FR3133371A1 - Foldable multi-rotor electric aeronautical propulsion with regulated thrust - Google Patents
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Abstract
Cette invention concerne un nouveau type de propulsion aérodynamique à destination des appareils volants légers de loisir, professionnels ou militaires et notamment de type ULM (Ultra Léger Motorisé dans la législation Française). L’invention concerne particulièrement les ULM de type paramoteurs. Un paramoteur est un ULM de loisir. Un paramoteur, représenté schématiquement sur la figure 1, est un parapente motorisé qui peut décoller en plaine, se maintenir et évoluer en l’air grâce à une poussée moteur et ceci avec ou sans aide des courants ascendants météorologiques. Quand la poussée moteur est plus grande que la traînée, la force qui s’oppose à l’avancement de tout objet dans l’air, l’appareil monte, quand elle est plus petite il descend. Quand traînée et poussée sont égales, l’appareil vole à altitude constante. Figure pour l’abrégé : Fig 1This invention relates to a new type of aerodynamic propulsion intended for light leisure, professional or military flying devices and in particular of the ULM type (Ultra Light Motorized in French legislation). The invention particularly concerns paramotor type ULMs. A paramotor is a leisure ULM. A paramotor, shown schematically in Figure 1, is a motorized paraglider which can take off in the plain, maintain itself and evolve in the air thanks to engine thrust, with or without the help of meteorological updrafts. When the engine thrust is greater than the drag, the force which opposes the advancement of any object in the air, the device goes up, when it is smaller it goes down. When drag and thrust are equal, the aircraft flies at constant altitude. Figure for abstract: Fig 1
Description
Cette invention concerne un nouveau type de propulsion aérodynamique à destination des appareils volants légers de loisir, professionnels ou militaires et notamment de type ULM (Ultra Léger Motorisé dans la législation Française). L’invention concerne particulièrement les ULM de type paramoteurs.This invention relates to a new type of aerodynamic propulsion intended for light leisure, professional or military flying devices and in particular of the ULM type (Ultra Light Motorized in French legislation). The invention particularly concerns paramotor type ULMs.
Un paramoteur est un ULM de loisir. Un paramoteur, représenté schématiquement sur la
La
L’aile est reliée au châssis par deux élévateurs (9) et des suspentes (10) représentés sur la
La poussée moteur, c’est à dire la puissance du moteur, est contrôlée par une poignée de gaz, généralement filaire, qui actionne le papillon du carburateur ou du système d’injection du moteur thermique (4). Le pilote peut tenir la poignée des gaz dans la main droite ou la main gauche.The engine thrust, i.e. the power of the engine, is controlled by a gas handle, generally wired, which activates the butterfly of the carburetor or the injection system of the thermal engine (4). The pilot can hold the throttle grip in either the right or left hand.
Il existe actuellement 4 types de configurations de châssis différents pour les paramoteurs: monoplace décollage à pieds (le train d’atterrissage sont les jambes du pilote) présenté sur les
La propulsion des appareils de type ULM a été historiquement réalisée grâce à un seul moteur (4) et une seule hélice (6) de type tractive ou propulsive pour des raisons de limitation de masse, de simplicité de conception et de coûts. Une hélice situé à l’arrière de la machine est une configuration propulsive. Elle crée une poussée grâce à un groupe moto propulseur situé à l’arrière de la machine comme illustré sur la
La poussée propulsive avec un plan d’hélice proche de la cellule du pilote présente des inconvénients aérodynamiques importants qui limitent de ce fait les performances des machines ULM surtout de types paramoteur et pendulaire. La position de l’hélice dans le flux de la sellette de pilotage, dans la cas d’un paramoteur, ou de la nacelle de pilotage, dans le cas d’un ULM de type pendulaire. Cette position limite l’efficacité propulsive et le rendement propulsif de l’hélice.Propulsive thrust with a propeller plane close to the pilot's cell presents significant aerodynamic disadvantages which therefore limit the performance of ULM machines, especially paramotor and pendulum types. The position of the propeller in the flow of the pilot harness, in the case of a paramotor, or of the pilot pod, in the case of a pendulum type ULM. This position limits the propulsive efficiency and propulsive efficiency of the propeller.
En effet ; le flux d’air qui alimente le plan de l’hélice propulsive est sous le vent d’obstacles (nacelle, pilote, sellette, châssis et groupe moteur…). Il est alors soumis à des perturbations aérodynamiques de types vortex ou rouleaux. De ce fait, une partie de l’air arrive sur l’hélice de manière perturbée et désordonnée et forment une zone de turbulences (7). Ceci augmente les phénomènes de type décollement de couche limite et diminue les performances propulsives de l’hélice. Ces perturbations augmentent avec la vitesse air donc avec la vitesse d’évolution dans l’air de l’aéronef.Indeed ; the air flow which feeds the plane of the propeller is downwind of obstacles (nacelle, pilot, harness, chassis and engine group, etc.). It is then subjected to aerodynamic disturbances such as vortices or rollers. As a result, part of the air arrives at the propeller in a disturbed and disordered manner and forms a zone of turbulence (7). This increases phenomena such as boundary layer separation and reduces the propulsive performance of the propeller. These disturbances increase with air speed and therefore with the speed of movement in the air of the aircraft.
La
Les efficacités propulsives et rendements propulsifs d’une hélice situé en aval de la sellette ou nacelle de pilotage ne sont par conséquents pas optimums.The propulsive efficiencies and propulsive yields of a propeller located downstream of the harness or piloting nacelle are therefore not optimal.
Un autre inconvénient important d’une configuration mono hélice est celui du contre couple moteur, nommé ci-dessous couple moteur. Le couple moteur est ressentit de manière permanente lorsque l’hélice tourne et augmente avec le régime de rotation de l’hélice. Il est ressentit de façon plus ou moins importante suivant les phases de vol et du besoin en poussée. Plus la poussée est importante, plus le régime de rotation de l’hélice est important et plus le couple est important. Ce couple est présent dans toutes les phases du vol sauf en phase de descente pour les paramoteurs (moteur coupé ou au ralenti). Le couple moteur est particulièrement présent au décollage, la phase où le besoin en poussée est maximum. C’est aussi la plus dangereuse d’un vol puisque qu’il n’y qu’une très faible hauteur de sécurité par rapport au sol. Des accidents liés à un trop fort couple moteur ne sont malheureusement pas rares en paramoteur, particulièrement lors d’un changement de machine (moteur ou aile).Another significant disadvantage of a single propeller configuration is that of engine counter torque, called engine torque below. The engine torque is felt permanently when the propeller rotates and increases with the propeller rotation speed. It is felt more or less significantly depending on the phases of flight and the need for thrust. The greater the thrust, the greater the propeller rotation speed and the greater the torque. This torque is present in all phases of flight except in the descent phase for paramotors (engine off or at idle). The engine torque is particularly present at takeoff, the phase where the need for thrust is maximum. It is also the most dangerous flight since there is only a very low safety height from the ground. Accidents linked to too much engine torque are unfortunately not rare in paramotors, particularly when changing machines (engine or wing).
En phase de vol, ce couple moteur crée une tension asymétrique au niveau des 2 élévateurs (9) et des suspentes (10). La tension n’est pas la même sur le coté gauche de l’air ou droite. De ce fait, le couple moteur nécessite des corrections aérodynamiques permanentes par le pilote ou par un système d’équilibrage ou « trim » qui ajuste la trajectoire de l’appareil. Dans les 2 cas, cela dégrade la finesse globale de l’aéronef, c’est à dire ses capacité à planer et sa capacité à voler avec une puissance réduite.During flight, this engine torque creates an asymmetrical tension at the level of the 2 risers (9) and the lines (10). The tension is not the same on the left side of the air or the right. As a result, the engine torque requires permanent aerodynamic corrections by the pilot or by a balancing system or “trim” which adjusts the trajectory of the aircraft. In both cases, this degrades the overall finesse of the aircraft, that is to say its ability to glide and its ability to fly with reduced power.
Une autre conséquence du couple moteur est qu’un ULM à 2 axes, notamment de type paramoteur, présente une maniabilité asymétrique. Il tourne en vol plus facilement à gauche si son hélice propulsive tourne dans le sens horaire (ce qui crée un couple de sens trigonométrique l’aéronef) et, inversement, il tourne mieux à droite si son hélice propulsive tourne dans le sens trigonométrique. Le couple moteur crée une asymétrie au roulis et au lacet d’une machine 2 axes puisque les 2 sont liés. Le couple moteur crée une asymétrie importante dans la maniabilité d’une machine 2 axes.Another consequence of the engine torque is that a 2-axis ULM, particularly of the paramotor type, has asymmetrical maneuverability. It turns in flight more easily to the left if its propulsive propeller turns clockwise (which creates a trigonometric torque in the aircraft) and, conversely, it turns better to the right if its propulsive propeller turns counterclockwise. The motor torque creates an asymmetry in the roll and yaw of a 2-axis machine since the two are linked. The motor torque creates a significant asymmetry in the maneuverability of a 2-axis machine.
En effet ; le couple moteur est particulièrement sensible sur les appareils de vol à 2 axes où roulis et lacet sont indissociables. C’est, par exemple, le cas des paramoteur et des pendulaires. De plus, les paramoteurs utilisent une aile de parapente pliable et souple. Cette souplesse présente des avantages d’encombrement au sol (transport et stockage faciles) mais présente un risque de déformation de l’aile en vol. Ce risque de déformation est principalement lié aux conditions météorologiques et aérologiques, par exemple, des zones de cisaillement de l’air ascendant, de vortex ou du rouleaux météorologiques. Ce risque de déformation est accentué par l’effet du couple moteur sur un paramoteur du fait de tensions asymétriques sur les élévateurs (9) et par conséquent sur les 2 moitiés gauche et droite de l’aile. Une déformation de l’aile crée un déséquilibre des forces aérodynamique. Plus l’aile est déformée, plus le déséquilibre est important. Cette déformation va dégrader la portance, généralement de manière asymétrique, et de ce fait la trajectoire de l’aéronef. Ceci peut aboutir au crash du paramoteur lors de la phase de décollage si le pilote ne maîtrise ou ne connaît pas bien sa machine ou que les conditions météorologiques sont mauvaises. Un crash qui peut avoir des conséquences humaines et matérielles importantes, jusqu’au décès du pilote.Indeed ; engine torque is particularly sensitive on 2-axis flight devices where roll and yaw are inseparable. This is, for example, the case for paramotors and commuters. In addition, paramotors use a foldable and flexible paraglider wing. This flexibility has advantages in terms of space on the ground (easy transport and storage) but presents a risk of deformation of the wing in flight. This risk of deformation is mainly linked to meteorological and aerological conditions, for example, zones of rising air shear, vortices or weather rollers. This risk of deformation is accentuated by the effect of engine torque on a paramotor due to asymmetrical tensions on the risers (9) and consequently on the two left and right halves of the wing. A deformation of the wing creates an imbalance of aerodynamic forces. The more deformed the wing, the greater the imbalance. This deformation will degrade the lift, generally asymmetrically, and therefore the trajectory of the aircraft. This can lead to the paramotor crashing during the take-off phase if the pilot does not control or does not know his machine well or if the weather conditions are bad. A crash which can have significant human and material consequences, up to the death of the pilot.
D’une manière générale le couple moteur sur un aéronef mono-hélice est contraignant voir dangereux à partir d’une certaine demande de poussée. Le couple moteur a été à l’origine de nombreux crashs aériens dans l’aviation militaire de la 2ieme guerre mondiale. Certains modèles de chasseurs monomoteurs de l’époque avaient un couple moteur si important que des pilotes en formation ou débutants se sont crashés au décollage à cause d’un retournement de la machine lors d’une mise plein gaz trop brutale et pas assez corrigée.Generally speaking, the engine torque on a single-propeller aircraft is restrictive or even dangerous above a certain thrust requirement. Engine torque was the cause of numerous air crashes in military aviation during the Second World War. Some single-engine fighter models of the time had such high engine torque that pilots in training or beginners crashed on takeoff due to the machine turning over when applying full throttle too suddenly and not sufficiently corrected.
Une configuration mono-hélice forme également un gyroscope. L’effet gyroscopique et la précession gyroscopique vont également dégrader la maniabilité en vol. Les effets du couple et gyroscopiques se cumulent en vol, l’effet de précession gyroscopique est moins important et moins sensible que celui du couple moteur. Néanmoins ces phénomène gyroscopiques existent et dégradent la maniabilité aéronautique des aéronefs mono-hélice.A single-helix configuration also forms a gyroscope. The gyroscopic effect and gyroscopic precession will also degrade maneuverability in flight. The effects of torque and gyroscopic cumulate in flight, the effect of gyroscopic precession is less important and less sensitive than that of engine torque. However, these gyroscopic phenomena exist and degrade the aeronautical maneuverability of single-propeller aircraft.
Un autre inconvénient lié à l’utilisation d’une seule hélice est la possibilité très limitée d’ajustement du vecteur poussée autant sur le point d’application que sur la direction sur le châssis. Ces 2 paramètres sont fixés lors de la conception de la machine.Another disadvantage linked to the use of a single propeller is the very limited possibility of adjusting the thrust vector both on the point of application and on the direction on the chassis. These 2 parameters are fixed during the design of the machine.
Une configuration propulsive sur base de 2 hélices déportées latéralement sur le châssis et tournant en sens opposés, de manière dite contrarotative, réduit largement les perturbations aérodynamiques sur le plan des hélices et annule complètement l’effet du couple moteur et les effets gyroscopiques. Cette solution est présentée sur les
Une configuration multi rotors comportant au moins 2 hélices déportée permet également une poussée asymétrique si la vitesse de rotation des 2 hélices sont différente. L’hélice de gauche peut créer plus de poussé que l’hélice de droite et inversement. Il se crée alors un couple de lacet qui va améliorer la maniabilité en virage ou, au contraire, stabiliser l’appareil dans une trajectoire rectiligne lorsque les conditions météorologiques sont agitées par régulation électronique et poussée asymétrique contrôlée. Ainsi une configuration multi-rotors permet de créer une assistance dans les trajectoires d’un aéronef, notamment 2 axes. Le stade le plus évolué de cette assistance est la possibilité de faire un autopilote de trajectoire. La trajectoire de la machine ne serait plus contrôlé par une action sur les commandes qui dégradent la finesse de la machine mais par asymétrie de la poussée. Dans le cas des paramoteurs, on aboutirait à un autopilote similaire aérodynamiquement au pilotage à la sellette. Le pilotage à la sellette se fait sans aucune action sur les gouvernes et uniquement par déport du poids du pilote sur le coté gauche ou droite de l’aile. Ceci provoque une mise en virage du coté de l’aile la plus chargée par déport du centre de gravité. C’est de cette manière que tournent exclusivement les ULM pendulaires et les deltaplanes qui n’ont aucune gouvernes de direction.A multi-rotor configuration comprising at least 2 offset propellers also allows asymmetric thrust if the rotation speed of the 2 propellers are different. The left propeller can create more thrust than the right propeller and vice versa. A yaw torque is then created which will improve maneuverability in turns or, on the contrary, stabilize the aircraft in a straight trajectory when the weather conditions are choppy by electronic regulation and controlled asymmetric thrust. Thus a multi-rotor configuration makes it possible to create assistance in the trajectories of an aircraft, in particular 2 axes. The most advanced stage of this assistance is the possibility of autopiloting the trajectory. The trajectory of the machine would no longer be controlled by action on the controls which degrade the finesse of the machine but by asymmetry of thrust. In the case of paramotors, we would end up with an autopilot aerodynamically similar to harness piloting. Piloting in the harness is done without any action on the control surfaces and only by shifting the pilot's weight to the left or right side of the wing. This causes a turn on the side of the wing most loaded by offset from the center of gravity. This is the only way to turn tilting ULMs and hang gliders which have no rudders.
Une configuration bimoteur sur base de 2 moteurs thermiques était délicate à mettre en œuvre sur des ULM pour des raison de masse embarqué et de régulation. Elle est aujourd’hui tout à fait envisageable avec une motorisation électrique pour un poids limité et des performances comparables aux modèles thermiques. Ceci est possible grâce aux avancées récentes, tant techniques qu’économiques, des matériaux, de la régulation électronique embarquée, des moteurs électriques et des batteries.A twin-engine configuration based on 2 thermal engines was difficult to implement on ULMs for reasons of on-board mass and regulation. It is now entirely possible with an electric motor for limited weight and performance comparable to thermal models. This is possible thanks to recent advances, both technical and economic, in materials, on-board electronic regulation, electric motors and batteries.
Une autre grandeur physique aéronautique importante dans les performances aéronautiques est la finesse. La finesse est la capacité d’un aéronef à planer. Plus la finesse est grande, plus la pente de chute de l’aéronef est réduite et plus cet aéronef peut voler loin avant de toucher le sol à partir d’une hauteur donnée. De fait, la finesse définit la poussée nécessaire pour maintenir un aéronef en vol palier. Plus la finesse aéronautique est élevée, plus la poussée nécessaire pour faire voler un aéronef est faible. La finesse nécessaire pour maintenir l’altitude de tout aéronef à aile porteuse est donnée par la formuleAnother important aeronautical physical quantity in aeronautical performance is finesse. Glide is the ability of an aircraft to glide. The greater the glide ratio, the smaller the fall slope of the aircraft and the further the aircraft can fly before hitting the ground from a given height. In fact, finesse defines the thrust necessary to maintain an aircraft in level flight. The higher the aeronautical glide ratio, the lower the thrust required to fly an aircraft. The glide ratio required to maintain the altitude of any lifting wing aircraft is given by the formula
Le PTV (Poids Total Volant) est donné en N ou kg, la finesse est sans dimension et la poussée ou traînée sont en N ou kgF (kilogramme Force). Ainsi pour maintenir en vol palier un paramoteur de, par exemple, 6 de finesse et de 120 kg de poids total volant, il faut lui fournir une poussée de 20 kgF. Un autre paramoteur de 8 de finesse aura besoin d’une poussée de 15 kgF pour le même PTV de 120 kg. Ainsi pour gagner en performances aéronautiques, il faut obtenir une finesse optimale.The PTV (Total Flying Weight) is given in N or kg, the glide ratio is dimensionless and the thrust or drag are in N or kgF (kilogram Force). So to keep a paramotor of, for example, 6 glide ratio and 120 kg total flying weight in level flight, it must be provided with a thrust of 20 kgF. Another 8 finesse paramotor will need a thrust of 15 kgF for the same GVW of 120 kg. Therefore, to gain in aeronautical performance, optimal finesse must be obtained.
En vol non palier, la tangente de l’angle d’assiette de l’aéronef, soit l’angle de la trajectoire de l’aéronef par rapport à l’horizontale, est donné par la formuleIn non-level flight, the tangent of the aircraft's attitude angle, i.e. the angle of the aircraft's trajectory relative to the horizontal, is given by the formula
α est l’angle d’assiette. La poussée effective est la force réellement appliquée à l’aéronef, c’est à dire la poussée moteur retranchée de la traînée aéronautique. Poussée, traînée et PTV sont exprimés en N ou en kg et kgF. Le calcul de l’angle α permet, pour une vitesse sol donnée, de déterminer la vitesse sol verticale Vz, c’est à dire la vitesse ascensionnelle. Elle est généralement donnée m/min ou en m/s. La vitesse ascensionnelle définit la capacité à gagner de l’altitude. La vitesse ascensionnelle est un critère fondamental de caractérisation de tout aéronef.α is the trim angle. Effective thrust is the force actually applied to the aircraft, i.e. engine thrust subtracted from aeronautical drag. Thrust, drag and PTV are expressed in N or in kg and kgF. Calculating the angle α makes it possible, for a given ground speed, to determine the vertical ground speed Vz, i.e. the ascent speed. It is generally given m/min or in m/s. Ascent rate defines the ability to gain altitude. Climbing speed is a fundamental criterion for characterizing any aircraft.
La
Si on suppose que la traînée aéronautique est constante en palier ou en trajectoire ascensionnelle, ce qui est sensiblement vrai pour les aéronef à angle d’incidence faible comme les paramoteurs , alors la formule [Math 2] peut s’écrire de manière approximative et majorée de la manière suivante :If we assume that aeronautical drag is constant in level or ascension trajectory, which is substantially true for aircraft with a low angle of attack such as paramotors, then the formula [Math 2] can be written in an approximate and increased manner as follows :
Dans le cas d’un paramoteur de 50 kgF de poussée maximale, PTV de 120 kg et finesse de 6, on obtient un angle α maximal de 14°. Si ce paramoteur vol à 40 km/h vitesse air, soit 11 m/s, alors il aura une vitesse ascensionnelle maximale de 2,67 m/s/ Si la finesse passe à 8 alors la vitesse ascensionnelle maximale, toujours à 40 km/h air et 120 kg de PTV, sera de 3,08 m/s. Ce sont des valeurs majorées car la finesse réelle est dégradée en phase ascensionnelle.In the case of a paramotor with 50 kgF maximum thrust, PTV of 120 kg and finesse of 6, we obtain a maximum angle α of 14°. If this paramotor flies at 40 km/h air speed, or 11 m/s, then it will have a maximum ascent speed of 2.67 m/s/ If the glide ratio increases to 8 then the maximum ascent speed, still at 40 km/ h air and 120 kg of PTV, will be 3.08 m/s. These are increased values because the real finesse is degraded during the ascent phase.
La
En paramoteur tout comme en parapente, la finesse est définie d’une part par la finesse de l’aile utilisée et d’autre part par la finesse de la sellette et du châssis qui porte le pilote et le moteur. La finesse réelle d’un paramoteur est toujours inférieure à celle de l’aile utilisée en mode parapente. C’est une finesse dégradée à cause de la présence du châssis de paramoteur qui augmente la traînée aérodynamique. Ainsi la finesse réelle effective en paramoteur conventionnel est de l’ordre de 50 % la finesse maximale de l’aile. Une perte de 50 % de finesse est une dégradation très importante pour les performances de l’aéronef. La
D’autre part, la finesse dépend de la vitesse air et est maximale pour une vitesse air donnée, et elle dépend des caractéristiques aérodynamiques de l’aéronef.On the other hand, the glide ratio depends on the air speed and is maximum for a given air speed, and it depends on the aerodynamic characteristics of the aircraft.
La
La configuration d’hélices déportés permet d’améliorer la finesse du châssis à l’arrière du pilote et par conséquent de diminuer les besoins en poussée moteur et améliorer l’autonomie.The configuration of offset propellers makes it possible to improve the finesse of the chassis behind the pilot and therefore to reduce the engine thrust requirements and improve autonomy.
Un autre avantage de la configuration d’hélices déportées, en dehors des considérations de traînée, de couple ou de perturbation aérodynamiques, est d’augmenter la surface balayée par les hélices pour une même garde au sol lors du décollage. La science et l’état de l’art des hélices aéronautiques montrent que pour une même poussée, une surface de balayage d’hélice doublée, augmente le rendement propulsif de l’ordre de 20 à 40 %. Deux hélices consomment moins de puissance, donc d’énergie, qu’une hélice unique pour fournir la même poussée. Pratiquement, 2 configurations « hélices moteurs » (c’est à dire 2 hélices et 2 moteurs identiques) qui consommeraient 500W chacune, soit 1000W au total, fourniront 20 à 40 % de poussée supplémentaire qu’une unique configuration « hélice moteur » identique qui consommerait 1000W. La
Les
Les hélices (10 et 12) sont actionnées directement grâce à 2 moteurs électriques identiques (9 et 11) mais tournant dans des sens opposés pour annuler le couple et réduire les effets gyroscopiques. Ces 2 moteurs sont maintenus au châssis (2) par un raccord central (17) et 2 bras pliants (13 et 14) montés sur 2 pivots verrouillables symétriques (15 et 16). Les bras pliables (13 et 14) ont une forme aérodynamique de fuseau ou cylindrique qui favorise l’écoulement de l’air afin de ne pas dégrader la finesse.The propellers (10 and 12) are driven directly by 2 identical electric motors (9 and 11) but rotating in opposite directions to cancel the torque and reduce gyroscopic effects. These 2 motors are held to the chassis (2) by a central connection (17) and 2 folding arms (13 and 14) mounted on 2 symmetrical lockable pivots (15 and 16). The foldable arms (13 and 14) have an aerodynamic spindle or cylindrical shape which promotes air flow so as not to degrade finesse.
Des bras de force (18 et 19) peuvent être utilisés de manière optionnelle suivant la résistance mécanique des bras pliants (13 et 14) et le besoin en poussée. Le dimensionnement se fait en respectant les coefficients de sécurité ULM. Ces bras de force (18 et 19) sont démontables rapidement à au moins à l’une de leur extrémité lors du pliage de la machine. Si seule une extrémité est démontable rapidement, ils sont montés sur rotule ou pivot sur l’autre extrémité. Le démontage de l’une ou des 2 extrémité se fait par un système de démontage rapide sans outil, de type goupille ou autre moyen d’assemblage rapide sans outil.Force arms (18 and 19) can be used optionally depending on the mechanical resistance of the folding arms (13 and 14) and the thrust requirement. The sizing is done while respecting the ULM safety coefficients. These force arms (18 and 19) can be quickly disassembled at at least one of their ends when folding the machine. If only one end can be quickly disassembled, they are mounted on a ball joint or pivot on the other end. Dismantling of one or both ends is done using a tool-free quick disassembly system, pin type or other tool-free rapid assembly means.
L’envergure en mode déplié entre les extrémités des 2 hélices peut dépasser les 250 cm suivant la taille des hélices. Les bras (13 et 14) sont pliants pour faciliter le transport et stockage de la machine. Pour limiter encore l’encombrement lors du stockage et du transport, les hélices (10 et 12) sont aussi pliables suivant leur axe de rotation comme montré dans la
Le paramoteur en mode plié est montré sur la
Le pliage permet un stockage et un transport plus faciles: la machine peut entrer dans la plupart des coffres des voitures break et peut être stockée et couchée ou sur le coté sans restriction particulière. La machine peut entrer dans certains coffres de voitures de type « sedan ». Un volume de coffre suffisant permet même de transporter plusieurs machines. Ceci est très difficile, voir impossible avec un paramoteur thermique à moins de vidanger intégralement le réservoir et les circuits d’essence et démonter la cage de protection (5) quand elle est démontable, ce n’est pas le cas de tous les modèles. En effet, comme tout moteur utilisant un carburant liquide, celui risque de fuir à partir d’un certain angle d’inclinaison. Sans vidange intégrale, un paramoteur thermique doit être transporté et stocké en mode vertical proche de l’inclinaison d’utilisation. Ceci limite les possibilités de transport.Folding allows for easier storage and transport: the machine can fit into most station wagon trunks and can be stored lying down or on its side without any particular restrictions. The machine can fit into certain “sedan” type car trunks. Sufficient trunk volume even allows you to transport several machines. This is very difficult, if not impossible, with a thermal paramotor unless you completely drain the tank and the fuel circuits and dismantle the protective cage (5) when it is removable, this is not the case for all models. Indeed, like any engine using liquid fuel, it risks leaking from a certain angle of inclination. Without complete draining, a thermal paramotor must be transported and stored in vertical mode close to the inclination of use. This limits transport possibilities.
Bien évidement l’utilisation de l’électricité comme énergie supprime toutes les odeurs et risques de fuite lors du stockage, du transport et de l’utilisation sur le terrain, que cela soit au niveau de la machine et du transport de carburant dans des jerricans. Le risque de pollution des sols par un carburant d’origine pétrolier est supprimé. La pollution et l’odeur en vol ou au sol, moteur tournant, lié à l’utilisation de moteurs à explosion, essentiellement 2 temps brûlant de l’huile, sont supprimés. Le bilan CO2 à l’utilisation est tout à fait à l’avantage de l’électricité. La [Table 1] de la
La cage de protection (5) des paramoteurs permet d’éviter aux suspentes et commandes de frein d’être dans la trajectoire de l’hélice, surtout lors des phases au sol de gonflage et course d’envol lorsque l’aile n’est pas encore sous tension. Tout contact entre une hélice tournante et des suspentes détruit ces dernières et casse le profil de l’aile. La cage évite le contact lors de la phase de gonflage, notamment lors d’un gonflage dit « dos voile » utilisé par la majorité des pilotes de paramoteur. L’aile est affalée au sol derrière le pilote et le moteur et elle est gonflé par le pilote qui tire sur certaines suspentes avec ou sans déplacement du pilote suivant la vitesse du vent. Ces suspentes sous tension mécanique vont frotter et longer la cage circulaire lors de cette phase de gonflage. Une fois l’aile au dessus du pilote, celui ci commence la course d’envol en courant et en mettant les gaz pour obtenir la poussée propulsive maximale. La distance de décollage dépend de la poussée moteur, du PTV et de l’aile utilisée mais aussi fortement des conditions météorologiques. Avec un vent de face laminaire d’au moins 25 km/h, un paramoteur peut décoller en quelques pas. En l’absence de vent, par contre, il faut parfois courir plus de 100 m pour obtenir la portance suffisante au décollage. Durant cette course d’envol, en cas de conditions météorologiques peu stables, par exemple une rafale latérale, l’aile peut se déformer et les suspentes peuvent partir en arrière de la machine. Il y a là aussi un risque de collision avec l’hélice en rotation. La cage de protection (5) permet d’éviter des dégâts importants allant jusqu’à la destruction de l’aile, de l’hélice, voir du moteur.The protective cage (5) of the paramotors prevents the lines and brake controls from being in the path of the propeller, especially during the ground inflation and take-off phases when the wing is not not yet powered on. Any contact between a rotating propeller and the lines destroys the latter and breaks the profile of the wing. The cage avoids contact during the inflation phase, particularly during so-called “back sail” inflation used by the majority of paramotor pilots. The wing is lowered to the ground behind the pilot and the engine and it is inflated by the pilot who pulls on certain lines with or without movement of the pilot depending on the wind speed. These lines under mechanical tension will rub and run along the circular cage during this inflation phase. Once the wing is above the pilot, the pilot begins the takeoff run by running and applying the throttle to obtain maximum propulsive thrust. The takeoff distance depends on the engine thrust, the PTV and the wing used but also strongly on the weather conditions. With a laminar headwind of at least 25 km/h, a paramotor can take off in just a few steps. In the absence of wind, on the other hand, you sometimes have to run more than 100 m to obtain sufficient lift for takeoff. During this take-off run, in the event of unstable weather conditions, for example a lateral gust, the wing may deform and the lines may move behind the machine. There is also a risk of collision with the rotating propeller. The protective cage (5) helps prevent significant damage, including the destruction of the wing, the propeller, or even the engine.
La 2ieme technique de gonflage de l’aile est dite « face voile » annule les risques de collision suspentes hélice durant la phase de gonflage puisque l’aile est gonflée face au pilote qui doit se retourner lorsque l’aile est gonflée pour commencer sa course d’envol. Les risques de collision perdurent durant cette phase de course d’envol. De plus les frottements des suspentes sur la cage lors de la phase de gonflage « dos voile » d’un paramoteur provoquent une usure prématuré de ces dernières.The 2nd technique for inflating the wing is called "face sail" and eliminates the risk of collision with the propeller lines during the inflation phase since the wing is inflated facing the pilot who must turn around when the wing is inflated to begin its race. flight. The risk of collision persists during this takeoff phase. In addition, the friction of the lines on the cage during the “back canopy” inflation phase of a paramotor causes premature wear of the latter.
En vol, lors de perturbations météorologiques importantes, l’aile peut fortement se déformer jusqu’à la fermeture totale, les suspentes et élévateurs et commandes ne sont plus sous tension. Le profil de l’aile n’existe plus, il n’y a plus de portance et la machine commence à tomber pour ou moins rapidement. Dans la plupart des cas, l’aile finit par se regonfler d’elle même et retrouver un domaine de vol normal. Si ce n’est pas le cas, la seule solution est de lancer le parachute de secours. Mais avant de se regonfler et de remettre les suspentes et élévateurs sous tension, il y a un risque de collision entre l’hélice et ces organes vitaux de la machine. Une collision en vol avec les suspentes ou les suspentes de commande avec une hélice tournante ont pour conséquences des coupure ou un enroulage des ces dernières sur l’hélice. Dans les 2 cas c’est synonyme de destruction totale, ou dans le meilleur des cas partielle, du profil de l’aile. Ceci même si la puissance moteur est nulle ou réduite puisque l’hélice tourne toute seule avec le vent relatif ou le régime de ralentit du moteur thermique si il n’y a pas d’embrayage automatique. Le risque de rupture des suspentes est alors limité car la vitesse de rotation de l’hélice est réduite mais elles peuvent s’emmêler dans l’hélice ou des partie du moteur ce qui empercherait une réouverture de l’aile et un retour dans le domaine de vol normal.In flight, during significant weather disturbances, the wing can deform significantly until it completely closes, the lines and elevators and controls are no longer under tension. The wing profile no longer exists, there is no more lift and the machine begins to fall more or less quickly. In most cases, the wing eventually re-inflates itself and returns to a normal flight envelope. If this is not the case, the only solution is to throw the emergency parachute. But before re-inflating and re-energizing the lines and risers, there is a risk of collision between the propeller and these vital parts of the machine. A collision in flight with the lines or the control lines with a rotating propeller results in the latter being cut or rolled up on the propeller. In both cases it is synonymous with total destruction, or in the best case partial, of the wing profile. This even if the engine power is zero or reduced since the propeller turns on its own with the relative wind or the idling speed of the thermal engine if there is no automatic clutch. The risk of the lines breaking is then limited because the rotation speed of the propeller is reduced but they can become entangled in the propeller or parts of the engine which would prevent the wing from reopening and returning to the area. normal flight.
Ces conditions de vol sont extrêmes et heureusement rares mais elles sont possibles : il faut donc protéger les organes vitaux de l’aile d’une collision avec une hélice. Un organe de protection est donc indispensable pour protéger l’aile durant toutes les phases de vol : le gonflage, la course d’envol et la phase de vol, mais également l’atterrissage dans une moindre mesure.These flight conditions are extreme and fortunately rare but they are possible: it is therefore necessary to protect the vital organs of the wing from a collision with a propeller. A protective device is therefore essential to protect the wing during all phases of flight: inflation, take-off and the flight phase, but also landing to a lesser extent.
Sur les paramoteur mono-rotor, thermiques ou électrique, cette cage est annulaire et englobe l’intégralité de l’hélice. Ceci est obligatoire pour permettre le gonflage « dos voile ». Cette cage crée une masse supplémentaire et surtout de la traînée.On single-rotor paramotors, thermal or electric, this cage is annular and encompasses the entire propeller. This is mandatory to allow “back sail” inflation. This cage creates additional mass and above all drag.
Dans le cas d’une propulsion multi-rotors, la cage n’a pas besoin de couvrir intégralement les hélices car le risque de collision avec les hélices est géométriquement très fortement réduit comme constatable sur la [Fig 11 A]. En cas de conception multi-rotors, seulement la partie supérieure et centrale des hélices doit être protégée. Une protection partielle de chaque hélice environ 120° d’angle est suffisante pour assurer une protection suffisante durant toutes les phases du vol (décollage, vol en conditions normales et atterrissage). Durant les incidents de vol, c’est à dire une fermeture totale ou partielle de l’aile, le risque de collision avec les hélices est limité par 2 aspect géométriques. Premièrement, le plan des hélices d’un appareil multi-rotor est plus éloigné des élévateurs et des suspentes par conception : les hélices sont plus reculées du point d’accroche à l’aile. Deuxièmement la surface balayée par les hélices est déportées de part et d’autres du châssis, ceci diminue fortement le risque de collision entre suspentes et les hélices. Une cage partielle est détaillée sur la [Fig 11 A] où sont indiquée en pointillés la position d’un élévateur (9) et un cône de suspentage (10) lors d’un vol en condition normale. La 2ieme cage est symétriquement identique donc n’est pas représentée.In the case of multi-rotor propulsion, the cage does not need to completely cover the propellers because the risk of collision with the propellers is geometrically very greatly reduced as can be seen in [Fig 11 A]. In case of multi-rotor design, only the upper and central part of the propellers must be protected. Partial protection of each propeller at an angle of approximately 120° is sufficient to ensure sufficient protection during all phases of flight (takeoff, flight in normal conditions and landing). During flight incidents, i.e. total or partial closure of the wing, the risk of collision with the propellers is limited by 2 geometric aspects. First, the propeller plane of a multi-rotor aircraft is further from the risers and lines by design: the propellers are further back from the wing attachment point. Secondly, the surface swept by the propellers is offset on either side of the chassis, this greatly reduces the risk of collision between the lines and the propellers. A partial cage is detailed in [Fig 11 A] where the position of a riser (9) and a suspension cone (10) are indicated in dotted lines during a flight in normal conditions. The 2nd cage is symmetrically identical and therefore not shown.
Une cage est constituée de 2 éléments longs, plats et fins nommés profilés ci dessous (20 et 21). Ces profilés sont légers et flexibles en matériau de qualité aéronautique, par exemple de type métallique aluminium, magnésium, inox, titane, de type polymères ou de type matériaux composites, par exemple fibres de verre ou fibre de carbone.La section des profilés (20 et 21) est de type profilé plat. La section est fine pour avoir une flexion suffisante selon sa plus grande longueur et pour limiter la traînée. La section est large pour avoir une inertie mécanique suffisante pour contrer la force des suspentes lors d’un incident de vol ou au décollage. La [Fig 11 C] montre un exemple de profil utilisable. Les profilés (20 et 21) sont maintenus entre eux par une pièce intermédiaire (23) comprenant 2 fentes identiques à leur profil [Fig 11 C] avec un jeu fonctionnel dans laquelle les plats viennent s’insérer. La pièce de raccord (23) forme un angle de l’ordre de 60° entre ses 2 fentes. Elle est collée sur un des 2 profilé (21). Pour faciliter le transport et stockage, la pièce de raccord (23) est fixée avec un moyen de démontage rapide, comme une goupille (22) sur l’autre profilé (20). Le démontage partielle et total sont représentés sur la [Fig 11 B].A cage is made up of 2 long, flat and thin elements named profiles below (20 and 21). These profiles are light and flexible in aeronautical quality material, for example metallic aluminum, magnesium, stainless steel, titanium, polymer type or composite material type, for example glass fiber or carbon fiber. The section of the profiles (20 and 21) is of the flat profile type. The section is thin to have sufficient flexion according to its greatest length and to limit drag. The section is wide to have sufficient mechanical inertia to counter the force of the lines during a flight incident or takeoff. [Fig 11 C] shows an example of a usable profile. The profiles (20 and 21) are held together by an intermediate piece (23) comprising 2 slots identical to their profile [Fig 11 C] with a functional clearance in which the dishes are inserted. The connecting part (23) forms an angle of around 60° between its 2 slots. It is glued to one of the 2 profiles (21). To facilitate transport and storage, the connecting part (23) is fixed with a quick disassembly means, such as a pin (22) on the other profile (20). The partial and total disassembly are shown in [Fig 11 B].
Deux pièces fendues d’accroche au châssis (24 et 25) maintiennent en position la cage lors de l’utilisation. Ces pièces sont constituée de fentes à environ 60° par rapport à l’horizontale dans lesquelles les profilés entrent avec une profondeur suffisante pour être auto maintenus par frottements internes. La tension liée à la déformation par flexion du plus long plat et les frottements entre la cage et les pièces de fixation permettent un équilibre mécanique de la cage. Ces cages sont montables et démontables par goupillage sans outil grâce à des goupilles (22). La structure montée est auto porteuse même sans goupillage. Le goupillage a uniquement un rôle de sécurité lié aux accélérations et vibrations lors de l’utilisation. Lorsqu’elle est démontée, la cage occupe la place des 2 profils plats (20 et 21) : les éléments de la cage reprennent une forme rectiligne ce qui facilite grandement leur transport et stockage [Fig 11 B].Two slotted parts for attachment to the frame (24 and 25) hold the cage in position during use. These parts are made up of slots at approximately 60° to the horizontal into which the profiles enter with sufficient depth to be self-maintained by internal friction. The tension linked to the deformation by bending of the longest plate and the friction between the cage and the fixing parts allow mechanical balance of the cage. These cages can be assembled and dismantled by pinning without tools using pins (22). The assembled structure is self-supporting even without pinning. The pinning only has a safety role linked to accelerations and vibrations during use. When dismantled, the cage occupies the place of the 2 flat profiles (20 and 21): the elements of the cage return to a rectilinear shape which greatly facilitates their transport and storage [Fig 11 B].
Les goupilles (22) ainsi que les pièces d’accroche (24 et 25) ainsi que la pièce intermédiaire (23) sont dimensionnées et fabriquées d’après les normes aéronautique en vigueur et dans un matériaux de qualité aéronautique. Ils peuvent être en plastique résistant aux UV ou dans un métal de qualité aéronautique, ferreux ou non ferreux par exemple en aluminium 7075.The pins (22) as well as the attachment parts (24 and 25) as well as the intermediate part (23) are sized and manufactured according to current aeronautical standards and in aeronautical quality materials. They can be made of UV-resistant plastic or an aircraft-grade metal, ferrous or non-ferrous, for example 7075 aluminum.
La configuration à 2 rotors présentée ci-dessus ne permet pas directement de procéder à un gonflage « dos voile » avec les suspentes posées au sol et la voile affalée derrière la machine. En effet ; les suspentes coinceraient soit dans les hélices (10 et 12), soit sous les bras (13 et 14) soit dans les moteurs (9 et 11) soit dans certains éléments de la cage (21, 23 et 24).The 2-rotor configuration presented above does not directly allow for “sail back” inflation with the lines placed on the ground and the sail lowered behind the machine. Indeed ; the lines would get stuck either in the propellers (10 and 12), or under the arms (13 and 14) or in the engines (9 and 11) or in certain elements of the cage (21, 23 and 24).
Pour permettre le décollage par la technique dite du « dos voile » par rapport à un paramoteur mono-rotor à cage annulaire, il est nécessaire de maintenir les suspentes lors du gonflage « dos voile ». Ce maintient doit se faire à une hauteur proche de celle des élévateurs et avec un écartement optimum. Cet écartement est optimum quand il déforme le moins possible le cône de suspentage de l’aile quand elle est placée au sol derrière le pilote. Une pièce « porte suspentes » (26) a été étudiée pour permettre le gonflage « dos voile ». C’est une pièce en forme de V qui maintient l’intégralité des suspentes lors de la phase de préparation au sol et de la phase de décollage. Il y en a une sur la cage gauche et une sur la cage droite. Les 2 « porte suspentes » (26) sont réglables au sol en écartement et peuvent coulisser sur le profilé (20) de la cage pour s’adapter le plus possible à la configuration de l’aile. Une vis de pression radiale maintient leur position lorsque le bon réglage est trouvé. Un changement d’aile nécessite un nouveau réglage. La [Fig 11 A] montre 2 positions possibles du « porte suspentes » (26). Cette pièce est conçue pour ne pas dégrader la finesse de la machine de manière importante : elle est fine et allongée et réalisée ou non dans le même matériau que les autres pièces de la cage (23, 24 et 25).To allow take-off using the so-called “back sail” technique compared to a single-rotor paramotor with an annular cage, it is necessary to maintain the lines during “back sail” inflation. This support must be done at a height close to that of the risers and with an optimum spacing. This spacing is optimal when it deforms the suspension cone of the wing as little as possible when it is placed on the ground behind the pilot. A “hanger holder” part (26) has been designed to allow “sail back” inflation. It is a V-shaped part which maintains all of the lines during the ground preparation phase and the take-off phase. There is one on the left cage and one on the right cage. The 2 “hanger holders” (26) are adjustable on the ground in spacing and can slide on the profile (20) of the cage to adapt as closely as possible to the configuration of the wing. A radial set screw maintains their position when the correct setting is found. A change of wing requires a new adjustment. [Fig 11 A] shows 2 possible positions of the “hanger holder” (26). This part is designed not to significantly degrade the finesse of the machine: it is thin and elongated and made or not in the same material as the other parts of the cage (23, 24 and 25).
L’utilisation de ces « portes suspentes » (26) permet un gonflage plus facile qu’avec une cage centrale d’un paramoteur mono rotor. En effet ; les suspentes sont déjà située à la même hauteur que les élévateurs et les suspentes seront moins déformées pendant la phase du gonflage. La déformation des cônes de suspentage lors du gonflage est moins importante qu’avec une cage centrale annulaire. De plus elles ne frottent plus sur la cage annulaire (5) lors de leur mise sous tension mécanique. Le gonflage devient plus facile et les suspentes s’usent moins à chaque décollage puisqu’elle ne frottent sur rien. On retrouve une sensation proche d’un gonflage « dos voile » d’un parapente.The use of these “hanging doors” (26) allows easier inflation than with a central cage of a single-rotor paramotor. Indeed ; the lines are already located at the same height as the risers and the lines will be less deformed during the inflation phase. The deformation of the line cones during inflation is less significant than with an annular central cage. In addition, they no longer rub on the annular cage (5) when they are mechanically tensioned. Inflation becomes easier and the lines wear less with each takeoff since they do not rub on anything. We find a sensation close to “back sail” inflation of a paraglider.
Si l’utilisateur souhaite faire un décollage selon la technique du « face voile » alors il peut démonter les « portes suspentes » en les faisant coulisser le long du profilé (20) après avoir desserré la vis de pression. Les « portes suspentes » n’ont aucune utilité hors de la phase de gonflage « dos voile ».If the user wishes to take off using the “face sail” technique then he can dismantle the “hanging doors” by sliding them along the profile (20) after having loosened the pressure screw. The “hanging doors” have no use outside of the “back sail” inflation phase.
La cage n’est pas nécessaire sur les appareils à voilure fixe de type pendulaire.The cage is not necessary on fixed-wing pendulum-type aircraft.
Concernant la chaîne énergétique et l’électronique embarquée : la batterie et les régulations électroniques seront protégées des poussières et projections d’eau par le carénage souple (8) qui est étanche aux poussières et à l’eau. Le volume interne d’air de ce carénage et l’absence d’isolation thermique permettent de dissiper les calories pour éviter toute surchauffe autant de l’électronique que des batteries.Concerning the energy chain and on-board electronics: the battery and electronic regulations will be protected from dust and water splashes by the flexible fairing (8) which is dust and watertight. The internal air volume of this fairing and the absence of thermal insulation allow the calories to be dissipated to prevent any overheating of both the electronics and the batteries.
La machine comprend un contrôleur de vol électronique qui va réguler la consigne de puissance de chaque moteurs indépendamment pour la même consigne de poussée par le pilote. Cette régulation différentielle se fait suivant les conditions de vol et notamment l’altitude et les angles d’évolution de l’aéronef : lacet, roulis et tangage.The machine includes an electronic flight controller which will regulate the power setpoint of each motor independently for the same thrust setpoint by the pilot. This differential regulation is done according to the flight conditions and in particular the altitude and the angles of evolution of the aircraft: yaw, roll and pitch.
Le contrôleur de vol a 4 fonctions de régulation essentielles :
- Maintenir l’asymétrie de la poussée dans les phases de vol sans changement de direction
- Créer une poussée asymétrique facilitant le virage lors des changements de direction
- Maintenir l’altitude sur demande du pilote
- Limiter l’angle de tangage
- Procurer une sécurité passive de surveillance de défaillance d’un des 2 moteurs
- Maintain thrust asymmetry in flight phases without change of direction
- Create an asymmetrical thrust making it easier to turn when changing direction
- Maintain altitude at the pilot's request
- Limit pitch angle
- Provide passive security for monitoring failure of one of the 2 motors
La première fonction du contrôleur de vol est de maintenir une poussée symétrique des 2 moteurs dans les phases de décollage, de prise d’altitude et de vol à altitude constante. Cette régulation se fait par analyse de l’angle de roulis et de lacet qui doivent être constants durant ces phases. Si un angle de roulis supérieur à un certain angle, la zone neutre, est constaté alors le moteur le plus bas augmente sa puissance pour réduire l’angle de roulis. La zone neutre est paramétrable autour de l’horizontale pour éviter des corrections trop fréquentes qui augmenteraient la consommation d’énergie et pourraient même aboutir à une résonnance. Par exemple entre -20° et +20° il n’y a pas de correction au roulis. Le paramétrage de la zone neutre se fait en réglage d’usine avec possibilité d’ajustement par l’utilisateur au sol.The first function of the flight controller is to maintain symmetrical thrust of the two engines during the take-off, altitude gain and flight at constant altitude phases. This regulation is done by analyzing the roll and yaw angle which must be constant during these phases. If a roll angle greater than a certain angle, the neutral zone, is observed then the lowest motor increases its power to reduce the roll angle. The neutral zone can be configured around the horizontal to avoid too frequent corrections which would increase energy consumption and could even lead to resonance. For example between -20° and +20° there is no roll correction. The neutral zone setting is factory setting with the possibility of adjustment by the user on the ground.
A partir d’une certaine hauteur de sécurité paramétrable, par exemple, 150 m qui est la hauteur minimale de vol d’un ULM, le contrôle de poussée symétrique est désactivé automatiquement suivant un réglage de cette hauteur minimale au sol ou désactivable manuellement par le pilote en vol. La régulation passe alors dans un mode de poussée asymétrique régulée. La désactivation n’est pas systématique, c’est le pilote qui choisit de l’utiliser ou pas suivant le mode de pilotage qu’il désire. Si le mode de poussée asymétrique est enclenché, à partir d’un certain angle de roulis la poussée devient asymétrique. Un certain angle de roulis signifie une volonté du pilote de tourner. La puissance du moteur à l’intérieur du virage sera réduite pour créer un couple de lacet sur l’aéronef. Dans ces conditions, la manœuvrabilité d’un aéronef 2 axes est considérablement augmentée et permet d’économiser de l’énergie et d’améliorer l’autonomie de la machine. L’aéronef tournera mieux avec une action plus faible sur les commandes (12) et donc une dégradation moindre de la finesse en virage. La finesse globale de l’aéronef est moins dégradée. Il y a une économie d’énergie et un gain d’autonomie. La
Le contrôleur de vol permet également une régulation d’altitude constante. C’est un maintient en altitude barométrique ou GPS activable sur consigne du pilote. La régulation d’altitude n’est activable qu’à partir d’une certaine hauteur de vol minimale et maintient l’altitude désirée par régulation de la poussée globale. C’est le mode de fonctionnement « Altitude Hold » des autopilotes largement utilisés en aviation civile, de loisir ou militaire. La hauteur minimale d’activation est paramétrable par réglage d’usine ou par le pilote au sol. La régulation d’altitude se désactive dès qu’il y a une nouvelle consigne de puissance sur la poignée des gaz. Un avantage considérable du maintient en altitude sur un paramoteur est de pouvoir profiter automatiquement des ascendances thermiques de l’air donc d’un apport d’énergie gratuite et une amélioration de l’autonomie. Lorsque le maintient en altitude est activé, la poussée se régule automatique pour maintenir l’altitude actuelle d’évolution de l’aéronef. Il y a également un maintien de la direction rectiligne du vol par correction asymétrique sur le lacet. Dès que l’angle de roulis sort de la zone neutre, le maintient en altitude est désactivé.The flight controller also provides constant altitude regulation. It is a barometric or GPS altitude hold that can be activated on instructions from the pilot. Altitude regulation can only be activated from a certain minimum flight height and maintains the desired altitude by regulating the overall thrust. This is the “Altitude Hold” operating mode of autopilots widely used in civil, recreational or military aviation. The minimum activation height can be configured by factory setting or by the pilot on the ground. Altitude regulation is deactivated as soon as there is a new power setting on the throttle grip. A considerable advantage of maintaining altitude on a paramotor is being able to automatically benefit from the thermal rises of the air, therefore providing free energy and improving autonomy. When altitude hold is activated, the thrust is automatically regulated to maintain the current altitude of the aircraft. There is also a maintenance of the rectilinear direction of flight by asymmetric correction on the yaw. As soon as the roll angle leaves the neutral zone, altitude hold is deactivated.
Sur un paramoteur, prendre un angle de tangage trop important ne sert à rien : c’est une perte de puissance et d’énergie. Si la poussée au niveau du pilote est trop importante, le pilote avancera selon un mouvement de balancier devant l’aile. L’aile cabrera et augmentera sa trainée sans augmenter la vitesse ascentionnelle. Il n’y a strictement aucun intérêt aéronautique pour un paramoteur à dépasser un certain angle de tangage. La régulation électronique maintient un angle de tangage optimum et limitera la poussée moteur pour ne pas dépasser un angle trop important. Cet angle dépend fortement des caractéristiques de l’aile et est définit par un programme d’apprentissage logiciel. Cet apprentissage logiciel se fait lors des premiers vol d’une machine neuve et surveille l’angle de tangage à partir duquel la vitesse ascentionnelle commence à ne plus croître. C’est l’angle de tangage optimum. Ce réglage peut être remis à zéro par l’utilisateur en cas de changement d’aile.On a paramotor, taking too large a pitch angle is useless: it is a waste of power and energy. If the thrust at the pilot level is too great, the pilot will move forward in a rocking motion in front of the wing. The wing will pitch up and increase its drag without increasing the rate of climb. There is absolutely no aeronautical benefit for a paramotor to exceed a certain pitch angle. The electronic regulation maintains an optimum pitch angle and will limit the engine thrust so as not to exceed too large an angle. This angle strongly depends on the characteristics of the wing and is defined by a software learning program. This software learning is done during the first flights of a new machine and monitors the pitch angle from which the ascending speed begins to no longer increase. This is the optimum pitch angle. This setting can be reset by the user in the event of a wing change.
En cas d’arrêt non prévu d’un des 2 moteurs, une fonction de sécurité du contrôleur de vol est d’arrêter immédiatement l’autre moteur pour éviter le « Twist » des élévateurs. Ceci se fait par analyse de l’évolution de l’angle de lacet ou par comparatif de la puissance de chacun des moteur ou par comparatif des RPM de chacun des moteur. Si l’évolution de l’angle de lacet est trop rapide, par exemple 180° en moins de 1 seconde, ou si la différence de puissance ou RPM est trop importante lorsque la machine ne tourne pas alors il y a mise en sécurité de l’autre moteur. C’est à dire un arrêt du 2ieme moteur car la probabilité d’une défaillance du 1ermoteur est élevée. Les 2 moteurs se coupent pour éviter le « Twist ».In the event of an unplanned shutdown of one of the 2 motors, a safety function of the flight controller is to immediately stop the other motor to avoid the “Twist” of the elevators. This is done by analyzing the evolution of the yaw angle or by comparing the power of each of the engines or by comparing the RPM of each of the engines. If the change in the yaw angle is too rapid, for example 180° in less than 1 second, or if the difference in power or RPM is too great when the machine is not rotating, then the yaw is locked out. other engine. That is to say a shutdown of the 2nd motor because the probability of a failure of the 1st motor is high. The 2 motors cut off to avoid the “Twist”.
L’échantillonnage de toutes les fonctions du contrôleur de vol est d’au moins de 10 Hz, soit 10 analyses et 10 corrections par seconde.Sampling of all flight controller functions is at least 10 Hz, or 10 scans and 10 corrections per second.
Si le contrôleur de vol est couplé à un GPS et du fait du contrôle du lacet possible par asymétrie de la poussée, un pilotage automatique est possible. L’aéronef peut changer de trajectoire simplement en jouant sur l’asymétrie de la poussée sans que le pilote ait besoin de contrôler les commandes. C’est un mode autopilote d’un appareil 2 axes sans dégradation de la finesse et portance. Ce mode autopilote peut suivre un trajet prédéfini par le pilote avant le vol mais également constituer une sécurité avec un retour vers le terrain de décollage le plus rapide possible, par exemple en cas de perte de visibilité météorologique soudaine ou d’indication de batterie faible.If the flight controller is coupled to a GPS and due to the yaw control possible by thrust asymmetry, automatic piloting is possible. The aircraft can change trajectory simply by adjusting the asymmetry of the thrust without the pilot needing to control the controls. It is an autopilot mode of a 2-axis device without degradation of finesse and lift. This autopilot mode can follow a route predefined by the pilot before the flight but also provide safety with a return to the takeoff field as quickly as possible, for example in the event of a sudden loss of meteorological visibility or a low battery indication.
La poignée des gaz est de type électronique, elle envoie une consigne de poussée unique via un contrôleur de vol qui va répartir cette consigne sur les 2 moteurs suivant les phases de vol comme définit précédemment. La poignée peut être sans fil avec une transmission de consigne par onde ou filaire. Le mode sans fil augmente le confort en vol avec l’absence de fil qui peut être contraignant mais diminue la sécurité, par exemple en cas de panne de batterie de la poignée de gaz ou de perte du signal pour une raison quelconque. Il est donc préférable de réaliser la poignée des gaz en version filaire, d’autant plus que les pilotes de paramoteur ont l’habitude d’avoir une poignée filaire.The throttle handle is electronic, it sends a single thrust instruction via a flight controller which will distribute this instruction to the 2 engines following the flight phases as defined previously. The handle can be wireless with setpoint transmission by wave or wire. Wireless mode increases in-flight comfort with the absence of a wire which can be restrictive but reduces safety, for example in the event of a throttle battery failure or loss of signal for any reason. It is therefore preferable to make the throttle handle in a wired version, especially since paramotor pilots are used to having a wired handle.
La baisse du niveau sonore d’une propulsion électrique est aussi avantageuse. Si le bruit n’est pas complètement diminué en vol du fait du bruit de cisaillement d’une hélice, l’absence du bruit d’échappement du moteur thermique permet une diminution du niveau sonore de l’ordre de 10 dB au régime maximal. Pour une poussée maximale identique, le niveau sonore à 3m en arrière à 45° de la machine passe de 112 dB avec un paramoteur thermique à 102 dB avec une configuration électrique. Le bruit est tout à fait supprimé lorsque la consigne de puissance est nulle en électrique alors qu’un moteur thermique continue de faire du bruit, et de consommer de l’énergie, au ralentit. En régime de vol stabilisé, à mi régime, le bruit est également réduit, il en résulte que le pilote n’a plus besoin de porter un dispositif anti-bruit. Une protection auditive simple comme un casque de moto ou de parapente couvrant les oreilles est suffisante.The lower noise level of electric propulsion is also advantageous. If the noise is not completely reduced in flight due to the shearing noise of a propeller, the absence of exhaust noise from the heat engine allows a reduction in the sound level of around 10 dB at maximum speed. For the same maximum thrust, the sound level 3m behind at 45° of the machine goes from 112 dB with a thermal paramotor to 102 dB with an electric configuration. The noise is completely eliminated when the power setpoint is zero in electric mode while a thermal engine continues to make noise, and consume energy, when slowing down. In stabilized flight mode, at mid-range, noise is also reduced, as a result of which the pilot no longer needs to wear a noise-cancelling device. Simple hearing protection such as a motorcycle or paragliding helmet covering the ears is sufficient.
Le niveau sonore au sol est également fortement réduit ce qui présente un avantage pour les personnes au sol. Ces dernières seront moins gênées par le niveau sonor, notamment lors des manifestations qui concentrent de nombreux pilotes sur un même lieu de décollage et d’atterrissage.The noise level on the ground is also greatly reduced, which is an advantage for people on the ground. The latter will be less bothered by the noise level, particularly during events which concentrate many pilots at the same takeoff and landing location.
La faune locale sera également moins perturbée par le niveau sonore et la pollution de l’air.Local wildlife will also be less disturbed by noise levels and air pollution.
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