Comment volent réellement les drones ?

Les drones multimoteurs sont maintenant courants et suffisamment avancés pour que tout le monde puisse les piloter, mais la plupart des gens ne comprennent probablement pas comment ils restent dans les airs. Comprendre la physique de base du vol de drone peut faire de vous un meilleur pilote de drone. c'est facile!

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Comment volent les hélicoptères

Nous allons commencer par quelque chose de complètement différent : les hélicoptères. Cela peut sembler un virage étrange, mais en sachant un peu comment volent les hélicoptères, il sera beaucoup plus facile de comprendre le vol des drones.

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Un hélicoptère typique a un rotor principal et un rotor de queue. D'autres conceptions existent, mais elles fonctionnent toutes pour contrôler les mêmes forces. Il s'agit d'une explication très basique de la façon dont les hélicoptères volent, mais elle correspond à notre objectif lorsqu'il s'agit de comprendre le vol des drones.

L'hélicoptère a un rotor principal qui génère une poussée vers le bas, soulevant l'engin dans les airs. Le problème est que lorsque le rotor tourne dans une direction, il exerce une force sur le corps de l'hélicoptère (merci Newton !)

Évidemment, ce n'est pas une excellente façon de voler, c'est pourquoi les hélicoptères ont une queue rotative. Ce rotor produit une poussée horizontale pour contrer le couple du rotor principal.

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Il existe des hélicoptères sans queue avec d'autres systèmes anti-couple, tels que Kamov Ka-52 russe , qui utilise deux rotors principaux tournant dans des directions opposées, connu sous le nom de disposition axiale.

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Vous êtes également susceptible de connaître l'avion CH-47 Chinook Les deux rotors principaux anti-roulis massifs de l'armée américaine se neutralisent mutuellement tout en offrant une capacité de levage massive.

Qu'est-ce que cela a à voir avec un quadricoptère ? Tout!

Drones multimoteurs et problème de couple

Si nous regardons la disposition de base à quatre plans, vous remarquerez que les quatre rotors sont disposés en X. Deux entretoises tournent dans le sens des aiguilles d'une montre et les deux autres dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Plus précisément, les accessoires avant tournent dans des directions opposées les uns aux autres et il en va de même pour les accessoires arrière. En tant que tels, les accessoires opposés tournent en diagonale dans la même direction.

Le résultat final de cet arrangement est que si tous les accessoires tournent à la même vitesse, le drone doit rester complètement immobile avec son nez fixé en place.

Utilisation du couple et de la poussée pour manœuvrer

Si vous ne souhaitez pas maintenir le nez du drone dans une position, vous pouvez utiliser ce principe d'annulation de couple pour la maniabilité. Si vous ralentissez intentionnellement certains moteurs et accélérez d'autres, le déséquilibre fera tourner tout le véhicule.

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De même, si vous accélérez les deux moteurs arrière, l'arrière du drone augmentera l'inclinaison de l'ensemble du véhicule vers l'avant. Cela est vrai pour une paire de rotors, vous pouvez donc incliner le véhicule dans n'importe quelle direction principale.

Il y a des problèmes avec cette approche! Par exemple, si vous ralentissez un rotor, vous réduisez également sa poussée et un autre rotor doit accélérer pour compenser cela. Sinon, la poussée globale chutera et le drone perdra de l'altitude. Cependant, si vous augmentez la poussée du rotor, le drone s'incline davantage, ce qui entraîne des mouvements indésirables.

La seule raison pour laquelle un quadricoptère ou un autre avion multimoteur peut voler est la résolution complexe de problèmes en temps réel effectuée par les appareils qui le contrôlent. En d'autres termes, lorsque vous dites au drone de se déplacer dans une direction spécifique dans l'espace XNUMXD, les systèmes de contrôle de vol embarqués déterminent exactement à quelle vitesse chaque moteur des rotors doit tourner pour que cela se produise.

Du point de vue du pilote, les entrées de commande sont les mêmes pour n'importe quel avion. Tout d'abord, nous avons le lacet, car le drone tourne autour de son axe vertical. Deuxièmement, nous avons le tangage, où le nez du drone monte ou descend, le faisant voler vers l'avant ou vers l'arrière. Enfin, nous avons un rouleau, où le drone se déplace côte à côte. Bien sûr, vous pouvez également contrôler la quantité de poussée, ce qui modifie l'altitude du drone.

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Tous les mouvements du drone sont une combinaison de ces mouvements. Par exemple, voler en diagonale est une combinaison de roulis et de roulis sur les commandes. Un contrôleur de vol embarqué fait tout le travail complexe de trouver comment traduire une commande, par exemple. Positionnez le nez à certains régimes moteur.

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