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Récupération/lancement d'UAV à voilure fixe

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Ce fil n'a pas de raison d'exister quant on dispose, en mer, d'un pont plat ou, à terre,  de longue piste permettant de récupérer un aéronef à voilure fixe.

Ou encore quand on a tous les budgets possibles pour concevoir des avions ou drones VTOL.

Mais on peut avoir des budgets contraints ou encore trouver contraignant de diminuer les capacités d'emport ou l'autonomie de votre aéronef, à cause du système nécessaire pour le rendre VTOL.

Ainsi plusieurs solutions ont été développées/ proposées au fil des ans.

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L'Arcturus Jump ou un  drone avion qui récupère des propulseurs électriques lui permettant d'atterrir et de décoller verticalement :

maxresdefault.jpg

 

Les propulseurs peuvent être rajouter en qq minutes

Citation

Designed for border protection, aerial mapping, search and rescue, and defense, Arcturus Jump works as an add-on to current Arcturus T-20 and T-16 fixed wing UAVs. The basic idea is that by retrofitting the UAVs with self-contained electric lift motors instead of redesigning the craft as a specialized VTOL version, the weight penalty can be kept down. That means more payload and greater range.

According to Arcturus, the Jump units can be installed by two technicians in 15 minutes, turning the UAV into a hybrid fixed-wing/quadcopter. To further reduce the penalty of the added units, the lifting props minimize drag by feathering while in horizontal flight.

https://newatlas.com/arcturus-jump-uav-vtol-add-on-system/31773/

Les données de bases :

https://www.airforce-technology.com/projects/arcturus-t-20-unmanned-aerial-vehicle/

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Le V-Bat comme le TERN de Northrop ou le V-247 de boeing forment une autre catégorie :

Celles des UAV à voilure fixe ayant des capacités VTOL intégrées dès la planche de dessin.

J'aime beaucoup la réflexion de la Navy sur le TERN :

Obtenir la capacité d'un Predator B à partir du deck d'une frégate et avec la capacité d'être rangé dans le Hangar ou encore d'avoir une capacité d'ISR continue à 600 Nautiques.

https://breakingdefense.com/2016/12/tailsitter-drone-tern-pilot-not-included/

Citation

The solution, Patt said, is “state of the art, medium altitude, long endurance UAV (unmanned aerial vehicle) capability – so somewhere between a Predator and Reaper, say Gray Eagle capability (the Army variant) – but from anywhere: from small ships; from expeditionary settings.” Thus one requirement for Tern is to be able to take off from a ship at sea and fly 600 to 900 nautical miles, which Patt said would put such aircraft within reach of 90 percent to 97 percent of the world’s land mass.

Pareil pour les V-247 qui va apporter des capacités bien supérieures à l'emport futur du VSR-700

X-247-armed-drone-model.jpg

http://www.uasvision.com/2016/08/31/bells-v-247-armed-tilt-rotor-drone-for-marines/

Le problème est quand on n'a pas un concept incluant la capacité VTOL

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Il y a 3 heures, BPCs a dit :

... de diminuer les capacités d'emport ou l'autonomie de votre aéronef, à cause du système nécessaire pour le rendre VTOL.

En théorie, il serait possible d'avoir un drone VTOL qui décolle verticalement en portant le drone à vol horizontal et qui le récupère en vol avant l'atterrissage.

Dans ce cas là, l'autonomie du drone lui-même ne serai pas limitée par une propulsion surdimensionnée.

Mais cela ajouterait de la complexité surtout pour la phase de récupération en vol.

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Le 03/06/2018 à 14:57, Deres a dit :

Mais cela ajouterait de la complexité surtout pour la phase de récupération en vol.

C'est paradoxalement la phase de récupération la mieux validee par l'expérience :

Cela correspond au MARS : Mid Air Recovery System

th?id=OIP.OwbbbIFgOKSAduDeExQNXwHaE8%26p

Cela a été employé pour récupérer les drones firebee pendant la guerre du Vietnam avec un taux de succès de près de 96%

http://docplayer.net/46838807-Introduction-to-uav-systems.html     

page 267

Citation

Use of mid-air retrieval (MARS) for UAV recovery provides the opportunity to perform the

recovery operation away from the ship and then to fly the UAV as cargo down to the deck as

is done with a normal helicopter operation. It would be possible to equip helicopters currently

used for shipboard operation with a mission kit consisting of an energy-absorbing winch and a

pole-operating auxiliary pod that would permit the helicopter to make the mid-air retrieval of

a parachute-borne UAV. If the parachute utilized were a parafoil type, it would be possible to

improve the performance of the recovery operation, since the helicopter pilot would not have

to judge the vertical velocity of the parachute-borne UAV when affecting mid-air retrieval if

the UAV continued to apply thrust after deployment of the parafoil so that it could continue in

slow, powered flight. With power on the UAV would have a more gradual rate of descent than

that of a conventional parachute, giving the helicopter pilot more time to make the recovery.

The sequence of operation of the classic MARS recovery is shown in Figures 18.8–18.10.

For heavy (2,500 lb) UAVs, the main parachute is jettisoned after engagement.

There is a wealth of experience in mid-air retrieval operations within the US Air Force

and many thousands of successful recoveries of target drones, cruise missiles, and so on have

been made. As an example, the reconnaissance drone program in Vietnam recorded a mission

success rate of over 96%. This is one system that does not require a final approach guidance

system. MARS requires, however, significant aircrew training, as well as a dedicated, especially

configured aircraft. While MARS recoveries generally are only performed with good visibility

and during daylight, some experimental night recoveries have been made by illuminating the

parachute from below.

De puis ce principe a été proposé pour récupérer des élément de fusee sous réserve que l'helico ait une capacité d'emport sous élingue suffisant

il y a eu le projet monstrueux de Hiller helicopter pour Saturn V (sans suite...) :

http://www.thespacereview.com/article/1045/1

1045a.jpg

et les russes avaient envisagé d'utiliser un Mi-26 pour récupérer un élément de leur lanceur lourd (je ne trouve plus le lien).

 

 

Le 03/06/2018 à 14:57, Deres a dit :

En théorie, il serait possible d'avoir un drone VTOL qui décolle verticalement en portant le drone à vol horizontal et qui le récupère en vol avant l'atterrissage. 

C'est un système qui vient juste de trouver son application avec le célébrissime Scan Eagle :

C'est le FLARES.

https://www.insitu.com/blog/2016/06/20/flying-launch-and-recovery-system-a-true-game-changer

 

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Le 03/06/2018 à 14:57, Deres a dit :

En théorie, il serait possible d'avoir un drone VTOL qui décolle verticalement en portant le drone à vol horizontal et qui le récupère en vol avant l'atterrissage.

Dans ce cas là, l'autonomie du drone lui-même ne serai pas limitée par une propulsion surdimensionnée.

Mais cela ajouterait de la complexité surtout pour la phase de récupération en vol.

Et le FLARES d'INSITU a un côté actualisation de projet plus ancien mais plus ambitieux :

Il y a eu plusieurs brevets par le passé de porte drone plus gros.

Conceptuellement rien n'empêche de développer des versions plus grosses d'un quad/octo-copter capable de lancer des drones plus gros :

On ne devient limité que par la puissance que peut fournir le drone VTOL taille des hangars pour parquer ce drone VTOL et les drones à ailes fixes .

Ce peut être une alternative pour une puissance moyenne qui ne peut avoir en même temps plusieurs modèles de drones en développement comme les USA avec leurs  TERN , V-247 Vigilant, Reaper, X45, LCAAT etc...

Le brevet de la société Hiller copter (avec ces HLO sans rotor de queue) :

https://patents.google.com/patent/US2843337A/en

US2843337-0.pngUS2843337-2.png

Un brevet plus récent d'une plateforme plus grosse encore :

https://patents.google.com/patent/US5000398A/en

US5000398-1.png

La question dans nos besoins serait de savoir quel UAV récupérer ?

Un Patroller par exemple (1t) -raisonnable :happy: - ou un Neuron (4,5 t à vide) - trop ambitieux...:blush:

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je verrais bien un drone-missile de croisière récupérable à atterrissage vertical comme les Falcons de SpaceX. Ça aurait de l'allure... par contre le temps sur zone ne va pas être énorme-énorme...

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il y a 1 minute, Conan le Barbare a dit :

je verrais bien un drone-missile de croisière récupérable à atterrissage vertical comme les Falcons de SpaceX. Ça aurait de l'allure... par contre le temps sur zone ne va pas être énorme-énorme...

C'est un peu le pécher originel du VTOL qu'on a pu voir avec le Harrier et que les Youesses essaient de résoudre avec le F-35B en développant un appontage court appelé le SRVL :

L'appontage VTOL consomme un max de carbu et donc diminue nettement le Rayon d'Action d'un appareil.

D'où cette logique de drone additionnel permettant de ne pas consommer l'endurance du ScanEagle.

C'est d'ailleurs dans l'argumentaire de INSITU...

A noter que la solution composite peut être moins radicale et, pour certains brevets reposer sur un système plus simple de connection à l'HLO :

https://patents.google.com/patent/US4267987A/en

US4267987-2.png

Et encore plus simple :

https://patents.google.com/patent/US4757959A/en

US4757959-1.png

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Pour moi, le grand intérêt est que tu pourrais réutiliser un drone à voilure fixe existant, genre le patroller sur une frégate, tout en, ayant aussi si nécessaire un drone à voilure tournante.

A la rigueur, on pourrait même se servir de hélicoptère normal pour lancer et récupérer le drone à voilure fixe ...

Cela augmente la commun alité de tes systèmes, la Marine ayant constaté le gros avantage de cela avec le Rafale Marine.

Il faudrait par contre une voilure pliante sur le Patroller.

Au sujet du Harrier et du F35, il faut aussi voir le risque important des phases verticales comparé à un hélicoptère.

En effet, un hélico peut faire un peu d'auto-rotation, car il "stocke" de l'énergie dans son rotor ce qui amortit la perte d'altitude en cas de perte du moteur.

Un avion à réaction en situation de vitesse nulle tombe presque immédiatement comme une pierre quand le moteur s'arrête.

C'est tellement rapide que les russes avaient même mis un système d'éjection automatique pour sauver le pilote ...

Noter bien que les quadcopter avec leurs petits rotors sont aussi des bouses en auto-rotation (le bras de levier intervient au carré dans le moment d'inertie).

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Il y a 12 heures, Deres a dit :

Pour moi, le grand intérêt est que tu pourrais réutiliser un drone à voilure fixe existant, genre le patroller sur une frégate, tout en, ayant aussi si nécessaire un drone à voilure tournante.

A la rigueur, on pourrait même se servir de hélicoptère normal pour lancer et récupérer le drone à voilure fixe ...

Cela augmente la communalité de tes systèmes, la Marine ayant constaté le gros avantage de cela avec le Rafale Marine.

 Il faudrait par contre une voilure pliante sur le Patroller. 

Le Patroller a l'avantage d'avoir une autonomie de 20h Versus 10h pour le VSR-700. Et une charge utile presque doublée.

Avec seulement 8h sur zone à 80 Nm du navire pour le VSR-700.

Pour une ISR 24h/24 il faudrait probablement 3 machines.

Or pour rappel le Vigilant V-247 propose cela (d'où son nom) avec deux machines et une charge utile triple de celle d'un Reaper B.

Bref le Patroller avec son autonomie allongée ne serait pas du luxe...

Et il serait disponible avant les 2028 du VSR-700...

A noter que sa base de monoplaneur rend ses ailes facilement démontables.

180607080259111510.png

 

 

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Le 06/06/2018 à 19:28, Deres a dit :

A la rigueur, on pourrait même se servir de hélicoptère normal pour lancer et récupérer le drone à voilure fixe ... 

Utiliser un hélicoptère normal tant pour la récupération que le lancer est ce que propose le second brevet ci dessus, qui est un brevet rédigé initialement en français, dont le pdf comporte des figures plus explicites, quant à la capacité de faire décoller un appareil à voilure fixe.

180610083050381353.png

Ce qui est amusant, trente ans après, c'est de voir les difficultés techniques à réaliser un système piloté à distance de connection, avec des voies télé radiocomandées.

https://patents.google.com/patent/FR2594408A1/en

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Un brevet de la société Grumman pour un (quasi) ZérolengthLauch (mais prévoyant un système de récupération en vol) :

It is therefore a principle object of the present invention to provide a VTOL carrier vehicle capable of launching and retrieving a conventional aircraft.

US4678141-1.pnghttps://patents.google.com/patent/US4678141A/en?q=VTOL&q=conventional&q=aircraft&patents=false&oq=VTOL+conventional+aircraft+&page=8

Engines 28 and 30 are capable of being pivoted between a first position (FIG. 3, solid lines) in which they provide substantially vertical thrust; and a second position (FIG. 3, ghost lines) in which the thrust provided is substantially horizontal...

...

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Un brevet par Lockeed Martin de 2015 pour une récupération par hélidrone d'un UAV à aile fixe, directement orienté vers un appontage sur le deck d'une frégate :

imgf0001.pngimgf0002.png

Le système me semble plus cohérent que la solution développée par Insitu pour son Scan Eagle : en effet cette dernière repose, pour la récupération du Scan Eagle sur un cable tendu entre le sol(ou le deck) et le drone UAV.

On voit que la solution de Lockeed propose un mix heureux entre d'une part le largage que met en oeuvre le FLARES de Insitu (cf image infra) et d'autre part le savoir faire bien validé par l'expérience des MARS (Middle Air Recovery System).

flying-launch-and-recovery-system-with-s

https://patents.google.com/patent/EP3127809A1/en?q=VTOL&q=conventional&q=aircraft&patents=false&oq=VTOL+conventional+aircraft+&page=8

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autre piste de récupération d'un UAV à voilure fixe : le Parafoil

ici sur un drone israelien de la série I-view

i-view_7_250.jpg

Le système est envisagé par Space X pour récupérer la coiffe de sa fusée :

Falcon-fairing-recovery-SpaceX-1-1.jpg

(avec plus ou moins de bonheur...)

Cela a aussi été développé pour le X-38 (auquel collabora Dassault) :

355073main_EC01-0339-146_full.jpg?itok=kx-38_3view.gif?itok=GUIWM-5s220px-X-38_Landing_(cropped).jpg

 

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Il y a 14 heures, BPCs a dit :

autre piste de récupération d'un UAV à voilure fixe : le Parafoil

ici sur un drone israelien de la série I-view

i-view_7_250.jpg

Le système est envisagé par Space X pour récupérer la coiffe de sa fusée :

Falcon-fairing-recovery-SpaceX-1-1.jpg

(avec plus ou moins de bonheur...)

Cela a aussi été développé pour le X-38 (auquel collabora Dassault) :

355073main_EC01-0339-146_full.jpg?itok=kx-38_3view.gif?itok=GUIWM-5s220px-X-38_Landing_(cropped).jpg

 

C'est trop contraignant, surtout si tu veux un bon rythme de remise en vol.

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Le 04/10/2018 à 11:14, seb24 a dit :

C'est trop contraignant, surtout si tu veux un bon rythme de remise en vol.

Il y a deux choses dans ce que tu dis :

1°) le "bon rythme" de remise en vol.

L'argument est discutable car c'est aussi fonction de l'emploi du fly deck par d'autres plateformes et de la fréquence des appontages de l'UAV sur celui-ci.

Si il a une autonomie de plus de 12 h comme les TERN V247 ou simplement PATROLLER, les appontages seront peu fréquents.

Restent alors

2°) les contraintes liées au système de parafoil lui même.

Le Parafoil Recovery System est un des plus employés :

On voit arriver des systèmes autonomes pour la "livraison" de grosses charges à l'Army sur des drop zone nettement plus petites qu'avec un Parachute.

Evidemment pour une plateforme navale, la question de la place que cela prend

L'I-view de IAI demande un carré de 50 m x 50 m :

Sa longueur serait diminuée sur une plateforme navale qui elle-aussi génère un vent relatif. 

Et ainsi des Systèmes de parafoils pour UAV ont été proposé en brevets:

http://docplayer.net/46838807-Introduction-to-uav-systems.html

272-1.jpgmais on va rester sur du petit UAV

La largeur fait évidemment plus soucis... :dry:

On voit le système prévu pour la récupération par Space X :

mr-steven-fairing-catcher-ship.jpeg?rect...qui n'est pas peu large.

J'ai vu aussi passé un abstract sur le risque d'interaction avec la mature du navire... :blush:

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Le Sidearm d'Aurora Tech, validé pour des UAV jusqu'à 600 kg mais qui pourrait  être amplifié pour recevoir des appareils plus gros

https://www.gatewaycontainersales.com.au/sidearm-bringing-fire-to-the-enemy-in-a-shipping-container/

La taille actuelle du système est aussi étudiée pour pouvoir le mettre dans un container de 20 pieds.

 

Il a en fait  un précurseur :  Le Brodie Landing system  testé pendant la WW2 sur un LST avec un appareil de reconnaissance de 700 kg.

 

Brodie-Device-in-FIELD-ARTILLERY-JOURNALbrodie-rig.jpg

 

Par la suite  Brodie va déposer plusieurs brevets notamment pour récupérer des appareils à réaction (et a également développé des versions terrestres de ses systèmes.

US2488051-0.pnghttps://patents.google.com/patent/US2488051A/en?inventor=James+H+Brodie

https://patents.google.com/patent/US3163380A/en?oq=(aircraft)+(landing)++(2%2c435%2c197)+

US3163380-1.pnghttps://patents.google.com/patent/US3163380A/en?oq=(aircraft)+(landing)++(2%2c435%2c197)+

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Une Vidéo de Brodie Landing system du chargement de l'avion d'observation sur le système à son décollage, puis son "appontag" pour enfin le recharger sur le pont du LST :

Bon le système apparait bricolé mais a montré son utilité dans les dernières batailles du  Pacifique :

Citation

Ten hours into the invasion of Iwo Jima, the ship launched three Piper Cubs to spot artillery for the Marines. One aircraft crashed during takeoff, but the other planes accomplished their missions.

Later, as U.S. forces prepared to invade the heavily-defended island of Okinawa, the LST-776 and her Brodie system foiled a remarkable Japanese defense.

“L-5s and L-4s … encountered a small island that was ringed by a series of small caves with what appeared to be small railroad tracks running just beneath the surface of the waves,” recounted Roger Conner, a curator at the Smithsonian National Air and Space Museum.

The pilots reported what they saw back to the fleet. Destroyers then shelled the caves—just to be sure.

“After the island was taken it was realized that there were approximately 350 Japanese suicide boats laying with explosives in each of these caves,” Conner added.

“The purpose of these boats was to ram the rudders of the large ships in the fleet. This would disable them and allow the airborne kamikaze aircraft to come over and attack stationary targets.”

https://warisboring.com/in-the-1940s-the-u-s-navy-launched-planes-from-trapezes/

Mais quand on regarde la vidéo, on se dit que ce système était probablement compatible avec des LST qui débarquent leurs troupes, parce que l'absence de vagues leur permettait de le faire

Utiliser ce système avec un Etat de la Mer un peu chamboulé risquait d'être plus compliqué...

En ce sens le SideArm d'Aurora Tech a l'avantage d'être moins "pendouillant" sous le rail.

Et on peut imaginer que, comme beaucoup de grue marine, il y ait une correction pour les mouvements de la plateforme, ce que ne pouvait avoir le système Brodie de 1944.

Néanmoins il serait sans doute plus judicieux de monter le SideArm sur le toit d'un Hangar plutôt qu'au niveau du pont Avia...

 

 

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