteurs extrêmement fiables et demandant peu de maintenance. La production en grande série de ces moteurs permet de les obtenir à faibles coûts. En outre, l'utilisation du moteur diesel en lieu et place du moteur à essence permet de diminuer la consommation de carburant. L'utilisation de ce moteur selon l'invention permet d'éviter d'augmenter la taille le volume et la masse du drone. Brève description des fiqures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : une représentation schématique d'un drone hélicoptère de type furtif, selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 2 : une représentation schématique du système d'intégration du moteur diesel, selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 3 : une représentation du dispositif d'absorption des vibrations dans le système selon la figure 2 ; - Figure 4 : une représentation schématique détaillée des éléments constituant le dispositif d'absorption, selon un mode de réalisation de l'invention ; Description de l'invention On note dès à présent que les figures ne sont pas à l'échelle. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisations peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. La figure 3 est une représentation schématique d'un drone 1 à voilure tournante, selon un mode de réalisation de l'invention. Ce drone 1 comporte de manière non exhaustive une armature 2, supportant solidairement des patins 3a, 3b d'atterrissage. L'armature 2 est conçue de sorte à supporter un moteur 4, un ensemble de capteurs 13 (illustrées figure 1) destinés à la surveillance, et/ou au renseignement, et/ou au déplacement dudit drone 1 et une unité de commande 14 (illustré figure 2 ) associée à cet ensemble de capteurs. Une telle unité de commande 14 est connue de l'homme du métier et ne fait pas l'objet de notre invention. Une description plus en avant de cette unité de commande 14 est donc inutile. Toutefois, une telle unité de commande 14 est apte à permettre au drone 1 d'être totalement autonome dans son déplacement et son positionnement par rapport à une cible en fonction de données qui lui ont été préalablement communiquées. Dans le reste de la description, on entend par cible une personne, ou un groupe d'individus, ou encore un objet, ou un ensemble d'objets, passant ou se trouvant dans un champ de vision des capteurs 13 dudit drone 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for integrating a diesel engine into a human unmanned aircraft, such as a drone. More particularly, the object of the invention is to attenuate or even absorb vibrations or vibratory waves propagated on the structure of the aircraft by the diesel engine in operation. State of the art and technical problems encountered In the state of the art, there are in the aeronautical field, so-called aircraft without human pilot aboard or UAV (Unmanned Aerial Vehicle), generally called drones. A drone intended to carry a payload, intended for missions that are either surveillance, intelligence, or combat. The size and mass of such aircraft relate to the operational capabilities sought. Indeed, the mass of a drone has a value between a few kilograms to several tons. These aerial drones differ from each other with respect to their mode of movement, as well as with respect to their power supply. To date, there is a category of drones, called fixed-wing drone, in the general form of aircraft, which can go to more or less long range, and at higher or lower altitude. This type of drone is primarily intended to follow the movement of a target. By target is meant a person, or a group of individuals, or an object, or a set of objects, passing or being in a field of view of the sensors of said drone. The length and the volume of these drones are respectively proportional to their autonomy, in other words, it depends on the quantity of fuel that they can carry to supply their propulsion means, as well as their loading, such as surveillance devices. , weapons, missiles, or others. There is also another category of drones, called rotary-wing drones, in the general form of helicopters, such as ORKA developed by Cassidian. This drone has the advantage over others of maintaining a geostationary position over a target. It also has a range of between 5 and 6 hours, and is powered by a gasoline engine. There is therefore a need to increase the autonomy of such a drone to remain in the theater of operations longer. However, it is difficult to increase such autonomy without having to increase its size to carry more gasoline, thus making it more visible and potentially vulnerable to a possible attack on said theater. In order to reduce the visibility and therefore the vulnerability of this type of drone on a theater of operation, it is provided with a fuselage configured so as to be stealthy, as illustrated in Figure 1. By the term stealth, it is understood that the characteristics of the drone are designed to have a reduced signature, undetectable, or unidentifiable by a radar or by an individual. To increase the autonomy of the drone, a diesel-type engine was a time evoked by the designers, in order to achieve autonomy greater than 8 hours of flight, but this solution was quickly discarded because of the vibrations generated by the diesel engine, thus annihilating the effects of the stealth mentioned above. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention aims to solve all the disadvantages of the state of the art. For this purpose, the invention proposes a system for integrating a diesel engine into a helicopter type drone, in which a vibration absorption device is arranged. The invention has the advantage of using diesel engines from the automotive industry, thus making engines extremely reliable and low maintenance. The mass production of these engines makes it possible to obtain them at low costs. In addition, the use of the diesel engine in place of the gasoline engine reduces fuel consumption. The use of this engine according to the invention makes it possible to avoid increasing the size of the volume and mass of the drone. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be better understood on reading the following description and on examining the figures that accompany it. These are presented for illustrative purposes only but not limited to the invention. The figures show: FIG. 1: a schematic representation of a stealth type helicopter drone, according to one embodiment of the invention; - Figure 2: a schematic representation of the integration system of the diesel engine, according to one embodiment of the invention; - Figure 3: a representation of the vibration absorbing device in the system according to Figure 2; - Figure 4: a detailed schematic representation of the elements constituting the absorption device, according to one embodiment of the invention; DESCRIPTION OF THE INVENTION It is already noted that the figures are not to scale. The following achievements are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference relates to the same embodiment, or that the features apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments can also be combined to provide other embodiments. FIG. 3 is a diagrammatic representation of a rotary wing drone 1 according to one embodiment of the invention. This drone 1 comprises non-exhaustively a frame 2, solidly supporting pads 3a, 3b landing. The armature 2 is designed to support a motor 4, a set of sensors 13 (illustrated in FIG. 1) intended for the surveillance, and / or intelligence, and / or the displacement of said drone 1 and a control unit 14 (FIG. illustrated in Figure 2) associated with this set of sensors. Such a control unit 14 is known to those skilled in the art and is not the subject of our invention. A further description of this control unit 14 is therefore unnecessary. However, such a control unit 14 is able to allow the drone 1 to be completely autonomous in its movement and positioning relative to a target based on data that have been previously communicated. In the remainder of the description, target means a person, or a group of individuals, or an object, or a set of objects, passing or being in a field of view of the sensors 13 of said drone 1.
Dans une variante de réalisation de l'invention, un opérateur est habilité à guider de manière radiocommandé ledit drone 1 au moyen d'un clavier et/ou un joystick dédier (non représentés). Pour cela, ledit drone 1 est pourvu d'une unité de communication (non représenté) connectée à l'unité de commande 14, afin de répercuter à ce dernier les instructions de pilotage transmises par l'opérateur, via une interface de supervision (non représentée). Une poutre 5 de queue comporte une extrémité 5a proximale montée solidairement à l'armature 2, et une extrémité 5b distale supportant un rotor 6 de queue via une boite de vitesse (non représentée). Cette boite de vitesse est couplée à la chaine de transmission du moteur 4, via un arbre 7 de transmission du rotor de queue. Dans une variante de réalisation de l'invention, la poutre comporte à son extrémité 5b distale un empennage de queue (non représenté). In an alternative embodiment of the invention, an operator is authorized to radiocontrollably guide said drone 1 by means of a keyboard and / or a dedicated joystick (not shown). For this, said drone 1 is provided with a communication unit (not shown) connected to the control unit 14, in order to pass thereto the control instructions transmitted by the operator via a supervision interface (no shown). A tail beam 5 has a proximal end 5a integrally mounted to the frame 2, and a distal end 5b supporting a tail rotor 6 via a gearbox (not shown). This gearbox is coupled to the transmission chain of the engine 4, via a shaft 7 for transmitting the tail rotor. In an alternative embodiment of the invention, the beam has at its distal end 5b a tail tail (not shown).
Le moteur 4 est un moteur diesel en lieu et place d'un moteur essence utilisé dans l'état de la technique. L'utilisation d'un tel moteur diésel n'a pour but que d'augmenter l'autonomie de vol du drone 1, la faisant passer de 5 heures à un peu plus de 8 heures. Le moteur 4 est moteur diésel classique, utilisé généralement pour les véhicules automobiles, afin de diminuer les coûts de fabrication. Ainsi, le moteur 4 transforme l'énergie issue de la combustion du carburant en énergie mécanique. Pour cela, le moteur 4 comporte d'un ensemble d'éléments génériques qui sont connus de l'homme du métier et ne seront donc pas représentés sur les figures. A cet effet, le moteur 4 dispose d'un ou de plusieurs cylindres apte à confiner les combustions. Dans chaque cylindre, un piston coulisse en un mouvement rectiligne alternatif. Ce mouvement rectiligne alternatif est transformé en rotation par l'intermédiaire d'une bielle reliant le piston à un vilebrequin. Par vilebrequin, il faut comprendre un assemblage de manivelles sur un axe. Ce vilebrequin comporte à l'une de ces extrémités un volant d'inertie (non représenté) qui habituellement dans les véhicules automobiles est associé à un embrayage et/ou à une couronne d'un démarreur. L'autre extrémité du vilebrequin comporte une poulie 8, ladite poulie 8 est couplée par l'intermédiaire d'une courroie 9 à une poulie 10 pour transmettre le mouvement de rotation du vilebrequin à un système de transmission 11. Ce système de transmission 11 comporte un mât 12, sur lequel est monté solidairement des pales 13a, 13b de rotor. La poulie 8 est également couplée par l'intermédiaire d'une autre courroie (non représentée), à l'arbre 7 de transmission du rotor de queue. Du fait que le moteur 4 génère énormément de chaleur, ledit moteur 4 est équipé d'un circuit de refroidissement passant au plus près des zones de production de la chaleur, afin de maintenir une température optimum le moteur 4, ainsi que l'habitacle du drone 1. Un fluide caloporteur circule par l'intermédiaire d'une pompe 15 dans le circuit de refroidissement jusqu'à un radiateur 16 monté solidairement à l'armature et dont l'une des faces dudit radiateur 16 donne vers l'extérieur de l'habitacle du drone 1. Ainsi, dans une phase de vol, l'air extérieur au drone 1 traverse le radiateur 16, transférant l'énergie indésirable du moteur 4 à l'air ambiant. Afin de diminuer la visibilité et donc la vulnérabilité du drone 1 sur un théâtre d'opération militaire ou civil, le drone 1 est pourvu d'un fuselage 17 configuré de sorte à être furtif, comme illustré à la figure 1. Par le terme furtif, il faut comprendre dans le reste de la description que les caractéristiques du drone 1 sont conçus pour avoir une signature réduite, indétectable, ou non identifiable par un radar ou par un individu. Le fuselage 17 comporte également des rainures 18 pour permettre une meilleure aération du moteur 4. Le radiateur 16 est quand à lui disposé à l'avant du fuselage afin d'avoir une meilleure prise d'air. Pour cela, un orifice 19 est pratiqué dans le fuselage pour permettre au radiateur 16 d'avoir une face 16a donnant vers l'extérieur du drone 1. Cependant, lorsque le moteur 4 est en fonctionnement, il génère des vibrations. En effet, c'est vibrations sont essentiellement dues au fait que le vilebrequin est entrainé en rotation par à-coup, du fait du déplacement successif des pistons dans les cylindres. Pour résoudre ce problème de vibrations, l'invention se propose d'une part de monter le moteur 4 suspendue au bout de trois plots (non représentés) en élastomère, ingénieusement répartis autour du moteur 4, de façon à ce que le centre de raideur soit au voisinage du centre de gravité de la partie suspendue. D'autre part, l'invention se propose de coupler le volant d'inertie du moteur 4 à un dispositif 20 d'absorption des vibrations. Ce dispositif 20 comporte un adaptateur 22 d'axe moteur sur lequel est monté un système d'accouplement d'arbre anti-vibration. Ce système d'accouplement d'arbre anti-vibration comporte un premier élément cylindrique 23 traversé de part en part par un orifice de sorte à s'emboiter sur l'adaptateur 22 comme un pivot. Cet élément cylindrique 23 comporte des griffes et des dents qui sont chanfreinés de sorte à permettre un assemblage d'un ensemble de trois pignons 24, 25, 26, en élastomères. un anneau 27 vient ensuite s'emboiter au dessus du pignon 26 avant qu'un autre élément cylindrique 28 viennent le recouvrir. Cet élément cylindrique 28 comporte un anneau de diamètre externe supérieur à l'élément cylindrique 27 mais de diamètre interne identique à l'élément 27, de sorte à venir s'emboiter sur l'adaptateur 22. l'élément cylindrique 28 comporte des griffes et des dents apte à venir s'assembler avec les pignons 24, 25, 26, en élastomères, ainsi qu'avec l'élément 27. Un anneau 29, vient s'intercaler solidairement entre un plateau 30 et l'élément cylindrique 28. Le plateau ayant un orifice interne laissant traverser l'élément 27, et les pignons 24,25, 26. Un arbre support 31 comporte à l'une de ses extrémités un ensemble d'anneaux d'espacement 32, 33, 34, roulements à billes 35, 36 et un circlips 37, de sorte à venir s'emboiter solidairement à l'intérieur de l'adaptateur 22 d'axe moteur. l'arbre support est monté solidairement à l'intérieure d'une roue 21 d'inertie en élastomère, de sorte que le plateau 30 se retrouve plaqué contre la roue 21. L'adaptateur 22 est monté solidairement au bout du vilebrequin de sorte à absorber les oscillations de couple moteur et donc atténuer les vibrations. The engine 4 is a diesel engine instead of a gasoline engine used in the state of the art. The use of such a diesel engine is intended to increase the flight autonomy of the drone 1, from 5 hours to a little over 8 hours. The engine 4 is a conventional diesel engine, generally used for motor vehicles, to reduce manufacturing costs. Thus, the engine 4 converts the energy from the combustion of the fuel into mechanical energy. For this, the motor 4 comprises a set of generic elements that are known to those skilled in the art and will not be shown in the figures. For this purpose, the engine 4 has one or more cylinders capable of confining combustion. In each cylinder, a piston slides in a reciprocating rectilinear motion. This reciprocating rectilinear motion is transformed into rotation by means of a connecting rod connecting the piston to a crankshaft. By crankshaft, it is necessary to understand an assembly of cranks on an axis. This crankshaft has at one of these ends a flywheel (not shown) which usually in motor vehicles is associated with a clutch and / or a crown of a starter. The other end of the crankshaft comprises a pulley 8, said pulley 8 is coupled via a belt 9 to a pulley 10 to transmit the rotational movement of the crankshaft to a transmission system 11. This transmission system 11 comprises a mast 12, on which is integrally mounted rotor blades 13a, 13b. The pulley 8 is also coupled via another belt (not shown) to the shaft of the tail rotor transmission. Since the engine 4 generates a great deal of heat, said engine 4 is equipped with a cooling circuit passing as close as possible to the zones of heat production, in order to maintain an optimum temperature for the engine 4, as well as the passenger compartment of the engine. drone 1. A heat transfer fluid circulates through a pump 15 in the cooling circuit to a radiator 16 mounted integrally to the armature and one of the faces of said radiator 16 gives outwardly The cockpit of the drone 1. Thus, in a flight phase, the air outside the drone 1 passes through the radiator 16, transferring the undesirable energy of the engine 4 to the ambient air. In order to reduce the visibility and thus the vulnerability of the drone 1 on a military or civilian theater of operation, the drone 1 is provided with a fuselage 17 configured to be stealthy, as illustrated in FIG. 1. By the term stealth , it should be understood in the rest of the description that the characteristics of the drone 1 are designed to have a reduced signature, undetectable, or unidentifiable by a radar or by an individual. The fuselage 17 also has grooves 18 to allow better ventilation of the engine 4. The radiator 16 is when placed at the front of the fuselage to have a better air intake. For this, an orifice 19 is made in the fuselage to allow the radiator 16 to have a face 16a facing outwardly of the drone 1. However, when the engine 4 is in operation, it generates vibrations. Indeed, it is vibrations are mainly due to the fact that the crankshaft is driven in rotation by jerk, because of the successive displacement of the pistons in the cylinders. To solve this vibration problem, the invention proposes on the one hand to mount the motor 4 suspended at the end of three studs (not shown) of elastomer, ingeniously distributed around the motor 4, so that the center of stiffness in the vicinity of the center of gravity of the suspended part. On the other hand, the invention proposes to couple the flywheel of the engine 4 to a device 20 for absorbing vibrations. This device 20 comprises a motor shaft adapter 22 on which is mounted an anti-vibration shaft coupling system. This anti-vibration shaft coupling system comprises a first cylindrical element 23 traversed right through by an orifice so as to fit on the adapter 22 as a pivot. This cylindrical element 23 has claws and teeth which are chamfered so as to allow an assembly of a set of three gears 24, 25, 26, of elastomers. a ring 27 then comes to fit over the pinion 26 before another cylindrical element 28 come to cover it. This cylindrical element 28 has a ring of external diameter greater than the cylindrical element 27 but of internal diameter identical to the element 27, so as to fit on the adapter 22. the cylindrical element 28 has claws and teeth adapted to come together with the pinions 24, 25, 26, of elastomers, as well as with the element 27. A ring 29, is interposed integrally between a plate 30 and the cylindrical element 28. The plate having an internal orifice allowing the element 27 to pass through, and the pinions 24, 25, 26. A support shaft 31 comprises at one of its ends a set of spacing rings 32, 33, 34, ball bearings 35, 36 and a circlip 37, so as to fit integrally within the adapter 22 of the motor shaft. the support shaft is integrally mounted inside an elastomer inertia wheel 21, so that the plate 30 is pressed against the wheel 21. The adapter 22 is integrally mounted at the end of the crankshaft so as to absorb oscillations of motor torque and thus reduce vibrations.