MICRO DRONES (en FRANCAIS)

Les Micro Drones

19 sept 2002, remis à jour le 21 septembre 2002

Remise à jour du 18 juin 2005

Source :

http://www.aerovironment.com/area-aircraft/prod-serv/bwidpap.pdf

C‘est avec une certaine stupeur que j’ai découvert sur le web, grâce à mon ami Christophe Tardy, le développement des mini-drones. Le lecteur intéressé trouvera un article (en anglais) en format pdf intitulé “Développement du Micro véhicule aérien Veuve Noire”. En anglais MAV ou “micro air vehicule”. Les performances de tels engins vous laissent … sans voix. Il est vrai que sur le web on en découvre tous les jours. Ces objets ressemblent à des jouets mais sont tout sauf cela. La Veuve Noire fait 15 cm d’envergure. L’article se réfère à des essais datant d’août 2000, c’est à dire il y a deux ans. La finalité est évidemment militaire.

La Veuve Noire

Ces essais se situent au terme d’un programme de développement qui s’est étalé sur quatre ans. La cahier des charges de cet appareil est stupédiant :

– Envergure : moins de 15 cm
– Poids : moins de cent grammes
– Charge utile : douze grammes
– Caméra vidéo embarquée de 2 grammes transmettant des images en couleur à distance
– Vitesse 55 km/h
– Durée du vol : 30 minutes
– Propulsion électrique, par batterie.
– Rayon d’action (vis à vis des communications) : 2 km
– Pilote automatique embarqué permettant à une personne non entraînée de mettre l’appareil en oeuvre. Contrôle du vol par microprocesseur embarqué.
– Le système de contrôle du vol et de gestion des communications radio pèse 5 grammes.
– Les micro-moteurs agissant sur les deux gouvernes, un plan horizontal et une gouverne centrale verticale pèsent chacun un demi-gramme.

C‘est la Rand corporation qui a lancé une étude de faisabilité de micromachines volantes en 1993. Il est précisé que les militaires envisagent le développement d’engins atteignant un tel degré de miniaturisation qu’ils pourraient avoir la taille d’un insecte volant ou rampant. Dans la mesure où notre époque est celle des nano-technologies, comment s’étonner de voir apparaître des “nano-robot” et une “nano-aéronautique”. Il n’existe aucune limite à cette implosion théorique des tailles des objets, sinon les dimensions moléculaires et atomiques. Pour qui sait créer des “nano-pompes” de quelques microns de diamètre des engins de quelques millimètres sont “gigantesques”.

Plusieurs universités ont été impliquées dans ce programme de développement de micromachines, d’une “microaéronautique, entre autre celle de Floride et d’Arizona. Les objectifs définis étaient de pouvoir amener une charge utile de trente grammes sur une cible située à 600 m de distance, la machine pouvant rester en vol au moins deux minutes. Au terme de ce programme une machine a été testée avec succès en août 2000 avec les performances suivantes :

– Masse : 80 grammes (…)
– Envergure : 15 cm
– Motorisation par moteur électrique en prise directe sur l’hélice (en fibre de carbone. Possède un rendement de 83 %, tandis que le moteur a un rendement de 70 %).
– Durée du vol : trente minutes (…)
– Vitesse 55 km/h, ce qui donne une distance franchissable théorique de 27 kilomètres et un rayon d’action de treize kilomètres.
– Capable de retransmettre les données acquises à 1,8 kilomètres ( limite de son rayon d’action actuel), sur seize canaux.
– Altitude de vol : 250 mètres. C’est une altitude d’évolution-type pas cela ne correspond évidemment pas à un plafond.
– Masse du transmetteur de signaux vidéo : 1,4 gramme. Résolution en mode couleur : 510 par 488 pixels.
– Puissance requise par ce transmetteur : 550 milliwatts.
– Puissance du signal : 100 milliwats en 2,4 gigahertz.
– Fréquence de travail de la télécommande : 433 MHZ
– Charge utile : douze grammes
– Faible prix de revient global.

Les batteries au lithium sont d’un faible prix de revient et extrêmement fiables. Le vol s’effectue les neuf dixièmes du temps à vitesse constante, ce qui simplifie les problèmes d’optimisation aérodynamique. Le moteur électrique pèse 7 grammes. La groupe motopropulseur délivre une traction de 10 grammes en tournant à cinq mille tours minute. Les essais dans une soufflerie de 50 x 50 cm de diamètre on conduit à une mesure de rendement de l’hélice de 83 % alors que les calculs sur ordinateur en avaient prédit 82.. L’aile est en polystyrène expansé, plus un revêtement et des éléments de structure, le tout étant collé. Les revêtements sont en Kevlar. Les dérives verticales sont en balsa. Le système d’acquisition et de transfert des données connectées pendant le vol a été conçu pour 16 canaux. En mode stockage l’ensemble du dispositif tient dans un attaché case (on pense à James Bond).

Le “mini-avionneur”, le constructeur de modèles-réduits (que j’ai été) sera surpris par la forme de l’engin. Pas d’ailerons, une aile à très faible allongement. La réponse est simple. On a priorisé la compacité de l’objet au détriment de ses performances purement aéronautiques (qui impliqueraient un allongement important). L’absence d’empennage : les systèmes de stabilisation purement aéronautiques sont limités au strict minimum. Cette machine est impilotable manuellement. Mais cela ne doit pas surprendre et n’est que la conséquence des progrès des “asservissements”, des contrôles automatiques d’attitude. L’être humain a des performances très limitées dans ce domaine. Ses “senseur”s sont peu performants et offrent des temps de réaction longuets. Vous connaissez le coup du billet de banque qu’on place comme dans la figure A, qu’on lâche et que le sujet est alors imcapable de rattrapper, tout simplement parce le délai qui s’écoule entre la captation du signal “billet en mouvement” et celui de l’arrivée de l’ordre “fermer la main” est supérieur au temps de chute du billet.

LA SUITE DE L’ARTICLE ===> http://www.jp-petit.org/Divers/Micro_Drones/Black_Widow.htm

Image suivante, en B une vedette qui se sustente à altitude constante et à grande vitesse sur des ailerons : impilotable par l’homme.