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Comment se déplace un drone ?

Alors que les drones sont le résultat d’une mécanique complexe, certains utilisateurs se posent souvent la question de ce mécanicien. Qu’est-ce qui fait voler les drones ? Si je veux fabriquer mon propre drone, quels principes physiques dois-je appliquer pour le faire ressortir ? L’article d’aujourd’hui vous montre comment nos compagnons mécaniques sont conçus pour les voler.

Contenu

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  • 1 Principe de base
  • 2 Quels mouvements un drone peut-il effectuer ?
  • 3 Quels pouvoirs agissent sur le drone ?
  • 4 La forme de l’hélice selon Newton
  • 5 Que se passe-t-il si mon drone vole ?
    • 5.1 Un drone « paire »
  • 6 Conclusion

Principe de base

Le principe de base du drone quadcopter est que la rotation des hélices permet au drone de monter l’air et de le maintenir grâce à la puissance de maintenance.

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Sur le montré, différentes parties du drone sont distinguées : Les rotors A tournent dans le sens horaire, tandis que les rotors B tournent dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Il en résulte un « effet de couple zéro », c’est-à-dire que les forces qui font tourner le drone vers la gauche sont compensées par celles qui le tournent vers la droite. Chaque rotor est connecté à son propre moteur individuel, de sorte qu’il peut tourner indépendamment à différentes vitesses, selon le besoin.

Quels mouvements un drone peut-il effectuer ?

Le drone est une machine extrêmement agile qui peut se déplacer dans huit directions différentes : avant, arrière, gauche, droite et diagonale (avant gauche, avant droite, arrière gauche, arrière droite) ; sans oublier les hauteurs. Les mouvements qu’il fera seront basés sur la vitesse des différents rotors. Ainsi, nous distinguons 4 différents types de mouvements :

  • gaz ou d’étranglement (vers le haut ou ci-dessous) : Ce mouvement est effectué en augmentant la vitesse des quatre rotors à grimper ou en diminuant la descente.
  • Pas ou pas (avant ou arrière) : Ce mouvement est effectué en augmentant la vitesse des rotors de roue arrière A et B et en réduisant la vitesse des rotors avant, de sorte que le drone progresse. Pour le faire revenir, nous allons augmenter la vitesse des frontrotors et réduire la vitesse des rotors Derrière.
  • ou rouler (voler à gauche ou à droite) : le Rouler même principe que le pas, mais avec les rotors sur les côtés. Ainsi, nous augmentons la vitesse des rotors gauche et réduisons la vitesse des rotors droit pour aller à droite et vice versa.
  • Yaw ou lacet (vol panoramique) : Ici, nous allons diminuer la vitesse des rotors B et nous allons ajuster la vitesse du Augmentez les rotors A pour rendre le drone rond dans le sens des aiguilles d’une montre et faites le contraire si vous voulez voler dans l’autre sens.

Quelles forces agissent sur le drone ?

Le Larousse définit une force comme « un concept qui traduit quantitativement les interactions entre les objets et permet d’expliquer leurs déformations ou changements dans leurs mouvements ».

Il y a donc quatre forces qui interagissent avec le drone et sans lesquelles il ne peut voler :

  • La résistance correspondant à la force qui s’oppose au déplacement
  • Flottabilité correspondant à la force poussant le drone vers le haut
  • La traction correspondant à la force qui pousse le drone vers l’avant
  • La gravité correspondant à la force qui attire le drone au sol

Alors que peut soulever le drone, la puissance de l’hélice (ascenseur) doit au moins être en mesure de soulever le poids de l’avion. De même, il est rappelé qu’en position statique, la piste et l’équilibre de traction sont entre eux. C’est grâce à l’incidence , au degré d’inclinaison de la transmission, que le drone se déplace.

Un autre élément physique à considérer est la vitesse de décrochage , qui correspond à la vitesse minimale en dessous de laquelle le drone ne peut pas rester dans les airs.

La forme de l’hélice selon Newton

La troisième loi Newton explique : « L’action est toujours la même que la réaction, c’est-à-dire que les actions de deux organes sont toujours les mêmes et dénuées de sens. Cette loi permet d’expliquer la courvation des hélices d’un drone.

Comme dans le diagramme ci-dessous, la flexion des hélices mobiles produira une force verticale qui peut conduire à conduit au sol, et selon la loi de Newton, une force égale est générée qui monte. C’est cette puissance qui permet au drone de décoller.

Que se passe-t-il si mon drone vole ?

Ainsi, lorsque le drone décolle, l’ascenseur est plus grand que la gravité. La vitesse des hélices est donc assez grande pour que le drone ne s’immobilISE pas.

Lorsque le drone est en équilibre dans l’air, la force de flottabilité et la gravité sont équivalentes. Pour le faire avancer, il suffit d’incliner le drone pour que l’angle d’incidence change pour qu’il aille dans la direction désirée. Pour ce faire, certains rotors doivent réduire leur vitesse de rotation, en fonction de la direction que vous avez indiquée comme ci-dessus. Cependant, cette perte de vitesse devra être compensée par les autres rotors pour permettre au drone de maintenir la même hauteur.

Un drone « en couple »

Un point important dans le drone estl’effet de couple . Si tous les rotors tournent dans la même direction, le drone tourne constamment lui-même. Dans un hélicoptère, l’effet de couple généré par l’hélice principale est compensé par l’hélice, qui est placée à l’arrière et crée un effet « anti-couple ». Dans le drone, l’effet de couple créé par la rotation de deux rotors dans le sens horaire est compensé par la rotation des deux autres rotors dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Ainsi, en réduisant la vitesse des rotors sur le même axe et en augmentant celle des rotors de l’axe opposé, il est possible de jouer l’effet de couple et de faire pivoter le drone sur lui-même.

La vidéo suivante décrit les points abordés précédemment :

Impossible de charger https://www.youtube.com/watch?v=GVAdqcQ4jzMVideo car JavaScript est désactivé : Dynamics Quadcopter (https://www.youtube.com/watch?v=GVAdqcQ4jzM) trouve

Vous connaissez maintenant les différentes forces et phénomènes physiques qui se produisent pendant le vol de votre drone. Les technologies actuellement installées sur les drones peuvent prendre en compte certains des effets de ces forces pour rendre leur impact sur le pilotage presque nul. Cependant, ce saut technologique a une conséquence : il pèse le poids du drone, ce qui augmente la puissance nécessaire pour voler, raccourcissant ainsi la durée du vol.

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