FR3138649A1 - Aerostat dirigeable a enveloppe hybride - Google Patents

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Alain Bernard
Fabien Riollet
Julien Pichot
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Voliris SARL
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Abstract

Aérostat dirigeable (1) comprenant une enveloppe souple (2) délimitant un espace intérieur susceptible d’être rempli par un gaz porteur, une nacelle (12) reliée à l’enveloppe (2) par des liens (13) et portant au moins un propulseur (7), ladite nacelle (12) comportant un réservoir (3) de dihydrogène liquide en connexion fluidique avec un récupérateur (4) de dihydrogène gazeux, ledit aérostat comportant un premier circuit d’alimentation en dihydrogène assurant un approvisionnement en dihydrogène au propulseur (7), et un second circuit d’alimentation en dihydrogène assurant un approvisionnement en dihydrogène à l’enveloppe souple (2), le premier et le second circuit d’alimentation en dihydrogène étant contrôlés par un calculateur (14), ladite enveloppe souple (2) servant de réservoir de dihydrogène gazeux intermédiaire pour la propulsion de l’aérostat dirigeable et le dihydrogène servant de gaz porteur. FIGURE 1

Description

AEROSTAT DIRIGEABLE A ENVELOPPE HYBRIDE
La présente invention concerne un aérostat dirigeable. Elle concerne plus particulièrement un aérostat dirigeable comprenant une enveloppe délimitant un espace intérieur à volume variable susceptible d’être rempli par un gaz porteur, une nacelle portant au moins un propulseur et au moins un réservoir de carburant.
Le dihydrogène a un avantage bien connu, à savoir que sa combustion ne produit pas de gaz carbonique. Par ailleurs son énergie massique de 33kWh/kg est pratiquement le triple de celle des hydrocarbures. Cette caractéristique a immédiatement fait penser qu’il pouvait être le carburant futur de l’aviation et, dès les années 1930 plusieurs innovations apparaissent dans ce domaine. D’ailleurs le dihydrogène est utilisé dans les ballons libres, les dirigeables et les fusées. Mais il a deux inconvénients importants :
Il est très réactif et, en particulier, avec l’air, il forme facilement un mélange inflammable, voire explosif.
Il est gazeux à température et à pression ambiante et ne peut donc être transporté que sous forme comprimée, liquide ou solide. Il faut alors pouvoir supporter les importantes contraintes liées au fait que 1kg de dihydrogène représente 11 Nm3 à la température de 15°C et il ne se liquéfie qu’à -252.87°C sous 1.013 bar.
Les technologies actuelles permettent de le comprimer jusqu’à 700 bars, mais le réservoir requis est alors particulièrement massif et peu compatible avec l’industrie aéronautique.
On sait que le kérosène, qui n’a besoin que d’un simple réservoir en tôle ou en plastique, contient environ 12000Wh/kg. D’autre part, concernant le dihydrogène, en utilisant les meilleures bouteilles de dihydrogène gazeux disponibles actuellement, on arrive à atteindre 2000Wh/kg, soit 1/6ème de la puissance massique du kérosène. Sachant qu’un avion classique a environ 40% de structure, 40% de charge utile et 20% de kérosène. On voit qu’en multipliant la masse de carburant par 6, la masse totale de l’aéronef double, donc l’avion ne peut pas décoller. Si on souhaite obtenir des performances raisonnables, il faut donc utiliser du dihydrogène liquide. On rencontre alors une autre difficulté, liée à l’évaporation du dihydrogène à température et atmosphère ambiante.
Pour pallier ces différents inconvénients, l’invention prévoit différents moyens techniques.
Tout d’abord, en premier objectif, l’invention consiste à prévoir un aérostat dirigeable avec enveloppe à géométrie variable permettant une utilisation fiable, sécuritaire, dans un maximum de configurations et de conditions météorologiques.
Un autre objectif de l’invention consiste à prévoir un aérostat dirigeable respectueux de l’environnement, en particulier sans émission de CO2.
Un autre objet de l’invention consiste à prévoir un aérostat dirigeable présentant des caractéristiques optimales de poids en regard des performances.
Pour ce faire, l’invention prévoit un aérostat dirigeable comprenant une enveloppe délimitant un espace intérieur à volume variable susceptible d’être rempli par un gaz porteur, une nacelle portant au moins un propulseur et au moins un réservoir de dihydrogène liquide en connexion fluidique avec un récupérateur de dihydrogène gazeux, ledit aérostat comportant un premier circuit d’alimentation en dihydrogène assurant un approvisionnement en dihydrogène à l’enveloppe, et un second circuit d’alimentation en dihydrogène assurant un approvisionnement en dihydrogène directement au propulseur, le premier et le second circuit d’alimentation en dihydrogène étant contrôlés par un calculateur, ladite enveloppe servant de réservoir de dihydrogène gazeux intermédiaire pour la propulsion de l’aérostat dirigeable et le dihydrogène servant de gaz porteur.
Cette architecture originale permet de produire un aérostat dont l’alimentation en carburant peut provenir de trois sources complémentaires, soit le réservoir de dihydrogène liquide, le récupérateur de dihydrogène gazeux ou l’enveloppe. Pour permettre la variation ou adaptation du volume occupé par le dihydrogène, on utilise de préférence une enveloppe souple. Cette enveloppe souple a une double fonction, soit celle de réservoir intermédiaire et celle de sustentation de l’aérostat.
Selon un mode de réalisation avantageux, l’aérostat comprend également une vanne de contrôle d’alimentation de l’enveloppe agencée entre le récupérateur et l’enveloppe.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l’aérostat comprend également une vanne de contrôle d’alimentation du propulseur agencée entre l’enveloppe et le propulseur.
De manière avantageuse, le calculateur est connecté aux deux circuits d’alimentation en dihydrogène et adapté pour gérer les flux de dihydrogène vers l’enveloppe et vers le propulseur.
Le calculateur permet de gérer les multiples paramètres à prendre en compte avec cette architecture, en particulier le remplissage de l’enveloppe souple en fonction du niveau de sustentation requis et le flux de dihydrogène en fonction de la puissance requise du ou des moteurs.
Également de manière avantageuse, le calculateur est également adapté pour gérer le volume de l’espace intérieur à volume variable de l’enveloppe.
La gestion du volume de l’enveloppe permet d’adapter les caractéristiques aérodynamiques et aérostatique de celle-ci, ainsi que son niveau de portance.
Selon un mode de réalisation avantageux, le propulseur est électrique, et une pile à combustible est agencée entre le propulseur et la conduite de purge de l’enveloppe.
En variante, le propulseur est thermique et directement alimenté en dihydrogène.
L’architecture est donc compatible avec une motorisation thermique et/ou électrique selon les contraintes et besoins d’utilisation.
De manière avantageuse, l’enveloppe a une double fonction de sustentation et de réservoir intermédiaire de combustible.
L’invention prévoit également un procédé de contrôle de vol pour un aérostat dirigeable tel que préalablement décrit, dans lequel le calculateur contrôle l’alimentation en dihydrogène du propulseur en fonction des phases de vol de l’aérostat, soit à partir du réservoir de dihydrogène liquide, ou du récupérateur de dihydrogène gazeux, ou de l’enveloppe, ou d’une combinaison de ces trois sources.
Selon encore un autre mode de réalisation, l’aérostat dirigeable comporte également des caractéristiques d’un aérodyne. L’aéronef hybride résultant peut ainsi évoluer selon diverses configurations de vol s’apparentant tantôt aux caractéristiques d’un aérostat dirigeable, tantôt à un aérodyne. En outre, le profil effilé de l’enveloppe, en forme d’aile, permet l’atteinte de vitesses sensiblement plus élevées que pour un aérostat conventionnel, de forme « cigaroïde ».
Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 13, présentées uniquement à des fins d’exemples non limitatifs, et dans lesquelles :
Fig.1
la est une représentation schématique d’un exemple d’aérostat dirigeable selon l’invention;
Fig.2
la est une représentation schématique illustrant les principaux éléments d’un premier exemple d’aérostat dirigeable;
Fig.3
la est une représentation schématique illustrant les principaux éléments d’un second exemple d’aérostat dirigeable;
Fig.4
la est une représentation schématique illustrant les principaux éléments d’un troisième exemple d’aérostat dirigeable;
Fig.5
la est un organigramme fonctionnel illustrant un exemple de contrôle du H2 pour la propulsion;
Fig.6
la est un organigramme fonctionnel illustrant un exemple de contrôle du H2 pour la sustentation ;
Fig.7
la est un organigramme fonctionnel illustrant un exemple de contrôle du H2 du réservoir principal;
Fig.8
la est un organigramme fonctionnel illustrant un exemple de contrôle du H2 du récupérateur;
Fig.9
la est un organigramme fonctionnel illustrant un exemple de contrôle du H2 de l’enveloppe ;
Fig.10
la est une représentation schématique d’un exemple d’une enveloppe d’un aérostat en vue de dessus;
Fig.11
la est une vue en coupe transversale de l’enveloppe de la lorsque l’enveloppe occupe un volume maximal;
Fig.12
la est une vue en coupe transversale de l’enveloppe de la lorsque l’enveloppe occupe un volume réduit ;
Fig.13
la est une représentation schématique d’une coupe partielle d’un lobe d’enveloppe de la illustrant un exemple de module de serrage.
 CONCEPT
La description qui suit, en relation avec les figures 1 à 13, concerne un système ternaire comprenant une aile enveloppe gonflée de dihydrogène, un ou des réservoirs du dihydrogène liquide et une motorisation de l’aéronef utilisant également du dihydrogène. Le système est compatible avec des motorisations thermiques ou avec des ensembles piles à combustibles et moteurs électriques.
Le système utilise un ou plusieurs réservoirs à dihydrogène liquide comportant de préférence une très bonne isolation thermique, pouvant en option être renforcée par un système de réfrigération. On utilise par exemple l’azote liquide à -77°C dont l’évaporation permet de maintenir la température du dihydrogène liquide. Le système prévoit par ailleurs la possibilité de laisser s’échapper un peu de dihydrogène.
Enfin un exemple d’aile enveloppe est présentée à la fin de cette description, en relation avec les figures 10 à 13.
Le dirigeable n’a pas besoin d’être en équilibre dans l’air. Il reste toujours plus lourd que l’air, le complément de portance étant assuré par la portance aérodynamique de l’aile enveloppe. Un système de régulation s’assure que la surpression dans l’enveloppe reste assez faible pour éviter de faire trop travailler le tissu tout en assurant la rigidité de sa forme. Cette marge de poids apparent peut être progressivement comblée par du dihydrogène liquide qui s’évapore des réservoirs, notamment lorsque l’aérostat stationne au sol. En vol on alimente les moteurs à la fois avec du dihydrogène qui provient de l’enveloppe et avec du dihydrogène liquide qui provient des réservoirs. Un mélangeur situé en amont des moteurs permet d’adapter le mélange gazeux liquide aux besoins du vol.
A titre d’illustration, un vol se conduit de la façon suivante : au sol, les réservoirs sont pleins d’H2 liquide et l’enveloppe est gonflée au minimum pour assurer juste sa flottabilité dans l’air. Le dihydrogène liquide en s’évaporant, gonfle de plus en plus l’enveloppe qui s’allège par exemple jusqu’ à 70% de son volume maximal. Le décollage se fait alors en roulant un minimum puisque l’aérostat est plus léger. Après le décollage, l’aérostat monte en prélevant essentiellement son dihydrogène dans l’enveloppe et en complétant au fur et à mesure avec du dihydrogène liquide. Comme l’aérostat monte, la pression atmosphérique baisse et l’enveloppe a tendance à se dilater ce qui compense en partie le dihydrogène prélevé dans l’enveloppe. Les propulseurs sont à pleine puissance, donc consomment beaucoup de dihydrogène. En palier, le dihydrogène provient essentiellement des réservoirs. En descente, la consommation se réduit et le gaz de l’enveloppe se contracte.
En fonction de ce que l’on prévoit après l’atterrissage, soit un long stationnement, soit au contraire une volonté de rester léger, on règle la répartition des prélèvements entre l’enveloppe et les réservoirs.
Exemple numérique sommaire à titre purement illustratif :
Altitude Masse H2 Volume enveloppe
Sol 2000kg/ 3000kg 22000m3/33000m3
3000m 2000kg/3000kg 31000m3/47000m3
1kg H2 au sol = 11 Nm3
Évaporation 100kg/h
Consommation à Pmax= 100% : 500kg/h
Réservoirs 2000kg
Puissan-ce Durée Evapo-ration Consom-mation Qté Réservoir Qté Enveloppe Volume enveloppe
Départ 0 2000kg 2000kg 22000m3
Décollage 100% 10mn 16kg 83kg 1917kg 2000kg 22000m3
Montée 90% 20mn 32kg 150kg 1767kg 2000kg 31000m3
Palier 80% 2hres 200kg 800kg 967kg 2000kg 31000m3
Descente 40% 30mn 50kg 100kg 867kg 2000kg 22000m3
Parking 0% 5hres 500kg 0kg 367kg 2500kg 27500m3
MODE DE REALISATION PRINCIPAL
Les figures 1 à 13 illustrent un exemple de réalisation d’un aérostat dirigeable.
Tel qu’illustré, l’aérostat dirigeable 1 comprenant une enveloppe 2, de préférence souple, permettant de former un espace intérieur susceptible d’être rempli par un gaz porteur. Ce gaz est plus léger que l’air ambiant et permet de générer au moins une partie de la sustentation de l’aéronef.
Une nacelle 12 est reliée à l’enveloppe 2 par exemple par des liens 13. La nacelle sert entre autres à loger les systèmes de vol de l’aérostat et au moins un propulseur 7.
La nacelle 12 permet également de loger au moins un réservoir 3 de dihydrogène liquide et un récupérateur 4 de dihydrogène gazeux en connexion fluidique avec le réservoir 3 de dihydrogène liquide. Une sortie pour trop plein 27 est prévue sur le récupérateur 4 dans le cas où ce dernier est rempli à pleine capacité.
L’aérostat comporte deux circuits d’alimentation distincts et complémentaires pour distribuer et acheminer le dihydrogène. Un premier circuit d’alimentation en dihydrogène assure un approvisionnement en dihydrogène à l’enveloppe souple 2.
Un second circuit d’alimentation en dihydrogène assure un approvisionnement en dihydrogène directement au propulseur 7. Par « directement au propulseur », on entend sans passer par l’enveloppe souple 2.
Un calculateur 14 permet de contrôler le premier et le second circuit d’alimentation en dihydrogène. Grâce à cette architecture, l’enveloppe souple 2 a une double fonction. Elle sert de réservoir de dihydrogène gazeux intermédiaire pour la propulsion de l’aérostat dirigeable. Elle sert également à porter l’aérostat en utilisant le dihydrogène en tant que gaz porteur.
Les flux de dihydrogène sont contrôlés par des vannes 10 et 11 elles-mêmes gérées par le calculateur 14. La vanne 10 de contrôle d’alimentation de l’enveloppe souple 2 est agencée entre le récupérateur 4 et l’enveloppe souple 2. Une ou deux vannes 11 de contrôle d’alimentation du propulseur 7 sont agencées entre les réservoirs 3 et 4 de dihydrogène et le propulseur 7.
Tel qu’illustré aux figures 2, 3 et 4, le premier circuit d’alimentation comporte une vanne 10 et une conduite 8 de remplissage de l’enveloppe souple 2 reliant le récupérateur 4 à l’enveloppe souple 2. Le second circuit d’alimentation comporte une ou plusieurs vannes 11, une ou plusieurs pompes 5, un compresseur 6 et relie le réservoir 3 ainsi que le récupérateur 4 aux propulseurs 7. Tel qu’illustré, afin de compléter le mode dual d’approvisionnement en dihydrogène des propulseurs, le premier circuit d’alimentation est complété par une conduite 9 de purge de l’enveloppe souple 2 permettant de relier l’enveloppe souple 2 aux propulseurs 7. Le calculateur 14 est connecté aux deux circuits d’alimentation en dihydrogène et adapté pour gérer les flux de dihydrogène vers et depuis l’enveloppe souple 2 et vers le propulseur 7. Le calculateur 14 est également adapté pour gérer le volume de l’enveloppe souple 2, de préférence en relation avec les moyens d’ajustement décrits en fin de description. Des capteurs de réservoir 16 et des capteurs d’enveloppe 17, connectés au calculateur 14, permettent de bien prendre en compte les paramètres utiles (en particulier la pression et la température) tant dans les réservoirs que dans l’enveloppe.
La illustre un exemple de réalisation dans lequel le propulseur 7 est thermique et utilise directement le dihydrogène reçu des réservoirs ou de l’enveloppe.
La illustre exemple de réalisation dans lequel le propulseur 7 est électrique. Une pile à combustible 15, permet de transformer le dihydrogène en énergie électrique permettant d’alimenter un propulseur à moteur électrique.
La illustre une variante de réalisation dans laquelle le dihydrogène de l’enveloppe 2 est utilisé pour fournir une source d’énergie électrique soit pour l’aérostat, soit pour un équipement au sol. Une vanne de sortie extérieure 18 envoie le dihydrogène vers une pile à combustible 15 permettant de fournir une source d’énergie électrique 19. Au besoin, une pompe 5 et un compresseur complètent l’ensemble.
PROCEDE DE CONTROLE DE VOL
Les figures 5 à 9 illustrent, à l’aide d’organigrammes fonctionnels, différentes facettes permettant au calculateur d’aborder la gestion du dihydrogène. Le calculateur 14 permet de mettre en œuvre un procédé de contrôle de vol pour l’aérostat dirigeable selon lequel l’alimentation en dihydrogène du propulseur 7 est contrôlée en fonction des phases de vol de l’aérostat, soit à partir du réservoir 3 de dihydrogène liquide, ou du récupérateur 4 de dihydrogène gazeux, ou de l’enveloppe souple 2, ou d’une combinaison de ces trois sources 2, 3, 4.
Les organigrammes fonctionnels des figures 5 et 6 présentent une approche du contrôle à effectuer par le calculateur en fonction de l’utilisation du dihydrogène pour la propulsion ou la sustentation de l’aérostat.
La illustre un exemple de contrôle par le calculateur en fonction de la source de carburant pour les propulseurs. Si du dihydrogène est disponible dans l’enveloppe sans affecter les caractéristiques de sustentation, celui-ci peut être envoyé aux propulseurs. Si le dihydrogène de l’enveloppe est requis pour assurer les caractéristiques de vol souhaitées, la propulsion est alors assurée par le dihydrogène du récupérateur, ou en cas d’indisponibilité dans le récupérateur, dans le réservoir principal.
La illustre un exemple de contrôle par le calculateur en fonction de la source de dihydrogène pour assurer la sustentation de l’aérostat. Si du dihydrogène est disponible dans le récupérateur, celui-ci pour être envoyé dans l’enveloppe en cas de besoin pour assurer les caractéristiques de sustentation définies par le calculateur. En cas d’indisponibilité, du dihydrogène liquide du réservoir principal est volontairement évaporé et transféré dans le récupérateur, pour permettre un transfert vers l’enveloppe. Pour assurer la vaporisation du dihydrogène liquide, on prévoit par exemple un réchauffeur qui puise le liquide du réservoir principal, le chauffe de façon à favoriser son passage en phase gazeuse. Ce mode de transformation peut être effectué en flux continu, en fonction du débit de gaz requis.
Les organigrammes fonctionnels des figures 7 à 9 présentent une perspective différente de contrôle par le calculateur en fonction de la provenance du dihydrogène.
L’organigramme fonctionnel de la prend en compte le réservoir principal. Si du dihydrogène liquide est requis par les propulseurs, celui-ci est puisé du réservoir principal. En absence de besoin, et pour prendre en compte l’évaporation naturelle du dihydrogène liquide du réservoir principal, le gaz issu de l’évaporation est envoyé au récupérateur.
L’organigramme fonctionnel de la prend en compte le récupérateur. Si du dihydrogène gazeux est requis par les propulseurs, celui-ci peut être puisé du récupérateur. En absence de besoin pour la propulsion, le récupérateur peut soit conserver le gaz, ou envoyer du gaz vers l’enveloppe par exemple en cas de besoin pour assurer la sustentation de l’aérostat, ou en cas de surpression du récupérateur.
L’organigramme fonctionnel de la prend en compte l’enveloppe et le contrôle de la masse apparente de l’aérostat à des conditions de pression atmosphérique et température constante, Pour réduire la masse apparente de l’aérostat, du dihydrogène est puisé du récupérateur pour envoi vers l’enveloppe. Pour augmenter la masse apparente de l’aérostat, le surplus de dihydrogène de l’enveloppe est utilisé pour assurer la propulsion de l’aérostat. Pour stabiliser la masse apparente, la quantité de dihydrogène de l’enveloppe est inchangée.
GESTION DES PHASES DE VOL UTILISATION PRINCIPALE
Les propulseurs 7 (thermiques dihydrogène ou pile à combustible avec moteurs électriques) sont alimentés en quasi-totalité à partir du réservoir 3 de dihydrogène liquide. Une faible quantité de dihydrogène provient du récupérateur 4 de dihydrogène gazeux issu de l’évaporation naturelle du dihydrogène liquide.
UTILISATION LORSQUE L’AEROSTAT EST AU SOL
Lorsque l’aérostat 1 est au sol et que les propulseurs 7 ne sont pas en fonctionnement (ou à très faible puissance), l’évaporation naturelle du dihydrogène liquide contenu dans le réservoir 3 principal est supérieure à la consommation. Au lieu d’évacuer ce dihydrogène à l’extérieur de l’aéronef (dans l’atmosphère), celui-ci est stocké dans le récupérateur 4 de dihydrogène gazeux. Cela permet, d’une part, de limiter les risques inhérents à une évacuation de dihydrogène dans l’air, et d’autre part, de ne pas perdre de capacité de dihydrogène. De plus, lorsque de récupérateur 4 de dihydrogène gazeux atteint sa capacité maximale (pression/volume), alors du dihydrogène gazeux est envoyé dans l’enveloppe souple, qui sert donc de réservoir de dihydrogène gazeux. Le système de géométrie variable (décrit plus loin) permet de stocker ce dihydrogène, évitant toute perdre de dihydrogène, tout en conservant une surpression interne constante. Le volume au sol de l’aérostat augmente ainsi au fil des heures. Ce dihydrogène gazeux stocké dans l’enveloppe pourra être prélevé ultérieurement pour être consommé (au décollage par exemple). Le dihydrogène stocké dans l’enveloppe par évaporation peut aussi être prélevé et utilisé pour créer une alimentation électrique au sol (à l’aide d’une pile à combustible ou d’un APU par exemple).
REDUCTION DE LA DISTANCE DE DECOLLAGE
Lorsque la mission nécessite ou impose une distance de décollage courte, le dirigeable 1 dihydrogène dispose d’un levier non négligeable afin de réduire sa distance de décollage. En effet, avant le décollage, le dirigeable 1 peut forcer l’évaporation d’une partie de son dihydrogène liquide afin d’augmenter le volume de son enveloppe 2. Cette augmentation de volume permet une augmentation de sa poussée d’Archimède et donc une réduction de sa masse apparente. Cette réduction de masse apparente permet donc de réduire la distance de décollage, voir de quasiment la supprimer avec une charge utile adaptée. Le volume supplémentaire de dihydrogène dans l’enveloppe sera consommé lors des phases de décollage et de montée initiale. Ainsi, lors de ces phases, le dihydrogène consommé par les propulseurs 7 est exclusivement puisé dans l’enveloppe 2 (dihydrogène gazeux).
REDUCTION DE LA TRAINEE EN CROISIERE
Lorsque le dirigeable 1 est en croisière, il est possible de consommer une partie du dihydrogène gazeux contenu dans l’enveloppe 2 afin de réduire son volume. La réduction du volume de l’enveloppe permet de réduire sa trainée et donc sa consommation. En fin de croisière, et selon le besoin de la mission, il est possible de retrouver le volume initial par évaporation forcée.
ENVELOPPE SOUPLE A VOLUME VARIABLE
La illustre un exemple de réalisation d’un aérostat dirigeable 1 de forme sensiblement allongée, avec un lobe principal 20 disposé centralement et s’étendant le long d’un axe longitudinal A-A, et deux lobes latéraux 21, coopérant avec le lobe central. Les lobes voisins coopèrent ensemble de façon à ce que l’espace intérieur soit continu et unique pour les trois lobes. La montre une coupe partielle transversale du dirigeable, dévoilant un exemple de profil formé par l’architecture trilobée. Le dirigeable est ainsi de forme sensiblement plane. Le nombre de lobes, les formes et dimensions peuvent varier en fonction des besoins et contraintes d’utilisation.
La montre que ce profil peut être plus ou moins plat, selon les besoins. Par exemple, pour effectuer une montée en altitude, le volume de l’espace intérieur est avantageusement augmenté, avec un apport additionnel de gaz porteur. En descente, il est utile de pouvoir diminuer ce volume, par exemple en aplatissant le profil, tel qu’illustré à la .
Pour commander les variations de volume, des zones d’ajustements 22 sont prévues, dans cet exemple dans la zone d’intersection entre le lobe central 20 et les lobes latéraux 21. Un premier élément longitudinal d’ajustement 23, disposé dans la portion supérieure de l’enveloppe gonflée en position de vol normal, s’étend longitudinalement, sensiblement parallèle à l’axe A-A. De façon sensiblement symétrique, un second élément longitudinal d’ajustement 24, disposé dans la portion inférieure de l’enveloppe gonflée en position de vol normal, s’étend aussi longitudinalement, en alignement vertical avec le premier élément longitudinal. Ces deux éléments forment ensemble un profil allongé, similaire à un profil d’aile. Les éléments longitudinaux d’ajustement 23 et 24 peuvent être en alliage métallique (aluminium, titane ou autre), en composite (de préférence fibré), en textile (tissu, fibre, corde ou autre) ou en bois, selon les dimensions impliquées et les contraintes de forces à prendre en compte, et selon l’usage prévu pour l’aérostat. Pour assurer la rigidité de l’enveloppe de l’aérostat, les éléments 23 et 24 sont de préférence sensiblement rigides. En variante, au moins un des éléments comporte au moins une zone dite « souple », comportant des caractéristiques de déformabilité plus élevées que les zones dites « rigides ».
Pour maintenir, et/ou pour faire varier l’écartement entre les deux éléments 23 et 24, des paires de câbles 25 sont prévues, connectés en alternance à une pluralité de points sur chacun des éléments, formant un laçage. Chaque câble a une de ses extrémités attachées de façon fixe à un des éléments 23 ou 24, à sa position la plus éloignée du point central. L’autre extrémité de chaque câble est reliée à un module de serrage 26, comme par exemple un treuil, prévu dans la zone centrale de l’ensemble.
Cet agencement est spécifiquement prévu pour permettre au module de serrage 26 de tendre les câbles pour procéder à un rapprochement des éléments d’ajustement 23 et 24 l’un vers l’autre, ou de les détendre, pour permettre aux éléments de s’écarter l’un de l’autre. Pour faciliter la mise en œuvre du dispositif, les paires de câbles sont de préférence agencées de façon à ce que les tensions soient sensiblement égales et opposées. Le module de serrage 26 est avantageusement contrôlé par le calculateur 14, en prenant en compte les flux de dihydrogène entrant et sortant de l’enveloppe. Un ou des capteurs de tension des câbles peuvent compléter le système de contrôle du calculateur 14.

Claims (9)

  1. Aérostat dirigeable (1) comprenant une enveloppe (2) délimitant un espace intérieur à volume variable susceptible d’être rempli par un gaz porteur, une nacelle (12) portant au moins un propulseur (7) et au moins un réservoir (3) de dihydrogène liquide en connexion fluidique avec un récupérateur (4) de dihydrogène gazeux, ledit aérostat comportant un premier circuit d’alimentation en dihydrogène assurant un approvisionnement en dihydrogène à l’enveloppe (2), et un second circuit d’alimentation en dihydrogène assurant un approvisionnement en dihydrogène directement au propulseur (7), le premier et le second circuit d’alimentation en dihydrogène étant contrôlés par un calculateur (14), ladite enveloppe (2) servant de réservoir de dihydrogène gazeux intermédiaire pour la propulsion de l’aérostat dirigeable et le dihydrogène servant de gaz porteur.
  2. Aérostat dirigeable selon la revendication 1, comprenant également une vanne (10) de contrôle d’alimentation de l’enveloppe (2) agencée entre le récupérateur (4) et l’enveloppe (2).
  3. Aérostat dirigeable selon la revendication 1, comprenant également une vanne (11) de contrôle d’alimentation du propulseur (7) agencée entre l’enveloppe (2) et le propulseur (7).
  4. Aérostat dirigeable selon la revendication 1, dans lequel le calculateur (14) est connecté aux deux circuits d’alimentation en dihydrogène et adapté pour gérer les flux de dihydrogène vers l’enveloppe (2) et vers le propulseur (7).
  5. Aérostat dirigeable selon la revendication 4, dans lequel le calculateur (14) est également adapté pour gérer le volume de l’espace intérieur à volume variable de l’enveloppe (2).
  6. Aérostat dirigeable selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le propulseur (7) est électrique, et dans lequel une pile à combustible (15) est agencée entre le propulseur (7) et la conduite (9) de purge de l’enveloppe (2).
  7. Aérostat dirigeable selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le propulseur (7) est thermique et directement alimenté en dihydrogène.
  8. Aérostat dirigeable selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’enveloppe (2) a une double fonction de sustentation et de réservoir intermédiaire de combustible.
  9. Procédé de contrôle de vol pour un aérostat dirigeable selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, le calculateur (14) contrôle l’alimentation en dihydrogène du propulseur (7) en fonction des phases de vol de l’aérostat, soit à partir du réservoir (3) de dihydrogène liquide, ou du récupérateur (4) de dihydrogène gazeux, ou de l’enveloppe (2), ou d’une combinaison de ces trois sources (2, 3, 4).
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