WO2018206730A1 - Drone à voilure fixe comportant deux parties distinctes - Google Patents

Drone à voilure fixe comportant deux parties distinctes Download PDF

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WO2018206730A1
WO2018206730A1 PCT/EP2018/062149 EP2018062149W WO2018206730A1 WO 2018206730 A1 WO2018206730 A1 WO 2018206730A1 EP 2018062149 W EP2018062149 W EP 2018062149W WO 2018206730 A1 WO2018206730 A1 WO 2018206730A1
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WO
WIPO (PCT)
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fixed
wing drone
wing
fuselage
drone
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/062149
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English (en)
Inventor
Michael DE LAGARDE
Maxime PITON
Pierre-Yves FULCHIRON
Alexandre LAPADU
Benjamin MICHEL
Eric Benard
Original Assignee
Delair-Tech
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/02—Dropping, ejecting, or releasing articles
    • B64D1/08—Dropping, ejecting, or releasing articles the articles being load-carrying devices
    • B64D1/10—Stowage arrangements for the devices in aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/25—Fixed-wing aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U20/00—Constructional aspects of UAVs
    • B64U20/40—Modular UAVs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/13—Propulsion using external fans or propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/60—UAVs specially adapted for particular uses or applications for transporting passengers; for transporting goods other than weapons

Definitions

  • the present invention is in the field of aircraft, including maintenance of aircraft, particularly fixed-wing drones.
  • the fixed-wing drones being generally light, the interest of a landing gear is reduced. Indeed, as it is possible to launch these drones by hand or with a catapult, the landing gear is used only for landing and not used during takeoff as on a conventional aircraft.
  • the fixed-wing drones proposed by the prior art then have the disadvantage of being difficult to repair. Indeed, the operator of the fixed-wing drone, when he is in an isolated region, generally does not have the specific material or the technical knowledge. necessary to disassemble the fixed-wing drone, diagnose the failure, and replace the defective system. The operational availability rate of the fixed-wing drone is therefore greatly reduced by the risk of damage during a landing on the belly.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the solutions proposed by the prior art, by proposing a fixed-wing drone landing on the belly whose maintenance and repair require a minimum of knowledge and tools.
  • the invention relates for this purpose in the first place a fixed-wing drone having two distinct parts, a part called interchangeable vector and another so-called removable capsule.
  • the interchangeable vector comprises a fuselage inside which is practiced at least one cavity for receiving the removable capsule.
  • the interchangeable vector and the removable capsule are linked by a removable fastening device.
  • the removable capsule has a payload of the fixed-wing drone.
  • the removable capsule and the interchangeable vector when linked, are connected together by at least one electrical connection called interface.
  • payload is meant a device embedded in the fixed-wing drone to perform a mission other than the flight, for example a camera.
  • removable capsule means a portion of the fixed-wing drone containing and protecting at least one fragile and / or valuable and / or critical system, for example a transceiver system.
  • interchangeable vector is meant a portion of the fixed-wing drone intended to fly the removable capsule.
  • the interchangeable vector is preferably modular and inexpensive.
  • Fuselage means a fused body of the fixed-wing drone having aerodynamic drag but not a bearing surface, a rudder or a centreboard.
  • Cavity means an empty volume inside the fuselage, or a concavity on a fuselage surface, whose shape and dimensions are adapted to allow to receive the removable capsule.
  • removable attachment device is meant a device that allows, in particular to a human operator on the ground, to assemble or separate the interchangeable vector and the removable capsule.
  • the fixed-wing drone according to the invention has the advantage of being easily repairable, and with little tooling. Indeed, only the interchangeable vector that surrounds the removable capsule is likely to be damaged during a landing on the stomach. It is therefore possible to bring to the area of operations of the fixed-wing drone a reserve of interchangeable vectors, or interchangeable vector elements. In case of damage to the interchangeable vector, the removable capsule is separated from the interchangeable vector and is easily replaced by a new interchangeable vector.
  • the fixed-wing drone according to the invention has the advantage of minimizing the risk of damage to its critical and / or fragile and / or valuable systems during a landing on the belly of the fixed-wing drone. Indeed, these systems being grouped in the removable capsule inserted into a cavity made inside the fuselage, they are particularly well protected from the risks of deterioration due to shocks or impacts suffered by the fixed-wing drone.
  • the interface allows the exchange of information and electrical current between the removable capsule and the interchangeable vector.
  • the invention also fulfills the following characteristics, implemented separately or in each of their technically operating combinations.
  • the cavity opens on one side of the fuselage through an opening.
  • the cavity may be opening on a lower face or on a rear face or on another face of the fuselage. This embodiment allows easy insertion of the removable capsule into the cavity.
  • the removable capsule comprises a shooting instrument arranged so as to acquire images through the aperture.
  • “Shooting instrument” means a camera, and / or a camera and / or an infrared camera, and / or a radar, and / or a lidar, and / or a sonar, or any other device making it possible to acquire data, especially about a scene overflown by the fixed-wing drone.
  • the presence of a shooting instrument in the removable capsule is advantageously permitted by the embodiment in which the cavity is open, in fact the opening leaves the field free for the instrument to take views of the ground without interfering his field of vision.
  • a fixed-wing UAV camera has many advantages, particularly in terms of surveying the Earth's surface in many areas such as mine, pipeline, power grid, agricultural, forestry, or others.
  • the camera is movable relative to a marker linked to the fixed-wing drone.
  • the mobility of the shooting instrument relative to the fixed-wing drone advantageously makes it possible to target specific points of the ground overflown to capture images.
  • the mobility of the shooting instrument makes it possible to capture images of a large area of the ground overflown by the fixed-wing drone.
  • the mobility of the recording instrument relative to the fixed-wing drone advantageously makes it possible to avoid deterioration of the camera during landing on the belly of the fixed-wing drone.
  • the fuselage is formed in a flexible material in which the cavity is made.
  • flexible material is meant a material having mechanical properties of elasticity, for example foam, and / or plastic, and / or a polymer.
  • a fuselage formed in a flexible material has the advantage of further protecting the removable capsule against shocks and the risk of damage, the removable cap being inserted into the cavity inside the fuselage which absorbs shocks.
  • the interchangeable vector comprises a tail assembly connected to the fuselage by two longitudinally extending structural elements, said left beam and right beam.
  • empennage unit means a device comprising at least one aerodynamic surface distinct from the fixed wing, and serving to ensure the stability and / or the maneuverability in flight of the fixed-wing drone.
  • the interchangeable vector is modular.
  • the interchangeable vector is removable, in particular by a human operator on the ground, into several distinct modules.
  • the fixed wing and the fuselage can constitute two modules of the interchangeable vector.
  • the modular and removable nature of the fixed-wing drone advantageously simplifies its transport, by allowing the storage of all the modules making up the fixed-wing drone in a suitcase of reduced volume.
  • the modular nature of the interchangeable vector also simplifies the maintenance of the fixed-wing drone. Indeed, it is possible to take spare modules to the place of operations of the fixed-wing drone. If a module of the interchangeable vector is damaged, it is sufficient for the operator to disassemble it and replace it with a new module.
  • the fuselage comprises openings, called air intakes and air outlets, connected by a duct said cooling channel, so as to allow the circulation of a flow of air in contact with a element heat sink of the removable capsule, said heat exchanger, during the flight of the fixed-wing drone.
  • the forward speed relative to the surrounding air of the fixed-wing UAV during its flight naturally causes the circulation of air inside the cooling channel.
  • the removable capsule is advantageously cooled, which is very useful in view of the fact that the removable capsule may comprise one or more generally heated electronic circuits.
  • the invention relates to a method of replacing a first removable capsule of a fixed-wing drone according to one of the embodiments above by a second removable capsule, comprising in particular steps of:
  • the fixed-wing drone according to the invention advantageously has great operational flexibility. It is indeed possible for a fixed-wing drone operator to bring several removable capsules with him to the area of operation. Each of the removable capsules may have a different payload. The operator can therefore fly the fixed-wing drone for a mission with a certain payload, then land it, replace the removable capsule with another, and then fly again the fixed-wing drone with a separate payload.
  • FIG. 1 illustrates a perspective view of a fixed-wing drone according to a particular embodiment of the invention
  • FIG. 2 illustrates a side view of the fixed-wing drone according to the separate embodiment of the invention
  • FIG. 3 illustrates a view from above of the fixed-wing drone according to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 4 illustrates a front view of a fixed-wing drone according to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 5 illustrates an exploded side view of the fixed-wing drone according to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 6 illustrates an exploded view from above of the fixed-wing drone according to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 7 illustrates an exploded perspective view of the fixed-wing drone according to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 8 illustrates an exploded front view of the fixed-wing drone according to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 9 illustrates an element of the tail assembly of a fixed-wing drone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 10 illustrates the fuselage of a fixed-wing drone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 11 illustrates a side view of a fixed-wing drone according to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 10,
  • FIG. 12 illustrates the removable capsule of a fixed-wing drone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 13 illustrates the removable capsule of a fixed-wing drone according to a separate embodiment of the invention
  • FIG. 14 illustrates the device for holding the removable capsule according to one embodiment of the invention, seen from three-quarter rear,
  • FIG. 15 illustrates the device for holding the removable capsule according to the embodiment of FIG. 14, seen from the front
  • FIG. 16 illustrates the device for holding the removable capsule according to the embodiment of FIG. 14, seen from three-quarter faces
  • FIG. 17 illustrates the removable capsule of a fixed-wing drone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 18 illustrates a mode of implementation of a method of replacing a first removable capsule of a winged drone.
  • Fixed-wing drone 4 means any aircraft capable of flying without a human pilot on board, of which the lift is mainly ensured by the effect of the air in relative motion on parts of said aerodyne not being mounted on rotors, and during all phases of its flight (take-off, climb, landing, maneuvers in flight, descent, landing, or other).
  • a geometric reference is defined that is linked to the fixed-wing drone 4, called the drone mark, comprising:
  • the longitudinal axis X is coincident with the displacement speed vector of the fixed-wing drone 4 during its flat flight, at constant engine speed, without wind, with zero incidence and wiping.
  • the longitudinal axis X is oriented in the direction of movement of the fixed-wing drone 4 in this flight configuration. The front and the back are to be considered with respect to a direction of advancement of the fixed-wing drone 4.
  • the vertical axis Z is perpendicular to the longitudinal axis X.
  • the vertical axis Z coincides with the vector of the aerodynamic lift of the fixed-wing drone 4 during its flat flight, at constant engine speed, without wind, at impact and zero skid.
  • the vertical axis Z is oriented in the direction of the aerodynamic lift in this flight configuration, that is to say in the opposite direction to the gravity vector.
  • the transverse axis Y is perpendicular to the longitudinal axis X and to the vertical axis Z.
  • the transverse axis Y is oriented towards the right for an observer located in the plane XZ, above the fixed-wing drone 4, and turning his gaze downward in the direction of the longitudinal axis X.
  • axis -Y in the same direction as the Y axis, but in opposite direction.
  • axis -Z in the same direction as the Z axis, but in opposite direction.
  • the three axes X, Y and Z are orthogonal to each other.
  • the longitudinal axis X, the transverse axis Y, and the vertical axis Z are rigidly connected to the body of the fixed-wing drone 4.
  • FIG. 1 illustrates a fixed-wing drone 4.
  • the fixed-wing drone 4 comprises two distinct parts, a so-called interchangeable vector part 14 and another so-called removable capsule part 95.
  • the interchangeable vector 14 comprises a fuselage 9 inside which is practiced at least one cavity 96 to receive the removable capsule 95.
  • the interchangeable vector 14 and the removable capsule 95 are connected by a removable attachment device 97.
  • the removable capsule 95 comprises a payload of the fixed-wing drone 4.
  • the interchangeable vector 14 and the removable capsule 95 can easily be attached to one another or separated from each other by a human operator on the ground 915 via the removable attachment device 97. After fixation (respectively separation) of the interchangeable vector 14 and the removable capsule 95, and in the absence of a subsequent action of a human operator, the interchangeable vector 14 and the removable capsule 95 remain connected (respectively separated) one to the other.
  • the attachment of the interchangeable vector 14 with the removable capsule 95 is an operation here called clipping.
  • the separation of the interchangeable vector 14 and the removable capsule 95 is an operation here called unclipping.
  • the interchangeable vector 14 and the removable capsule 95 can be assembled or separated only by the action of a human operator on the ground.
  • the fixed-wing drone 4 is configured so that a landing on the belly or an impact sustained by the fixed-wing drone 4 in its non-crash flight range does not cause the separation of the interchangeable vector 14. 'with the removable capsule 95.
  • the fragile and / or high-value elements of the fixed-wing drone 4 are grouped together inside the removable capsule 95, while the interchangeable vector 14 receives, supports, steals, protects and supplies the removable capsule 95.
  • the fuselage 9 is of substantially ellipsoidal shape.
  • the axis of revolution of said fuselage 9 is parallel to the longitudinal axis X.
  • the direction of greater elongation of the fuselage 9 is parallel to the longitudinal axis X.
  • the fuselage 9 extends in a direction parallel to the longitudinal axis X.
  • a propeller 12 serving for the propulsion of the fixed-wing drone 4 is here linked to a front tip of said fuselage 9.
  • the interchangeable vector 14 comprises a main bearing surface called wing 5.
  • Said wing 5 is for example fixed on an upper face of the fuselage 9 in an operative position.
  • the wing 5 has for example a shape approaching a parallelepiped.
  • the wing 5 extends in a direction parallel to the axis Y.
  • the thickness of the wing 5 along the vertical axis Z is small in front of its dimensions along the longitudinal axis X and the transverse axis Y. L
  • the thickness of the wing 5 is not constant over its entire surface.
  • the thickness of the wing 5 generally follows the curve of a mathematical function so that the shape of the wing 5 corresponds to to a determined aerodynamic profile.
  • the wing 5 may have an elongation of the order of 6.
  • the wing 5 of the fixed-wing drone 4 preferably comprises two movable surfaces 53 located on the trailing edge (rear part of the wing 5), on either side of the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4, called movable surfaces 53 of the wing 5.
  • Said movable surfaces 53 of the wing 5 play both the role of high lift devices, and the role of ailerons involved in the direction of the fixed wing drone 4.
  • the wing 5 may comprise four movable surfaces 53 located at its trailing edge: a fin and a high lift device on each side of the fuselage 9.
  • the wing 5 may comprise other movable surfaces 53.
  • the wing 5 can be made of one or more materials, including, for example, plastics, polymers, foam, metals, light structures made of balsa covered with a fabric, composite materials, or other materials.
  • the wing 5 is fixed in operative position to the fuselage 9 of the fixed wing drone 4 by several elements intended for this function, said wing-fuselage connection elements.
  • Said wing-fuselage connection elements make it possible to mechanically link a lower face of the wing with the upper face of the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4.
  • the wing-fuselage connection elements also make it possible to provide an electrical connection and / or or computer and / or fluidic between the wing 5 and the fuselage 9 of the fixed wing drone 4.
  • connection between the wing 5 and the fuselage 9 has the following characteristics with respect to its reversible nature:
  • the link between the wing 5 and the fuselage 9 can only be put in place by a human operator on the ground 915,
  • connection between the wing 5 and the fuselage 9 can be disassembled by a human operator on the ground 915, without resulting in the breakage or degradation of any part of the fixed-wing drone 4,
  • connection between the wing 5 and the fuselage 9 can disassemble without the action of a human operator if the wing 5 and the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 undergo a sufficiently large asymmetric force, which can occur during a landing of the fixed-wing drone 4 on an irregular surface (grass field, etc.) causing an impact on the wing 5,
  • asymmetric force is meant here one or more forces exerted at one or more points of the wing 5 and / or fuselage 9 of the fixed wing drone 4 having the effect of a moment of force tending to pivot the wing 5 relatively to the fuselage 9 of the drone around an axis parallel to the transverse axis Y and / or about an axis parallel to the vertical axis Z.
  • the mechanical wing-fuselage link elements are dimensioned so that no sufficiently large asymmetric force can occur during the normal flight of the fixed-wing drone 4, if the fixed-wing drone 4 does not touch any obstacle.
  • the connection between the wing 5 and the fuselage 9 can not normally be disassembled in flight.
  • the wing-fuselage mechanical elements are dimensioned so that the wing-fuselage link disassembles in the event of a sufficiently strong impact during the landing phase of the fixed-wing drone 4.
  • the wing 5 is separable into two wings, a left wing 51 and a right wing 52. In the operative position, the left wing 51 and the right wing 52 are rigidly connected one to the other. another by a mechanism called wing link mechanism.
  • the interchangeable vector 14 comprises a tail assembly.
  • the tail assembly provides some of the lift, balance and maneuverability functions of the fixed wing UAV 4.
  • the tail assembly comprises a simple classic butterfly tail. In one embodiment illustrated in Figure 3, Figure 6 and Figure 7, the tail assembly has two empennages.
  • the tail assembly comprises a first tail, said left tail 81, comprising a longitudinally extending structural member, said left girder 831, integral at a first end, said proximal end, with the body of the drone fixed wing 4, and secured to a second end, said distal end, with a single aerodynamic surface, said left surface 881.
  • the empennage assembly comprises a second empennage, said right empennage 82, comprising a longitudinally extending structural element, said right truss 832, integral at a first end, said proximal end, with the body of the drone. fixed wing 4, and secured to a second end, said distal end, with a single aerodynamic surface, said right surface 882.
  • the left empennage 81 and the right empennage 82 are without any connection between them. In one embodiment, the left empennage 81 and the right empennage 82 are distinct. In one embodiment, the left tail 81 and the right tail 82 are not mechanically linked together. In one embodiment, the left tail 81 and the right tail 82 normally do not come into contact with each other during the flight.
  • the left tail unit 81 is integral with the body of the fixed wing drone 4 by a linkage mechanism 85 on the left, respectively a right linkage mechanism 85, which is removable.
  • the left link mechanism 85, or the right link mechanism 85 has two members:
  • the left link mechanism 85 and the right link mechanism 85 are removable. Removable means that the link mechanism 85 left, respectively the link mechanism 85 right, allows on the one hand to assemble and hold together the fuselage 9 with the left tail 81 and the right empennage 82 and, on the other hand, makes it possible to separate the fuselage 9 from the left tail unit 81 and the right tail unit 82 respectively.
  • the assembly or the separation of the left tail unit 81 or the right tail unit 82, respectively. 'with the fuselage 9, can only be performed by a human operator on the ground. In flight, the left tail 81 and the right tail 82 remain connected to the fuselage 9.
  • the fixed-wing drone 4 has no landing gear.
  • the fixed wing drone 4 is configured to land on the belly.
  • Belly means a lower face of the fixed-wing drone, comprising a lower face of its fuselage 9, and a lower face of its tail assembly.
  • Landing on the belly means a landing on a land surface (runway, road, meadow, agricultural area, lake, sea, or other), so-called ground 915, during which the parts of the fixed-wing drone 4 coming into contact with the ground 915 are his belly, and possibly the left and right ends of the wing 5 of the fixed-wing drone 4 (if the landing is not perfectly flat).
  • the fixed-wing drone 4 comprises a handle, intended to allow its launch by hand from the ground 915 by a human operator.
  • the fixed-wing drone 4 has markings on its fuselage 9 indicating where it is desirable to grip it to launch it.
  • the fuselage 9 is formed of a flexible material in which the cavity 96 is made.
  • the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 is mainly made of a flexible material, called the fuselage matrix 93, inside which at least one cavity of shape is formed and dimension adapted to receive the removable capsule 95.
  • the fuselage matrix 93 inside which at least one cavity of shape is formed and dimension adapted to receive the removable capsule 95.
  • several cavities are made inside the fuselage matrix 93, adapted to receive elements that comprises the fuselage 9.
  • the elements included in the fuselage 9 are generally consist of one or more different materials.
  • the part located on the fuselage of the wing-fuselage connection elements is a set of metal elements forming part of the fuselage 9, and being fixed to the fuselage matrix 93 of flexible material.
  • flexible material is meant a material that can undergo reversible elastic deformations without damage, under the normal conditions of use of the fixed-wing drone 4.
  • the flexible material is generally lightweight, inexpensive and very easy to machine. It can be foam.
  • foam is meant a plastic material or an elastomer in cellular form. The foam is generally of low density because a large portion of its volume consists of air in the form of microbubbles frozen in the material.
  • the fuselage matrix 93 of the fixed-wing drone 4 may comprise one or more different flexible materials.
  • the underside of the fuselage 9 may have a solid and dense foam layer, while the remainder of the fuselage matrix 93 is made of a lighter and lower density foam structure.
  • This embodiment is very suitable for the case of a fixed-wing drone 4 intended to land on the belly, the lower face of the fuselage 9 to be the most resistant part to shocks and tears suffered during a landing on the ground 915.
  • the fuselage matrix 93 of the fixed-wing drone 4 consists mainly of a flexible material inside which is embedded a rigid frame.
  • Said rigid frame is formed by one or more rods of a solid material such as fiberglass.
  • the fiberglass sticks have the advantage of being strong and very light.
  • a drone whose fuselage 9 consists of a flexible matrix within which are inserted the various elements that includes the fuselage 9 has many advantages.
  • the fuselage matrix 93 of flexible material at least partially surrounds the removable capsule 95, so the fuselage matrix 93 provides protection against impacts, scratches and vibrations during landings on the belly of the fixed-wing drone 4, but also a protection against impacts, scratches and vibrations during ground handling 915 and during the assembly and transport of the fixed-wing drone 4, but also a protection against the weather in flight and on the ground.
  • a fuselage matrix 93 of flexible material is both light, inexpensive, and very easy to machine.
  • the embodiment where the fuselage matrix 93 is made of a flexible material causes the fixed-wing drone 4 to resist more during a landing on the belly 91 than would a "conventional" drone whose fuselage 9 would have a rigid structure.
  • flexible materials such as the foam mentioned here as components of the fuselage matrix 93 can very easily be machined and painted so that the outer surface of the fuselage 9 of the fixed wing drone 4 has a shaped shape and a state perfectly smooth surface to limit its drag, which gives it very good aerodynamic properties.
  • the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 comprises a rigid and light structure inside which are mounted the various elements that includes the fuselage 9, but this structure is not foam.
  • the only foam element of the fuselage 9 is a foam element fixed under the belly of the fuselage 9, making it possible to cushion the shocks during a landing on the belly of the fixed-wing drone 4.
  • the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 has no element of flexible material.
  • the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 may contain several elements other than the removable capsule 95.
  • these various elements are fixed inside cavities of suitable shapes and dimensions, made in the fuselage matrix 93.
  • the interchangeable vector 14 comprises an electric propulsion motor 6 located in the nose before 92 of the fuselage 9, as shown in FIG. 10.
  • the electric propulsion motor 6 is fixed in a cylindrical element, called a motor support 61, which may be plastic.
  • the motor support 61 is fixed inside a cavity adjusted for this purpose made in the fuselage matrix 93.
  • the electric propulsion motor 6 can be of the synchronous type or asynchronous, DC or AC, and more generally be performed according to any rotating electric motor technology known to those skilled in the art.
  • the electric propulsion motor 6 rotates the propeller 12.
  • the drone may comprise other propulsion means, such as other propellers, one or more turbojets, or others.
  • the interchangeable vector 14 comprises an electronic card called a motor controller 62, connected to the propulsion electric motor 6.
  • Said motor controller 62 may comprise a programmable logic circuit (FPGA) or microprocessor implementing certain physics and control equations. electromagnetic control relative to the control of electric motors, and linear servo loops or not.
  • the motor controller 62 may comprise electronic power components making it possible to adjust and control the currents and voltages sent at each moment to the electric propulsion motor 6.
  • the motor controller 62 is intended to ensure proper feeding. instantaneous electric motor for the engine to operate at all times at the torque or engine speed commanded.
  • the interchangeable vector 14 comprises an electronic card called a power card, connected to the motor controller 62.
  • the power board can include various power electronics components such as resistors, capacitors, auto-inductors, transistors, programmable logic circuits, filters, choppers, diodes, etc.
  • the power electronic card can perform several functions such as hashes, filtering, straightening currents or voltages, or others.
  • the power card is intended to perform operations on several voltages and currents of the fixed-wing UAV power systems 4.
  • the power card 64 supplies systems of the fixed-wing drone 4 with a current and a voltage with the appropriate characteristics.
  • the interchangeable vector 14 comprises a battery system 63.
  • the battery system 63 constitutes the sole source of electrical power for all the elements of the fixed-wing drone 4.
  • the battery system 63 embodiment, the battery system 63 comprises one or more batteries or accumulators, which are rechargeable devices for storing electrical energy. These batteries or accumulators can be manufactured according to any technology known per se to those skilled in the art such as lead batteries, lithium-ion batteries, lithium-polymer batteries, or other.
  • the battery system 63 has two batteries.
  • each of the two batteries is connected or electrically connectable to the power card. In normal operation, both batteries are electrically connected in series by the power card.
  • the technical characteristics of each of the two batteries are adapted to supply electric power to all the systems of the drone for a fraction of the expected duration of a flight of the winged drone. fixed 4. In the event that one of the two batteries is discharged or dysfunctional, the electric power supplied to the fixed-wing drone 4 by the remaining battery is sufficient to continue to allow the flight of the fixed-wing drone 4.
  • both batteries are electrically connected to the power electronics board.
  • This electronic power board automatically adjusts the power of the aircraft systems to to provide a minimum power supply to the fixed-wing drone 4 in flight in the event of failure of one of the two batteries, a situation called degraded flight mode.
  • the electric circuits of the fixed-wing drone 4 are capable of ensuring the minimal operation of the fixed-wing drone 4 to avoid its crash. In this way, the fixed-wing drone 4 is able to land without damage even with a single battery in the event of a breakdown or an unloading in flight of one of its two batteries.
  • the battery system 63 in operative position the battery system 63 is located inside the fuselage 9.
  • the battery system 63 is located under the upper face of the fuselage 9, and in front of the fuselage 9.
  • the cavity made in the fuselage matrix 93 and containing the battery system 63 is closed in the operative position by a removable cover said battery door 633.
  • the battery door 633 comprises a closure system, which is configured to take a closed position in which it obstructs the opening, and an open position in which it does not obstruct the opening.
  • the battery door 633, located at the front of the upper face of the fuselage 9, can be fixed or detached from the fuselage 9 by a ground operator 915.
  • the battery door 633 In the operative position, in flight, the battery door 633 is attached to the fuselage 9 and is closed, the batteries being installed under the battery door 633 in the fuselage 9, inside their cavity. In this position, the batteries are protected from the outside (especially bad weather). Once on the ground 915, the battery door 633 can be detached from the fuselage 9, and the batteries extracted from the drone via the opening in the fuselage 9 at the location of the battery door 633. The batteries can thus be recharged electrically outside the fixed-wing drone 4, on a base or via a suitable connection, in preparation for the next flight.
  • the battery hatch 633 does not allow the passage of the battery system 63 to exit the batteries. Drone batteries.
  • the battery system 63 is rechargeable directly inside the fuselage 9, via an electrical connection adapted for this purpose.
  • the battery door 633 can be fixed or detached from the fuselage 9 by means of any suitable mechanism known per se to those skilled in the art, such as clipping plastic elements of complementary shapes, hinges, screws , or others.
  • the interchangeable vector 14 comprises a man-machine interface 7.
  • This man-machine interface 7 may comprise a keyboard and a small display screen located on the surface of the fuselage 9.
  • the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 is traversed by a plurality of cables and connectors interconnecting the various electrical and electronic elements mentioned above. Cavities, housings, holes and holes of suitable dimensions are naturally practiced in the matrix of the fuselage 93 to allow the passage of these cables and connectors.
  • At least one cavity of suitable size is formed inside the fuselage matrix 93, in which cavity is inserted at least one antenna.
  • the antennas may consist of simple turns or windings of a conductive material such as a wire.
  • the antennas are located in the wing 5 of the fixed wing drone 4.
  • the antennas are located in the empennage assembly.
  • the fuselage 9 of the fixed wing drone 4 further comprises one or more additional electronic cards.
  • a cavity is formed in the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4, within which is disposed an electronic card, said motherboard.
  • the fixed-wing drone 4 does not include a motor controller 62, and the electronic and computing functions generally performed by the motor controller 62 are provided by one or more other electronic cards located in the fuselage 9 and / or in the removable capsule 95.
  • the fixed-wing drone 4 may comprise one or more sensors or instruments for measuring physical quantities.
  • the measurement of these physical quantities may be useful for the flight of the fixed-wing drone 4, and / or be exploited for their intrinsic interest, in which case the object of the flight of the fixed-wing drone 4 may be the measurement of these physical magnitudes.
  • the fixed-wing drone 4 may include:
  • radio altimeter radar height measurement with respect to the ground 915
  • GNSS global positioning system satellite receiver
  • a pitot probe (measurement of the relative speed of the air relative to the fixed-wing drone 4).
  • the measured physical quantities may be used directly by certain systems of the fixed-wing drone 4, and / or be stored in a memory of the drone, and / or be transmitted to a remote operator of the fixed-wing drone 4
  • FIG. 5 FIG. 5 and FIG. 6
  • the fuselage 9 is formed by two parts respectively said front-fuselage 931 and rear-fuselage 932.
  • the front-fuselage 931 and the rear-fuselage 932 are assembled with one another so removable.
  • the front fuselage 931 and the rear fuselage 932 each having a concavity on their respective surfaces so that the front fuselage 931 and the rear fuselage 932, when assembled, form the cavity 96 inside which is located the removable capsule 95.
  • the detachable fuselage 931 of the rear fuselage 932 advantageously allows a human operator on the ground 915 to very easily extract the removable capsule 95 from its cavity 96, or to insert it therein, while ensuring that the capsule removable 95 does not risk accidentally detaching the interchangeable vector 14 during a flight or landing.
  • the empennage assembly includes a left tail and a right empennage 82
  • the front fuselage 931 and the rear fuselage 932 are held together by the left beam 831 and the right beam 832.
  • This configuration has the advantage of being both robust and mechanically very simple, and therefore very light, while allowing easy disassembly of the interchangeable vector 14 and easy replacement of one of its elements.
  • the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 is not removable, since it is made in a single block.
  • the fuselage 9 has no rear fuselage 932.
  • the interchangeable vector 14 is modular and removable. By removable, it is meant that the fixed-wing drone 4 can be easily disassembled or assembled into several distinct elements by a human operator on the ground 915.
  • the removable nature of the interchangeable vector 14 has the advantage of greatly simplifying the operational implementation of the fixed-wing drone 4.
  • the various elements of the fixed-wing drone 4 can all be stored in a holster for for this purpose. Once stored in their case, the elements that make up the fixed-wing drone 4 occupy a much smaller volume than the same fixed-wing drone 4 being assembled, so the transport of the fixed-wing drone 4 is much facilitated by its removable nature. .
  • the risk of damaging one of the elements of the fixed-wing drone 4 during transport is much lower when it is disassembled than if the fixed-wing UAV 4 was fully assembled.
  • the areas to be overflown fixed-wing drones 4 are often isolated, and the possibility of accessing them with all the necessary material contained in a single holster of limited size (which can fit into a passenger car or a small truck) constitutes an important economic advantage. and practice of this embodiment of the fixed-wing drone 4.
  • the mounting and dismounting of the interchangeable vector 14 is simple enough for a human operator on the ground 915 to perform them alone with the help of a user manual provided for this purpose, possibly after a short training.
  • the interchangeable vector 14 is not removable.
  • said removable capsule has substantially a shape of circular base cylinder and variable section.
  • the removable capsule 95 comprises, in an operative position, if it is successively observed from the front of the drone towards the rear along the longitudinal axis X:
  • a front section 951 in the form of a circular base cylinder of constant section,
  • a rear section 952 in the form of a circular base cylinder and of section greater than the section of the front section, which may comprise at its end a half-sphere, and which may comprise a recess 101 in a lower face in an operative position; as shown in FIG. 12.
  • the rear section 952 of the removable capsule 95 has substantially the shape of an ellipsoid of revolution.
  • a portion or the entire surface of the removable capsule 95 is covered by a hull 954 which may be made of plastic, giving the removable capsule 95 qualities of solidity, sealing (weather resistance in flight) , and shock resistance.
  • the removable capsule 95 has dimensions and a shape adapted to allow its insertion inside the cavity 96 of complementary shape and dimensions made inside the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4.
  • the removable capsule 95 once correctly inserted inside the cavity 96, is fixed in this position by the fixing device 97 of the removable capsule. Only a human operator on the ground 915 can clip or unclip the removable capsule 95 inside the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4.
  • the fixing device 97 illustrated in FIG. 14, FIG. 15 and FIG. 16, comprises a closed or partially closed cylinder section at one of its ends, of low elongation, made of plastic or other material. , says sleeve 971.
  • Said bushing 971 is rigidly connected to the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4.
  • the bushing 971 is of shape and dimensions complementary to the shapes and dimensions of the front section 951 of the removable capsule 95, so that that the section before 951 can be inserted there.
  • the fixing device 97 further comprises several elements that may be plastic or metal materials, springs and other parts, said mechanical holding elements 973 of the removable capsule 95.
  • the said mechanical holding elements 973 are located on the one hand on the section before 951, and on the other hand on the socket 971.
  • the mechanical holding elements 973 make it possible to keep the front section 951 in place in the sleeve 971, or the separation of these two elements, according to the action of the human operator.
  • the front section of the removable capsule 95 has on its surface polarizers intended to be inserted inside grooves.
  • X longitudinal axis positioning located in the wall of the sleeve 971. These polarizers and these positioning grooves are configured so that the removable capsule 95 can not be inserted into an incorrect position inside the sleeve 971 of the fixing device 97.
  • the front section of the removable capsule 95 comprises a heat sink, called a heat exchanger 953.
  • the heat exchanger 953 is intended to allow the cooling of the heating elements. located inside the removable capsule 95 (electronic in particular).
  • the heat exchanger 953 comprises an airing grid situated on the front face of the removable capsule 95.
  • the bushing of FIG. attachment of the removable capsule 971 has slots for example of identical sizes, located vis-à-vis the ventilation grid to allow the passage of air.
  • the removable capsule 971 has a hole opening 972 located opposite the ventilation grid to allow the passage of air.
  • the heat exchanger 953 ensures the sealing of the removable cap 95.
  • the heat exchanger 953 comprises a propeller fan.
  • the heat exchanger 953 is not waterproof. Nevertheless, the heat exchanger 953 being located inside the fuselage 9 of the fixed-wing drone 4 in the operative position, there is little risk that water will infiltrate until then, even in the case of strong severe weather.
  • the removable capsule 95 does not have shell 954.
  • the removable capsule 95 is not inserted inside a cavity 96 formed in the fuselage 9, but is fixed on a fuselage surface 9 of the fixed-wing drone 4.
  • openings are made in the fuselage 9, called “air inlet” and “air outlet”.
  • a conduit connecting the air inlet and the air outlet is formed in the fuselage 9, said cooling channel.
  • the cooling channel conveys the outside air via the air inlet on the heat exchanger of the removable capsule 95, and discharges the heated air outside via the air outlet.
  • the circulation of outside air in the cooling channel helps to prevent overheating of the embedded systems.
  • the circulation of air in the cooling channel contributes to cooling the electronic circuits embedded in the removable capsule 95.
  • the circulation of the air in the cooling channel is naturally in flight under the effect of the speed of outside air relative to the fixed wing UAV 4.
  • the removable capsule 95 and the interchangeable vector 14, when linked, are connected together by at least one electrical connection called interface 98.
  • the removable cap 95 in operative position is connected to the fuselage 9 and / or to other external systems via one or more interfaces 98 among the following:
  • - 2 digital bus connectors known to those skilled in the art, providing a connection for the transfer of information and data between the fuselage 9 and the removable capsule 95 of the fixed wing drone 4.
  • - 2 coaxial connectors d antenna for transferring information and data between the removable capsule 95 of the fixed-wing drone 4 and one or more antennas being located in another part of the fixed-wing drone 4,
  • a microSD connector for inserting a microSD memory storage unit (known per se to those skilled in the art) into the removable capsule 95 of the fixed-wing drone 4,
  • USB3 connector for connecting the removable capsule 95 with other elements of the fixed wing drone 4 via a computer data transmission bus corresponding to the USB3 standard known to those skilled in the art, this USB3 connector also allowing a connection of the removable capsule 95 with a computer on the ground 915 once the removable capsule 95 unclipped.
  • the removable capsule 95 may comprise one or more of the interfaces 98 mentioned above, the interfaces 98 may be located at different locations on the surface of the removable capsule 95 of the fixed-wing drone 4.
  • the interfaces 98 generally comprise a plug and a female plug connected to one another in the operative position.
  • the plug can be part of the fuselage 9 and the female plug be part of the removable capsule 95 of the fixed wing drone 4, or vice versa.
  • interface particular devices of connectors are implemented as well for the connections of power only for weak currents (digital and radio frequency signals).
  • the removable capsule of the fixed wing drone 4 comprises a payload.
  • payload is meant the elements of the fixed-wing drone 4 directly providing the operational mission for which the fixed-wing drone 4 is flying.
  • the payload is distinct from other elements of the fixed-wing drone 4 whose role is to allow the flight or provide different services to said payload.
  • the cavity 96 opens on a lower face of the fuselage 9 by a
  • the cavity 96 opens on a rear face of the fuselage through an opening 961.
  • the removable capsule 95 includes a shooting instrument 10 arranged to be able to acquire images through the aperture 961.
  • the opening 961 in the fuselage advantageously makes it possible to release the field of vision towards the outside of the imaging instrument 10 included in the removable capsule 95.
  • the camera 10 is generally located on a rear or lower surface of the fixed-wing drone 4. In one embodiment, the camera 10 is located inside the rear section of the removable capsule 95, in the recess 101.
  • the recording instrument 10 may be configured to capture images of the terrestrial surface overflown by the fixed-wing drone, or any other part of the environment of the fixed-wing drone 4.
  • Said opening 961 serves the function of not obscuring the field of view towards the ground of the recording instrument 10 integrated in the removable capsule 95, that is to say of letting the external light pass directly to the Shooting instrument 10.
  • the removable capsule 95 is inserted inside or removed from the cavity 96 of the fuselage 9 via the opening 961.
  • the removable capsule 95 of the fixed-wing drone 4 may comprise in particular one or more of the following elements:
  • a black and white camera capable of photographing its environment at very close time intervals in the visible wavelengths
  • this camera may therefore comprise one or more sensors being sensitive to red light, blue light, and green light,
  • a lidar, or laser remote sensing instrument enabling remote measurements based on the analysis of the properties of a reflected beam of light
  • an infrared camera capable of photographing its environment at very close intervals in the infrared wavelengths, lenses, plane mirrors or curved mirrors that can be opaque or semi-transparent, implemented in an optical device, for example a device zoom or focus,
  • a protective diaphragm, opaque and solid wall that can be closed in front of all the above-mentioned photographic instruments to protect them from inclement weather and / or shocks and projections during a landing.
  • the camera 10 is movable relative to a marker linked to the fixed-wing drone 4.
  • the camera 10 is rotatable about an axis parallel to the longitudinal axis X, that is to say mobile in roll relative to the UAV mark.
  • the camera 10 is configured to capture images at defined time intervals.
  • the vertical projection on the ground 91 5 flying over the trajectory of the fixed-wing drone 4 forms a continuous line, so-called overhead line.
  • the capture of images is synchronized with the movements of the camera 1 0 so as to capture images intersecting the ground 91 5 on both sides of the line overflown.
  • the fixed-wing drone according to the invention has the advantage of being able to acquire images of the ground on a much wider band around its trajectory than a simple fixed-wing drone whose camera is not mobile roll.
  • the camera 10 is rotatable about an axis parallel to the transverse axis Y, that is to say mobile in pitch relative to the drone mark.
  • the roll and pitch mobility of the camera 1 0 relative to the reference linked to the fixed-wing drone 4 has the advantage of allowing the camera 1 0 to point a specific point of the ground 91 5 and to follow it, independently of the trajectory of the fixed-wing drone 4.
  • Another advantage of the mobility in roll and in pitch is to allow a very good compensation of the movements of the fixed-wing drone 4 (movements due to turbulence, maneuvers or other), allowing a high accuracy in the acquisition of images of the ground 91 5.
  • the mobility in roll of the camera 1 0 relative to the drone mark advantageously protects the recording instrument from the risk of damage during a landing on the belly of the drone to 4.
  • the fixed-wing drone 4 will control roll rotation of the camera 1 0 so that it is in a position that minimizes the risk of breakage during flight. landing on the belly.
  • the camera 1 0 is located under a lower face of the fixed-wing drone 4
  • the camera will be rotated in roll 1 so that its sensors are facing up.
  • the fragile elements of the camera 1 0 being turned upward, they are not likely to be scratched or deteriorated by the relief of the ground 915 during the landing on the belly of the fixed wing drone 4.
  • the removable capsule 95 comprises gimbals and miniature electric motors for stabilizing the camera 10 or positioning at certain desired angles.
  • the removable capsule 95 of the fixed-wing drone 4 comprises an inertial unit.
  • inertial unit means a device configured to measure or calculate in real time the angular position and / or the angular speed and / or the angular acceleration and / or the position and / or the speed and / or the acceleration of the angular position. shooting instrument 10, either relative to the reference linked to the fixed-wing drone 4, or absolutely in a terrestrial reference.
  • the removable capsule 95 includes a Global Positioning System (GNSS) receiver, which can be coupled to the inertial unit.
  • GNSS Global Positioning System
  • the camera 10 is gyro-stabilized.
  • infrared wavelengths it is meant that the wavelength of the light that can be captured by the camera belongs to the near-infrared range known as PIR or NIR in English (0.78 to 3 ⁇ ), and / or to the domain of the average infrared said MIR (3 - 50 ⁇ ).
  • PIR or NIR in English (0.78 to 3 ⁇ )
  • MIR 3 - 50 ⁇
  • hydrocarbons have a very visible signature in the infrared wavelengths, so the use of a fixed-wing drone 4 to fly over a pipeline over long distances and being equipped with a camera Infrared can detect very quickly and very easily the leaks present on a pipeline of gas or oil.
  • the observation of the ground 915 at the infrared wavelengths from the fixed wing UAV 4 in flight is also of interest in the agricultural sector, for the surveillance and the analysis of the cultivated areas, in particular for the calculation of vegetation indices. . These observations can be made in the field of near infrared PIR, and / or in the field of the mean infrared MIR.
  • the removable capsule 95 comprises a single camera comprising one or more sensors, being adapted to photograph its environment at very close time intervals in the visible wavelengths, in black and white and in colors, and in infrared wavelengths.
  • the fixed-wing drone is arranged in such a way that no part of the removable capsule 95 comes into contact with the ground 915 when the fixed-wing drone 4 is laid flat on a floor 915 substantially. dish.
  • the removable capsule 95 being fixed in the cavity 96, the fuselage 9 and the tail assembly of the fixed-wing drone 4 have relative dimensions and positions arranged so that no part of the capsule removable 95 does not touch the ground 915 during a landing on the belly of the fixed-wing drone 4, or when the fixed-wing drone 4 is placed on a substantially flat floor 915.
  • This mode of implementation is illustrated in FIG.
  • the fixed-wing drone 4 is arranged in such a way that no part of the removable capsule 95 comes into contact with the ground 915 when the fixed-wing drone 4 is laid flat on a ground 915 substantially flat.
  • substantially flat soil 915 is meant a land surface comprising crevices whose characteristic size is on average less than ten times the characteristic size of the fixed-wing drone 4.
  • the empennage assembly includes a left tail 81 and a right tail 82
  • the fixed-wing drone 4 rests stably on the only three points mentioned here. -above. This makes it possible to prevent the fragile and expensive elements of the removable capsule 95, some of which, such as the direct-facing camera 10, from being damaged by a possible contact with the ground 91 when a landing on the belly 91 of the fixed-wing drone 4.
  • the removable capsule 95 comprises a transceiver system.
  • the fixed-wing drone 4 here comprises a radio-wave transmission-reception system, enabling a remote operator to control the fixed-wing drone 4 by means of a ground-remote control device 91 being equipped with a second transmission-reception system.
  • the fixed-wing drone 4 can be piloted by a remote operator even when the fixed-wing drone 4 is beyond the direct field of view of the remote operator.
  • the fixed-wing drone 4 is here equipped with a system allowing the transmission to a remote operator, in real time or not, of shots and other data (including flight parameters).
  • the fixed-wing drone 4 is generally equipped with systems enabling it to store on board photographs and / or other data for at least part of the duration of its flight.
  • the removable capsule 95 of the fixed-wing drone 4 comprises a transceiver system, which is intended to emit and receive electromagnetic waves, with the second transmission system.
  • the range of operation of the radio communication between the fixed wing drone 4 and the ground remote control device 91 may be several hundred kilometers.
  • the transceiver system of the fixed wing UAV 4 may include one or more of the following:
  • one or more antennas of a shape and dimensions suitable for transmitting and receiving electromagnetic waves in the desired wavelengths
  • a modem or modulator-demodulator intended on the one hand to shape the signals to be sent to facilitate their transmission, and on the other hand to reconstruct, from an electromagnetic signal received, the message that was initially sent,
  • the antennas of the fixed-wing drone 4 are not part of the removable capsule 95.
  • the other elements of the transmission-reception system, being located in the removable capsule 95, are then connected to the antennas by via the two antenna connectors mentioned above.
  • the transceiver system may be transmitted to the ground remote control device implemented by a human operator various elements including:
  • the transceiver system may be adapted to receive from the ground remote control device implemented by a human operator various elements including: - instructions for maneuvers to be made, position, altitude, attitude or speed to be reached or maintained,
  • the removable capsule 95 further includes certain elements of the fixed-wing UAV electronics electronics 4: programmable logic circuit (FPGA) or microprocessor, or other elements forming part of one or more cards to perform certain computer programs and to perform certain tasks related to the flight and / or other features of the fixed-wing UAV 4. This may be the central computer of the UAV, being in interaction with all other systems of the UAV. fixed wing drone 4.
  • FPGA programmable logic circuit
  • microprocessor microprocessor
  • the removable capsule 95 comprises an electronic device for autonomous or semi-autonomous steering of the fixed-wing drone 4, said autopilot.
  • the autopilot is lightweight and weighs only a few grams.
  • the autopilot may be required to fly alone the fixed-wing drone 4 (autopilot) or in connection with a human operator on the ground 915 (flight control, flight control laws , etc.).
  • the autopilot contains at least one electronic card that can include various elements.
  • the autopilot includes, for example, a programmable logic circuit (FPGA) or a microprocessor, inside which are implemented the physical equations of the flight mechanics of the aircraft to fixed wing, the coefficients, parameters and gains of the various laws of linear and non-linear commands and servos that the autopilot commands, etc.
  • the input signals of the autopilot can be for example:
  • the output signals of the autopilot can be for example:
  • warning signals signals giving the position, speed, altitude and attitude of the drone, or other information, to the ground remote control device 91 via the transmission-reception system fixed wing drone 4.
  • the fragile and / or valuable elements are grouped inside the removable capsule 95, while the interchangeable vector 14 receives, supports, steals, protects and feeds the removable capsule 95.
  • the elements making up the interchangeable vector 14, separable from each other are easily produced in Low cost series and are replaceable. For example, in case of rupture of one of the empennages of the fixed-wing drone 4, it can be very easily replaced by a new empennage.
  • the invention has the advantage of having grouped all the fragile and / or valuable elements inside the removable capsule 95, protective and sealed, the removable capsule 95 itself being protected from shocks and weather by its the situation inside the fuselage 9 of the fixed wing drone 4.
  • the invention relates to a method of replacing a first removable capsule 95 of a fixed-wing drone 4 according to one of the embodiments above by a second removable capsule 95 , including steps of:
  • the first removable capsule 95 and the second removable capsule 95 have a separate payload.
  • the first removable capsule may include an infrared camera, while the second removable capsule has a lidar, or radar, or any other camera.
  • the fixed-wing drone 4 will for example capture images in the infrared spectrum of the ground 915 overflown.
  • the fixed-wing drone 4 can for example capture radar images of the ground 915 overflown.
  • This embodiment is particularly advantageous. Indeed, without leaving the area of operations, the operator can fly the fixed-wing drone 4 several times in a row with different payloads. It suffices for it to land the fixed-wing drone 4, to replace its removable capsule with another removable capsule, then to take off the fixed-wing drone 4. Thus, the fixed-wing drone 4 can perform several different measurements an overflight zone, without having to carry all the sensors necessary for these measurements.
  • the mass thus saved on the fixed-wing drone 4 constitutes an important advantage. Because of the mass gained on an aircraft causes a lightening of its structure and / or an improvement of its performances, and / or an improvement of its qualities of flight and / or an increase of its autonomy, and / or an enlargement of its envelope flight.

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Abstract

L'invention concerne un drone à voilure fixe comportant deux parties distinctes, une partie dite vecteur interchangeable et une autre partie dite capsule amovible, le vecteur interchangeable comportant un fuselage à l'intérieur duquel est pratiquée au moins une cavité pour recevoir la capsule amovible, le vecteur interchangeable et la capsule amovible étant liés par un dispositif de fixation amovible, et la capsule amovible comportant une charge utile du drone à voilure fixe. En outre, la capsule amovible et le vecteur interchangeable, lorsqu'ils sont liés, sont connectés ensemble par au moins une liaison électrique dite interface.

Description

DRONE À VOILURE FIXE COMPORTANT DEUX PARTIES
DISTINCTES
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention s'inscrit dans le domaine des aéronefs, notamment de la maintenance des aéronefs, en particulier des drones à voilure fixe.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Le problème de l'atterrissage des drones à voilure fixe est crucial dans la mise en œuvre opérationnelle et industrielle de ces drones. En effet, l'atterrissage classique sur train d'atterrissage présente de nombreux inconvénients.
Tout d'abord, les drones à voilure fixe doivent souvent voler dans des régions isolées, montagneuses, voire désertiques. Ces régions sont en général dépourvues d'infrastructures comme des pistes d'atterrissage.
De plus, l'existence d'un train d'atterrissage dans un drone à voilure fixe dégrade fortement ses performances aérodynamiques (cas d'un train fixe), ou augmente le poids et la complexité de réalisation (cas d'un train rétractable) du drone à voilure fixe.
Par ailleurs, les drones à voilure fixe étant généralement légers, l'intérêt d'un train d'atterrissage est réduit. En effet, comme il est possible de lancer ces drones à la main ou avec une catapulte, le train d'atterrissage ne sert qu'à l'atterrissage et ne sert pas lors du décollage comme sur un avion classique.
II a ainsi été proposé par l'art antérieur des drones à voilure fixe atterrissant sur le ventre, comme par exemple le drone à voilure fixe Parrot Disco®.
Mais malgré toutes les précautions prises dans la conception et le pilotage d'un tel drone à voilure fixe, l'atterrissage sur le ventre sur un sol naturel engendre un risque assez élevé d'endommagement du drone à voilure fixe.
Les drones à voilure fixe proposés par l'art antérieur présentent alors l'inconvénient d'être difficilement réparables. En effet, l'opérateur du drone à voilure fixe, lorsqu'il se trouve dans une région isolée, ne dispose généralement ni du matériel spécifique ni des connaissances techniques nécessaires pour démonter le drone à voilure fixe, diagnostiquer la panne, et remplacer le système défectueux. Le taux de disponibilité opérationnelle du drone à voilure fixe est donc fortement réduit par le risque d'endommagement lors d'un atterrissage sur le ventre.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients des solutions proposées par l'art antérieur, en proposant un drone à voilure fixe atterrissant sur le ventre dont la maintenance et la réparation nécessitent un minimum de connaissances et d'outillage.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention concerne à cet effet en premier lieu un drone à voilure fixe comportant deux parties distinctes, une partie dite vecteur interchangeable et une autre partie dite capsule amovible. Le vecteur interchangeable comporte un fuselage à l'intérieur duquel est pratiquée au moins une cavité pour recevoir la capsule amovible. Le vecteur interchangeable et la capsule amovible sont liés par un dispositif de fixation amovible. La capsule amovible comporte une charge utile du drone à voilure fixe. En outre, la capsule amovible et le vecteur interchangeable, lorsqu'ils sont liés, sont connectés ensemble par au moins une liaison électrique dite interface.
Par charge utile, on entend un dispositif embarqué dans le drone à voilure fixe pour remplir une mission autre que le vol, par exemple une caméra.
Par capsule amovible, on entend une partie du drone à voilure fixe contenant et protégeant au moins un système fragile et/ou précieux et/ou critique, par exemple un système d'émission-réception.
Par vecteur interchangeable, on entend une partie du drone à voilure fixe destinée à faire voler la capsule amovible. Le vecteur interchangeable est préférentiellement modulaire et peu onéreux.
Par fuselage, on entend un corps fuselé du drone à voilure fixe, ayant une traînée aérodynamique mais n'étant pas une surface portante ni une gouverne ni une dérive. Par cavité, on entend un volume vide à l'intérieur du fuselage, ou bien une concavité sur une surface du fuselage, dont la forme et les dimensions sont adaptées à permettre de recevoir la capsule amovible.
Par dispositif de fixation amovible, on entend un dispositif qui permet, notamment à un opérateur humain au sol, d'assembler ou de séparer le vecteur interchangeable et la capsule amovible.
Le drone à voilure fixe selon l'invention présente l'avantage d'être facilement réparable, et avec peu d'outillage. En effet, seul le vecteur interchangeable qui entoure la capsule amovible est susceptible d'être endommagé lors d'un atterrissage sur le ventre. Il est donc possible d'emmener sur la zone d'opérations du drone à voilure fixe une réserve de vecteurs interchangeables, ou d'éléments de vecteur interchangeable. En cas d'endommagement du vecteur interchangeable, on sépare la capsule amovible du vecteur interchangeable et on le remplace facilement par un vecteur interchangeable neuf.
Le drone à voilure fixe selon l'invention présente l'avantage de minimiser le risque d'endommagement de ses systèmes critiques et/ou fragiles et/ou précieux lors d'un atterrissage sur le ventre du drone à voilure fixe. En effet, ces systèmes étant regroupés dans la capsule amovible insérée dans une cavité pratiquée à l'intérieur du fuselage, ils sont particulièrement bien protégés des risques de détérioration dus aux chocs ou impacts subis par le drone à voilure fixe.
En outre, l'interface permet les échanges d'information et de courant électrique entre la capsule amovible et le vecteur interchangeable.
Selon des modes de réalisation particuliers, l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Dans un mode de réalisation particulier avantageux, la cavité est débouchante sur une face du fuselage par une ouverture.
Suivant le mode de réalisation, la cavité peut être débouchante sur une face inférieure ou sur une face arrière ou sur une autre face du fuselage. Ce mode de réalisation permet une insertion aisée de la capsule amovible dans la cavité.
Dans un mode de réalisation particulier, la capsule amovible comporte un instrument de prise de vue agencé de manière à pouvoir acquérir des images au travers de l'ouverture.
Par instrument de prise de vue on entend un appareil photographique, et/ou une caméra et/ou une caméra infrarouge, et/ou un radar, et/ou un lidar, et/ou un sonar, ou tout autre dispositif permettant d'acquérir des données, notamment à propos d'une scène survolée par le drone à voilure fixe.
La présence d'un instrument de prise de vue dans la capsule amovible est avantageusement permise par le mode de réalisation dans lequel la cavité est débouchante, en effet l'ouverture laisse le champ libre à l'instrument pour prendre des vues du sol sans gêner son champ de vision.
Un instrument de prise de vue dans un drone à voilure fixe présente de nombreux avantages notamment en termes de surveillance de la surface terrestre dans de nombreux domaines comme la surveillance de mines, de pipelines, d'un réseau électrique, dans l'agriculture, la foresterie, ou autres. Dans un mode de réalisation, l'instrument de prise de vue est mobile relativement à un repère lié au drone à voilure fixe.
La mobilité de l'instrument de prise de vue relativement au drone à voilure fixe permet avantageusement de viser des points précis du sol survolé pour en capturer des images. La mobilité de l'instrument de prise de vue permet de capturer des images d'une vaste zone du sol survolé par le drone à voilure fixe.
La mobilité de l'instrument de prise de vue relativement au drone à voilure fixe permet avantageusement d'éviter les détériorations de l'instrument de prise de vue lors d'un atterrissage sur le ventre du drone à voilure fixe.
Dans un mode de réalisation particulier, le fuselage est formé dans un matériau souple dans lequel est pratiquée la cavité. Par matériau souple, on entend un matériau présentant des propriétés mécaniques d'élasticité, par exemple de la mousse, et/ou du plastique, et/ou un polymère.
Un fuselage formé dans un matériau souple présente l'avantage de protéger davantage la capsule amovible contre les chocs et les risques d'endommagements, la capsule amovible étant insérée dans la cavité pratiquée à l'intérieur du fuselage souple qui absorbe les chocs.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable comporte un ensemble empennage relié au fuselage par deux éléments de structure s'étendant longitudinalement, dits poutrelle gauche et poutrelle droite.
Par ensemble empennage, on entend un dispositif comportant au moins une surface aérodynamique distincte de la voilure fixe, et servant à assurer la stabilité et/ou la manœuvrabilité en vol du drone à voilure fixe.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable est modulaire.
Par modulaire, on entend que le vecteur interchangeable est démontable, notamment par un opérateur humain au sol, en plusieurs modules distincts. La voilure fixe et le fuselage peuvent constituer deux modules du vecteur interchangeable.
Le caractère modulaire et démontable du drone à voilure fixe simplifie avantageusement son transport, en permettant le rangement de tous les modules composant le drone à voilure fixe dans un étui adapté de volume réduit. Le caractère modulaire du vecteur interchangeable simplifie également la maintenance du drone à voilure fixe. En effet, il est possible d'emmener des modules de rechange sur le lieu des opérations du drone à voilure fixe. Si un module du vecteur interchangeable est abimé, il suffit à l'opérateur de le démonter et de le remplacer par un module neuf. Dans un mode de réalisation, le fuselage comporte des ouvertures, dites entrées d'air et sorties d'air, reliées par un conduit dit canal de refroidissement, de sorte à permettre la circulation d'un flux d'air au contact d'un élément dissipateur de chaleur de la capsule amovible, dit échangeur thermique, lors du vol du drone à voilure fixe.
La vitesse d'avancement relativement à l'air environnant du drone à voilure fixe lors de son vol entraîne naturellement la circulation de l'air à l'intérieur du canal de refroidissement.
Grâce à cette circulation d'air, la capsule amovible est avantageusement refroidie, ce qui est très utile compte tenu du fait que la capsule amovible peut comporter un ou plusieurs circuits électroniques généralement chauffants. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de remplacement d'une première capsule amovible d'un drone à voilure fixe suivant l'un des modes de réalisation ci-dessus par une deuxième capsule amovible, comportant notamment des étapes de :
- séparation du vecteur interchangeable d'avec la première capsule amovible par un opérateur humain au sol,
- fixation du vecteur interchangeable avec la deuxième capsule amovible par un opérateur humain au sol.
Le drone à voilure fixe selon l'invention présente avantageusement une grande flexibilité opérationnelle. Il est en effet possible, pour un opérateur du drone à voilure fixe, d'emmener plusieurs capsules amovibles avec lui sur la zone d'opération. Chacune des capsules amovibles peut comporter une charge utile différente. L'opérateur peut donc faire voler le drone à voilure fixe pour une mission avec une certaine charge utile, puis le faire atterrir, remplacer la capsule amovible par une autre, puis refaire voler le drone à voilure fixe avec une charge utile distincte.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 illustre une vue en perspective d'un drone à voilure fixe selon un mode de réalisation particulier de l'invention, - la figure 2 illustre une vue de côté du drone à voilure fixe selon le mode de réalisation distinct de l'invention,
- la figure 3 illustre une vue de dessus du drone à voilure fixe selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2,
- la figure 4 illustre une vue de face d'un drone à voilure fixe selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2,
- la figure 5 illustre une vue éclatée de côté du drone à voilure fixe selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2,
- la figure 6 illustre une vue éclatée de dessus du drone à voilure fixe selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2,
- la figure 7 illustre une vue éclatée en perspective du drone à voilure fixe selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2,
- la figure 8 illustre une vue éclatée de face du drone à voilure fixe selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2,
- la figure 9 illustre un élément de l'ensemble empennage d'un drone à voilure fixe selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 10 illustre le fuselage d'un drone à voilure fixe selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 1 1 illustre une vue de côté d'un drone à voilure fixe selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 10,
- la figure 12 illustre la capsule amovible d'un drone à voilure fixe selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 13 illustre la capsule amovible d'un drone à voilure fixe selon un mode de réalisation distinct de l'invention,
- la figure 14 illustre le dispositif de maintien de la capsule amovible selon un mode de réalisation de l'invention, vu de trois-quarts arrière,
- la figure 15 illustre le dispositif de maintien de la capsule amovible selon le mode de réalisation de la figure 14, vu de face,
- la figure 16 illustre le dispositif de maintien de la capsule amovible selon le mode de réalisation de la figure 14, vu de trois-quarts face,
- la figure 17 illustre la capsule amovible d'un drone à voilure fixe selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 18 illustre un mode de mise en œuvre d'un procédé de remplacement d'une première capsule amovible d'un drone à voilure.
DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE RÉALISATION DE L'INVENTION
On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l'échelle.
L'invention trouve sa place dans le contexte des aéronefs, notamment de la maintenance des aéronefs, en particulier des drones à voilure fixe 4. Par drone à voilure fixe 4, on entend tout aérodyne capable de voler sans pilote humain à son bord, dont la sustentation est principalement assurée par l'effet de l'air en mouvement relatif sur des parties dudit aérodyne n'étant pas montées sur des rotors, et ce pendant toutes les phases de son vol (décollage, montée, palier, manœuvres en vol, descente, atterrissage, ou autre).
On définit un repère géométrique étant lié au drone à voilure fixe 4, dit repère drone, comprenant :
- un axe longitudinal X correspondant à l'axe de roulis du repère avion de la mécanique du vol,
- un axe vertical Z correspondant à l'opposé de l'axe de lacet du repère avion de la mécanique du vol,
- un axe transversal Y correspondant à l'axe de tangage du repère avion de la mécanique du vol. L'axe longitudinal X est confondu avec le vecteur vitesse de déplacement du drone à voilure fixe 4 lors de son vol à plat, à régime moteur constant, sans vent, à incidence et dérapage nuls. L'axe longitudinal X est orienté dans le sens de déplacement du drone à voilure fixe 4 dans cette configuration de vol. L'avant et l'arrière sont à considérer par rapport à une direction d'avancement du drone à voilure fixe 4.
L'axe vertical Z est perpendiculaire à l'axe longitudinal X. L'axe vertical Z est confondu avec le vecteur de la portance aérodynamique du drone à voilure fixe 4 lors de son vol à plat, à régime moteur constant, sans vent, à incidence et dérapage nuls. L'axe vertical Z est orienté dans le sens de la portance aérodynamique dans cette configuration de vol, c'est-à-dire dans le sens opposé au vecteur gravité.
L'axe transversal Y est perpendiculaire à l'axe longitudinal X et à l'axe vertical Z. L'axe transversal Y est orienté vers la droite pour un observateur situé dans le plan XZ, au-dessus du drone à voilure fixe 4, et tournant son regard vers le bas dans la direction de l'axe longitudinal X.
De plus, on définit un axe -Y, de même sens que l'axe Y, mais de direction opposée. Et on définit un axe -Z, de même sens que l'axe Z, mais de direction opposée.
Les trois axes X, Y et Z sont orthogonaux entre eux.
L'axe longitudinal X, l'axe transversal Y, et l'axe vertical Z sont rigidement liés au corps du drone à voilure fixe 4.
Le repère ainsi défini est représenté sur certaines des figures incluses dans la présente demande de brevet.
Dans la suite de cette description les adjectifs inférieur, supérieur, gauche, droite, avant, arrière, etc. se rapportent au repère défini ci-dessus.
La figure 1 illustre un drone à voilure fixe 4. Le drone à voilure fixe 4 comporte deux parties distinctes, une partie dite vecteur interchangeable 14 et une autre partie dite capsule amovible 95. Le vecteur interchangeable 14 comporte un fuselage 9 à l'intérieur duquel est pratiquée au moins une cavité 96 pour recevoir la capsule amovible 95. Le vecteur interchangeable 14 et la capsule amovible 95 sont liés par un dispositif de fixation 97 amovible. La capsule amovible 95 comporte une charge utile du drone à voilure fixe 4.
Le vecteur interchangeable 14 et la capsule amovible 95 peuvent aisément être fixées l'un à l'autre ou séparés l'un de l'autre par un opérateur humain au sol 915 via le dispositif de fixation 97 amovible. Après fixation (respectivement séparation) du vecteur interchangeable 14 et de la capsule amovible 95, et en l'absence d'action ultérieure d'un opérateur humain, le vecteur interchangeable 14 et la capsule amovible 95 restent liées (respectivement séparées) l'un à l'autre. Dans un exemple de réalisation, la fixation du vecteur interchangeable 14 avec la capsule amovible 95 est une opération ici dénommée clipsage. La séparation du vecteur interchangeable 14 et de la capsule amovible 95 est une opération ici dénommée déclipsage.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable 14 et la capsule amovible 95 peuvent être assemblés ou séparés uniquement par l'action d'un opérateur humain au sol.
Dans un mode de réalisation, le drone à voilure fixe 4 est configuré pour qu'un atterrissage sur le ventre ou un choc subi par le drone à voilure fixe 4 dans son domaine de vol hors crash ne provoque pas la séparation du vecteur interchangeable 14 d'avec la capsule amovible 95.
Dans un mode de réalisation, les éléments fragiles et/ou de grande valeur du drone à voilure fixe 4 sont regroupés à l'intérieur de la capsule amovible 95, tandis que le vecteur interchangeable 14 accueille, supporte, fait voler, protège et alimente la capsule amovible 95.
Dans le mode de réalisation non limitatif illustré par les figure 2, figure 3 et figure 4, le fuselage 9 est de forme sensiblement ellipsoïdale. L'axe de révolution dudit fuselage 9 est parallèle à l'axe longitudinal X. La direction de plus grand allongement du fuselage 9 est parallèle à l'axe longitudinal X. Le fuselage 9 s'étend selon une direction parallèle à l'axe longitudinal X. Une hélice 12 servant à la propulsion du drone à voilure fixe 4 est ici liée à une pointe avant dudit fuselage 9.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable 14 comporte une surface portante principale dite aile 5.
Ladite aile 5 est par exemple fixée sur une face supérieure du fuselage 9 en position opérante. L'aile 5 présente par exemple une forme s'approchant d'un parallélépipède. L'aile 5 s'étend selon une direction parallèle à l'axe Y. L'épaisseur de l'aile 5 suivant l'axe vertical Z est faible devant ses dimensions suivant l'axe longitudinal X et l'axe transversal Y. L'épaisseur de l'aile 5 n'est pas constante sur toute sa surface. L'épaisseur de l'aile 5 suit généralement la courbe d'une fonction mathématique pour que la forme de l'aile 5 corresponde à un profil aérodynamique déterminé. L'aile 5 peut avoir un allongement de l'ordre de 6.
L'aile 5 du drone à voilure fixe 4 comporte de préférence deux surfaces mobiles 53 situées sur le bord de fuite (partie arrière de l'aile 5), de part et d'autre du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4, dites surfaces mobiles 53 de l'aile 5. Lesdites surfaces mobiles 53 de l'aile 5 jouent à la fois le rôle de dispositifs hypersustentateurs, et le rôle d'ailerons intervenant dans la direction du drone à voilure fixe 4. Alternativement, l'aile 5 peut comporter quatre surfaces mobiles 53 situées à son bord de fuite : un aileron et un dispositif hypersustentateur de chaque côté du fuselage 9. L'aile 5 peut comporter d'autres surfaces mobiles 53.
Suivant le mode de réalisation, l'aile 5 peut être fabriquée en un ou plusieurs matériaux, dont par exemple le plastique, les polymères, la mousse, les métaux, les structures légères en balsa recouvertes d'une toile, les matériaux composites, ou d'autres matériaux.
Dans un mode de réalisation, l'aile 5 est fixée en position opérante au fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 par plusieurs éléments destinés à cette fonction, dits éléments de liaison aile-fuselage. Lesdits éléments de liaison aile- fuselage permettent de lier mécaniquement une face inférieure de l'aile avec la face supérieure du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4. Les éléments de liaison aile-fuselage permettent d'assurer en outre une liaison électrique et/ou informatique et/ou fluidique entre l'aile 5 et le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, la liaison entre l'aile 5 et le fuselage 9 présente les caractéristiques suivantes en ce qui concerne son caractère réversible :
- la liaison entre l'aile 5 et le fuselage 9 ne peut être mise en place que par un opérateur humain au sol 915,
- la liaison entre l'aile 5 et le fuselage 9 peut être désassemblée par un opérateur humain au sol 915, sans qu'en résulte la rupture ou la dégradation d'aucune pièce du drone à voilure fixe 4,
- la liaison entre l'aile 5 et le fuselage 9 peut se désassembler sans action d'un opérateur humain si l'aile 5 et le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 subissent un effort asymétrique suffisamment important, ce qui peut se produire lors d'un atterrissage du drone à voilure fixe 4 sur une surface irrégulière (terrain en herbe, etc.) entraînant un choc sur l'aile 5,
- une fois la liaison entre l'aile 5 et le fuselage 9 ayant été mise en place, et le drone à voilure fixe 4 étant en vol sans contact avec un solide extérieur, il est impossible que la liaison aile-fuselage soit désassemblée (ni par un opérateur humain, ni par un système du drone à voilure fixe 4, ni par une autre cause extérieure),
Par effort asymétrique, on entend ici une ou plusieurs forces exercées en un ou plusieurs points de l'aile 5 et/ou du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 ayant pour effet un moment de force tendant à faire pivoter l'aile 5 relativement au fuselage 9 du drone autour d'un axe parallèle à l'axe transversal Y et/ou autour d'une axe parallèle à l'axe vertical Z.
Les éléments mécaniques de liaison aile-fuselage sont dimensionnés de manière à ce qu'aucun effort asymétrique suffisamment important ne puisse se produire au cours du vol normal du drone à voilure fixe 4, si le drone à voilure fixe 4 ne touche aucun obstacle. La liaison entre l'aile 5 et le fuselage 9 ne peut donc normalement pas être désassemblée en vol.
Les éléments mécaniques de liaison aile-fuselage sont dimensionnés de manière à ce que la liaison aile-fuselage se désassemble en cas de choc suffisamment violent lors de la phase d'atterrissage du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, l'aile 5 est séparable en deux ailes, une aile gauche 51 et une aile droite 52. En position opérante, l'aile gauche 51 et l'aile droite 52 sont rigidement liées l'une à l'autre par un mécanisme dit mécanisme de liaison des ailes.
Dans un mode de réalisation illustré par la figure 3, le vecteur interchangeable 14 comporte un ensemble empennage. L'ensemble empennage assure une partie des fonctions de sustentation, d'équilibrage et de manœuvrabilité du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation illustré par la figure 1 , l'ensemble empennage comporte un simple empennage papillon classique. Dans un mode de réalisation illustré par la figure 3, la figure 6 et la figure 7, l'ensemble empennage comporte deux empennages.
Dans un mode de réalisation, l'ensemble empennage comporte un premier empennage, dit empennage gauche 81 , comportant un élément de structure s'étendant longitudinalement, dit poutrelle gauche 831 , solidaire à une première extrémité, dite extrémité proximale, avec le corps du drone à voilure fixe 4, et solidaire à une deuxième extrémité, dite extrémité distale, avec une unique surface aérodynamique, dite surface gauche 881 .
Dans un mode de réalisation, l'ensemble empennage comporte un deuxième empennage, dit empennage droit 82, comportant un élément de structure s'étendant longitudinalement, dit poutrelle droite 832, solidaire à une première extrémité, dite extrémité proximale, avec le corps du drone à voilure fixe 4, et solidaire à une deuxième extrémité, dite extrémité distale, avec une unique surface aérodynamique, dite surface droite 882.
Dans un mode de réalisation illustré par la figure 9, l'empennage gauche
81 et l'empennage droit 82 sont identiques.
Dans un mode de réalisation, l'empennage gauche 81 et l'empennage droit 82 sont sans aucune liaison entre eux. Dans un mode de réalisation, l'empennage gauche 81 et l'empennage droit 82 sont distincts. Dans un mode de réalisation, l'empennage gauche 81 et l'empennage droit 82 ne sont pas liés mécaniquement ensemble. Dans un mode de réalisation, l'empennage gauche 81 et l'empennage droit 82 n'entrent normalement jamais en contact l'un avec l'autre au cours du vol.
Dans un mode de réalisation particulier avantageux, l'empennage gauche 81 , respectivement l'empennage droit 82, est solidaire avec le corps du drone à voilure fixe 4 par un mécanisme de liaison 85 gauche, respectivement un mécanisme de liaison 85 droit, qui est amovible. Le mécanisme de liaison 85 gauche, respectivement le mécanisme de liaison 85 droit, comporte deux organes :
- un premier organe situé à l'extrémité proximale de la poutrelle gauche 831 , respectivement à l'extrémité proximale de la poutrelle droite 832, - et un deuxième organe situé sur le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4. Le mécanisme de liaison 85 gauche et le mécanisme de liaison 85 droit sont amovibles. Par amovible, on entend que le mécanisme de liaison 85 gauche, respectivement le mécanisme de liaison 85 droit, permet d'une part d'assembler et de maintenir liés ensemble le fuselage 9 avec l'empennage gauche 81 , respectivement l'empennage droit 82, et permet d'autre part de désolidariser le fuselage 9 d'avec l'empennage gauche 81 , respectivement l'empennage droit 82. L'assemblage ou la désolidarisation de l'empennage gauche 81 , respectivement de l'empennage droit 82, d'avec le fuselage 9, ne peut être effectuée que par un opérateur humain au sol. En vol, l'empennage gauche 81 , respectivement l'empennage droit 82 reste lié au fuselage 9.
Dans un mode préférentiel de réalisation, le drone à voilure fixe 4 ne comporte pas de train d'atterrissage. Le drone à voilure fixe 4 est configuré pour pouvoir atterrir sur le ventre.
Par ventre, on entend une face inférieure du drone à voilure fixe, comprenant une face inférieure de son fuselage 9, et une face inférieure de son ensemble empennage.
Par atterrissage sur le ventre, on entend un atterrissage sur une surface terrestre (piste, route, prairie, surface agricole, lac, mer, ou autre), dite sol 915, au cours duquel les parties du drone à voilure fixe 4 rentrant en contact avec le sol 915 sont son ventre, et éventuellement les extrémités gauche et droite de l'aile 5 du drone à voilure fixe 4 (si l'atterrissage ne se fait pas parfaitement à plat). Dans un mode de réalisation, le drone à voilure fixe 4 comporte une poignée, destinée à permettre son lancement à la main depuis le sol 915 par un opérateur humain. Dans un autre exemple de réalisation alternatif mais non exclusif, le drone à voilure fixe 4 comporte des marques sur son fuselage 9 indiquant à quel endroit il est souhaitable de le saisir pour le lancer. Dans un mode de réalisation, le fuselage 9 est formé dans un matériau souple dans lequel est pratiquée la cavité 96. Dans un mode de réalisation illustré par la figure 1 1 , le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 est majoritairement constitué d'un matériau souple, dit matrice du fuselage 93, à l'intérieur duquel est pratiquée au moins une cavité de forme et dimension adaptée à recevoir la capsule amovible 95. Dans un autre mode de réalisation, plusieurs cavités sont pratiquées à l'intérieur de la matrice du fuselage 93, adaptées à recevoir des éléments que comporte le fuselage 9. Les éléments compris dans le fuselage 9 sont généralement constitués d'un ou plusieurs matériaux distincts. Par exemple, la partie située sur le fuselage des éléments de liaison aile-fuselage est un ensemble d'éléments métalliques faisant partie du fuselage 9, et étant fixés à la matrice du fuselage 93 en matériau souple.
Par matériau souple, on entend un matériau pouvant subir des déformations élastiques réversibles sans dommage, dans les conditions d'utilisation normales du drone à voilure fixe 4. Le matériau souple est généralement léger, peu onéreux et très facile à usiner. Il peut s'agir de mousse. Par mousse on entend une matière plastique ou un élastomère sous forme cellulaire. La mousse est généralement de faible densité car une portion importante de son volume est constituée d'air sous forme de microbulles figées dans la matière.
Selon un mode de réalisation, la matrice du fuselage 93 du drone à voilure fixe 4 peut comporter un ou plusieurs matériaux souples différents. Par exemple, la face inférieure du fuselage 9 peut comporter une couche de mousse solide et dense, tandis que le reste de la matrice du fuselage 93 est fait d'une structure de mousse plus légère et de plus faible densité. Ce mode de réalisation est très adapté au cas d'un drone à voilure fixe 4 destiné à atterrir sur le ventre, la face inférieure du fuselage 9 devant être la partie la plus résistante aux chocs et déchirures subis lors d'un atterrissage sur le sol 915.
Dans un autre mode de réalisation, la matrice du fuselage 93 du drone à voilure fixe 4 est constituée en majorité d'un matériau souple à l'intérieur duquel est noyée une ossature rigide. Ladite ossature rigide est formée par une ou plusieurs baguettes d'un matériau solide comme la fibre de verre. Les baguettes en fibre de verre présentent l'avantage d'être solides et très légères. Un drone dont le fuselage 9 est constitué d'une matrice souple à l'intérieur de laquelle sont insérés les différents éléments que comporte le fuselage 9 présente de nombreux avantages. En effet, la matrice du fuselage 93 en matériau souple entoure au moins en partie la capsule amovible 95, donc la matrice du fuselage 93 constitue une protection contre les chocs, rayures et vibrations lors des atterrissages sur le ventre du drone à voilure fixe 4, mais également une protection contre les chocs, rayures et vibrations lors des manipulations au sol 915 et lors de l'assemblage et du transport du drone à voilure fixe 4, mais également une protection contre les intempéries en vol et au sol. De plus, une telle matrice du fuselage 93 en matériau souple est à la fois légère, peu onéreuse, et très facile à usiner. En outre, le mode de réalisation où la matrice du fuselage 93 est constitué d'un matériau souple amène le drone à voilure fixe 4 à résister davantage lors d'un atterrissage sur le ventre 91 que le ferait un drone « classique » dont le fuselage 9 serait doté d'une structure rigide. Par ailleurs, les matériaux souples comme la mousse citée ici comme composants de la matrice du fuselage 93 peuvent très facilement être usinés et peints de manière à ce que la surface externe du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 ait une forme profilée et un état de surface parfaitement lisse pour limiter sa traînée, ce qui lui confère de très bonnes propriétés aérodynamiques.
Dans un autre mode de réalisation distinct, le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 comporte une structure rigide et légère à l'intérieur de laquelle sont montés les différents éléments que comporte le fuselage 9, mais cette structure n'est pas en mousse. Dans ce cas, le seul élément en mousse du fuselage 9 est un élément en mousse fixé sous le ventre du fuselage 9, permettant d'amortir les chocs lors d'un atterrissage sur le ventre du drone à voilure fixe 4.
Dans un autre mode de réalisation distinct, le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 ne comporte aucun élément en matériau souple.
Suivant un mode de réalisation, le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 peut contenir plusieurs éléments autres que la capsule amovible 95. Dans un mode de réalisation, ces divers éléments sont fixés à l'intérieur de cavités de formes et dimensions adaptées, pratiquées dans la matrice du fuselage 93.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable 14 comporte un moteur électrique de propulsion 6 situé dans la pointe avant 92 du fuselage 9, comme illustré sur la figure 10. Le moteur électrique de propulsion 6 est fixé dans un élément cylindrique, dit support moteur 61 , qui peut être en matière plastique. Dans un mode de réalisation, le support moteur 61 est fixé à l'intérieur d'une cavité ajustée à cet effet pratiquée dans la matrice du fuselage 93. Selon le mode de réalisation, le moteur électrique de propulsion 6 peut être de type synchrone ou asynchrone, à courant continu ou alternatif, et plus généralement être réalisé suivant toute technologie de moteur électrique tournant connue en soi de l'homme du métier. Le moteur électrique de propulsion 6 entraîne en rotation l'hélice 12.
Dans des modes de réalisation alternatifs, le drone peut comporter d'autres moyens de propulsion, tels que d'autres hélices, un ou plusieurs turboréacteurs, ou autres.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable 14 comporte une carte électronique dite contrôleur moteur 62, reliée au moteur électrique de propulsion 6. Ledit contrôleur moteur 62 peut comporter un circuit logique programmable (FPGA) ou microprocesseur implémentant certaines équations de physique et d'électromagnétique relatives à la commande des moteurs électriques, et des boucles d'asservissements linéaires ou non. Le contrôleur moteur 62 peut comporter des composants électroniques de puissance permettant d'ajuster et de commander les courants et tensions envoyés à chaque instant au moteur électrique de propulsion 6. Dans un mode de réalisation, le contrôleur moteur 62 est destiné à assurer la bonne alimentation électrique instantanée du moteur pour que le moteur fonctionne à tout instant au couple ou au régime moteur commandé.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable 14 comporte une carte électronique dite carte de puissance, connectée au contrôleur moteur 62. La carte de puissance peut comporter divers composants d'électronique de puissance tels que résistances, condensateurs, auto-inductances, transistors, circuits logiques programmables, filtres, hacheurs, diodes, etc. Selon le mode de réalisation, la carte électronique de puissance peut remplir plusieurs fonctions comme des hachages, filtrages, redressages de courants ou de tensions, ou autres. La carte de puissance est destinée à effectuer des opérations sur plusieurs tensions et courants des réseaux électriques du drone à voilure fixe 4. La carte de puissance 64 alimente des systèmes du drone à voilure fixe 4 avec un courant et une tension aux caractéristiques adaptées.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable 14 comporte un système de batteries 63. Dans un mode de réalisation, le système de batteries 63 constitue l'unique source de puissance électrique pour tous les éléments du drone à voilure fixe 4. Dans un mode de réalisation, le système de batteries 63 comporte une ou plusieurs batteries ou accumulateurs, qui sont des dispositifs rechargeables permettant de stocker de l'énergie électrique. Ces batteries ou accumulateurs peuvent être fabriquées suivant n'importe quelle technologie connue en soi de l'homme du métier telle que batteries au plomb, batteries Lithium-Ion, batteries Lithium-polymères, ou autre.
Dans un mode de réalisation, le système de batteries 63 comporte deux batteries. Dans un mode de réalisation, chacune des deux batteries est connectée ou connectable électriquement à la carte de puissance. En fonctionnement normal, les deux batteries sont mises électriquement en série par la carte de puissance. Dans un mode de réalisation, les caractéristiques techniques de chacune des deux batteries (puissance, courant délivré, etc.) sont adaptées à alimenter en courant électrique tous les systèmes du drone pendant une fraction de la durée prévue d'un vol du drone à voilure fixe 4. Au cas où une des deux batteries serait déchargée ou dysfonctionnelle, l'énergie électrique fournie au drone à voilure fixe 4 par la batterie restante est suffisante pour continuer à permettre le vol du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, les deux batteries sont connectées électriquement à la carte électronique de puissance. Cette carte électronique de puissance règle automatiquement l'alimentation des systèmes de bord afin d'assurer une alimentation électrique minimale au drone à voilure fixe 4 en vol en cas de panne d'une des deux batteries, situation nommée mode de vol dégradé. Dans un mode de réalisation, en mode de vol dégradé, les circuits électriques du drone à voilure fixe 4 sont capables d'assurer le fonctionnement minimal du drone à voilure fixe 4 pour éviter son crash. De cette manière, le drone à voilure fixe 4 est capable d'atterrir sans dommages même avec une seule batterie dans le cas d'une panne ou d'un déchargement en vol d'une de ses deux batteries. Dans un mode de réalisation, en position opérante le système de batteries 63 est situé à l'intérieur du fuselage 9. Par exemple dans une cavité débouchante sur une surface extérieure du fuselage adaptée à cet effet pratiquée dans la matrice du fuselage 93. Dans un mode de réalisation, le système de batteries 63 est situé sous la face supérieure du fuselage 9, et à l'avant du fuselage 9. Dans un mode de réalisation illustré par la figure 5, la cavité pratiquée dans la matrice du fuselage 93 et contenant le système de batteries 63 est refermée en position opérante par un couvercle amovible dit trappe à batteries 633. Par exemple, la trappe à batteries 633 comporte un système de fermeture, qui est configuré pour prendre une position fermée dans laquelle elle obstrue l'ouverture, et une position ouverte dans laquelle elle n'obstrue pas l'ouverture. La trappe à batteries 633, située à l'avant de la face supérieure du fuselage 9, peut être fixée ou détachée du fuselage 9 par un opérateur au sol 915. En position opérante, en vol, la trappe à batteries 633 est fixée au fuselage 9 et est fermée, les batteries étant installées sous la trappe à batteries 633 dans le fuselage 9, à l'intérieur de leur cavité. Dans cette position, les batteries sont protégées de l'extérieur (en particulier des intempéries). Une fois au sol 915, la trappe à batteries 633 peut être détachée du fuselage 9, et les batteries extraites du drone via l'ouverture dans le fuselage 9 à l'emplacement de la trappe à batteries 633. Les batteries peuvent ainsi être rechargées électriquement à l'extérieur du drone à voilure fixe 4, sur un socle ou via un branchement adapté, en préparation du prochain vol.
Dans un autre mode de réalisation, la trappe à batteries 633, même ouverte, ne permet pas le passage du système de batteries 63 pour sortir les batteries du drone. Dans ce mode de réalisation, le système de batteries 63 est rechargeable directement à l'intérieur du fuselage 9, via un branchement électrique adapté à cet effet.
Dans un mode de réalisation, La trappe à batteries 633 peut être fixée ou détachée du fuselage 9 au moyen de tout mécanisme adapté connu en soi de l'homme du métier, tel que clipsage d'éléments en plastique de formes complémentaires, charnières, vis, ou autres.
Dans un mode de réalisation, le vecteur interchangeable 14 comporte une interface homme-machine 7. Cette interface homme-machine 7 peut comporter un clavier et un petit écran d'affichage situés sur la surface du fuselage 9.
Dans un mode de réalisation, le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 est parcouru d'une pluralité de câbles et connecteurs reliant entre eux les différents éléments électriques et électroniques évoqués précédemment. Des cavités, logements, trous et orifices de dimensions adaptés sont naturellement pratiqués dans la matrice du fuselage 93 pour permettre le passage de ces câbles et connecteurs.
Dans un mode de réalisation, au moins une cavité de taille adaptée est pratiquée à l'intérieur de la matrice du fuselage 93, cavité dans laquelle est insérée au moins une antenne. Les antennes peuvent consister en de simples spires ou enroulements d'un matériau conducteur comme un fil métallique. Dans un autre mode de réalisation, les antennes sont situées dans l'aile 5 du drone à voilure fixe 4. Dans un autre mode de réalisation, les antennes sont situées dans l'ensemble empennage.
Dans un mode de réalisation distinct, le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 comporte en outre une ou plusieurs cartes électroniques supplémentaires. Dans un mode de réalisation, une cavité est pratiquée dans le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4, à l'intérieur de laquelle est disposée une carte électronique, dite carte mère.
Dans un mode de réalisation, le drone à voilure fixe 4 ne comporte pas de contrôleur moteur 62, et les fonctions électroniques et de calcul généralement assurées par le contrôleur moteur 62 sont assurées par une ou plusieurs autres cartes électroniques situées dans le fuselage 9 et/ou dans la capsule amovible 95.
Suivant le mode de réalisation, le drone à voilure fixe 4 peut comporter un ou plusieurs capteurs ou instruments de mesure de grandeurs physiques. La mesure de ces grandeurs physiques peut être utile au vol du drone à voilure fixe 4, et/ou être exploitée pour leur intérêt intrinsèque, auquel cas l'objet du vol du drone à voilure fixe 4 peut être la mesure de ces grandeurs physiques. Dans divers modes de réalisation, le drone à voilure fixe 4 peut notamment comprendre :
- des sondes de température (mesure de la température statique et/ou de la température d'arrêt),
- un radioaltimètre (mesure radar de la hauteur par rapport au sol 915),
- une sonde d'incidence (mesure de l'angle d'incidence du drone à voilure fixe 4),
- une sonde de dérapage (mesure de l'angle de dérapage du drone à voilure fixe 4),
- une centrale inertielle (mesure des mouvements et déplacements du drone à voilure fixe 4),
- un récepteur de système de positionnement global par satellite, dit GNSS ou GPS® (mesure de la position et de la vitesse par rapport au sol du drone à voilure fixe 4),
- une sonde de Pitot (mesure de la vitesse relative de l'air par rapport au drone à voilure fixe 4).
Suivant le mode de réalisation, les grandeurs physiques mesurées peuvent être utilisées directement par certains systèmes du drone à voilure fixe 4, et/ou être stockées dans une mémoire du drone, et/ou être transmises à un opérateur distant du drone à voilure fixe 4. Dans un mode de réalisation illustré par la figure 5, la figure 6 et la figure
7, le fuselage 9 est formé par deux pièces respectivement dites avant-fuselage 931 et arrière-fuselage 932. Dans un mode de réalisation, l'avant-fuselage 931 et l'arrière-fuselage 932 sont assemblables l'un avec l'autre de manière amovible. Dans un mode de réalisation, l'avant-fuselage 931 et l'arrière- fuselage 932 présentant chacun une concavité sur leurs surfaces respectives de sorte que l'avant-fuselage 931 et l'arrière-fuselage 932, lorsqu'ils sont assemblés, forment la cavité 96 à l'intérieur de laquelle est située la capsule amovible 95.
L'avant-fuselage 931 séparable de l'arrière-fuselage 932 permet avantageusement à un opérateur humain au sol 915 d'extraire très facilement la capsule amovible 95 de sa cavité 96, ou de l'y insérer, tout en assurant que la capsule amovible 95 ne risque nullement de se détacher accidentellement du vecteur interchangeable 14 au cours d'un vol ou d'un atterrissage.
Dans un mode de réalisation particulier où l'ensemble empennagecomprend un empennage gauche 81 et un empennage droit 82, l'avant-fuselage 931 et l'arrière-fuselage 932 sont maintenus assemblés ensemble par la poutrelle gauche 831 et par la poutrelle droite 832.
Cette configuration présente l'avantage d'être à la fois robuste et mécaniquement très simple, et donc très légère, tout en permettant un démontage très facile du vecteur interchangeable 14 et un remplacement aisé d'un de ses éléments.
Dans un autre mode de réalisation distinct, le fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 n'est pas démontable, car il est réalisé en un seul bloc. Dans un mode de réalisation préférentiel, le fuselage 9 ne comporte pas d'arrière- fuselage 932. Dans un mode de réalisation illustré par les figure 5, figure 6, figure 7 et figure 8, le vecteur interchangeable 14 est modulaire et démontable. Par démontable, on entend que le drone à voilure fixe 4 peut être facilement désassemblé ou assemblé en plusieurs éléments distincts par un opérateur humain au sol 915.
Dans un mode de réalisation, voici les éléments qui peuvent être assemblés les uns aux autres pour former le vecteur interchangeable 14, ou bien séparés les uns des autres :
- empennage gauche 81 , empennage droit 82,
aile gauche 51 ,
aile droite 52,
trappe à batteries 633,
système de batteries 63,
fuselage 9.
Le caractère démontable du vecteur interchangeable 14 présente l'avantage de simplifier beaucoup la mise en œuvre opérationnelle du drone à voilure fixe 4. Une fois séparés, en effet, les différents éléments du drone à voilure fixe 4 peuvent être tous rangés dans un étui destiné à cet usage. Une fois rangés dans leur étui, les éléments qui composent le drone à voilure fixe 4 occupent un volume beaucoup moins important que le même drone à voilure fixe 4 étant assemblé, donc le transport du drone à voilure fixe 4 est beaucoup facilité par son caractère démontable. De plus, le risque de détériorer un des éléments du drone à voilure fixe 4 lors du transport est beaucoup plus faible lorsque celui-ci est démonté que si l'on transportait le drone à voilure fixe 4 entièrement monté.
Le caractère démontable du drone à voilure fixe 4, en facilitant et sécurisant son transport, augmente beaucoup le taux de disponibilité, la rapidité et la facilité de mise en œuvre opérationnelle du drone à voilure fixe 4. En effet, les zones qui doivent être survolées par un drone à voilure fixe 4 sont souvent isolées, et la possibilité d'y accéder avec tout le matériel nécessaire contenu dans un seul étui de taille limitée (donc pouvant rentrer dans une voiture de tourisme ou un petit camion) constitue un important avantage économique et pratique de ce mode de réalisation du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, le montage et le démontage du vecteur interchangeable 14 sont suffisamment simples pour qu'un opérateur humain au sol 915 puisse les effectuer seul à l'aide d'un mode d'emploi fourni à cet effet, éventuellement après une courte formation.
Dans un autre mode de réalisation distinct, le vecteur interchangeable 14 n'est pas démontable. Dans des exemples de réalisation de la capsule amovible 95 illustrés par la figure 12 et la figure 13, ladite capsule amovible présente sensiblement une forme de cylindre de base circulaire et de section variable. Dans une forme de réalisation, la capsule amovible 95 comporte, en position opérante, si on l'observe successivement de l'avant du drone vers l'arrière en suivant l'axe longitudinal X:
- un tronçon avant 951 , sous la forme d'un cylindre de base circulaire et de section constante,
- un tronçon arrière 952, sous la forme d'un cylindre de base circulaire et de section supérieure à la section du tronçon avant, pouvant comporter à son extrémité une demi-sphère, et pouvant comporter un renfoncement 101 dans une face inférieure en position opérante comme illustré par la figure 12. Dans un autre mode de réalisation illustré par la figure 17, le tronçon arrière 952 de la capsule amovible 95 présente sensiblement la forme d'une ellipsoïde de révolution.
Dans un mode de réalisation, une partie ou toute la surface de la capsule amovible 95 est recouverte par une coque 954 pouvant être en matière plastique, conférant à la capsule amovible 95 des qualités de solidité, d'étanchéité (résistance aux intempéries en vol), et de résistance aux chocs.
La capsule amovible 95 a des dimensions et une forme adaptées à permettre son insertion à l'intérieur de la cavité 96 de forme et dimensions complémentaires pratiquée à l'intérieur du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95, une fois insérée correctement à l'intérieur de la cavité 96, est fixée dans cette position par le dispositif de fixation 97 de la capsule amovible. Seul un opérateur humain au sol 915 peut clipser ou déclipser la capsule amovible 95 à l'intérieur du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4. Dans un mode de réalisation, le dispositif de fixation 97, illustré par la figure 14, la figure 15 et la figure 16, comporte un tronçon de cylindre fermé ou partiellement fermé à une de ses extrémités, de faible allongement, en matière plastique ou autre, dit douille 971 . Ladite douille 971 est liée rigidement au fuselage 9 du drone à voilure fixe 4. Dans un mode de réalisation, la douille 971 est de forme et de dimensions complémentaires aux formes et dimensions du tronçon avant 951 de la capsule amovible 95, de manière à ce que le tronçon avant 951 puisse venir s'y insérer.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de fixation 97 comporte en outre plusieurs éléments pouvant être de matières plastique ou métallique, des ressorts et d'autres pièces, dits éléments mécaniques de maintien 973 de la capsule amovible 95. Lesdits éléments mécaniques de maintien 973 sont situés d'une part sur le tronçon avant 951 , et d'autre part sur la douille 971 . Les éléments mécaniques de maintien 973 permettent d'assurer le maintien en place du tronçon avant 951 à l'intérieur de la douille 971 , ou la séparation de ces deux éléments, selon l'action de l'opérateur humain.
Dans un mode de réalisation illustré par la figure 12, la figure 13, la figure 14 et la figure 16, le tronçon avant de la capsule amovible 95 comporte à sa surface des détrompeurs, destinés à venir s'insérer à l'intérieure de rainures de positionnement d'axe longitudinal X situées dans la paroi de la douille 971 . Ces détrompeurs et ces rainures de positionnement sont configurés pour que la capsule amovible 95 ne puisse pas être insérée dans une mauvaise position à l'intérieur de la douille 971 du dispositif de fixation 97.
Dans un mode de réalisation illustré par la figure 13, le tronçon avant de la capsule amovible 95 comporte un dissipateur de chaleur, dit échangeur thermique 953. Dans un mode de réalisation, l'échangeur thermique 953 est destiné à permettre le refroidissement des éléments chauffants situés à l'intérieur de la capsule amovible 95 (électronique en particulier).
Dans des exemples de réalisation illustrés par la figure 13 et la figure 17, l'échangeur thermique 953 comporte une grille d'aération située sur la face avant de la capsule amovible 95. Dans un mode de réalisation, la douille de fixation de la capsule amovible 971 comporte des fentes par exemple de tailles identiques, situées en vis-à-vis de la grille d'aération pour permettre le passage de l'air. Dans un autre mode de réalisation, la capsule amovible 971 comporte une ouverture dite trouée 972 située en vis-à-vis de la grille d'aération pour permettre le passage de l'air. Dans un mode de réalisation, l'échangeur thermique 953 garantit l'étanchéité de la capsule amovible 95. Dans un autre mode de réalisation, l'échangeur thermique 953 comporte un ventilateur à hélices. Dans un autre mode de réalisation, l'échangeur thermique 953 n'est pas étanche. Néanmoins, l'échangeur thermique 953 étant situé à l'intérieur du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4 en position opérante, il y a peu de risques que de l'eau vienne s'infiltrer jusque-là, même en cas de fortes intempéries.
Dans un autre mode de réalisation distinct, la capsule amovible 95 ne comporte pas de coque 954.
Dans un mode de réalisation distinct, la capsule amovible 95 n'est pas insérée à l'intérieur d'une cavité 96 pratiquée dans le fuselage 9, mais est fixée sur une surface du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, des ouvertures sont pratiquées dans le fuselage 9, dites « entrée d'air » et « sortie d'air ». Un conduit reliant l'entrée d'air et la sortie d'air est pratiqué dans le fuselage 9, dit canal de refroidissement. Le canal de refroidissement achemine l'air extérieur via l'entrée d'air sur l'échangeur thermique de la capsule amovible 95, et évacue l'air réchauffé à l'extérieur via la sortie d'air. La circulation d'air extérieur dans le canal de refroidissement contribue à éviter la surchauffe des systèmes embarqués. En particulier, la circulation d'air dans le canal de refroidissement contribue à refroidir les circuits électroniques embarqués dans la capsule amovible 95. La circulation de l'air dans le canal de refroidissement se fait naturellement en vol sous l'effet de la vitesse de l'air extérieur relativement au drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 et le vecteur interchangeable 14, lorsqu'ils sont liés, sont connectés ensemble par au moins une liaison électrique dite interface 98. Selon le mode de réalisation, la capsule amovible 95 en position opérante est connectée au fuselage 9 et/ou à d'autres systèmes extérieurs par l'intermédiaire d'une ou plusieurs interfaces 98 parmi les suivantes :
- 4 connecteurs de puissance (2 connecteurs + et 2 connecteurs neutres), permettant d'échanger du courant électrique entre le fuselage 9 et la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4,
- 2 connecteurs de bus numérique, connus en soi de l'homme du métier, assurant une liaison permettant le transfert d'informations et de données entre le fuselage 9 et la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4. - 2 connecteurs coaxiaux d'antenne permettant le transfert d'informations et de données entre la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4 et une ou plusieurs antennes étant situées dans une autre partie du drone à voilure fixe 4,
- Un connecteur microSD permettant l'insertion d'une unité de stockage de mémoire de type microSD (connu en soi de l'homme du métier) à l'intérieur de la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4,
- Un connecteur USB3, permettant la connexion de la capsule amovible 95 avec d'autres éléments du drone à voilure fixe 4 via un bus informatique de transmission de données correspondant à la norme USB3 connue en soi de l'homme du métier, ce connecteur USB3 permettant également une connexion de la capsule amovible 95 avec un ordinateur au sol 915 une fois la capsule amovible 95 déclipsée.
Suivant le mode de réalisation, la capsule amovible 95 peut comporter une ou plusieurs des interfaces 98 citées ci-dessus, les interfaces 98 pouvant être situées à différents endroits de la surface de la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4.
Les interfaces 98 comportent généralement une prise mâle et une fiche femelle branchées l'une dans l'autre en position opérante. Suivant le mode de réalisation et suivant l'interface, la prise mâle peut faire partie du fuselage 9 et la fiche femelle faire partie de la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4, ou l'inverse. Pour rendre « clipsable » l'interface 98, des dispositifs particuliers de connectiques sont mis en œuvre aussi bien pour les connections de puissance que pour les courant faibles (signaux numériques et radiofréquence).
La capsule amovible du drone à voilure fixe 4 comporte une charge utile. Par charge utile on entend les éléments du drone à voilure fixe 4 assurant directement la mission opérationnelle pour laquelle on fait voler le drone à voilure fixe 4. La charge utile est distincte d'autres éléments du drone à voilure fixe 4 dont le rôle est de permettre le vol ou de fournir différents services à ladite charge utile.
Dans un mode de réalisation illustré par la figure 2 et la figure 1 1 , la cavité 96 est débouchante sur une face inférieure du fuselage 9 par une
Dans un autre mode de réalisation, la cavité 96 est débouchante sur une face arrière du fuselage par une ouverture 961 .
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 comporte un instrument de prise de vue 10 agencé de manière à pouvoir acquérir des images au travers de l'ouverture 961 .
L'ouverture 961 dans le fuselage permet avantageusement de libérer le champ de vision vers l'extérieur de l'instrument de prise de vue 10 compris dans la capsule amovible 95.
Pour prendre des images de la surface terrestre survolée, l'instrument de prise de vue 10 est généralement situé sur une surface arrière ou inférieure du drone à voilure fixe 4. Dans un mode de réalisation, l'instrument de prise de vue 10 est situé à l'intérieur du tronçon arrière de la capsule amovible 95, dans le renfoncement 101 .
L'instrument de prise de vue 10 peut être configuré pour capturer des images de la surface terrestre survolée par le drone à voilure fixe, ou de tout autre partie de l'environnement du drone à voilure fixe 4.
Ladite ouverture 961 a pour fonction de ne pas masquer le champ de vision vers le sol de l'instrument de prise de vue 10 intégré dans la capsule amovible 95, c'est-à-dire de laisser passer la lumière extérieure directement vers l'instrument de prise de vue 10. Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 est insérée à l'intérieur ou retirée de la cavité 96 du fuselage 9 via l'ouverture 961 . La capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4 peut comporter notamment un ou plusieurs des éléments suivants :
- une caméra noir et blanc apte à photographier son environnement à intervalles de temps très rapprochés dans les longueurs d'ondes visibles,
- une caméra couleur apte à photographier son environnement à intervalles de temps très rapprochés dans les longueurs d'ondes visibles, cette caméra peut donc comporter un ou plusieurs capteurs étant sensibles à la lumière rouge, à la lumière bleu, et à la lumière verte,
- un radar, utilisant l'écho électromagnétique du sol, du sous-sol ou d'objets mobiles pour en dresser une cartographie ou en analyser les propriétés,
- un lidar, ou instrument de télédétection par laser, permettant des mesures à distance fondées sur l'analyse des propriétés d'un faisceau de lumière réfléchi,
- une caméra infrarouge apte à photographier son environnement à intervalles très rapprochés dans les longueurs d'ondes infrarouges, - des lentilles, miroirs plans ou miroirs courbes pouvant être opaques ou semi-transparents, mis en œuvre dans un dispositif optique, par exemple un dispositif de zoom ou de mise au point,
- un diaphragme protecteur, paroi opaque et solide pouvant venir se fermer devant tous les instruments de prise de vue 10 précédemment cités pour les protéger des intempéries et/ou des chocs et projections lors d'un atterrissage.
Dans un mode de réalisation, l'instrument de prise de vue 10 est mobile relativement à un repère lié au drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, l'instrument de prise de vue 10 est mobile en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal X, c'est-à-dire mobile en roulis relativement au repère drone. L'instrument de prise de vue 10 est configuré pour capturer des images à des intervalles de temps définis. La projection verticale sur le sol 91 5 survolé de la trajectoire du drone à voilure fixe 4 forme une ligne continue dite ligne survolée. La capture d'images est synchronisée avec les mouvements de l'instrument de prise de vue 1 0 de manière à capturer des images se recoupant du sol 91 5 de part et d'autre de la ligne survolée.
Le drone à voilure fixe selon l'invention présente l'avantage de pouvoir acquérir des images du sol sur une bande beaucoup plus large autour de sa trajectoire qu'un simple drone à voilure fixe dont l'instrument de prise de vue n'est pas mobile en roulis.
Dans un mode de réalisation particulier avantageux, l'instrument de prise de vue 1 0 est mobile en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe transversal Y, c'est-à-dire mobile en tangage relativement au repère drone.
La mobilité en roulis et en tangage de l'instrument de prise de vue 1 0 relativement au repère lié au drone à voilure fixe 4 présente l'avantage de permettre à l'instrument de prise de vue 1 0 de pointer un point précis du sol 91 5 et de le suivre, indépendamment de la trajectoire du drone à voilure fixe 4. Un autre avantage de la mobilité en roulis et en tangage est de permettre une très bonne compensation des mouvements du drone à voilure fixe 4 (mouvements dus aux turbulences, aux manœuvres ou autres), permettant une grande précision dans l'acquisition d'images du sol 91 5.
Dans un mode de réalisation, la mobilité en roulis de l'instrument de prise de vue 1 0 relativement au repère drone permet avantageusement de protéger cet instrument de prise de vue du risque d'endommagement lors d'un atterrissage sur le ventre du drone à voilure fixe 4. En effet, avant d'atterrir, le drone à voilure fixe 4 commandera une rotation en roulis de l'instrument de prise de vue 1 0 afin qu'il soit dans une position qui minimise le risque de casse lors de l'atterrissage sur le ventre. Par exemple, dans le mode de réalisation où l'instrument de prise de vue 1 0 est situé sous une face inférieure du drone à voilure fixe 4, on fera tourner en roulis l'instrument de prise de vue 1 0 pour que ses capteurs soient orientés vers le haut. Les éléments fragiles de l'instrument de prise de vue 1 0 étant tournés vers le haut, ils ne risquent pas d'être rayés ou détériorés par le relief du sol 915 lors de l'atterrissage sur le ventre du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 comporte des cardans et des moteurs électriques miniatures permettant une stabilisation de l'instrument de prise de vue 10 ou son positionnement selon certains angles voulus.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4 comporte une centrale inertielle. Par centrale inertielle, on entend un dispositif configuré pour mesurer ou calculer en temps réel la position angulaire et/ou la vitesse angulaire et/ou l'accélération angulaire et/ou la position et/ou la vitesse et/ou l'accélération de l'instrument de prise de vue 10, soit relativement au repère lié au drone à voilure fixe 4, soit de manière absolue dans un repère terrestre.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 comporte un récepteur de système de positionnement global par satellite (GNSS), qui peut être couplé à la centrale inertielle.
Dans ces modes de réalisation, l'instrument de prise de vue 10 est gyrostabilisé.
Par longueurs d'ondes infrarouges, on entend que la longueur d'onde de la lumière captable par la caméra appartient au domaine de l'infrarouge proche dit PIR ou NIR en Anglais (0,78 - 3 μιτι), et/ou au domaine de l'infrarouge moyen dit MIR (3 - 50 μιτι). L'observation du sol 915 aux longueurs d'ondes infrarouges depuis le drone à voilure fixe 4 en vol revêt notamment un intérêt particulier dans le domaine de la surveillance des pipelines et infrastructures pétrolières ou gazières de grande longueur. En effet, de nombreuses fuites ou vols d'hydrocarbures ont lieu le long de ces pipelines, et la détection des fuites d'hydrocarbures est un enjeu économique crucial pour les compagnies du secteur. Or les hydrocarbures ont une signature très visible dans les longueurs d'onde infrarouge, donc l'utilisation d'un drone à voilure fixe 4 permettant de survoler un pipeline sur de grandes distances et étant équipé d'une caméra infrarouge peut permettre de détecter très rapidement et très facilement les fuites présentes sur un pipeline de gaz ou de pétrole.
L'observation du sol 915 aux longueurs d'onde infrarouge depuis le drone à voilure fixe 4 en vol revêt également un intérêt dans le secteur agricole, pour la surveillance et l'analyse des surfaces cultivées, notamment pour le calcul d'indices de végétation. Ces observations peuvent être faites dans le domaine de l'infrarouge proche PIR, et/ou dans le domaine de l'infrarouge moyen MIR.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 comporte une seule caméra comportant un ou plusieurs capteurs, étant adaptée à photographier son environnement à intervalles de temps très rapprochés dans les longueurs d'ondes visibles, en noir et blanc et en couleurs, et dans les longueurs d'ondes infrarouges. Dans un mode de réalisation, le drone à voilure fixe est agencé de manière à ce qu'aucune partie de la capsule amovible 95 ne rentre en contact avec le sol 915 lorsque le drone à voilure fixe 4 est posé à plat sur un sol 915 sensiblement plat.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 étant fixée dans la cavité 96, le fuselage 9 et l'ensemble empennage du drone à voilure fixe 4 ont des dimensions et des positions relatives agencées de manière à ce qu'aucune partie de la capsule amovible 95 ne vienne toucher le sol 915 lors d'un atterrissage sur le ventre du drone à voilure fixe 4, ou lorsque le drone à voilure fixe 4 est posé sur un sol 915 sensiblement plat. Ce mode de mise en œuvre est illustré par la figure 1 1 .
Dans un mode de réalisation particulier, le drone à voilure fixe 4 est agencé de manière à ce qu'aucune partie de la capsule amovible 95 ne rentre en contact avec le sol 915 lorsque le drone à voilure fixe 4 est posé à plat sur un sol 915 sensiblement plat.
Par sol 915 sensiblement plat, on entend une surface terrestre comportant des anfractuosités dont la taille caractéristique est en moyenne inférieure à dix fois la taille caractéristique du drone à voilure fixe 4. Comme la capsule amovible 95 ne rentre pas en contact avec le sol 91 5 lors d'un atterrissage sur le ventre du drone à voilure fixe 4, le risque d'endommagement d'un système fragile et/ou précieux et/ou critique contenu dans la capsule amovible 95 par rayure ou impact sur le sol 91 5 lors d'un atterrissage sur le ventre est très réduit.
Dans le mode de réalisation où l'ensemble empennage comporte un empennage gauche 81 et un empennage droit 82, cela signifie que l'extrémité distale de l'empennage gauche 81 , l'extrémité distale de l'empennage droit 82, et un point de la face inférieure du fuselage 9 du drone sont les trois points les plus bas du drone à voilure fixe 4. Posé ou atterrissant sur un sol 91 5 relativement plat, le drone à voilure fixe 4 repose de manière stable sur les trois seuls points mentionnés ci-dessus. Ceci permet d'éviter que les éléments fragiles et coûteux de la capsule amovible 95, dont certains comme l'instrument de prise de vue 1 0 donnant directement sur l'extérieur, ne soient détériorés par un éventuel contact avec le sol 91 5 lors d'un atterrissage sur le ventre 91 du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 comporte un système d'émission-réception. Le drone à voilure fixe 4 comprend ici un système d'émission-réception par ondes radio, permettant à un opérateur distant de piloter le drone à voilure fixe 4 à l'aide d'un dispositif de télécommande au sol 91 5 étant équipé d'un deuxième système d'émission- réception. Dans le présent mode de réalisation, le drone à voilure fixe 4 peut être piloté par un opérateur distant même lorsque le drone à voilure fixe 4 se trouve au-delà du champ visuel direct de l'opérateur distant. Le drone à voilure fixe 4 est ici équipé d'un système permettant la transmission à un opérateur distant, en temps réel ou non, de prises de vues et d'autres données (notamment des paramètres de vol). Le drone à voilure fixe 4 est généralement équipé de systèmes lui permettant de stocker à son bord des prises de vues et/ou d'autres données pendant au moins une partie de la durée de son vol. Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 du drone à voilure fixe 4 comporte un système d'émission-réception, qui est destiné à émettre et recevoir des ondes électromagnétiques, avec le deuxième système d'émission- réception compris dans le dispositif de télécommande au sol 91 5. La portée de fonctionnement de la communication radio entre le drone à voilure fixe 4 et le dispositif de télécommande au sol 91 5 peut atteindre plusieurs centaines de kilomètres. Le système d'émission-réception du drone à voilure fixe 4, peut comprendre un ou plusieurs des éléments suivants :
- une ou plusieurs antennes, de forme et de dimensions adaptées à émission et à la réception des ondes électromagnétiques dans les longueurs d'ondes voulues,
- un modem ou modulateur-démodulateur, destiné d'une part à mettre en forme les signaux à envoyer pour faciliter leur émission, et d'autre part à reconstruire à parti d'un signal électromagnétique reçu le message ayant été initialement envoyé,
- un convertisseur analogique-numérique, permettant d'échantillonner des signaux analogiques en signaux numériques (et vice versa),
Dans un autre mode de réalisation, les antennes du drone à voilure fixe 4 ne font pas partie de la capsule amovible 95. Les autres éléments du système d'émission-réception, étant situés dans la capsule amovible 95, sont alors reliés aux antennes par l'intermédiaire des deux connecteurs d'antenne évoqués plus haut.
Dans différents modes de réalisation, le système d'émission-réception peut être amené à émettre à destination du dispositif de télécommande au sol mis en œuvre par un opérateur humain divers éléments dont :
- différentes données concernant l'état présent ou passé du drone en vol ou au sol 91 5 comme la position du drone, sa vitesse, son altitude, la température de l'air, la position des gouvernes, l'attitude du drone, son régime moteur, des alertes systèmes, etc.,
- les photographies prises par le drone à voilure fixe 4 et encodées sous forme de données numériques.
Dans différents modes de réalisation, le système d'émission-réception peut être amené à recevoir de la part du dispositif de télécommande au sol mis en œuvre par un opérateur humain divers éléments dont : - des consignes de manœuvres à effectuer, de position, d'altitude, d'attitude ou de vitesse à atteindre ou maintenir,
- des consignes de positions à prendre pour les gouvernes du drone à voilure fixe 4,
- des consignes de zones à survoler et/ou à photographier,
- des consignes de positions angulaires de roulis et/ou de positions angulaires de tangage pour l'instrument de prise de vue 10,
- des paramètres de configuration du ou des instruments de prise de vue 10 (ouverture, gain, etc.) et des paramètres de configuration d'autres dispositifs embarqués,
- des demandes d'informations, paramètres et données à émettre par le drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 comporte en outre certains éléments de l'électronique de bord du drone à voilure fixe 4 : circuit logique programmable (FPGA) ou microprocesseur, ou d'autres éléments faisant partie d'une ou plusieurs cartes électroniques permettant d'exécuter certains programmes informatiques et d'effectuer certaines tâches liées au vol et/ou aux autres fonctionnalités du drone à voilure fixe 4. Il peut s'agir du calculateur central du drone, étant en interaction avec tous les autres systèmes du drone à voilure fixe 4.
Dans un mode de réalisation, la capsule amovible 95 comporte un dispositif électronique de pilotage autonome ou semi-autonome du drone à voilure fixe 4, dit autopilote. Généralement miniaturisé, l'autopilote est léger et ne pèse par exemple que quelques grammes. Selon le mode de réalisation et le mode de fonctionnement, l'autopilote peut être amené à piloter seul le drone à voilure fixe 4 (pilote automatique) ou en lien avec un opérateur humain au sol 915 (aide au pilotage, lois de commandes de vol, etc.).
L'autopilote contient au moins une carte électronique pouvant comporter divers éléments. L'autopilote comporte par exemple un circuit logique programmable (FPGA) ou un microprocesseur, à l'intérieur duquel sont implémentées les équations physiques de la mécanique du vol des aéronefs à voilure fixe, les coefficients, paramètres et gains des différentes lois de commandes et asservissements linéaires ou non linéaires que l'autopilote commande, etc. Les signaux d'entrées de l'autopilote peuvent être par exemple :
- des signaux d'instructions ou autres issus du dispositif de télécommande au sol via le système d'émission-réception du drone à voilure fixe 4,
- des signaux issus des capteurs de position des différentes gouvernes du drone à voilure fixe 4,
- des signaux issus de capteurs d'efforts, de températures, de mesure de vitesse de l'air, des capteurs de position, de vitesse, d'altitude, d'attitude du drone, en particulier les signaux issus de la centrale inertielle,
- des signaux issus de différents systèmes électriques ou mécaniques du drone, en particulier de son moteur électrique de propulsion 6, ou de son système de batteries 63, ou de son instrument de prise de vue 1 0.
Les signaux de sortie de l'autopilote peuvent être par exemple :
- des consignes de position ou de vitesse à destination d'actionneurs de l'ensemble empennage, ou d'actionneurs des surfaces mobiles 53 de l'aile 5,
- des consignes de couple et de régime moteur à destination du moteur électrique de propulsion 6,
- des signaux d'alerte, des signaux donnant la position, la vitesse, l'altitude et l'attitude du drone, ou d'autres informations, à destination du dispositif de télécommande au sol 91 5 via le système d'émission- réception du drone à voilure fixe 4.
Les éléments fragiles et/ou de grande valeur sont regroupés à l'intérieur de la capsule amovible 95, tandis que le vecteur interchangeable 14 accueille, supporte, fait voler, protège et alimente la capsule amovible 95.
Dans un mode de réalisation, les éléments composant le vecteur interchangeable 14, séparables les uns des autres, sont facilement produits en série à bas coût et sont remplaçables. Par exemple, en cas de rupture d'un des empennages du drone à voilure fixe 4, il peut être très facilement remplacé par un empennage neuf.
Ces modes de réalisation présentent l'avantage de beaucoup simplifier les contraintes opérationnelles liées à la maintenance des drones à voilure fixe 4. En effet, lorsqu'un système du drone à voilure fixe 4 est endommagé, il n'est pas nécessaire que des techniciens et ingénieurs spécialisés en maintenance aéronautique analysent, étudient et réparent la panne. Il suffit, lorsqu'un des éléments du drone à voilure fixe 4 est défaillant, de le démonter et de le remplacer par un élément identique neuf ou en bon état. Ce système présente l'avantage de permettre des réparations du drone à voilure fixe 4 sur les lieux même où le vol du drone est opéré, et sans l'intervention d'un technicien spécialisé. Un simple opérateur au sol 915 ayant suivi une courte formation sera capable de démonter l'élément détérioré du drone, et de remonter à sa place un élément identique en bon état. La réparation du drone à voilure fixe 4 se fait par simple remplacement des éléments amovibles qui le composent, et non par analyse et réparation des systèmes du drone.
Grâce à ce système, la maintenance du drone à voilure fixe 4 est facilitée, et sa disponibilité opérationnelle est considérablement augmentée.
L'invention présente l'avantage d'avoir regroupé tous les éléments fragiles et/ou de grande valeur à l'intérieur de la capsule amovible 95, protectrice et étanche, la capsule amovible 95 étant elle-même protégée des chocs et intempéries par sa situation à l'intérieur du fuselage 9 du drone à voilure fixe 4.
Selon un autre aspect illustré par la figure 18, l'invention concerne un procédé de remplacement d'une première capsule amovible 95 d'un drone à voilure fixe 4 suivant l'un des modes de réalisation ci-dessus par une deuxième capsule amovible 95, comportant notamment des étapes de :
- 77/ séparation du vecteur interchangeable 14 d'avec la première capsule amovible 95 par un opérateur humain au sol 915,
- 78/ fixation du vecteur interchangeable 14 avec la deuxième capsule amovible 95 par un opérateur humain au sol 915. Dans un mode de mise en œuvre, la première capsule amovible 95 et la deuxième capsule amovible 95 ont une charge utile distincte. Par exemple, la première capsule amovible peut comporter une caméra infrarouge, tandis que la deuxième capsule amovible comporte un lidar, ou un radar, ou tout autre instrument de prise de vue. Au premier survol, le drone à voilure fixe 4 va par exemple capturer des images dans le spectre infrarouge du sol 915 survolé. Au deuxième survol, avec la deuxième capsule amovible 95, le drone à voilure fixe 4 peut par exemple capturer des images radar du sol 915 survolé.
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux. En effet, sans quitter la zone d'opérations, l'opérateur peut faire voler le drone à voilure fixe 4 plusieurs fois de suite avec des charges utiles différentes. Il lui suffit pour cela de faire atterrir le drone à voilure fixe 4, de remplacer sa capsule amovible par une autre capsule amovible, puis de refaire décoller le drone à voilure fixe 4. Ainsi, le drone à voilure fixe 4 peut effectuer plusieurs mesures différentes d'une zone survolée, sans pour autant devoir emporter tous les capteurs nécessaires à ces mesures. La masse ainsi économisée sur le drone à voilure fixe 4 constitue un avantage important. Car de la masse gagnée sur un aéronef entraîne un allégement de sa structure et/ou une amélioration de ses performances, et/ou une amélioration de ses qualités de vol et/ou une augmentation de son autonomie, et/ou un agrandissement de son enveloppe de vol.

Claims

REVENDICATIONS
1. Drone à voilure fixe (4) caractérisé en ce qu'il comporte deux parties distinctes, une partie dite vecteur interchangeable (14) et une autre partie dite capsule amovible (95), le vecteur interchangeable (14) comportant un fuselage (9) à l'intérieur duquel est pratiquée au moins une cavité (96) pour recevoir la capsule amovible (95), le vecteur interchangeable (14) et la capsule amovible (95) étant liés par un dispositif de fixation (97) amovible, et la capsule amovible (95) comportant une charge utile du drone à voilure fixe (4), et en ce que la capsule amovible (95) et le vecteur interchangeable (14), lorsqu'ils sont liés, sont connectés ensemble par au moins une liaison électrique dite interface (98).
2. Drone à voilure fixe (4) suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la cavité (96) est débouchante sur une face du fuselage (9) par une ouverture (961 ).
3. Drone à voilure fixe (4) suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la capsule amovible (95) comporte un instrument de prise de vue (10) agencé de manière à pouvoir acquérir des images au travers de l'ouverture (961 ).
4. Drone à voilure fixe suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'instrument de prise de vue (10) est mobile relativement à un repère lié au drone à voilure fixe (4).
5. Drone à voilure fixe (4) suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fuselage (9) est formé dans un matériau souple dans lequel est pratiquée la cavité (96).
6. Drone à voilure fixe (4) suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le vecteur interchangeable (14) comporte un ensemble empennage relié au fuselage (9) par deux éléments de structure s'étendant longitudinalement, dits poutrelle gauche (831 ) et poutrelle droite (832).
7. Drone à voilure fixe (4) suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le vecteur interchangeable (14) est modulaire.
8. Drone à voilure fixe (4) suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fuselage (9) comporte des ouvertures, dites entrées d'air et sorties d'air, reliées par un conduit dit canal de refroidissement, de sorte à permettre la circulation d'un flux d'air au contact d'un élément dissipateur de chaleur de la capsule amovible (95), dit échangeur thermique (953), lors du vol du drone à voilure fixe (4).
9. Procédé de remplacement d'une première capsule amovible (95) d'un drone à voilure fixe (4) suivant l'une des revendications 1 à 8 par une deuxième capsule amovible (95), comportant notamment des étapes de :
- (77) séparation du vecteur interchangeable (14) d'avec la première capsule amovible (95) par un opérateur humain au sol (915),
- (78) fixation du vecteur interchangeable (14) avec la deuxième capsule amovible (95) par un opérateur humain au sol (915).
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