Brevets de planeur

Jan 02 2023

US 2019/0107453 A1 : Identification et utilisation de la portance aérienne pour les véhicules aériens plus lourds que l'air

Il s'agit de la septième de notre série de sélections liées au planeur à partir des fichiers de l'Office américain des brevets et des marques (voir Ressources ci-dessous). Ils sont présentés uniquement pour l'intérêt et le divertissement de nos lecteurs.

Il s'agit de la septième de notre série de sélections liées au planeur à partir des fichiers de l' Office américain des brevets et des marques (voir Ressources , ci-dessous). Ils sont présentés uniquement pour l'intérêt et le divertissement de nos lecteurs. Ils ne sont modifiés d'aucune façon, sauf pour intercaler les dessins dans le texte. Avis de non-responsabilité : a) L'inclusion d'un brevet donné dans cette série ne constitue pas l'expression d'une opinion sur le brevet lui-même. b) Ce document n'a aucune valeur juridique ; pour cela, veuillez vous référer au document original sur le site Web de l'USPTO. — Éd.

Abstrait

L'invention concerne des systèmes et des procédés pour détecter automatiquement une meilleure portance et utiliser la portance pour rester en l'air plus longtemps, fournir des recommandations au pilote du véhicule aérien ou contrôler entièrement le vol du véhicule aérien. Les techniques décrites concernent des véhicules aériens tels que des avions ou des modèles réduits d'avions, des planeurs ou des modèles réduits de planeurs, des planeurs ou des modèles réduits de planeurs, des deltaplanes, des parapentes, du speedflying, des parafoils, etc. L'invention utilise des capteurs situés sur le véhicule aérien pour mesurer la portance , thermique, ascenseur de crête, etc.) pour prolonger le temps pendant lequel le véhicule aérien peut être maintenu en l'air. Les données provenant des capteurs sont introduites dans un ordinateur, qui peut fournir des recommandations au pilote ou au pilote automatique (ordinateur) sur le meilleur chemin à prendre, pour trouver une meilleure portance et rester en l'air.

Application connexe

[0001] Cette demande est liée à et revendique la priorité de la demande provisoire US Ser. №62/568 506, déposé le 5 octobre 2017 et intitulé « Une méthode pour mieux identifier le pont aérien et mieux utiliser ce pont aérien pour les véhicules aériens plus lourds que l'air ». La demande précédente est incorporée ici dans son intégralité pour tout ce qu'elle enseigne et divulgue sans exclusion d'aucune partie de celle-ci.

Domaine technique

[0002] La présente invention concerne les véhicules aériens et, plus particulièrement, concerne l'identification et l'utilisation de la portance lors du vol de tels véhicules.

Arrière plan

[0003]L'appareil technique actuellement disponible pour identifier la portance dans l'air est un appareil disponible dans le commerce appelé "variomètre", également connu sous le nom d'indicateur de vitesse verticale - VSI. La portance est causée par la masse d'air qui monte, soulevant les véhicules aériens volant à l'intérieur. Le variomètre est un capteur de «changement de pression atmosphérique», des changements qui sont causés par un changement d'altitude ou par un flux d'air ascendant (parfois appelé «courant ascendant» - flux d'air vers le haut, tel que thermique). Cet appareil fournit alors une indication visuelle et/ou sonore au pilote, sur le type de changement (montée = montée ou descente = descente) et la vitesse de gain ou de perte de hauteur (mètres par seconde, etc.). Un tel variomètre ou VSI est installé dans presque tous les véhicules commerciaux Arial, dans n'importe quel planeur et la grande majorité des pilotes de deltaplane et de parapente achètent un instrument variomètre et l'utilisent pendant le vol,

[0004] Un variomètre peut indiquer une portance ou une baisse, mais ne peut pas fournir d'informations sur l'emplacement d'une portance plus forte. Cela indique simplement qu'il détecte une montée ou une descente. C'est une méthode courante pour les pilotes de véhicules aériens non motorisés de commencer à tourner lorsque le variomètre indique une portance, de rester dans la portance et de ne pas la traverser, volant comme le font les cigognes - dans une trajectoire circulaire ou hélicoïdale, dans la portance (comme un thermique). Tel qu'il est utilisé ici, le terme "non motorisé" englobe un engin volant sans puissance, que l'engin ait ou non de la puissance à sa disposition.

Des pilotes de véhicules aériens non motorisés expérimentés peuvent parfois identifier la direction vers le noyau de sustentation pour les thermiques en la détectant dans leurs sièges, par exemple en détectant le mouvement du véhicule aérien. Pour cette raison, les pilotes de véhicules aériens non motorisés expérimentés restent généralement en l'air plus longtemps que les pilotes novices, qui n'ont pas appris à sentir la portance. Il n'existe actuellement aucune solution technique connue pour diriger le pilote vers la portance la plus élevée (comme le noyau thermique ou la crête de crête, etc.), ou même rester dans la portance et ne pas la perdre, de sorte que la plupart des pilotes ont des vols plus courts, car perdre la portance entraînera une perte de hauteur et impliquera un vol plus court.

[0006] L'élément de détection de portance de base est un capteur de variomètre (AKA Vertical Speed Indicator). C'est un appareil disponible dans le commerce. Il est à noter que le capteur variomètre est composé de 2 parties principales : un simple capteur de pression d'air et un dispositif de "calcul" analogique ou numérique, mécanique ou électronique qui signale le taux de variation de la pression d'air dans le temps (augmentation ou diminution) dans les données qu'il reçoit du capteur de pression. Étant donné qu'un capteur de variomètre est beaucoup plus cher qu'un simple capteur de pression et que le véhicule aérien est équipé d'un ordinateur de bord, le changement de pression d'air dans le temps peut être calculé par cet ordinateur, de sorte qu'une simple pression d'air peut être utilisée partout où un variomètre capteur est mentionné dans cet article, pour abaisser le coût de la solution.

[0007] Avant de passer au reste de cette description, il doit être apprécié que la description peut aborder certaines des lacunes énumérées ou implicites dans cette section Contexte. Cependant, un tel avantage n'est pas une limitation de la portée des principes divulgués ou des revendications jointes, sauf dans la mesure expressément indiquée dans les revendications.

Fig. 1

[0008] De plus, la discussion de la technologie dans cette section Contexte reflète les propres observations, considérations et réflexions des inventeurs, et n'est en aucun cas destinée à cataloguer avec précision ou à résumer de manière exhaustive toute référence ou pratique de l'art antérieur. . En tant que tel, les inventeurs rejettent expressément cette section en tant qu'art antérieur admis ou supposé. De plus, l'identification ou l'implication ici d'un ou plusieurs modes d'action souhaitables reflète les propres observations et idées des inventeurs, et ne doit pas être supposée indiquer une désirabilité reconnue dans l'art.

Résumé

[0009]Comme indiqué ci-dessus, les innovations décrites ici concernent des aéronefs plus lourds que l'air, qui peuvent être motorisés ou non, avec ou sans équipage. Les exemples incluent les avions ou modèles réduits d'avions, les planeurs ou modèles réduits de planeurs (avec ou sans moteur), les planeurs ou modèles réduits de planeurs (avec ou sans moteur), les deltaplanes, les parapentes (avec ou sans moteur), les embarcations de speedflying, les parafoils et autres embarcations. Les véhicules aériens de ces types peuvent être ci-après dénommés « véhicules aériens » ou véhicules aériens « plus lourds que l'air ». Plus particulièrement, la présente invention se situe dans le domaine technique d'une meilleure identification (par rapport à d'autres procédés disponibles aujourd'hui) de la portance aérienne et d'une meilleure utilisation de cette portance, pour gagner plus de hauteur. Le moteur et l'hélice en option sont définis ici, pour être activés, lorsque des conditions de faible portance sont présentes.

Brève description des différentes vues des dessins

Alors que les revendications annexées exposent les caractéristiques des présentes techniques avec particularité, ces techniques, ainsi que leurs objets et avantages, peuvent être mieux comprises à partir de la description détaillée suivante prise en conjonction avec les dessins joints dont :

[0011] La Fig. 1 est un diagramme schématique montrant l'emplacement des capteurs de base dans une mise en œuvre d'un ou plusieurs modes de réalisation des principes divulgués ;

[0012] La fig. 2 est un diagramme schématique montrant des emplacements de capteurs étendus pour une génération de carte de portance améliorée, dans lequel les capteurs supplémentaires sont situés sur des tiges ou des fils extensibles pliables pour créer une carte de portance plus large et plus détaillée ;

[0013] La fig. 3 est un schéma d'exemple montrant un côté du véhicule aérien entrant dans l'ascenseur, par exemple un thermique, comme exemple de la façon dont l'ascenseur est détecté, la carte d'ascenseur est créée et la recommandation au pilote ou au pilote automatique est produite, où à ce stade, aucune action n'est nécessaire, le système se contente de jauger et de vérifier qu'il s'agit bien d'un thermique détecté, ce qui signifie que la pression diminue ;

[0014] La fig. 4 est un exemple de diagramme montrant le véhicule aérien lorsqu'il passe le centre de portance dans un exemple de la façon dont la portance est détectée, la carte de portance est créée et la recommandation au pilote ou au pilote automatique est produite, dans lequel, dans le scénario illustré, le véhicule aérien doit tourner à droite pour rester dans le thermique ;

Figure 2

[0015] La fig. 5 est un diagramme schématique montrant le véhicule aérien tournant dans la portance (par exemple, thermique), gagnant de la hauteur, traçant un cercle optimal les traces du véhicule aérien sur la base de la recommandation délivrée au pilote ou des commandes provenant du pilote automatique ; et

[0016] La fig. 6 est un diagramme d'ascendance de crête montrant des zones d'ascendance de crête créées lorsque le vent frappe une crête depuis la gauche et est dévié vers le haut, en suivant le contour de la crête.

Description détaillée

[0017] Avant de présenter une discussion détaillée des modes de réalisation des principes divulgués, une certaine théorie de levage de base et une vue d'ensemble de certains modes de réalisation sont données pour aider le lecteur à comprendre la discussion ultérieure. Dans un premier temps, les véhicules aériens non motorisés restent en l'air en utilisant l'air lift, comme l'ascenseur thermique ou l'ascenseur de crête. Un thermique, qui est la source de portance la plus courante dans les vols non motorisés, est une colonne d'air qui s'écoule vers le haut parce qu'il est plus chaud que l'air environnant et que les couches d'air supérieures sont encore plus froides. Un thermique a généralement une section ronde ou similaire à ronde, avec un diamètre allant de quelques mètres à quelques kilomètres.

[0018] Un ouragan est un exemple de thermique très fort. Les limites extérieures thermiques ont une pression d'air légèrement inférieure et une température légèrement supérieure à celle de l'air ambiant, il y a donc une légère élévation à cet endroit. Le noyau du thermique (le centre de la colonne) a la pression atmosphérique locale la plus basse et la température la plus élevée dans le thermique, et cette partie du thermique a la portance la plus forte. En tant que telle, cette partie monte le plus rapidement, par rapport à la partie extérieure du thermique. Autrement dit, la portance est la plus forte et la plus chaude au centre d'un thermique. Idéalement, le pilote de véhicule aérien ou le pilote automatique est capable d'identifier un thermique et de tourner dans ce thermique selon une trajectoire hélicoïdale, tout comme le font certains oiseaux, au plus près du centre thermique. FIGUE. 5est un exemple de thermique dans l'emplacement le plus élevé possible. Il est évidemment impossible de tourner dans le noyau thermique, car il s'agit d'un emplacement ponctuel, mais il est possible de tourner le plus près possible du noyau, avec un rayon de virage le plus petit possible.

[0019] Le soulèvement de la crête (représenté sur la figure 6 ) est créé par le vent, impactant une discontinuité telle qu'une crête, et étant dévié vers le haut, ruisselant avec la courbe de l'obstacle, créant un vecteur d'air qui monte, c'est-à-dire un source de remontée. En général, la portance la plus forte se trouve juste au-dessus du point le plus élevé de la crête et s'affaiblit dans les deux sens, avec les limites des lignes X et Y. Contrairement à la portance thermique, la portance de la crête est composée d'air qui n'est pas plus chaud que son air ambiant. En effet, l'air dans l'ascendance de la crête est parfois encore plus frais que son air environnant, par exemple, s'il s'agit de vent venant de la mer, frappant une crête côtière.

[0020] Ce fait peut être utilisé pour identifier le type de portance et comment localiser la portance maximale, en suivant le sommet le plus élevé de la crête. Lorsque le véhicule aérien traverse la portance, il peut évaluer s'il s'agit d'une portance de crête, identifier la portance la plus forte dans les lignes X et Y de la FIG. 6 , et manœuvrer pour rester dans la plus forte portance (avec prédiction sur le chemin de la ligne de crête). Cela peut grandement aider le pilote et le pilote automatique. Les informations dérivées des bases de données géographiques peuvent être utilisées pour comprendre géographiquement la structure de la crête et pour l'utiliser pour prédire où va la crête, afin de trouver la meilleure portance.

[0021] La présente aide à localiser des régions de portance aérienne, à prédire son mouvement futur et éventuellement à modifier des calculs et des prédictions basés sur des lectures de capteurs. Dans un mode de réalisation, le système fonctionne pour prendre de la hauteur et rester en l'air aussi longtemps que possible. La portance et la direction vers le meilleur emplacement de portance peuvent être identifiées à l'aide de plusieurs variomètres et/ou capteurs d'accélérateur, à l'aide d'un capteur de température.

Figure 3

[0022]L'utilisation d'un variomètre et/ou d'un capteur d'accélérateur vertical (dans l'axe Z, détectant le mouvement vers le haut ou vers le bas) à divers endroits permet une meilleure détection de mouvement sur l'axe Z, de sorte que le mouvement créé par le transport aérien puisse être détecté dans diverses parties des véhicules aériens . Dans un mode de réalisation, ces capteurs vario et/ou accéléromètre sont situés en bout d'aile. Dans le cas des véhicules aériens non motorisés, la seule façon de prendre de la hauteur est d'utiliser l'air lift - de l'air qui s'écoule vers le haut. Comme indiqué ci-dessus, il existe plusieurs sources d'ascendance, par exemple l'ascendance thermique, l'ascendance de montagne ou de crête, l'ascendance « front météorologique », l'ascendance « vagues de nuages », etc. Tous ces types d'ascendance sont pris en charge dans l'invention. Les véhicules aériens motorisés peuvent également mettre en œuvre cette invention afin de réduire le coût du vol, d'économiser le carburant, de réduire l'utilisation du moteur et de fournir un vol généralement plus silencieux.

[0023]La mise en œuvre peut comprendre l'installation d'un capteur variomètre et/ou d'un capteur accélérateur sur chacun des bouts d'aile du planeur, par exemple 2 capteurs variomètre et/ou 2 capteurs accéléromètre. Cette solution minimale (un capteur sur chaque bout d'aile) peut fournir des données sur l'entrée de portance (comme cela se fait aujourd'hui, avec un seul variomètre situé au centre des véhicules aériens), mais avec l'avantage d'une zone de détection plus large, ainsi comme directionnalité quant à l'endroit où l'ascenseur est détecté (c'est-à-dire à gauche ou à droite du véhicule) pour diriger le pilote ou le pilote automatique pour qu'il tourne dans l'ascenseur. Cette solution est mieux optimisée pour les parafoils, les parapentes ou les véhicules aériens de type speedflying, car ces 2 points sont situés suffisamment éloignés l'un de l'autre sur les côtés, donc la résolution de portance sera suffisante. Une alternative consiste à installer un capteur tel que décrit aux Fig.1 et 2 , dans lesquels des capteurs sont situés sur la peau du véhicule aérien et également à l'extérieur du planeur comme décrit à la Fig. 2 . Les données des capteurs peuvent être utilisées pour composer artificiellement une carte de portance qui peut ensuite être affichée sur l'écran du pilote, pour être utilisée par le pilote comme guide, ou elle peut être utilisée par le pilote automatique pour conduire automatiquement le véhicule aérien au meilleur portance détecté. Ces informations peuvent également être transmises à d'autres pilotes voisins ou à des véhicules aériens sans pilote dans la région, ou peuvent être stockées dans une base de données pour une utilisation dans l'apprentissage de la météo de la région, sur des jours, des semaines, des mois, des saisons et des années pour obtenir des données statistiques sur l'ascenseur.

Un capteur de température peut être placé à chaque emplacement où se trouve un variomètre et/ou un accéléromètre, pour vérifier la température du flux d'air. Cela peut être utilisé pour identifier si l'air qui monte est un ascendant thermique (air qui est généralement plus chaud que l'air environnant) ou un ascenseur de crête, où l'air qui monte est généralement à la même température que l'air environnant, ou plus frais que l'air environnant . Ces données de température peuvent être utilisées par le pilote automatique pour sélectionner un algorithme de portance approprié, par exemple, un algorithme thermique ou un algorithme de crête. L'algorithme thermique identifie le centre d'une colonne thermique, tandis que l'algorithme de crête identifie un chemin de portance le long de la crête.

[0025] Des emplacements de capteurs supplémentaires sur la peau du véhicule aérien peuvent être utilisés pour obtenir une lecture plus fine de la pression d'air autour du véhicule aérien. Ce mode de réalisation est visible sur la Fig. 1, notamment les emplacements A, B, C, D, E, F, L et M. De plus, pour obtenir une meilleure résolution de la carte de portance, un ou plusieurs capteurs variométriques peuvent être installés en dehors du contour de l'engin aérien, sur des fils reliant le nez du véhicule aérien à chacun des bouts d'aile et des fils reliant le point arrière du véhicule aérien à chacun des bouts d'aile. Les capteurs peuvent également être placés sur des tiges d'extension pliables (telles que de longs tuyaux, s'étendant à l'avant, à l'arrière et sur les côtés du véhicule aérien, etc.) pour mesurer la pression d'air loin vers l'avant, loin vers l'arrière et sur les côtés, pour obtenir un plus large et plus carte aérienne détaillée de l'air entourant le véhicule aérien.

[0026] Un exemple d'une telle mise en oeuvre est visible sur la Fig. 2. Ces prolongateurs peuvent être pliables, pour réduire la traînée lorsqu'ils ne sont pas utilisés, comme lors du décollage, de l'atterrissage, etc. Les sorties des capteurs (données produites par les capteurs) sont acheminées vers un ordinateur de bord. L'ordinateur rassemble toutes les données des capteurs et calcule et dessine une carte de transport aérien actuelle virtuelle autour du véhicule aérien. Cela peut être fait en continu (par exemple, plusieurs fois par seconde) pour évaluer les changements et prendre une décision éclairée en fonction de ceux-ci. L'ordinateur calcule le taux de portance par capteur et détermine si le véhicule aérien se déplace vers le centre de portance (portance la plus forte), s'il est droit devant, ou à droite ou à gauche du nez du véhicule aérien, et fournit des recommandations directionnelles pour au pilote de voler vers la direction de portance la plus forte ou de faire voler le véhicule aérien vers la meilleure portance, dans une opération de pilote automatique.

[0027] Le véhicule aérien peut avoir un capteur de positionnement global tel qu'un GPS pour définir sa position actuelle et un capteur de pression atmosphérique barométrique à bord pour déterminer l'altitude. Chaque capteur variomètre/accéléromètre étant situé à un emplacement fixe par rapport à l'engin aérien, connu du calculateur, le calculateur dispose à tout instant de la localisation de chaque capteur dans l'espace. Compte tenu de cela, une carte de portance détaillée instantanée peut être calculée par l'ordinateur de bord et peut être mise à jour en continu, pour couvrir une plus grande zone que le véhicule aérien parcourait au cours d'un vol particulier.

[0028] L'intelligence artificielle peut être utilisée dans ce processus pour traiter toutes les informations passées pour l'emplacement actuel, et fournir une meilleure estimation du mouvement de la direction de portance, au fil du temps, pour aider et guider le pilote ou le pilote automatique. Des corrections peuvent ensuite être appliquées, en temps réel, pour comparer la meilleure estimation avec les conditions actuelles et effectuer une correction pour le prochain point de vol. La carte de remontée actuelle peut être basée sur les données actuelles du capteur et du GPS et, en outre, sur des informations historiques traitées dans cette zone, pour affiner le prochain chemin vers lequel voler, c'est-à-dire le prochain point de meilleure remontée.

Figure 4

[0029] Dans le cas d'un vol habité, la carte de portance peut être traitée pour fournir au pilote une indication fiable, par exemple, via un visuel sur un écran spécial et/ou un signal audio, émettant différents signaux pour indiquer quand et dans quelle direction à tourner et dans quelle inclinaison, pour trouver une meilleure portance. Lorsque le pilote automatique contrôle le véhicule aérien, la décision est prise par l'ordinateur et la direction de vol est exécutée par le pilote automatique (l'ordinateur). Si le point de départ actuel est un air calme (par exemple, pratiquement pas de portance), un seul capteur indiquant une pression d'air inférieure (montée) et/ou un mouvement de bout d'aile (indiqué par le capteur accéléromètre correspondant) et éventuellement la température de l'air est un peu plus élevée que l'air environnant de l'autre véhicule aérien, est un signe qu'un premier thermique peut être détecté.

[0030] Il peut être nécessaire de disposer de quelques cartes de portance continues et de plusieurs capteurs indiquant qu'ils se trouvent également dans une zone de pression inférieure, pour identifier s'il s'agit d'une portance réelle ou simplement d'une petite bulle d'air remontant. Si la portance commence à être détectée dans les capteurs voisins, en continu pendant plusieurs secondes, l'ordinateur détermine que la portance réelle a été détectée et sa direction est identifiée. Le pilote ou pilote automatique sera alors informé de la direction vers cette portance, les orientant ainsi, y compris l'angle d'inclinaison, vers la meilleure portance.

[0031] Dans un mode de réalisation important, des données de portance fiables sont fournies au pilote ou au pilote automatique. S'il s'agit d'un pilote, il aura la possibilité d'activer le mode "pilote automatique" optionnel de l'ordinateur de bord, qui volera automatiquement dans la portance la plus forte, en fonction de la structure du variomètre multiple et/ou de la structure de l'accéléromètre multiple , la base de cette demande de brevet. Si le véhicule aérien vole dans une zone avec plusieurs sources de portance (comme un champ thermique dense) qui ont été identifiées par l'ordinateur, le pilote ou le pilote automatique sont dirigés vers le centre de la portance la plus forte, celle avec le noyau qui a le portance la plus forte - comme le thermique le plus fort.

[0032] Des cartes d'ascendance peuvent être partagées avec d'autres véhicules aériens dans la zone sur des canaux de communication sans fil, pour que l'ordinateur de l'autre véhicule aérien les évalue. Les ordinateurs qui obtiennent de telles données d'ascenseur d'un ordinateur de véhicule aérien voisin peuvent décider de recommander à son pilote de rejoindre le véhicule aérien voisin dans son ascenseur, car il peut être plus prometteur que la carte d'ascenseur dans laquelle il se trouve. C'est la même action qu'un le pilote automatique peut prendre, prenant la décision de quitter la remontée actuelle et de rejoindre la meilleure remontée, conformément à la carte de remontée qu'il vient de recevoir. Rejoindre un véhicule aérien voisin dans son ascenseur sera basé sur les règles claires de « droit de passage », utilisées dans le trafic aérien.

[0033] Les cartes de remontée peuvent être envoyées en continu à une station de base qui stocke les données, pour un traitement ultérieur, par exemple pour fournir des statistiques de remontée sur l'heure de la journée, la date, le lieu, la saison, etc., à utiliser par les pilotes lors de la planification des vols. L'intelligence artificielle peut être utilisée pour extraire des données des cartes d'ascenseur historiques.

[0034]Les véhicules aériens non motorisés, utilisant cette invention, peuvent utiliser des panneaux solaires, montés sur les ailes et éventuellement sur le fuselage, pour alimenter l'électronique embarquée du véhicule aérien, charger une batterie (pour continuer à alimenter l'électronique embarquée lorsque le soleil est caché, comme comme par les nuages ou les ombres des montagnes) et dans certains cas pour alimenter un moteur et une hélice en option. Un véhicule aérien non motorisé qui dépend des conditions météorologiques peut être contraint d'atterrir s'il est incapable de trouver une portance adéquate. Pour surmonter ce problème de manque de fiabilité et pour augmenter la fiabilité dans l'exécution de sa tâche (si une tâche lui est assignée), cette invention définit également une formation de vol d'un essaim ou d'un groupe de véhicules aériens non motorisés avec une tâche assignée à chacun des véhicules aériens. Si l'un des véhicules doit atterrir, son affectation sera réaffectée à d'autres véhicules aériens voisins ou,

[0035] La fig. 1 décrit les emplacements des capteurs. Tous les capteurs du variomètre doivent être placés de manière à mesurer la pression statique, à l'abri de la pression dynamique créée par le flux d'air sur la peau du véhicule aérien. Des variomètres, des accéléromètres et des capteurs de température peuvent être placés aux emplacements indiqués à la Fig. 1 , à savoir les emplacements A, B, C, DE, F, L et M. Cela garantira une carte détaillée des remontées mécaniques. Cependant, le nombre minimum de capteurs, pour permettre l'utilisation de cette implémentation, est de 2, par exemple un capteur au bout de chaque aile. Cela peut inclure un variomètre, un accéléromètre et un capteur de température sur chaque bout d'aile, aux emplacements A et B.

Figure 5

[0036] La fig. 2 montre tous les capteurs comme sur la Fig. 1 , avec des capteurs supplémentaires, situés à l'extérieur de la caisse de l'engin aérien, sur des fils ou des tiges en prolongement, plus éloignés de la peau de l'engin. Cela fournit des données pour des capacités de détection de portance meilleures et plus larges, pour une carte de portance détaillée et plus large. Cela sera particulièrement bénéfique les jours où les thermiques sont moins denses et plus dispersés ; avoir une zone plus grande pour détecter la portance contribue à une meilleure identification de la portance et peut donc fournir un temps de vol supplémentaire. La possibilité de localiser la portance avec des capteurs situés sur les tiges étendues est encore meilleure, mais dépend de la longueur des tiges et les gains fournis par les données supplémentaires peuvent être au moins partiellement compensés par la traînée aérodynamique créée par ces tiges.

[0037] Dans les deux Fig. 1 et la fig. 2 , des capteurs d'accélérateur peuvent être placés aux emplacements A et B et éventuellement aux points C et D, pour détecter le soulèvement des ailes, du nez et de la queue, lors de l'entrée dans les limites d'un emplacement de portance. Comme la FIG. 3 montre, lorsqu'une partie de l'aile entre dans un thermique (comme l'aile droite, emplacement A), cette aile se soulève. Cette portance peut être identifiée par le capteur du variomètre, mais aussi par le capteur de l'accélérateur, pour montrer le taux de portance réel, pas seulement la pression d'air inférieure. Cela fournira une mesure meilleure et plus fine pour l'ordinateur, afin de fournir une décision plus éclairée au pilote ou au pilote automatique pour se transformer en portance.

[0038] Dans les deux Fig. 1 et la fig. 2 , des capteurs de température peuvent être placés aux emplacements A et B et éventuellement aux points C et D, pour capter la température de l'air aux extrémités des ailes et éventuellement, au nez et à la queue, lorsqu'ils pénètrent dans les limites d'un air chaud (thermique). Comme la FIG. 3 montre, lorsqu'une partie de l'aile entre dans un thermique (comme l'aile droite, emplacement A), ce bout d'aile est à l'intérieur d'un thermique, tandis que l'autre bout d'aile et tout le reste du capteur environnant mesurent la température. C'est une indication claire que le bout d'aile A est en portance thermique et non en portance dorsale.

[0039] La fig. 3montre un thermique (le cercle noir sur le côté droit de l'image, où une couleur plus foncée signale une portance plus forte), et un véhicule aérien avec une partie de son aile droite dans le thermique. Dans ce cas, un capteur de variomètre à l'emplacement A signale une pression d'air abaissée et le capteur d'accélérateur signale que l'aile se déplace vers le haut. Si aucun autre capteur ne signale des changements similaires, l'ordinateur note que le bout de l'aile droite est dans la portance. De plus, tout en se déplaçant vers l'avant, le capteur de variomètre A signale une pression inférieure et le capteur d'accélérateur signale que le bout de l'aile droite accélère vers le haut, et le capteur de température signale une augmentation de la température de l'air. Cela se produit lorsque les 3 capteurs de l'emplacement A se déplacent dans le thermique, se rapprochant de son centre, où la pression atmosphérique est plus faible et la portance est plus élevée et la température augmente.

Pendant que le véhicule aérien continue de voler vers l'avant, le groupe de capteurs L de la Fig. 4 entrera dans le thermique et rapportera à l'ordinateur les données indiquant que le groupe de capteurs L se trouve dans un thermique. Désormais, la carte des ascenseurs sera basée sur 2 capteurs (A et L) et, au fil du temps, l'image de la carte des ascenseurs dans l'ordinateur sera plus détaillée et plus précise.

[0041] La Fig. 3 est un exemple extrême, où un seul capteur (capteurs en bout d'aile A dans cet exemple) entre dans le thermique, puis le second capteur variomètre entre, comme sur la Fig. 4 , et l'ordinateur dispose d'une quantité relativement faible de données pour prendre une décision, mais cela peut suffire. Il peut dessiner une carte de portance instruite et identifier provisoirement le centre de portance pour le pilote/pilote automatique. Si le doreur croise le thermique plus près du centre, plus de capteurs sentiront (et signaleront) la portance, chacun à son emplacement. Ici, l'ordinateur a beaucoup plus d'informations, la carte de remontée sera plus détaillée et plus fiable, et donc la recommandation au pilote/pilote automatique sera plus fiable.

[0042] Les capteurs de la Fig. 3 sentira la pression diminuer pendant que le véhicule aérien traverse, jusqu'au point où le bout de son aile droite est aligné avec le centre du thermique. Une fois que le véhicule aérien passe ce point, comme sur la Fig. 4 , la pression d'air détectée dans les capteurs A et L commencera à augmenter, ce qui signifie que les capteurs sentiront une portance inférieure. C'est un point important, car maintenant l'ordinateur du doreur a trouvé la portance maximale, donc son aile droite pointe vers le centre thermique et maintenant la portance diminue, et il devrait maintenant recommander au pilote/pilote automatique de commencer à tourner vers la droite , afin de rester dans le thermique (ascenseur), et pas seulement le traverser et sortir de la zone des ascenseurs.

Figure 6

Si plusieurs groupes de capteurs entrent dans un thermique (tels que les groupes de capteurs F, D, C, E etc. sur la figure 4 ), l'ordinateur générera une carte de portance qui sera beaucoup plus détaillée et précise. Ceci est réalisé par l'algorithme du planeur, pour tourner à droite, dans cet exemple. Cette section explique l'algorithme en utilisant l'aile droite entrant dans le thermique comme exemple, mais c'est le même processus pour un thermique si le côté gauche entre dans le thermique. Dans le cas étrange où le planeur entre dans le thermique centré et de face, au passage du thermique (où la pression de l'air commence à monter), il peut tourner vers la droite ou vers la gauche ; partout où il détecte une portance légèrement plus élevée.

[0044] De manière optimale, lorsque l'ordinateur a généré quelques cartes de portance consécutives, montrant une augmentation de pression d'air fiable et stable, ce qui signifie que la portance diminue, c'est le point que l'ordinateur recommande que le pilote/pilote automatique commence à tourner brusquement dans le ascenseur, pour rester dans le thermique. Si le pilote ne réagit pas, le véhicule aérien sortira de l'ascenseur. Dans ce cas, la carte de portance étant stockée dans la mémoire de l'ordinateur de bord, le calculateur continue de recommander au pilote de revenir dans la zone thermique précédente, tout en recherchant une nouvelle portance.

[0045] Une trajectoire de vol optimale pour obtenir la meilleure portance et la meilleure hauteur dans un courant thermique est illustrée à la Fig. 5 . L'ordinateur indique la direction pour : 1. avoir tous ses capteurs embarqués dans le thermique, de sorte que toutes les surfaces des ailes des véhicules créent une portance, pour un meilleur gain de hauteur et 2. tourner le plus près du centre thermique, où la portance est la plus forte, en tournant dans le plus petit rayon que le véhicule aérien est capable d'accomplir et que le pilote (s'il s'agit d'un vol habité) doit pouvoir supporter. Cela devrait créer un chemin comme indiqué sur la FIG. 5 et gagner une hauteur maximale à partir d'un courant thermique.

L' ordinateur du véhicule aérien peut partager la collection des dernières cartes de levage avec les ordinateurs d'autres véhicules aériens (en utilisant une communication sans fil), pour permettre aux ordinateurs des autres véhicules aériens d'évaluer, et peut-être de fournir des recommandations à leurs pilotes sur des emplacements de levage prometteurs. .

[0047] Les cartes d'ascenseurs peuvent être partagées avec une station de base ou un nuage informatique, pour être stockées et traitées. Les données de cette grande collection sont des statistiques sur les thermiques typiques créés à un endroit spécifique au cours d'une période spécifique de l'année (ils sont également connus sous le nom de «thermiques domestiques» dans la communauté des véhicules aériens non motorisés). Ces données peuvent être traitées par des moyens d'intelligence artificielle, pour fournir la meilleure estimation sur l'emplacement de l'ascenseur suivant. Ces données seront introduites dans l'ordinateur du véhicule aérien des pilotes novices, pour les aider à rester en l'air plus de temps, en obtenant des recommandations pour l'historique du thermique, en plus de la recommandation d'invention actuelle.

[0048] La portance générée par le vent frappant une crête, créant une portance aérienne, peut être suivie par un procédé similaire, c'est-à-dire en utilisant des capteurs variomètres et/ou des capteurs accéléromètres sur les bouts d'aile du véhicule aérien, où le véhicule aérien identifiera la portance, recommandez au pilote de tourner dans l'ascendance, identifiez s'il ne s'agit pas d'un thermique rond, mais d'un ascenseur de crête, recherchez la trajectoire de portance la plus élevée sur tous les capteurs et recommandez au pilote/pilote automatique de rester dans cette trajectoire. L'ascenseur de crête est généralement en ligne droite, mais cette ligne suit les changements géographiques, tels qu'une vallée, un virage de crête, etc.

[0049] La discussion concerne principalement les véhicules aériens non motorisés, mais elle est également parfaitement pertinente pour les véhicules aériens motorisés, c'est-à-dire pour gagner de la hauteur tout en économisant du carburant, permettant aux moteurs de tourner au ralenti ou d'être arrêtés, et de fournir un fonctionnement généralement plus silencieux et moins cher. On comprendra que divers systèmes et procédés ont été décrits ici. Cependant, compte tenu des nombreux modes de réalisation possibles auxquels les principes de la présente divulgation peuvent être appliqués, il convient de reconnaître que les modes de réalisation décrits ici en ce qui concerne les figures des dessins sont destinés à être uniquement illustratifs et ne doivent pas être considérés comme limitant les portée des revendications. Par conséquent, les techniques telles que décrites ici envisagent tous les modes de réalisation qui peuvent entrer dans la portée des revendications suivantes et leurs équivalents.