FR3062370A1 - AIRCRAFT - Google Patents
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Abstract
Aéronef n'utilisant pas d'énergie thermique, pouvant parcourir des distances importantes, (5.000Km environ à une vitesse de 100Km/h environ avec 2 pilotes) ayant des moteurs électriques à hélice, (30)--, pour la traction, et des moteurs (31)-pour le mouvement vertical, fonctionnant grâce à l'énergie fournie par les panneaux photovoltaïques, placés sur les ailes (7) et (11) et au dessus de l'enveloppe (2) - et grâce à l'énergie fournie par les accumulateurs placés à l'intérieur du fuselage (1) et ayant des réservoirs d'hélium (3) contenus dans l'enveloppe (2) pour assurer la portance. L'invention consiste en ce que cet aéronef n'a pas de train d'atterrissage, ni de mat d'amarrage pour sa mise à l'abri dans un hangar. L'atterrissage est réalisé en utilisant les anneaux d'amarrage (21) placés dans les plaques d'amarrage (18) placées sous le fuselage (1), et dans lesquels pénètrent les verrous (22) placés sur la plateforme d'atterrissage (27). Celle-ci pivote autour de l'axe (36) placé sur la plateforme de transport (29) par un système de couronne,, dentée (32) et du moteur (33) porté sur la plate forme de transport (29).- afin de présenter le fuselage devant la porte du hangar sans manœuvres dangereuses -, La plateforme (29)est tractée jusqu'à l'intérieur du hangarAircraft not using thermal energy, capable of traveling considerable distances, (approximately 5,000 km at a speed of approximately 100 km / h with 2 pilots) having propeller electric motors, (30) -, for traction, and motors (31) for vertical movement, operating by the energy provided by the photovoltaic panels, placed on the wings (7) and (11) and above the casing (2) - and thanks to the energy provided by the accumulators placed inside the fuselage (1) and having helium reservoirs (3) contained in the casing (2) to provide lift. The invention consists in that this aircraft has no landing gear, nor mooring mat for its shelter in a shed. The landing is carried out by using the mooring rings (21) placed in the mooring plates (18) placed under the fuselage (1), and into which the locks (22) placed on the landing platform ( 27). It rotates about the axis (36) placed on the transport platform (29) by a crown system, toothed (32) and the motor (33) carried on the transport platform (29) .- in order to present the fuselage in front of the hangar door without dangerous maneuvers -, the platform (29) is towed to the inside of the hangar
Description
Titulaire(s) :Holder (s):
BENATAR MARCOS.BENATAR MARCOS.
BENATAR MARCOS.BENATAR MARCOS.
Mandataire(s) : nyme.Agent (s): nyme.
CABINET BOETTCHER Société ano© AERONEF.CABINET BOETTCHER Société ano © AERONEF.
©) Aéronef n'utilisant pas d'énergie thermique, pouvant parcourir des distances importantes, (5.000Km environ à une vitesse de 100Km/h environ avec 2 pilotes) ayant des moteurs électriques à hélice, (30)-, pour la traction, et des moteurs (31)-pour le mouvement vertical, fonctionnant grâce à l'énergie fournie par les panneaux photovoltaïques, placés sur les ailes (7) et (11) et au dessus de l'enveloppe (2) - et grâce à l'énergie fournie par les accumulateurs placés à l'intérieur du fuselage (1 ) et ayant des réservoirs d'hélium (3) contenus dans l'enveloppe (2) pour assurer la portance.©) Aircraft not using thermal energy, able to travel significant distances, (around 5,000Km at a speed of around 100Km / h with 2 pilots) having electric propeller motors, (30) -, for traction, and motors (31) - for vertical movement, operating thanks to the energy supplied by the photovoltaic panels, placed on the wings (7) and (11) and above the envelope (2) - and thanks to the energy supplied by the accumulators placed inside the fuselage (1) and having helium tanks (3) contained in the envelope (2) to ensure the lift.
L'invention consiste en ce que cet aéronef n'a pas de train d'atterrissage, ni de mat d'amarrage pour sa mise à l'abri dans un hangar. L'atterrissage est réalisé en utilisant les anneaux d'amarrage (21) placés dans les plaques d'amarrage (18) placées sous le fuselage (1), et dans lesquels pénètrent les verrous (22) placés sur la plateforme d'atterrissage (27). Celle-ci pivote autour de l'axe (36) placé sur la plateforme de transport (29) par un système de couronne,, dentée (32) et du moteur (33) porté sur la plate forme de transport (29).- afin de présenter le fuselage devant la porte du hangar sans manoeuvres dangereuses -, La plateforme (29)est tractée jusqu'à l'intérieur du hangarThe invention consists in that this aircraft does not have a landing gear or a mooring mast for sheltering in a hangar. Landing is carried out using the mooring rings (21) placed in the mooring plates (18) placed under the fuselage (1), and into which the latches (22) placed on the landing platform ( 27). The latter pivots around the axis (36) placed on the transport platform (29) by a system of crown, toothed (32) and of the motor (33) carried on the transport platform (29). in order to present the fuselage in front of the hangar door without dangerous maneuvers -, The platform (29) is towed to the inside of the hangar
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PRESENTATIONPRESENTATION
La présente invention concerne :The present invention relates to:
Un aéronef qui n’emploiera pas d’énergie thermiqueAn aircraft that will not use thermal energy
Aéronef ayant des panneaux photovoltaïques et des réservoirs d’hélium pouvant parcourir de longues distances, -par exemple de 5.000Km, avec au moins 2 pilotes, et une vitesse d’environ 100 km/h - pouvant atterrir sur une remorque de camion, pouvant utiliser sans modifications importantes , différentes énergies au fur et à mesure de leur application industrielleAircraft having photovoltaic panels and helium reservoirs capable of traveling long distances, for example 5,000 km, with at least 2 pilots, and a speed of approximately 100 km / h, capable of landing on a truck trailer, capable of use without significant modifications, different energies as they are applied industrially
L’appareil sera actionné par l’énergie électrique photovoltaïqueThe device will be powered by photovoltaic electric energy
Aujourd’hui les aéronefs à énergie solaire ont soit un court rayon d’action soit une absence totale de confort pour le pilote dans la recherche de la plus grande légèreté possible de l’appareilToday solar-powered aircraft have either a short range or a total lack of comfort for the pilot in the search for the greatest possible lightness of the aircraft.
L’ avion solaire, Solar Impulse, devient une référence dans l’énergie solaire La grande qualité de l’expérience - Solar Impulse- a été de démontrer en juillet 2015 que le vol transocéanique — Japon - Hawaï - 7.100 Km— était possible, à l’aide uniquement de l’énergie solaire fournie par les panneaux photovoltaïques placés sur les... ailes et emmagasinée dans les accumulateurs de l’avion.The solar plane, Solar Impulse, becomes a benchmark in solar energy The high quality of the experience - Solar Impulse - was to demonstrate in July 2015 that transoceanic flight - Japan - Hawaii - 7,100 km— was possible, at using only solar energy supplied by the photovoltaic panels placed on the ... wings and stored in the aircraft's accumulators.
Cependant, ce vol qui a duré 120 heures, a démontré la limite de la résistance humaine, Le pilote ,, confiné dans un habitacle minuscule est arrivé épuisé.However, this flight, which lasted 120 hours, demonstrated the limit of human resistance. The pilot, confined to a tiny cabin arrived exhausted.
En effet l’énergie solaire est emmagasinée et transmise aux moteurs par des accumulateurs, qui aujourd’hui sont encore lourds.. Comme la conception de Solar Impulse exige une légèreté maximum, les accumulateurs de cet appareil étaient réduits, et ne permettaient pas l’époque de fournir suffisamment d’énergie pour le transport de deux pilotesIndeed the solar energy is stored and transmitted to the engines by accumulators, which today are still heavy .. As the design of Solar Impulse requires maximum lightness, the accumulators of this device were reduced, and did not allow the era of providing enough power to transport two pilots
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L’appareil que je propose est différentThe device I offer is different
Description :Description:
C’est un avion qui pourra voler sans énergie thermique , mais avec l’énergie solaire,fournie par des panneaux photovoltaïques- en ayant suffisamment d’accumulateurs pour compléter l’énergie solaire afin d’avoir en toute sécurité un vol sur une longue distance, mais ayant des réservoirs d’hélium pour assurer tout ou partie de la portanceIt is an airplane which will be able to fly without thermal energy, but with solar energy, supplied by photovoltaic panels - by having enough accumulators to supplement the solar energy in order to have in complete safety a flight over a long distance , but having helium tanks to ensure all or part of the lift
L’énergie nécessaire pour obtenir le vol d’un avion est destinée à la portance -- équilibrant le poids de l’appareilet à la poussée-- assurant le déplacement de l’avion dans l’air, équilibrant la traînée L’obtention de la portance - au décollage - demande le maximum d’énergie des moteurs d’un avion , par contre le déplacement dans l’air pour un vol en palier ne demande que 30 % à 40 % environ de la puissance des moteurs .The energy necessary to obtain the flight of an airplane is intended for lift - balancing the weight of the aircraft and for thrust - ensuring the movement of the airplane in the air, balancing the drag. lift - on takeoff - requires the maximum energy from an airplane's engines, however moving through the air for level flight requires only around 30% to 40% of the engine power.
Dans l’appareil présenté , la portance va être donnée en grande partie par des réservoirs d’hélium pouvant équilibrer le poids , ou une partie du poids de l’appareil . Ainsi l’énergie, obtenue par les panneaux solaires et l’énergie fournie par les accumulateurs Li-Po (ou autres) seront utilisées principalement pour le déplacement de l’appareil, dans l’air, en vol en palier.In the device presented, the lift will be given in large part by helium tanks capable of balancing the weight, or part of the weight of the device. Thus the energy obtained by solar panels and the energy supplied by Li-Po accumulators (or others) will be used mainly for the movement of the device, in the air, in level flight.
L’appareil est un avion avec ailes recouvertes de panneaux photovoltaïques La recherche pour conserver toute l’énergie pour le déplacement de l’appareil, envol ,exige bien entendu la légèreté de l’aéronef.The aircraft is an airplane with wings covered with photovoltaic panels The search to conserve all the energy for the movement of the aircraft, flight, of course requires the lightness of the aircraft.
Ceci conduit à la suppression du train d’atterrissage embarqué, qui est un -dispositif lourd, car robuste pour assurer un atterrissage sans risques.This leads to the elimination of the on-board landing gear, which is a heavy device because it is robust to ensure a safe landing.
L’atterrissage de l’appareil et son déplacement à terre seront assurés par des remorques de camion adaptées à l’appareil - permettant l’abri dans un hangar habituel d’aéroport.- Ce système peut être utilisé par un dirigeable Le déplacement de l’appareil dans le plan vertical est réalisé par deux moteurs électriques verticaux. : ils sont nécessaires pour guider exactement l’appareil dan le sens vertical au décollage et à l’atterrissage ., et pour les différentes phases d’un vol longue distance., ( vol en palier, ascension, palier etc.... )The landing of the aircraft and its movement on land will be ensured by truck trailers adapted to the aircraft - allowing shelter in a normal airport hangar. - This system can be used by an airship. he device in the vertical plane is produced by two vertical electric motors. : they are necessary to guide the aircraft exactly in the vertical direction at takeoff and landing., and for the different phases of a long distance flight., (level flight, ascent, level etc ...)
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L’appareil représentant l’invention se compose deThe apparatus representing the invention consists of
Planche 1 — Figure 1 un fuselage (1) en fibre de carbone portant de chaque côté les réservoirs d’hélium (3) contenus dans une enveloppe en fibre de carbone (2), qui a la forme d’une aile d’avion gros porteurPlate 1 - Figure 1 a carbon fiber fuselage (1) carrying on each side the helium tanks (3) contained in a carbon fiber envelope (2), which has the shape of a large airplane wing carrier
Chacun des réservoirs d’hélium a des ballonnets d’air pour le contrôle de la pression du gaz.. L’action des ballonnets est commandée par le pilote.Each of the helium tanks has air balloons for controlling the gas pressure. The action of the balloons is controlled by the pilot.
L’enveloppe (2) porte les volets d’intrados ( 4) nécessaires pour le vol.The envelope (2) carries the intrados flaps (4) necessary for the flight.
A l’avant du fuselage (1)-et à la partie supérieure se trouve le poste de pilotage (5) car le dessous de l’appareil doit être libre, pour la manœuvre d’atterrissage.At the front of the fuselage (1) - and at the top is the cockpit (5) because the underside of the aircraft must be free, for the landing maneuver.
Au dessus du fuselage (1) se trouvent les supports (6) de l’aile principale (7)Above the fuselage (1) are the supports (6) of the main wing (7)
L’aile (7) porte des panneaux photovoltaïques (8) .The wing (7) carries photovoltaic panels (8).
Au dessus du fuselage (1) se trouvent les mats (9) et (10) portant les haubans qui supportent l’aile. (7)Above the fuselage (1) are the masts (9) and (10) carrying the shrouds which support the wing. (7)
A l’arrière du fuselage se trouve l’aile secondaire (11) qui porte des panneaux photovoltaïques.At the rear of the fuselage is the secondary wing (11) which carries photovoltaic panels.
A l’arrière du fuselage (1) sont placés les mats (12) et (13) portant les haubans supportant l’aile arrière (11)At the rear of the fuselage (1) are placed the masts (12) and (13) carrying the shrouds supporting the rear wing (11)
Ces haubans sont utiles car les ailes ‘( avant et arrière ) supportent les moteursThese guys are useful because the wings ailes (front and rear) support the motors
Au dessus de l’enveloppe (2) qui contient les réservoirs d’hélium (3 ) de part et d’autre du fuselage (1) sont placés des panneaux photovoltaïquesPhotovoltaic panels are placed above the envelope (2) which contains the helium tanks (3) on either side of the fuselage (1)
A l’arrière du fuselage (1) sont placés la dérive de l’avion (17) et les ailerons (18) - nécessaires pour le pilotage de l’avion.At the rear of the fuselage (1) are placed the aircraft fin (17) and the ailerons (18) - necessary for piloting the aircraft.
Planche 2—Figure 2Plate 2 — Figure 2
L’aile principale (7) porte les panneaux photovoltaïques (8) Sur le fuselage (1) se trouvent les mats (9) et (10) portant les haubans soutenant l’aile. Sur l’aile ( 7) sont fixés les 4 moteurs électriques (30-)-(30-1-2-3-4)3062370The main wing (7) carries the photovoltaic panels (8) On the fuselage (1) are the masts (9) and (10) carrying the shrouds supporting the wing. On the wing (7) are fixed the 4 electric motors (30 -) - (30-1-2-3-4) 3062370
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Planche 2 Figure 2Plate 2 Figure 2
A l’intérieur du fuselage (1) sont placés les accumulateurs électriques (16)Inside the fuselage (1) are placed the electric accumulators (16)
L’enveloppe (2) des réservoirs d’hélium (3) est recouverte de panneaux photo voltaïques (15)The envelope (2) of the helium tanks (3) is covered with photo voltaic panels (15)
L’aile secondaire-arrière - (11) porte les 2 moteurs verticaux (31)(31-1, 31-2) et les panneaux photovoltaïques (14)The secondary-rear wing - (11) carries the 2 vertical motors (31) (31-1, 31-2) and the photovoltaic panels (14)
Sur le fuselage sont fixés les mats porte- haubans (12) et (13)The guy lines (12) and (13) are attached to the fuselage.
Planche 3.....Figure 3Plate 3 ..... Figure 3
Sous le fuselage (1) se trouvent 2 plaques d’amarrage (18 )et(19)- ayant chacune par exemple,6 anneaux d’amarrage (20) et (21 )-Les plaques d’amarrage peuvent pivoter-de 90° pour l’atterrissage.Under the fuselage (1) are 2 mooring plates (18) and (19) - each having for example, 6 mooring rings (20) and (21) -The mooring plates can rotate -90 ° for landing.
Planche 3-------Figure 4Plate 3 ------- Figure 4
Les plaques d’amarrage sont verticales afin de présenter les anneaux d’amarrage (21),-devant les verrous d’amarrage (22) de la remorque d’atterrissageThe mooring plates are vertical in order to present the mooring rings (21), - in front of the mooring locks (22) of the landing trailer
Planche 4------Figure (5)Plate 4 ------ Figure (5)
Pour l’atterrissage l’appareil utilise les 2 moteurs verticaux (31) pour positionner exactement l’appareil. L’appareil est guidé par des cellules photoélectriques et par le pilote Planche 4—Figure (6)For landing the aircraft uses the 2 vertical motors (31) to position the aircraft exactly. The device is guided by photocells and by the pilot Board 4 — Figure (6)
A chaque anneau (21) correspond un verrou (22 ) fixé sur la plateforme (27)Each ring (21) corresponds to a lock (22) fixed on the platform (27)
A l’intérieur d’un anneau d’amarrage ( 21) pénètre le verrou d’amarrage (22) composé d’une tige en acier fixée sur la crémaillère (23)Inside a mooring ring (21) penetrates the mooring latch (22) composed of a steel rod fixed to the rack (23)
La crémaillère (23) est commandée par le pignon (24) entraîné par un moteur électrique (25)La plateforme d’amarrage (27) est posée sur la plateforme de traction (29) par des roulements à billes (35)The rack (23) is controlled by the pinion (24) driven by an electric motor (25) The mooring platform (27) is placed on the traction platform (29) by ball bearings (35)
La plate forme ( 27) tourne autour d’un axe (36 ) fixé sur la plateforme de transport (29)The platform (27) rotates about an axis (36) fixed on the transport platform (29)
La plateforme d’amarrage (27) possède une couronne dentée ( 28)The mooring platform (27) has a ring gear (28)
Planche 5-----Figure (7)Plate 5 ----- Figure (7)
La plateforme d’amarrage (27) a sa couronne dentée (28) qui est actionnée par le pignon ( 32 ) entraîné par un moteur électrique (33), fixé . sur la plateforme de traction (29). qui sert au déplacement de l’appareil à terreThe mooring platform (27) has its ring gear (28) which is actuated by the pinion (32) driven by an attached electric motor (33). on the traction platform (29). which is used to move the device ashore
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Planche (5) -—Figure (7)Plate (5) -—Figure (7)
Les ailes des avions utilisant les panneaux photovoltaïques sont en règle générale très longues afin de mettre le maximum de panneaux. L’envergure peut être trop importante pour pénétrer dans un hangar habituel d’avion de ligne. Dans ce cas il faut faire entrer l’appareil par le fuselage ordinairement plus courtThe wings of planes using photovoltaic panels are generally very long in order to put the maximum of panels. The wingspan may be too large to enter a regular airliner hangar. In this case it is necessary to enter the device through the fuselage usually shorter
Le pignon (32 ) placé sur la plateforme de transport (29) agit sur la couronne dentée(28) de la plateforme ( 27 ), afin de placer le fuselage dans la position exacte nécessaire sur la plateforme de traction (29 ), pour entrer dans le hangar (35), quelque soit l’orientation de l’avion à l’atterrissage sur la plateforme ( 27) Planche (6)-----Figure (8)The pinion (32) placed on the transport platform (29) acts on the ring gear (28) of the platform (27), in order to place the fuselage in the exact position necessary on the traction platform (29), to enter in the hangar (35), whatever the orientation of the aircraft on landing on the platform (27) Board (6) ----- Figure (8)
L’appareil peut rentrer dans le hangar sans manœuvres du tracteur.The aircraft can enter the hangar without tractor operations.
Les manœuvres de remorque pour ce genre d’appareil très volumineux peuvent être réduites..Avec ce système cet aéronef n’a pas besoin d’une piste d’atterrissage en très bon état ,ni spécialement aménagée. Il suffit d’avoir une route suffisante pour le tracteur. Sans aucune autre . infrastructure il est possible de maintenir l’appareil au sol, en passant des cordages ( élingues ) à travers les anneaux (20) -(21)-retenus par des parpaings ou des troncs d’arbres.Trailer handling for this type of very large aircraft can be reduced. With this system, this aircraft does not require a landing strip in very good condition, nor specially equipped. You just need to have enough road for the tractor. Without any other. infrastructure it is possible to maintain the device on the ground, passing ropes (slings) through the rings (20) - (21)-restrained by concrete blocks or tree trunks.
Planche (6)-----Figure (9)Plate (6) ----- Figure (9)
Sur chacune des ailes principale et secondaire (7) et (11) portant les panneaux solaires (8) un système de vérins (36 ) permet de placer .les panneaux solaires autour de l’axe (37) à un angle perpendiculaire au soleil- Ce système est automatique ou commandé par le pilote.On each of the main and secondary wings (7) and (11) carrying the solar panels (8) a system of jacks (36) makes it possible to place the solar panels around the axis (37) at an angle perpendicular to the sun. This system is automatic or controlled by the pilot.
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Réalisation technique de l’aéronef proposéTechnical realization of the proposed aircraft
L’aéronef n’emploiera pas d’énergie thermique, mais l’énergie donnée par ses panneaux photovoltaïques et en complément , l’énergie fournie par des accumulateurs lithium - polymère. Bien entendu il existe ( et il existera rapidement ) des accumulateurs plus performants, mais ces accumulateurs Li-Po sont utilisés par millions d’exemplaires et offrent la sécurité nécessaire.The aircraft will not use thermal energy, but the energy given by its photovoltaic panels and in addition, the energy supplied by lithium-polymer batteries. Of course there are (and there will be soon) more powerful batteries, but these Li-Po batteries are used by millions of copies and offer the necessary security.
Dans l’exemple de réalisation, l’avion présenté, devra parcourir environ 5.000 Km à une vitesse de 60 kT (100 km/heure ) - avec 2 pilotes se relayant dans la carlingue (5) pour un vol confortable., ( 50 heures de vol ). La carlingue sera pressurisée..In the exemplary embodiment, the aircraft presented will have to travel approximately 5,000 km at a speed of 60 kT (100 km / hour) - with 2 pilots taking turns in the cabin (5) for a comfortable flight., (50 hours flight ). The cabin will be pressurized.
Données techniques utilisées :Technical data used:
L’énergie photovoltaïque exige de grandes surfaces . Afin de porter le maximum de cellules cet avion aura deux ailes de grande surface. : une aile principale,(7) de longueur 70 mètres et largeur 6 mètres qui portera les 4 moteurs de traction (30) et une aile arrière(l 1) de 60 mètre par 6 mètres qui porte les 2 moteurs verticaux (31) Les réservoirs d’hélium, (3)- placés a l’intérieur de l’enveloppe pressurisée (2) de part et d’autre du fuselage ( 1 )-, sont nécessaires dans cet appareil afin d’avoir une portance pouvant équilibrer tout ou partie du poids de l’appareil a fin de réserver le maximum de la puissance des moteurs pour le déplacement en palier.Photovoltaic energy requires large areas. In order to carry the maximum number of cells, this aircraft will have two large surface wings. : a main wing, (7) of length 70 meters and width 6 meters which will carry the 4 traction motors (30) and a rear wing (l 1) of 60 meters by 6 meters which carries the 2 vertical motors (31) helium tanks, (3) - placed inside the pressurized envelope (2) on either side of the fuselage (1) -, are necessary in this device in order to have a lift capable of balancing all or part of the weight of the device in order to reserve the maximum power of the motors for level travel.
L’énergie solaire reçue ( calculée dans la moyenne de l’énergie reçue en 24 heures ) est de 250 watt : m2 . Mais il faut tenir compte des rendements des divers composants de la chaîne énergétiqueThe solar energy received (calculated as the average of the energy received in 24 hours) is 250 watt: m 2 . But you have to take into account the yields of the various components of the energy chain
En effet le rendement final de l’énergie photovoltaïque parvenant aux accumulateurs , est de 0,22, — Le rendement des accumulateurs est de 0,96—Indeed, the final yield of photovoltaic energy reaching the accumulators is 0.22, - The efficiency of the accumulators is 0.96—
Les moteurs électriques ont un rendement de 0,80, et celui des hélices à grandes pales actionnées par les moteurs, est de 0,70.......Electric motors have an output of 0.80, and that of propellers with large blades powered by motors, is 0.70 .......
En définitive le rendement final -utilisable - dans la traction de cet avion, est de 0,12 C'est-à-dire que pour 1 mètre carré de panneau photovoltaïque , l’énergie utilisable est de 250 watt /m2 x 0,12 = 30 watts / m2....Ultimately the final yield - usable - in the traction of this aircraft, is 0.12 That is to say that for 1 square meter of photovoltaic panel, the usable energy is 250 watt / m 2 x 0, 12 = 30 watts / m 2 ....
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A) Pour conserver toute l’énergie disponible pour le vol en palier, c'est-à-dire pour obtenir la portance équilibrant le poids de l’appareil on utilise des réservoirs d’hélium (3) .L’hélium gaz beaucoup plus léger que l’air, qui, en application du principe d’Archimède - dans l’air - permet de soutenir un aéronef, comme par exemple, un ballon ou un dirigeable. Un volume de 1 m3 , d’Hélium permet d’équilibrer une masse de 1 Kg : Pour équilibrer une masse de 1000 Kg il fautA) To keep all the energy available for level flight, that is to say to obtain the lift balancing the weight of the aircraft, helium tanks are used (3). lighter than air, which, in application of the Archimedes principle - in the air - makes it possible to support an aircraft, such as for example, a balloon or an airship. A volume of 1 m3, of Helium allows to balance a mass of 1 Kg: To balance a mass of 1000 Kg it is necessary
1000 m 3 d’hélium.1000 m 3 of helium.
B) Pour utiliser l’énergie photovoltaïque et fournir un supplément d’énergie, en première approche, il est utilisé des accumulateurs (16) Lithium- polymère-(- Li-po—) fabriqués à des millions d’exemplaires dans le monde, et présentant une bonne fiabilité. Ces accumulateurs Li-po, fournissent 30 watt/heure pour 1 Kg d’accumulateur - pour l.OOOKg d’accumulateur, il y a donc disponible 30 KWhB) To use photovoltaic energy and provide additional energy, as a first approach, batteries (16) Lithium-polymer - (- Li-po—) are used, produced in millions of copies worldwide, and having good reliability. These Li-po accumulators, provide 30 watt / hour for 1 Kg of accumulator - for l.OOOKg of accumulator, there is therefore available 30 KWh
L’appareilThe device
L’avion étudié doit réaliser un vol de 5000 Km à 50 Km / heure, avec des moteurs électriques et au moins deux pilotes se relayant pour un vol « confortable »The airplane studied must perform a flight of 5000 km to 50 km / hour, with electric motors and at least two pilots taking turns for a "comfortable" flight
Un avion nécessite deux énergies pour voler :An airplane requires two energies to fly:
L’énergie pour obtenir la portance - équilibrant le poids de l’appareilThe energy to get lift - balancing the weight of the device
L’énergie pour obtenir la traction — équilibrant la traînée de l’appareil , Dans tous les cas c’est la portance qui exige le plus d’énergie Ainsi pour 100 KW fournis par les moteurs , la traction n’utilisera que à 40 % de la puissance soit entre 30 et 40 KW.The energy to obtain the traction - balancing the drag of the device, In all cases it is the lift which requires the most energy Thus for 100 KW supplied by the motors, the traction will only use 40% power between 30 and 40 KW.
Par exemple - Solar Impulse - a 4 moteurs de 10 KW chacun, (40 KW) mais n’utilise que 7 KW - en vol en palier, (env.. 20 % de la puissance -moteurs -) — car cet appareil a été conçu dans la recherche extrême de la légèreté— Un avion avec un moteur de 100KW n’utiliserait en palier que 20 KW Dans le projet présenté le calcul sera fait sur 50 KW afin d’éviter toute situation dangereuse-----( pour 4 moteurs de chacun 40 KW)—For example - Solar Impulse - has 4 motors of 10 KW each, (40 KW) but only uses 7 KW - in level flight, (approx. 20% of the power - motors -) - because this device was designed in the extreme search for lightness - An airplane with a 100KW motor would use only 20 KW in level In the project presented the calculation will be made on 50 KW in order to avoid any dangerous situation ----- (for 4 motors each 40 KW) -
L’énergie qui va être utilisée par 1’ appareil durant le trajet de 5000 km à 100 km/heure en palier uniquement, pourrait être de 50 KW par heure, durant 50 heures.The energy that will be used by 1 device during the journey from 5000 km to 100 km / hour in level only, could be 50 KW per hour, for 50 hours.
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L’énergie nécessaire serait de 50 heures x 50 KW = 2500 KWh.The energy required would be 50 hours x 50 KW = 2500 KWh.
La construction de l’appareil présenté permet d’utiliser un volume de chaque côté du fuselage (1) en fibre de carbone,, une enveloppe (2) de 32 m de long sur 20 m de largeur et 8m de hauteur ,soit un volume de 32 x 20 m x 8 m = 5160 m 3 de chaque coté du fuselage.The construction of the device presented makes it possible to use a volume on each side of the fuselage (1) made of carbon fiber, an envelope (2) 32 m long by 20 m wide and 8 m high, i.e. a volume of 32 x 20 mx 8 m = 5160 m 3 on each side of the fuselage.
Il est possible de loger de chaque coté du fuselage des réservoirs d’héliumIt is possible to accommodate helium tanks on either side of the fuselage
Les réservoirs d’hélium, peuvent être de forme cylindrique chacun, par exempleThe helium tanks, can be of cylindrical shape each, for example
6m de largeur x 6m de hauteur x 30 m de longueur soit 1.080 m3 chacun.6m wide x 6m high x 30m long, or 1,080 m3 each.
Il est donc possible de loger 4 réservoirs de chaque côtéIt is therefore possible to accommodate 4 tanks on each side
Ces 8 réservoirs d’hélium sont emmagasinés dans 1’ enveloppe (2) en forme d’aile, et en fibre de carbone ( l’enveloppe est pressurisée),soit de 32 m de longueur x 20 m de large de chaque coté du fuselage/1)These 8 helium tanks are stored in the wing-shaped envelope (2) and in carbon fiber (the envelope is pressurized), that is to say 32 m long x 20 m wide on each side of the fuselage. / 1)
Cette enveloppe est recouverte de panneaux photo voltaïques (15), afin d’obtenir le plus de surface pour l’énergie solaireThis envelope is covered with photo voltaic panels (15), in order to obtain the most surface for solar energy.
Les panneaux photovoltaïquesPhotovoltaic panels
Les cellules photovoltaïques seront disposées sur la surface de l’aile avant soit un panneau de 65 m de long sur 5 m de largeur = 325 m2 de l’aile arrière soit un panneau de 40 m de long sur 5m de largeur = 200 m2 de l’enveloppe des réservoirs d’hélium soit, 2 panneaux de x 25 m = 700 m2 x2 =1400 m2 1400 m2 The photovoltaic cells will be placed on the surface of the front wing, either a panel 65 m long by 5 m wide = 325 m 2 from the rear wing, or a panel 40 m long by 5 m wide = 200 m 2 of the envelope of the helium tanks, i.e. 2 panels of 25 m = 700 m 2 x 2 = 1400 m 2 1400 m 2
Ceci donne une surface de : 1925 m2 de panneaux pouvant fournir une puissance utilisable : (30 watt par :m2, ) de 1925 m2x30w = 57,75 KwhThis gives a surface of: 1925 m 2 of panels that can provide usable power: (30 watt per: m 2 ,) of 1925 m 2 x30w = 57.75 Kwh
En appliquant un coefficient de sécurité de 30 % l’énergie solaire totale , utile, est de 40 kW par heureBy applying a safety coefficient of 30% the total useful solar energy is 40 kW per hour
Durant 50 heures l’énergie fournie par les panneaux solaires est deFor 50 hours the energy supplied by the solar panels is
40kwx 50h = 2000 KWh - sur un total nécessaire de 2500 kWh pour le vol en palier40kwx 50h = 2000 KWh - out of a total necessary of 2500 kWh for level flight
Les poids du système :The system weights:
Le besoin d’énergie totale étant de 2500 KWh, il sera nécessaire d’utiliser en complément 1 énergie fournie par des accumulateurs soit 500 KWh à raison de 300 wh au kg soit un poids d’accumulateurs de : (env.) 1660 KgThe total energy requirement being 2500 KWh, it will be necessary to use in addition 1 energy supplied by accumulators either 500 KWh at the rate of 300 wh per kg or a accumulator weight of: (approx.) 1660 Kg
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Aujourd’hui il est possible d’avoir des panneaux solaires sur panneaux légers en -- monocristallin - d’un poids de 1 Kg au m2.Today it is possible to have solar panels on light panels in - monocrystalline - weighing 1 Kg per m 2 .
Pour 2025 m2 de panneaux le poids serait de 2025 KgFor 2025 m 2 of panels the weight would be 2025 Kg
Le poids du fuselage qui se présente comme un tube de 60 m de long sur 8 mètres de coté x 8 m de hauteur) , soit 2048 m2 en fibre de carbone, à 1 Kg au m2, soit : 2408 KgThe weight of the fuselage which appears as a tube 60 m long by 8 meters side x 8 m high), or 2048 m 2 in carbon fiber, at 1 Kg per m 2 , or: 2408 Kg
Le poids des enveloppes des réservoirs d’hélium, soit deux parallélépipèdes de 32 métrés de long, 28 m de large et 7 m de hauteur, de surface totaleThe weight of the envelopes of helium tanks, i.e. two parallelepipeds of 32 meters long, 28 m wide and 7 m high, of total surface
2632 m2, en fibre de carbone à 1 Kg /m2 2632 m 2 , carbon fiber at 1 Kg / m 2
Le poids des 6 moteurs de 40 KW chacunThe weight of the 6 motors of 40 KW each
Le poids des ailes portant les panneaux solaires, soit aile avant de 70m x 6m = 420 m2 aile arriére 60 mx 6m - 360 m2 The weight of the wings carrying the solar panels, i.e. front wing of 70m x 6m = 420 m 2 rear wing 60 mx 6m - 360 m 2
780 m2 en fibre de carbone à lkg/m2 soit 780 kg= le poids des pilotes et accessoires780 m 2 of carbon fiber at lkg / m 2 or 780 kg = the weight of the pilots and accessories
Le poids de l’avion présenté serait de 10.525 KgThe weight of the aircraft presented would be 10,525 Kg
2.632 Kg2.632 Kg
300 Kg300 kg
780 kg780 kg
1000 Kg1000 Kg
Cependant la portance des 8 réservoirs d’hélium de chacun 1.080 m3 ( 8.000 Kg) va permettre d’obtenir un aéronef dont la masse en mouvement vertical serait deHowever, the lift of the 8 helium tanks of each 1.080 m3 (8.000 Kg) will make it possible to obtain an aircraft whose mass in vertical movement would be
10.525Kg -8000 Kg = 2.525 Kg10.525Kg -8000 Kg = 2.525 Kg
L’avion doit avoir l’énergie suffisante pour le déplacement, de 2525 KgThe plane must have sufficient energy for the displacement, of 2525 Kg
Pour le décollage :1a puissance de 2 moteurs verticaux de 40 KW chacun est suffisanteFor take-off: the power of 2 vertical motors of 40 KW each is sufficient
Pour le vol en palier la puissance de 50 KW est également suffisante.For level flight the power of 50 KW is also sufficient.
(sur une puissance totale des 4moteurs de 40 KW chacun =160 KW ) Pour un vol longue distance fait de trajets ascendants puis de trajets en paliers, il est possible d’actionner les 2 moteurs verticaux de 40 KW chacun.(on a total power of the 4 motors of 40 KW each = 160 KW) For a long distance flight made of ascending journeys then journeys in stages, it is possible to operate the 2 vertical motors of 40 KW each.
(qui seront utilisés bien entendu au décollage et à l’atterrissage,pour présenter l’appareil devant la plateforme d’atterrissage)(which will of course be used during takeoff and landing, to present the aircraft in front of the landing platform)
Le décollage pourra se faire avec la puissance de 80 KW des 2 moteurs verticaux suffisante pour une masse à soulever de 2525 KgTakeoff can be done with the power of 80 KW from the 2 vertical motors sufficient for a lifting mass of 2525 Kg
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L’atterrissageDans l’avion proposé, il n’ y a pas de train d’atterrissageLanding On the proposed aircraft, there is no landing gear
L’atterrissage sera réalisé sur une plateforme entraînée par un tracteur au sol.The landing will be carried out on a platform driven by a tractor on the ground.
Pour l’atterrissage, les moteurs verticaux (31-) sont en action.For landing, the vertical motors (31-) are in action.
Sous le fuselage, il y a deux plaques d’amarrage( 19) (20) qui seront ouvertes à 90° . Ces plaques d’amarrage sont situées sous le fuselage (de part et d’autre du centre de gravité de l’appareil ) .Elles peuvent être d’une longueur de 15 mètres ayant chacune 6 anneaux (20) et (21) d’amarrage de 1 mètre de diamètreUnder the fuselage, there are two mooring plates (19) (20) which will be opened at 90 °. These mooring plates are located under the fuselage (on either side of the aircraft's center of gravity). They can be 15 meters long, each having 6 rings (20) and (21) of 1 meter diameter mooring
A chaque anneau d’amarrage correspond un verrou d’amarrage Le verrou d’amarrage est une tige d’acier de 2 mètres de long (22) fixée sur la crémaillère (23) actionnée par le pignon (24) entraîné par le moteur électrique (26). placé sur la plateforme (27) Des cellules permettent un réglage précis. Par ailleurs il y douze anneaux d’amarrage, et il suffît de placer un seul verrou pour retenir l’avion sur la plateformeEach mooring ring corresponds to a mooring lock. The mooring lock is a steel rod 2 meters long (22) fixed on the rack (23) actuated by the pinion (24) driven by the electric motor. (26). placed on the platform (27) Cells allow precise adjustment. In addition there are twelve mooring rings, and it suffices to place a single lock to hold the plane on the platform
Le transport dans le hangar de garage - Planche (6) Figure (8)Transport in the garage shed - Plate (6) Figure (8)
Dans les avions avec des ailes à panneaux photovoltaïques ont des ailes de très grande envergure qui ne permettent pas l’entrée dans un hangar habituelIn planes with wings with photovoltaic panels have very large wings which do not allow entry into a usual hangar
Par contre le fuselage est plus court et l’avion pénétrera par le fuselageOn the other hand the fuselage is shorter and the plane will penetrate by the fuselage
L’avion étant placé sur la plateforme (27) il faut lui donner la position permettant de présenter le fuselage perpendiculaire à l’entrée du hangar (35)The plane being placed on the platform (27) it is necessary to give it the position allowing to present the fuselage perpendicular to the entry of the hangar (35)
La plateforme (27 ) tourne autour d’un axe placé sur la plateforme de traction (29) Elle possède une couronne dentée (28) entraînée par le pignon (32) du moteur électrique (33) fixé sur la plateforme de transport ( 29).The platform (27) rotates around an axis placed on the traction platform (29) It has a ring gear (28) driven by the pinion (32) of the electric motor (33) fixed on the transport platform (29) .
La plateforme (27 ) peut être de 25 mètres de longueur sur 8 mètres de largeur. La plateforme (29) de traction peut être fabriquée comme une remorque de camion, entraînée par un tracteur classique d’aéroport.The platform (27) can be 25 meters long by 8 meters wide. The traction platform (29) can be manufactured like a truck trailer, driven by a conventional airport tractor.
S’il n’ y a pas de camion ni de plateforme disponible, l’avion peut être amarré simplement en passant à travers les anneaux un cordage ( élingue ) fixé au sol par des parpaings ou même un tronc d’arbreIf there is no truck or platform available, the plane can be moored simply by passing through the rings a rope (sling) fixed to the ground by breeze blocks or even a tree trunk
Les panneaux photovoltaïques peuvent être inclinés pour être perpendiculaires au soleil, selon la commande du pilote.The photovoltaic panels can be tilted to be perpendicular to the sun, according to the pilot's order.
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Il faut signaler que l’envergure des ailes pour Airbus A350 est de 60 mètres et pour un Boeing 747 , 64 mètres ce qui indique que la largeur d’aile de L’appareil proposé est trop importante pour les hangars répandus dans le monde ( La règlementation internationale limite la largeur des hangars à 80 mètres.) L’avion étant placé sur la plateforme d’amarrage (27) il faut lui donner la position permettant de présenter le fuselage perpendiculaire à l’entrée du hangar (35) ce qui va permettre la mise sous hangar dans tous les aéroports internationaux.It should be noted that the wingspan for Airbus A350 is 60 meters and for a Boeing 747, 64 meters which indicates that the wing width of the proposed aircraft is too large for hangars prevalent in the world (The international regulations limit the width of hangars to 80 meters.) The plane being placed on the mooring platform (27) it must be given the position allowing the fuselage to be presented perpendicular to the entrance to the hangar (35) which will allow hangaring at all international airports.
La plateforme (27 ) tourne autour d’un axe (36) placé sur la plateforme de traction (29) Elle possède une couronne dentée (28) entraînée par le pignon (32) du moteur électrique (33) fixé sur la plateforme de transport ( 29).The platform (27) rotates around an axis (36) placed on the traction platform (29) It has a ring gear (28) driven by the pinion (32) of the electric motor (33) fixed on the transport platform (29).
La plateforme (27 ) peut être de 25 mètres de longueur sur 8 mètres de largeur. La plateforme (29) de traction peut être fabriquée comme une remorque de camion, entraînée par un tracteur classique d’aéroport.The platform (27) can be 25 meters long by 8 meters wide. The traction platform (29) can be manufactured like a truck trailer, driven by a conventional airport tractor.
S’il n’ y a pas de camion ni de plateforme disponible, l’avion peut être amarré simplement en passant à travers les anneaux (21) un cordage ( élingue ) fixé au sol par des parpaings ou même par des troncs d’arbres .If there is no truck or platform available, the aircraft can be moored simply by passing through the rings (21) a rope (sling) fixed to the ground by concrete blocks or even by tree trunks .
Planche 6 — Figure 9Plate 6 - Figure 9
Les panneaux photovoltaïques ( 8) peuvent être inclinés.ils Apivotent autour de l’axe (38) pour être perpendiculaires au soleil, selon la commande du pilote, ou automatiquement grâce au vérin (37)The photovoltaic panels (8) can be tilted. They A pivot around the axis (38) to be perpendicular to the sun, according to the pilot's command, or automatically thanks to the jack (37)
L’enveloppe (2) contenant les réservoirs d’hélium sera pressurisée, pour éviter des fuites d’héliumThe envelope (2) containing the helium tanks will be pressurized, to avoid helium leaks
Il faut noter que dans l’aéronef présenté l’enveloppe (2) des réservoirs d’hélium a un volume de 5160 m3 de chaque côté du fuselage, soit un volume total de 10.320 m 3 ce qui serait suffisant pour assurer la portance de l’appareil.(10125 Kg)It should be noted that in the aircraft presented the envelope (2) of the helium tanks has a volume of 5160 m3 on each side of the fuselage, that is to say a total volume of 10.320 m 3 which would be sufficient to ensure the lift of the 'device. (10125 Kg)
Cette option peut être envisagée, mais l’option des 8 réservoirs offre plus de sécurité en évitant le vol en feuille morteThis option can be considered, but the option of 8 tanks offers more security by avoiding the theft in dead leaf
Les pilotes ayant l’habitacle ( 5) pressurisé cet appareil pourra permettre un vol en longue distance ( 5.000 km) sans difficultés pour l’équipage.Pilots with cockpit (5) pressurized this device will allow a long distance flight (5,000 km) without difficulty for the crew.
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Note sur les adaptations possibles sur cet appareilNote on possible adaptations on this device
La conception de cet appareil fournit un volume intéressant dans le fuselage pour les accumulateurs présent et à venirThe design of this device provides an interesting volume in the fuselage for present and future accumulators
Par exemple les accumulateurs à aluminium-(déjà en début de fabrication ) auront. 2000 wh au kg.. ! Le volume disponible, dans le fuselage (1) de l’avion est aujourd’hui pour 1.600 kg en batteries Li-po fournissant 500Kwh.For example, aluminum accumulators (already at the start of production) will have. 2000 wh per kg ..! The available volume in the fuselage (1) of the aircraft is today for 1,600 kg in Li-po batteries providing 500Kwh.
Avec le même poids en accumulateurs aluminium il serait possible d’avoir 3.200 kWh ? ! Ainsi, en conservant le besoin de 500 KWh, le poids d’accumulateurs aluminium ne serait que de 250 Kg.-Par contre s’ il est conservé dans le devis de poids un poids de 1.600 kg pour les accumulateurs, les accumulateurs aluminium, vont permettre un vol, avec un plus long rayon d’actionWith the same weight in aluminum accumulators it would be possible to have 3,200 kWh? ! Thus, while retaining the need for 500 KWh, the weight of aluminum accumulators would only be 250 kg. On the other hand, if a weight of 1,600 kg is kept in the weight estimate for accumulators, aluminum accumulators will allow flight, with a longer range
Note sur les microcentrales nucléaires utilisables dans le proche avenirNote on nuclear micro-plants usable in the near future
Un gramme d’uranium fournit 69 fois plus d’énergie que 1000 grammes de kérosène. L’aéronef présenté a été calculé pour une puissance de 4 moteurs horizontaux de 40 KW chacun et 2 moteurs verticaux de 40 KW chacun soit en tout 240 KW.One gram of uranium provides 69 times more energy than 1000 grams of kerosene. The aircraft presented has been calculated for a power of 4 horizontal engines of 40 KW each and 2 vertical engines of 40 KW each, that is to say 240 KW.
Aujourd’hui un aéronef utilisant une puissance de 240 KW utilisera ( au maximum ) litres de kérosène au 100 Km Pour5000Km, les moteurs utiliseront 1500 litres de kérosène (ou 1275 KG.)Ceci correspond à un peu moins que l’énergie fournie par grammes d’uranium, ( remplacé aujourd’hui par du thorium, moins irradiant)En ajoutant l’énergie fournie par les panneaux solaires de l’appareil -sans aucune autre modification de l’appareil, - nous avons 42 KW (solaire)+240 KW nucléaire Soit 282 Kw alors que l’appareil n’a besoin que de 160 KW... (total des moteurs) et n’utiliserait que 50 KW en palier.Today an aircraft using a power of 240 KW will use (at most) liters of kerosene per 100 Km For 5000Km, the engines will use 1500 liters of kerosene (or 1275 KG.) This corresponds to slightly less than the energy supplied per gram uranium, (replaced today by thorium, less irradiating) By adding the energy supplied by the solar panels of the device - without any other modification of the device, - we have 42 KW (solar) +240 KW nuclear Or 282 Kw while the device only needs 160 KW ... (total of engines) and would only use 50 KW in level.
Les mini centrales nucléaires .existent,. L’ appareil pourrait utiliser une micro centrale Une firme américaine produit déjà des mini centrales destinées à de petites villes de 20.000 habitants, de diamètre 2 mètres sur 4 mètres de hauteur.Mini nuclear power plants exist. The device could use a micro power plant An American firm is already producing mini power plants intended for small towns of 20,000 inhabitants, with a diameter of 2 meters by 4 meters in height.
le fuselage (1) de l’appareil aune dimension suffisante....Donc sans grande modification et dans un avenir assez proche, l’avion proposé pourrait être équipé avec une micro-centralethe fuselage (1) of the aircraft has a sufficient dimension ... So without major modifications and in the fairly near future, the proposed aircraft could be equipped with a micro-central
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Une microcentrale de 20 grammes de thorium/ ou une autre matière Sssible - non irradiante) installée dans le fuselage de l’appareil avec les protections nécessaires, pèserait au maximum 1 tonne .A micro-power plant of 20 grams of thorium / or another Sssible material (non-irradiating) installed in the fuselage of the aircraft with the necessary protections, would weigh a maximum of 1 ton.
En conservant les dimensions d’appareil proposées ci-dessus, et en combinant les avantages d’une micro centrale nucléaire ainsi que (tes accumulateurs du futur, l’aéronef aura un plus grand rayon d’action ou encore une plus grande possibilité dans les poids transportésBy retaining the dimensions of the device proposed above, and by combining the advantages of a micro nuclear power plant as well as (your accumulators of the future, the aircraft will have a greater range of action or even a greater possibility in weights transported
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