Objectifs et Cahier des Charges

Lors du lancement du projet, tout était très flou. Aucune idée ne semblait prendre le pas sur une autre. Mais au fur et à mesure des recherches, des idées apparurent et le drone prit des formes plus où moins saugrenues jusqu'à en arriver où il en est aujourd'hui.

Evolution de la structure du drone

Un début entre deux...

En juin 2003 après une année de pré-étude, nous avons proposé au jury de sélection des projets et d'attribution des financements deux concepts différents. Le premier, à voilure fixe, était constitué d'une "aile volante" classique avec des winglets aux extrémités distales, le second à voilures tournantes avait la forme d'une "soucoupe" quadri-rotors basculant.

 

Concept de

 

C'est cette seconde machine qui a retenu l'attention du jury compte-tenu de son potentiel à effectuer deux types de vols stationnaires (à plat, ou sur la tranche), ainsi qu'un vol à haute vitesse bénéficiant de la portance de la structure en forme de disque.

 

Concept du quadrirotor à moteurs orientables

Concept du quadrirotor à moteurs orientablesConcept du quadrirotor à moteurs orientables

 

 

Une suite encourageante

Les deux années qui ont suivi nous ont amené à faire évoluer notre concept :

  • Les quatre propulseurs initialement envisagés ont laissé leur place à deux mini-turbines (hélices carénées à haute vitesse de rotation) suffisamment puissantes pour supporter le poids de l'engin.

  • la mono-voilure plane à contour circulaire est devenue double (à la manière d'un bi-plan) pour augmenter la force de portance. Un décalage des bords d'attaque proche de celui d'un "pou du ciel" et des extrémités jointives (winglets communs) lui ont donné son aspect d'aile cylindrique inclinée. Une première ébauche segmentée a ensuite rapidement laissé place à un design continu pour lequel il nous était possible de réaliser les moules grâce à nos centres d'usinage à commande numérique.

Concept de voilure en V à moteurs orientablesConcept de voilure en V à moteurs orientables

Concept de voilure cylindrique à moteurs orientables

Usinage des mastersUsinage des masters

 

 

Un prototype à aile cylindrique inclinée mono-moteur

Une telle géométrie de voilure étant totalement nouvelle dans le monde de l'aéronautique, nous l'avons dimensionné arbitrairement et empiriquement, nous inspirant de nos expériences personnelles. Puis une campagne d'essais en vol nous a permis de connaître son comportement. L'identification de ces caractéristiques a confirmé notre première impression puisqu'en deux semaines d'essais nous avons été en mesure d'en maîtriser le vol.

 

Mais là la progression fut méthodique, il n'était pas sérieux de tester la voilure directement avec la propulsion par bi-turbines. Nous avons tout d'abord motorisé l'aile avec un moteur thermique de modélisme classique en position centrale (à la future place du module des caméras de vision). L'aile se contrôlait avec un empennage et des ailettes latérales, puis enfin directement grâce à des volets placés sur le bord de fuite des ailettes latérales.

 

1er prototype à voilure cylindrique avec propulsion thermique1er prototype à voilure cylindrique avec propulsion thermique

 

C'est avec cette version d'appareil, dont nous maîtrisions le vol, que nous avons participé au concours en septembre 2005.

 

Cahier des charges

Mis à part la forme du drone, nous avons du mettre en place une série de caractéristiques à tenir lors du projet. Et pour nous aider, nous nous sommes en partie aligné sur le règlement officiel du concours de l'ONERA / DGA 2005. Règlement officiel

 

Caractéristiques principales attendues :

  • Envergure : 70 cm

  • Masse en vol : 2 kg

  • Charge utile : 300 à 500 g - Poussée : 2 x 15 N

  • Vitesse maxi : 100 km/h

  • Décollage et atterrissage vertical

  • Vol stationnaire stabilisé de courte durée

  • Distance à parcourir : 10 km

  • Pilotage ergonomique hors-vue / stéréovision

  • Suivi de trajectoire GPS

  • Autopilote

  • Stabilisation automatique

  • Transmission bidirectionnelle

  • Portée : 3 à 4 km