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Mastering the design of highly flexible solar powered UAV: towards the concept of High Altitude Pseudo‐Satellite (HAPS)

Maîtriser la conception des drones solaires à voilure souple : vers l’avènement des pseudo-satellites à hautes altitudes (HAPS)


Bertrand Kirsch
Centre de Recherche de l’Armée de l’Air
France

Olivier Montagnier
Centre de Recherche de l’Armée de l’Air
France



Published on 15 May 2018   DOI : 10.21494/ISTE.OP.2018.0252

Abstract

Résumé

Keywords

Mots-clés

Initiated in the 1950s with the invention of photovoltaic cells, the almost unlimited endurance high altitude solar drone concept is still under heavy development because of persistent technological barriers. The low propelling power extracted from solar sources involves a specific design of an airframe consisting of a very lightweight and flexible airframe particularly vulnerable to destructive interactions. The latter fall within the scope of aeroelasticity, a discipline between aerodynamic and structural mechanics. This article illustrates the transdisciplinary approach required to achieve such a challenging goal and presents innovative solutions based on research work. These should enable commercial exploitation of such a concept and then fill the gap between conventional HALE drones and satellites in the field of observation and telecommunication.

Initié dans les années 1950 avec l’invention des cellules photovoltaïques, le concept d’un drone solaire de haute altitude à endurance quasi-illimitée fait toujours l’objet d’une recherche active en raison de verrous technologiques persistants. La faible puissance propulsive extraite de la source solaire impose une architecture très particulière d’un tel aéronef avec notamment une voilure très allongée et très souple particulièrement vulnérable à des interactions destructrices. Ces dernières relèvent du domaine de l’aéroélasticité, discipline à l’interface entre l’aérodynamique et la mécanique des structures. Le présent article illustre ainsi l’approche nécessairement transdisciplinaire de ce défi technologique et présente des solutions innovantes issues de la recherche. Celles-ci devraient à terme permettre l’exploitation commerciale de ce concept capable de combler dans le domaine de l’observation et des télécommunications un creux capacitaire entre les actuels drones conventionnels de haute altitude et les solutions satellitaires.

HALE UAV HAPS solar energy aeroelasticity flutter endurance

Drone HALE HAPS énergie solaire aéroélasticité flutter endurance