FR3141679A1 - Assembly comprising an aircraft and an infrastructure as well as a method of taking off the aircraft from the infrastructure - Google Patents
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Abstract
Ensemble comportant un avion (2) équipé d'un système de propulsion autonome comportant au moins un propulseur actionné par un moteur électrique (201) et une infrastructure comprenant une piste (10), le système de propulsion et la piste étant configurés pour permettre le décollage de l'avion, caractérisé en ce que l'infrastructure comporte un premier dispositif (213), émetteur d'énergie, en ce que l'avion (2) embarque un deuxième dispositif (209), configuré pour capter l'énergie du premier dispositif (213) et la transformer en énergie utilisable par le moteur électrique (201) dudit au moins un propulseur, les premier (213) et second (209) dispositifs étant configurés pour se transmettre l'énergie lorsque l'avion (2) est sur au moins une partie de la piste (10). L'invention concerne aussi l'avion et le procédé de décollage. Figure pour l’abrégé : [Fig 2] Assembly comprising an aircraft (2) equipped with an autonomous propulsion system comprising at least one thruster actuated by an electric motor (201) and an infrastructure comprising a track (10), the propulsion system and the track being configured to allow the take-off of the aircraft, characterized in that the infrastructure comprises a first device (213), an energy transmitter, in that the aircraft (2) carries a second device (209), configured to capture the energy of the first device (213) and transform it into energy usable by the electric motor (201) of said at least one propeller, the first (213) and second (209) devices being configured to transmit the energy to each other when the aircraft (2) is on at least part of the track (10). The invention also relates to the aircraft and the take-off method. Figure for abstract: [Fig 2]
Description
La présente invention se rapporte notamment au domaine des avions, notamment civils. Elle concerne plus particulièrement des moyens pour faire décoller un avion d'une infrastructure, notamment un aéroport au sol..The present invention relates in particular to the field of aircraft, in particular civil aircraft. It relates more particularly to means for taking off an aircraft from an infrastructure, in particular an airport on the ground.
L'aviation civile en particulier est confrontée au défi écologique de la production de gaz carbonique, ainsi que des nuisances environnementales telles que le bruit. Face à ces défis, les industriels commencent à développer des concepts d'avions à propulsion électrique.Civil aviation in particular is facing the ecological challenge of carbon dioxide production, as well as environmental nuisances such as noise. Faced with these challenges, manufacturers are beginning to develop concepts for electrically powered aircraft.
On peut trouver un exemple schématique d'architecture d'un tel avion dans le document WO2012171520-A1. En référence à la
L'avion 1 représenté est conçu pour voler sous l'effet de la poussée du propulseur grâce à la portance de ses ailes 106 . La puissance du moteur 101 du système propulsif est définie de manière à permettre le décollage de l'avion sur une piste d'aéroport (de quelque centaines de mètres à 3000 mètres suivant la taille de l'avion), en coopération avec un système d'augmentation de portance formé ici de volets 107 qui peuvent être braqués, et à lui conférer une vitesse de croisière donnée.The aircraft 1 shown is designed to fly under the effect of the thrust of the propeller thanks to the lift of its wings 106. The power of the engine 101 of the propulsion system is defined so as to allow the takeoff of the aircraft on an airport runway (from a few hundred meters to 3000 meters depending on the size of the aircraft), in cooperation with a lift augmentation system formed here of flaps 107 which can be deflected, and to give it a given cruising speed.
Un des plus gros problèmes de la propulsion électrique pour les avions est le stockage de l'énergie qui grève leur bilan massique.One of the biggest problems with electric propulsion for aircraft is energy storage, which weighs on their mass balance.
Plusieurs solutions sont possibles pour réduire le besoin en énergie et donc le stockage d'énergie, tels qu'une diminution de la vitesse ou une portance plus élevée. Il reste que la phase de décollage, avec l'accélération de l'avion pour atteindre sa vitesse de décollage, est une source de consommation d'énergie très importante. Notamment avec la propulsion électrique, le stockage de cette énergie à consommer dès le départ représente une masse préjudiciable aux performances de l'avion.Several solutions are possible to reduce the need for energy and therefore energy storage, such as a reduction in speed or higher lift. The fact remains that the take-off phase, with the acceleration of the aircraft to reach its take-off speed, is a source of very significant energy consumption. Particularly with electric propulsion, the storage of this energy to be consumed from the start represents a mass that is detrimental to the aircraft's performance.
La présente invention a pour objet de proposer une solution pour réduire le besoin en stockage d'énergie de l'avion, notamment à propulsion électrique, et donc d'améliorer son bilan de masse.The object of the present invention is to propose a solution for reducing the need for energy storage of the aircraft, in particular with electric propulsion, and therefore to improve its mass balance.
A cet effet, l’invention concerne un ensemble comportant un avion équipé d'un système de propulsion autonome comportant au moins un propulseur actionné par un moteur électrique et une infrastructure comprenant une piste, le système de propulsion et la piste étant configurés pour permettre le décollage de l'avion, caractérisé en ce que l'infrastructure comporte un premier dispositif, émetteur d'énergie, en ce que l'avion embarque un deuxième dispositif, configuré pour capter l'énergie du premier dispositif et la transformer en énergie utilisable par le moteur électrique dudit au moins un propulseur, les premier et second dispositifs étant configurés pour se transmettre l'énergie lorsque l'avion est sur au moins une partie de la piste.For this purpose, the invention relates to an assembly comprising an aircraft equipped with an autonomous propulsion system comprising at least one thruster actuated by an electric motor and an infrastructure comprising a runway, the propulsion system and the runway being configured to allow the aircraft to take off, characterized in that the infrastructure comprises a first device, emitting energy, in that the aircraft carries a second device, configured to capture the energy of the first device and transform it into energy usable by the electric motor of said at least one thruster, the first and second devices being configured to transmit the energy to each other when the aircraft is on at least part of the runway.
Le système de propulsion est autonome, il comprend donc une source d'énergie capable d'actionner le moteur électrique du propulseur. Néanmoins, de cette manière, l'infrastructure, telle qu’un aéroport, peut fournir à l'avion l'énergie nécessaire à son décollage sans que ce dernier n'utilise sa source d'énergie embarquée. On économise donc la masse correspondante dans le bilan de l'avion, ce qui permet d'augmenter son rayon d'action ou sa capacité de transport.The propulsion system is autonomous, so it includes an energy source capable of operating the electric motor of the propeller. However, in this way, the infrastructure, such as an airport, can provide the aircraft with the energy necessary for its takeoff without the latter using its on-board energy source. This saves the corresponding mass in the aircraft's balance sheet, which allows its range or transport capacity to be increased.
De préférence, le moteur électrique dudit au moins un propulseur ayant une consommation d'énergie donnée pour assurer le décollage de l'avion, l'infrastructure comprend une source d'énergie configurée pour fournir un flux d’énergie correspondant à ladite consommation d'énergie donnée vers le premier dispositif, le premier et le deuxième dispositif étant dimensionnés pour faire passer ce flux d’énergie.Preferably, the electric motor of said at least one propeller having a given energy consumption to ensure the takeoff of the aircraft, the infrastructure comprises an energy source configured to provide an energy flow corresponding to said given energy consumption to the first device, the first and the second device being sized to pass this energy flow.
Selon différents modes de réalisation, lesdits premier et deuxième dispositifs comportent des composants coopérant par contact, par induction, ou par transmission d'ondes dirigées pour se transmettre l'énergie destinée au moteur électrique dudit au moins un propulseur.According to different embodiments, said first and second devices comprise components cooperating by contact, by induction, or by transmission of directed waves to transmit the energy intended for the electric motor of said at least one thruster.
En particulier, la transmission par induction présente l'avantage de minimiser les frottements et les interactions physiques avec le roulement de l'avion sur la piste.In particular, induction transmission has the advantage of minimizing friction and physical interactions with the aircraft rolling on the runway.
Avantageusement le premier dispositif comporte un composant destiné à coopérer avec le deuxième dispositif pour le transfert d'énergie qui est installé en bordure de la piste ou sous un revêtement de la piste.Advantageously, the first device comprises a component intended to cooperate with the second device for the transfer of energy which is installed at the edge of the track or under a track covering.
Par exemple, si la transmission d'énergie se fait par contact, par glissement d'un caténaire sur un rail, l'installation du rail en bordure de piste, hors de la zone de roulement des trains de roulement de l'avion évite des interactions avec ces derniers. De même, par exemple, un câble d'induction enfoui sous la piste permet de conserver l'intégrité de la zone de roulement pour les trains de roulement de l'avion.For example, if the energy transmission is done by contact, by sliding a catenary on a rail, the installation of the rail at the edge of the runway, outside the rolling zone of the aircraft's undercarriages, avoids interactions with them. Similarly, for example, an induction cable buried under the runway makes it possible to maintain the integrity of the rolling zone for the aircraft's undercarriages.
L'invention concerne également un avion équipé d'un système de propulsion autonome comportant au moins un propulseur actionné par un moteur électrique, remarquable en ce qu'il comporte un-dit deuxième dispositif, configuré de manière, d'une part à coopérer avec un-dit premier dispositif émetteur d'énergie d'une infrastructure, ladite infrastructure comprenant une piste destinée à être parcourue par l'avion en vue de son décollage, pour capter une énergie émise par ce dernier, et d'autre part, à transformer ladite énergie pour la rendre utilisable par le moteur électrique dudit au moins un propulseur.The invention also relates to an aircraft equipped with an autonomous propulsion system comprising at least one thruster actuated by an electric motor, remarkable in that it comprises a said second device, configured so as, on the one hand, to cooperate with a said first energy-emitting device of an infrastructure, said infrastructure comprising a runway intended to be traveled by the aircraft for its takeoff, to capture energy emitted by the latter, and on the other hand, to transform said energy to make it usable by the electric motor of said at least one thruster.
Avantageusement, le système de propulsion comportant une source d'énergie électrique embarquée conçue pour transmettre une puissance donnée maximale au moteur électrique dudit au moins un propulseur, ce dernier et ledit deuxième dispositif sont conçus pour absorber une puissance supérieure à ladite puissance maximale, ledit au moins un propulseur comportant des moyens d'augmentation de poussée configurés en particulier pour des vitesses de l'avion inférieures ou égales à une vitesse de décollage donnée.Advantageously, the propulsion system comprising an on-board electrical energy source designed to transmit a given maximum power to the electric motor of said at least one thruster, the latter and said second device are designed to absorb a power greater than said maximum power, said at least one thruster comprising thrust increase means configured in particular for aircraft speeds less than or equal to a given take-off speed.
Le propulseur pourra ainsi exercer une poussée plus forte au décollage et l'on peut tirer avantage d'une éventuelle source de puissance existante dans l'infrastructure beaucoup plus élevée que ce qui pourrait être installé dans l'avion, par exemple pour minimiser les distances au décollage et réduire la taille des pistes.The engine will thus be able to exert a stronger thrust during take-off and one can take advantage of a possible existing power source in the infrastructure much higher than what could be installed in the aircraft, for example to minimize take-off distances and reduce the size of runways.
L'invention concerne aussi une infrastructure comprenant une piste destinée à être parcourue par des avions en vue de leur décollage, remarquable en ce qu'elle comprend un-dit premier dispositif comportant un composant installé en bordure de la piste ou dans la piste destiné à transférer de l'énergie électrique par contact, par induction ou par onde dirigée à un-dit deuxième dispositif de captage sur un avion, ainsi qu'une source d'énergie configurée pour alimenter ledit premier dispositif.The invention also relates to an infrastructure comprising a runway intended to be traveled by aircraft for their take-off, remarkable in that it comprises a said first device comprising a component installed at the edge of the runway or in the runway intended to transfer electrical energy by contact, by induction or by directed wave to a said second capture device on an aircraft, as well as an energy source configured to power said first device.
L'invention concerne un aussi un procédé de décollage d'un avion sur une infrastructure, l'ensemble étant défini tel que précédemment, comportant une étape de parcours de la piste par ledit avion, caractérisé en ce que l'infrastructure transmet au moteur électrique dudit au moins un propulseur de l'avion au moins une partie de l'énergie qui lui est nécessaire pour faire décoller l'avion.The invention also relates to a method for taking off an aircraft from an infrastructure, the assembly being defined as previously, comprising a step of traveling along the runway by said aircraft, characterized in that the infrastructure transmits to the electric motor of said at least one propeller of the aircraft at least part of the energy it needs to take off the aircraft.
De cette manière, l'avion n'a pas à stocker cette énergie transmise par l'infrastructure et l'on peut économiser sur son bilan de masse. Ce procédé n'implique pas de transformation fondamentale dans la conception de l'avion.In this way, the aircraft does not have to store this energy transmitted by the infrastructure and its mass balance can be saved. This process does not involve any fundamental transformation in the design of the aircraft.
Le système de propulsion de l'avion comprenant une source d'énergie embarquée conçue pour transmettre une puissance donnée maximale, le procédé peut comprendre une étape de parcours de la piste durant laquelle le moteur électrique dudit au moins un propulseur fonctionne à une puissance supérieure à ladite puissance maximale donnée, de manière à donner un effet catapulte par la poussée dudit au moins un propulseur.The aircraft propulsion system comprising an on-board energy source designed to transmit a maximum given power, the method may comprise a step of traveling the runway during which the electric motor of said at least one propeller operates at a power greater than said given maximum power, so as to give a catapult effect by the thrust of said at least one propeller.
De cette manière on peut augmenter la vitesse de l'avion au décollage et donc diminuer l'énergie embarquée nécessaire, ou minimiser la taille des pistes de décollage adaptées.In this way, it is possible to increase the speed of the aircraft during take-off and therefore reduce the on-board energy required, or to minimise the size of the suitable take-off runways.
Le procédé peut aussi comprendre une étape durant laquelle, l'avion ayant décollé de la piste, l'infrastructure transmet encore de l'énergie au moteur électrique dudit au moins un propulseur.The method may also include a step during which, the aircraft having taken off from the runway, the infrastructure still transmits energy to the electric motor of said at least one propeller.
C'est le cas, par exemple, si l'énergie est transmise par l'infrastructure à l'avion durant toute la phase de parcours de la piste, puisque pendant une partie de la phase de montée dans l'axe de la piste, de l'énergie lui est encore transmise par des moyens d'énergie dirigée ou par un cordon. On économise alors d'autant plus d'énergie à embarquer dans l'avion.This is the case, for example, if the energy is transmitted by the infrastructure to the aircraft during the entire runway phase, since during part of the climb phase in the runway axis, energy is still transmitted to it by directed energy means or by a cord. This saves even more energy to be loaded into the aircraft.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :The present invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the description of a non-limiting example which follows, with reference to the appended drawings in which:
En référence à la
Selon l'invention, l'avion 2 comporte un dispositif de captage d'énergie électrique 209 relié au réseau électrique 204 alimentant le moteur 201 du système propulsif. Sur l'exemple, le dispositif de captage 209 comprend un pantographe 210 fixé sous l'aile 206 et portant à son extrémité libre un patin de contact électrique 211 relié au moyen de conduction d'électricité 204 par un commutateur 212. Le commutateur 212 est relié au moyen de commande 208 pour gérer les transferts d'alimentation en électricité du moteur 201 par la batterie 203 et via le moyen de captage d'électricité 209.According to the invention, the aircraft 2 comprises an electrical energy capture device 209 connected to the electrical network 204 supplying the engine 201 of the propulsion system. In the example, the capture device 209 comprises a pantograph 210 fixed under the wing 206 and carrying at its free end an electrical contact pad 211 connected to the electricity conduction means 204 by a switch 212. The switch 212 is connected to the control means 208 to manage the transfers of electricity supply to the engine 201 by the battery 203 and via the electricity capture means 209.
Le patin de contact 211 est configuré pour glisser en frottant sur un rail électrique 213 disposé longitudinalement sur la partie d'une piste 10 parcourue par l'avion 2 lors de sa phase de décollage, de manière à faire passer la puissance électrique consommée par le moteur 201 du rail 213 vers le patin de contact 211.The contact pad 211 is configured to slide by rubbing on an electric rail 213 arranged longitudinally on the part of a runway 10 traveled by the aircraft 2 during its takeoff phase, so as to pass the electrical power consumed by the motor 201 from the rail 213 to the contact pad 211.
De préférence, le patin de contact 211 a une forme allongée transversalement à l'axe longitudinal de l'avion 2. L'extension transversale du patin de contact 211 permet de maintenir le contact entre le patin 211 et le rail 213 même si l'avion 2 n'est pas exactement positionné transversalement sur la piste 10.Preferably, the contact pad 211 has an elongated shape transversely to the longitudinal axis of the aircraft 2. The transverse extension of the contact pad 211 makes it possible to maintain contact between the pad 211 and the rail 213 even if the aircraft 2 is not exactly positioned transversely on the runway 10.
De préférence également, le patin de contact 211 est formé d'un matériau conducteur moins dur que le matériau du rail 213. Ainsi, le patin de contact 211 s'usera préférentiellement par rapport au rail 213. Du point de vue de l'économie et de la sécurité, il est préférable de changer les patins sur les avions que les rails sur les pistes.Also preferably, the contact pad 211 is formed of a conductive material that is less hard than the material of the rail 213. Thus, the contact pad 211 will wear preferentially over the rail 213. From an economic and safety perspective, it is preferable to change pads on airplanes than rails on runways.
Le pantographe 210 est configuré pour maintenir un contact électrique glissant entre le patin de contact 211 et le rail 213 sur la piste 10 pendant que l'avion 2 parcours la piste 10 pour décoller en roulant au moyen d'un ensemble de trains de roulement 214, en absorbant les variations d'écart vertical entre l'avion et la piste. Avantageusement, le pantographe 211 peut avoir une extension suffisante, par exemple avec une perche télescopique non représentée, pour maintenir le contact du patin 211 avec le rail 213 lorsque l'avion 2 a décollé tout en restant au-dessus de la piste 10.The pantograph 210 is configured to maintain sliding electrical contact between the contact pad 211 and the rail 213 on the runway 10 while the aircraft 2 travels along the runway 10 to take off by rolling by means of a set of undercarriages 214, absorbing variations in vertical deviation between the aircraft and the runway. Advantageously, the pantograph 211 may have sufficient extension, for example with a telescopic pole not shown, to maintain contact of the pad 211 with the rail 213 when the aircraft 2 has taken off while remaining above the runway 10.
Ici, le positionnement du dispositif de captage 210 sur l'avion 2 et sa forme sont conçus pour positionner le patin de contact 211 latéralement d'un côté de l'avion 2, au delà de l'écartement de ses trains de roulement par rapport à l'axe longitudinal de l'avion 2, de manière à éviter des interférences entre les moyens de roulement de l'avion et le rail 213 disposé sur une piste 10 à l'endroit où passe le patin de contact 211.Here, the positioning of the capture device 210 on the aircraft 2 and its shape are designed to position the contact pad 211 laterally on one side of the aircraft 2, beyond the spacing of its running gears relative to the longitudinal axis of the aircraft 2, so as to avoid interference between the rolling means of the aircraft and the rail 213 arranged on a track 10 at the location where the contact pad 211 passes.
Avantageusement le pantographe 210 peut être rétracté avec le patin 211 dans une cavité à l'intérieur du profil de l'aile 206, fermée par une trappe durant le vol.Advantageously, the pantograph 210 can be retracted with the skate 211 into a cavity inside the profile of the wing 206, closed by a hatch during flight.
De préférence, le commutateur 212 est géré par le dispositif de contrôle 208 du système de propulsion pour assurer une transition en biseau de l'alimentation en électricité du moteur 201 par le moyen de captage 209 d'électricité externe et les batteries embarquées 203.Preferably, the switch 212 is managed by the control device 208 of the propulsion system to ensure a bevel transition of the electricity supply to the engine 201 by the external electricity collection means 209 and the on-board batteries 203.
Selon l'invention également, l'avion décolle d'une infrastructure, par exemple un aéroport, comportant une piste 10 équipée du rail 213. Le rail 213 est ici positionné sur un bord latéral de la piste 10 et s'étend ici sur toute la longueur de la piste 10. La position du rail sur la piste et l'installation du dispositif de captage 210 sur l'avion sont conformées de manière à permettre le contact avec le patin 211 de l'avion 2 lors de son parcours de décollage, entre le point de démarrage et le point où il quitte la piste, tout en évitant que les trains de roulement de l'avion ne passent sur le rail. Suivant les avions, le parcours de décollage peut être différent. Équiper la piste d'un rail sur toute sa longueur permet donc de l'adapter à différents types d'avions.According to the invention also, the aircraft takes off from an infrastructure, for example an airport, comprising a runway 10 equipped with the rail 213. The rail 213 is here positioned on a lateral edge of the runway 10 and here extends over the entire length of the runway 10. The position of the rail on the runway and the installation of the capture device 210 on the aircraft are shaped so as to allow contact with the skid 211 of the aircraft 2 during its takeoff path, between the start point and the point where it leaves the runway, while preventing the aircraft's running gear from passing over the rail. Depending on the aircraft, the takeoff path may be different. Equipping the runway with a rail over its entire length therefore makes it possible to adapt it to different types of aircraft.
Le rail 213, en métal conducteur est relié à une source d'énergie électrique externe gérée par l'infrastructure. Cette source d'électricité, non représentée, peut être une centrale d'énergie propre à l'aéroport ou des condensateurs de puissance reliés à un réseau électrique extérieur. La source d'électricité est dimensionnée pour que le rail transmette au moteur 201, via le moyen de captage 210, l'énergie nécessaire au décollage de l'avion 2. Suivant la taille du ou des avions devant décoller, la source d’énergie et les composants des dispositifs de transfert, 213 et 209, doivent être dimensionnés pour fournir des puissance allant de quelques centaines de kilowatts, pour des avions de tourisme, jusqu’ à environ une centaine de mégawatts pour des avions de ligne, sur des durées de quelques dizaines de secondes, le temps du décollage.The rail 213, made of conductive metal, is connected to an external source of electrical energy managed by the infrastructure. This source of electricity, not shown, may be an energy plant specific to the airport or power capacitors connected to an external electrical network. The source of electricity is sized so that the rail transmits to the engine 201, via the capture means 210, the energy necessary for the takeoff of the aircraft 2. Depending on the size of the aircraft or aircraft to take off, the energy source and the components of the transfer devices, 213 and 209, must be sized to provide power ranging from a few hundred kilowatts, for tourist aircraft, to approximately a hundred megawatts for airliners, over durations of a few tens of seconds, the time of takeoff.
Dans une variante de réalisation, non représentée, la liaison par contact glissant pour réaliser le circuit électrique transmettant le courant au moteur 201 peut être remplacée par une liaison par fiche. Dans ce cas l'extrémité du pantographe comprend un élément de prise qui vient se ficher dans un élément complémentaire de prise relié à un câble, qui est lui-même relié à la source d'électricité de l'infrastructure. Ledit câble est installé sur un enrouleur et son extrémité portant l'élément de prise peut glisser le long de la piste. L'avion entraîne cette extrémité lors de son parcours sur la piste et les deux éléments de prise se détachent lorsque l'avion s'éloigne du sol.In an alternative embodiment, not shown, the sliding contact connection for producing the electrical circuit transmitting the current to the motor 201 can be replaced by a plug connection. In this case, the end of the pantograph comprises a plug element which is plugged into a complementary plug element connected to a cable, which is itself connected to the electricity source of the infrastructure. Said cable is installed on a reel and its end carrying the plug element can slide along the runway. The aircraft drives this end during its travel on the runway and the two plug elements detach when the aircraft moves away from the ground.
En référence à la
Sur l'exemple, le dispositif de captage 216 est placé sous le fuselage de l'avion, à proximité de l'arrière, sensiblement sur l'axe longitudinal. En effet, les câbles 215 étant situés sous la surface de la piste 10, ils ne peuvent avoir d'interférence avec le système de roulement 214 de l'avion 2. Le dispositif de captage 216 est ainsi plus facilement positionné et contrôlable.In the example, the capture device 216 is placed under the fuselage of the aircraft, near the rear, substantially on the longitudinal axis. Indeed, the cables 215 being located under the surface of the runway 10, they cannot have any interference with the rolling system 214 of the aircraft 2. The capture device 216 is thus more easily positioned and controllable.
Par ailleurs, ce mode de réalisation évite l'usure entre des éléments frottant l'un contre l'autre. D'autre part, il peut fournir une transition moins brutale entre l'alimentation par l'infrastructure et celle par la source embarquée 203, plus facile à gérer par le dispositif de contrôle 208.Furthermore, this embodiment avoids wear between elements rubbing against each other. On the other hand, it can provide a less abrupt transition between the power supply by the infrastructure and that by the on-board source 203, easier to manage by the control device 208.
Dans un autre mode de réalisation, non représenté, le dispositif de captage sur l'avion comporte une antenne destinée à capter un faisceau d'ondes dirigées vers cette antenne, par exemple une onde laser ou des micro-ondes. Dans ce cas, l'infrastructure comportant la piste de décollage comporte également au moins une antenne émettant le faisceau d'onde dirigé vers l'antenne. Dans une première variante, il s'agit d'une seule antenne pilotée pour suivre l'antenne de l'avion lors de son parcours sur la piste et, éventuellement, lors de sa montée dans l'axe de piste. Dans une autre variante, ce sont des antennes réparties sur la longueur de la piste qui envoient l'énergie à l'avion lorsqu'il passe à leur niveau.In another embodiment, not shown, the capture device on the aircraft comprises an antenna intended to capture a beam of waves directed towards this antenna, for example a laser wave or microwaves. In this case, the infrastructure comprising the take-off runway also comprises at least one antenna emitting the wave beam directed towards the antenna. In a first variant, it is a single antenna controlled to follow the antenna of the aircraft during its journey on the runway and, possibly, during its climb in the runway axis. In another variant, these are antennas distributed over the length of the runway which send the energy to the aircraft when it passes at their level.
Ce mode de réalisation peut être combiné aux précédents en installant une antenne qui suit l'avion lors de sa montée dans l'axe de la piste.This embodiment can be combined with the previous ones by installing an antenna which follows the aircraft as it climbs along the axis of the runway.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, la batterie est inchangée par rapport aux modes de réalisation représentés sur les figures 2 et 3 mais le propulseur, moteur 201 et pales d'hélices 202, est surdimensionné de manière à fournir une poussée maximale plus forte à basse vitesse, lors du décollage. Dans ce cas, par exemple, la puissance du moteur électrique 201 est plus forte et l'hélice 202 est à pas variable, de manière à s'adapter au régime moteur lors du décollage. Les moyens de transmission d'énergie 213 de l'infrastructure vers l'avion 2, quant à eux, sont dimensionnés pour faire passer au propulseur la puissance correspondant à ladite poussée maximale pendant que l'avion parcourt la piste de décollage. De même l'équipement de l'infrastructure, notamment sa source d'énergie alimentant les moyens de la piste transmettant l'énergie électrique à l'avion, est dimensionné pour fournir l'énergie correspondant au fonctionnement du propulseur à puissance maximale lors du décollage de l'avion.In another embodiment not shown, the battery is unchanged from the embodiments shown in FIGS. 2 and 3 but the thruster, motor 201 and propeller blades 202, is oversized so as to provide a higher maximum thrust at low speed, during takeoff. In this case, for example, the power of the electric motor 201 is higher and the propeller 202 is variable pitch, so as to adapt to the engine speed during takeoff. The energy transmission means 213 from the infrastructure to the aircraft 2, for their part, are sized to transmit to the thruster the power corresponding to said maximum thrust while the aircraft travels the takeoff runway. Similarly, the equipment of the infrastructure, in particular its energy source supplying the means of the runway transmitting the electrical energy to the aircraft, is sized to provide the energy corresponding to the operation of the thruster at maximum power during takeoff of the aircraft.
L'invention concerne également un procédé utilisant ces modes de réalisation combinés de l'avion 2 et de l'infrastructure pour fournir l'énergie à l'avion 2 lors du décollage. Dans ce procédé l'avion 2 est capable de décoller grâce à son système propulsif mais l'infrastructure lui fournit l'énergie nécessaire au décollage. Le procédé comprend donc une phase durant laquelle l'avion 2 parcourt la piste, mu par son système de propulsion de manière à acquérir la vitesse suffisante pour décoller. Au cours de cette phase, le procédé comprend une étape durant laquelle l'énergie nécessaire au système de propulsion est transmise à l'avion par l'infrastructure par la coopération entre le dispositif de captage de l'avion 209 et le dispositif d'émission 213. Selon selon un mode de réalisation du procédé, cette étape dure entre le démarrage de l'avion 2, à un point A de la piste 10, et son décollage, à un point B de la piste 10. Le procédé peut comporter une deuxième étape durant laquelle l'infrastructure alimente l'avion 2 en énergie, pendant que l'avion effectue sa montée en restant sensiblement dans l'axe de la piste 10. Cette étape est possible notamment avec le mode de réalisation utilisant des antennes pour une transmission par faisceau d'énergie. Elle est également possible avec les autres modes de réalisation sur une courte distance, par exemple lorsque le pantographe 210 a une extension télescopique permettant de maintenir le patin 211 ou la bobine en position lorsque l'avion 2 s'écarte de la piste 10. Cette étape a lieu à partir du point B de décollage sur la piste, le long de la trajectoire de l'avion, sur une distance qui dépend du mode de réalisation de l'invention.The invention also relates to a method using these combined embodiments of the aircraft 2 and the infrastructure to provide energy to the aircraft 2 during takeoff. In this method, the aircraft 2 is capable of taking off thanks to its propulsion system but the infrastructure provides it with the energy necessary for takeoff. The method therefore comprises a phase during which the aircraft 2 travels the runway, driven by its propulsion system so as to acquire sufficient speed to take off. During this phase, the method comprises a step during which the energy required for the propulsion system is transmitted to the aircraft by the infrastructure through cooperation between the aircraft capture device 209 and the transmission device 213. According to one embodiment of the method, this step lasts between the start of the aircraft 2, at a point A of the runway 10, and its takeoff, at a point B of the runway 10. The method may comprise a second step during which the infrastructure supplies the aircraft 2 with energy, while the aircraft climbs while remaining substantially in line with the runway 10. This step is possible in particular with the embodiment using antennas for transmission by energy beam. It is also possible with the other embodiments over a short distance, for example when the pantograph 210 has a telescopic extension to hold the shoe 211 or the reel in position when the aircraft 2 deviates from the runway 10. This step takes place from the take-off point B on the runway, along the trajectory of the aircraft, over a distance which depends on the embodiment of the invention.
Dans une variante, la piste est plus longue que les pistes habituellement conçues pour le décollage d'un avion qui augmente sa sustentation au décollage en braquant ses volets en bord de fuite des ailes. Dans ce cas, grâce à la longueur de piste, le procédé comporte une étape durant laquelle il accélère en roulant sur la piste et en étant alimenté en énergie par l'infrastructure jusqu'à une vitesse plus importante que sa vitesse de décollage. A la fin de cette étape, au cours d'une seconde étape, il augmente progressivement sa sustentation pour décoller et fait la transition de l'alimentation par la source d'électricité externe vers la source d'électricité interne. Cette variante permet premièrement à l'avion d'emmagasiner plus d'énergie avant de fonctionner sur sa source d'énergie embarquée. D'autre part, il permet une transition plus facile à contrôler entre les deux sources d'énergie.In one variant, the runway is longer than the runways usually designed for the takeoff of an aircraft that increases its lift during takeoff by deflecting its flaps at the trailing edge of the wings. In this case, thanks to the runway length, the method includes a step during which it accelerates by rolling on the runway and being supplied with energy by the infrastructure up to a speed greater than its takeoff speed. At the end of this step, during a second step, it gradually increases its lift to take off and makes the transition from the power supply by the external electricity source to the internal electricity source. This variant firstly allows the aircraft to store more energy before operating on its onboard energy source. On the other hand, it allows an easier to control transition between the two energy sources.
Dans une autre variante, qui peut être combinée avec l'une des variantes précédentes, les moteurs des propulseurs de l'avion sont surdimensionnés par rapport à la source d'énergie embarquée et l'infrastructure transmet une énergie correspondant à la puissance maximale des moteurs durant le parcours de la piste. Avantageusement, les pales de l'hélice ont un pas variable permettant d'optimiser sa poussée aux faibles vitesses de l'avion pour un régime moteur élevé. De cette manière, la poussée du propulseur peut être augmentée par rapport à une utilisation autonome de l'avion et ce dernier peut atteindre plus rapidement la vitesse limite avant de quitter le sol.In another variant, which can be combined with one of the previous variants, the engines of the aircraft propellers are oversized compared to the on-board energy source and the infrastructure transmits energy corresponding to the maximum power of the engines during the runway run. Advantageously, the propeller blades have a variable pitch allowing to optimize its thrust at low aircraft speeds for a high engine speed. In this way, the thrust of the propeller can be increased compared to autonomous use of the aircraft and the latter can reach the limit speed more quickly before leaving the ground.
On peut ainsi augmenter la vitesse de l'avion au décollage et donc diminuer l'énergie embarquée nécessaire, ou minimiser la taille des pistes de décollage adaptées.This makes it possible to increase the speed of the aircraft during take-off and therefore reduce the on-board energy required, or to minimise the size of the suitable take-off runways.
L'invention peut être préférentiellement intéressante pour des avions de ligne court courrier, pour lesquels la consommation en énergie lors de la phase de décollage représente une part représentative de la consommation totale en opération. Elle peut permettre d'utiliser des avions à propulsion électrique, ce qui représenterait une alternative avantageuse sur le plan écologique par rapport aux transports terrestres, même ferroviaires. En effet, cette solution nécessite uniquement l'aménagement de structures au point de départ et au point d'arrivée, sans devoir réaliser des voies de passage au travers des régions sur la longueur du trajet.The invention may be preferentially interesting for short-haul airliners, for which energy consumption during the take-off phase represents a representative share of the total consumption in operation. It may allow the use of electrically powered aircraft, which would represent an ecologically advantageous alternative to land transport, even rail. Indeed, this solution only requires the development of structures at the point of departure and at the point of arrival, without having to create passageways through the regions along the length of the route.
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