021 - Connaissances Générales des drones
Contenu réel de ce document accessible en compte completEn montage en série, les Volts s'ajoutent.
Les hélices ont toujours un sens de rotation, horaire (CW) ou anti-horaire (CCW). Vous devez respecter ce sens en montant une hélice sur un moteur, s'il tourne en sens horaire, vous mettrez une hélice prévue pour tourner en sens horaire.
Le dispositif de protection des tiers limite à 69 joules l'énergie d'impact suite à une chute libre depuis la hauteur maximale d'opération.
En cas d'indisponibilité des barrières virtuelles (panne, mode de vol dans lequel les barrières sont inactives), le vol ne doit pas être entrepris ou, le cas échéant, doit être interrompu.
A l'examen, les questions ne portent que sur les batteries LiPo (Lithium Polymère).
En raison de la grande réactivité du lithium, notamment à l'eau, l'air, l'oxygène ou l'azote, il est important de prendre quelques précautions lors de l'emploi de batterie LiPo dans nos drones.
La puissance s'exprime en Watt.
Capteurs :
Les dispositifs qui empêchent un aéronef non captif de sortir d'une zone de vol définie, ou qui informe le télépilote, peuvent être une barrière virtuelle, une alarme sonore ou une alarme visuelle.
- un drone évolue de manière 'autonome' lorsqu'il évolue de manière automatique et qu'aucun télépilote n'est en mesure d'intervenir sur sa trajectoire.
- un drone évolue sous contrôle 'manuel' lorsque sa trajectoire résulte à tout instant de commandes d'un télépilote transmises en temps réel.
Il ne faut pas confondre avec la lettre C que l'on retrouve sur les batterie, associée avec un chiffe (35, 45, etc...) qui correspond à la capacité maximale de décharge continue de la batterie (le taux de recharge/décharge).
Il faut également disposer d'un dispositif automatique qui empêche un drone de dépasser une altitude ou une hauteur maximale programmable, même en cas de commande du télépilote ou d'activation d'un plan de vol automatique. Ce dispositif ne doit pas pouvoir être surpassé par le télépilote.
1 pouce = 2,54 cm.
- dispositifs de protection des tiers : Pour le scénario S3.
35C correspond donc à un taux de décharge de : 35 x 5 A = 175 A.
- une alarme sonore qui se déclenche lors de la descente
- un drone évolue de manière 'automatique' lorsque son évolution en vol a été programmée avant ou pendant le vol et que le vol s'effectue sans intervention d'un télépilote.
Une batterie se compose de plusieurs éléments (cellules) connectés le plus souvent en série.
11,1 x 5,2 Ah = 57,7 W.
R = valeur de la résistance, en Ohm .
La capacité d'une batterie est donnée en Ampères.heures
- un systèmed'arrêt des moteurs
- dispositifs de limitation d'espace :
Batteries :
La télécommande permet le pilotage en mode manuel, automatique ou autonome :
Pour cette même batterie, il est possible de calculer sa puissance :
Si une perte de la liaison de commande et de contrôle survenait, un système automatique active la mise en oeuvre d'une procédure d'attente ou débute une procédure d'atterrissage.
Un dispositif qui empêche un aéronef de sortir d'une zone de vol définie, ou qui en informe le télépilote, est obligatoire pour le scénario S2.
Système de pilotage :
Ces deux valeurs sont exprimés en pouces.
Au cours du vol, le télépilote doit vérifier que le signal est suffisamment fort et que le drone est en portée de réception pour en conserver le contrôle. La force et la qualité du signal sont en général indiquées sur la télécommande.
Dans le cadre de l'utilisation d'un parachute comme dispositif de limitation d'impact, la hauteur maximale perdue, avant stabilisation, doit être inférieure ou égale à 15 mètres.
- la longueur des pales (le diamètre)
Hélices :
En scénarion S2, un dispositif d'enregistrement installé à bord du drone doit conserver les paramètres essentiels du vol (au minimum la localisation, l'attitude de l'aéronef et la qualité du signal de commande et de contrôle) afin de permettre une analyse des 20 dernières minutes du vol.
Moteurs et contrôleurs (ESC) :
Généralités et définitions d'électricité :
Capteur de pression et accéléromètre : traité en instrumentation, module 022.
L'intensité s'exprime en Ampère.
Systèmes électriques :
Sur un drone de type 'avion' le risque est diminué mais reste bien présent car la capacité à planer est parfois très limitée.
Il faut également pouvoir tester au sol le système de déclenchement du dispositif de protection des tiers. Ce système doit pouvoir se déclencher même en cas de panne de télécommande principale.
Sur un drone de type 'hélicoptère', la panne peut être critique s'il s'agit de l'entrainement du rotor anti-couple, si c'est l'entrainement du rotor principale qui est touché, il est possible de le poser en 'auto-rotation', mais cette manoeuvre demeure tout de même délicate.
Équipements Obligatoires :
U = R × I
Par exemple, pour une batterie LiPo 3S de 5200 mAh, nous avons 3 éléments montés en Série, nous aurons donc une tension de 3 x 3,7 V = 11,1 Volt.
- uneliaison et une alimentation indépendantes
4S LiPo de 5000 mAh 35 C.
Les hélices présentent généralement deux valeurs :
- enregistrement des paramètres (boite noire) :
La barrière virtuelle fonctionne sur le principe de distance par rapport à un point fixe ou d'un polygone paramétrable.
35C indique que la batterie peut être déchargée à une puissance équivalente à 35 fois la capacité en Ampère de la batterie, et ce de façon continue.
Pour une masse supérieureà 4 kg et jusqu'à 8 kg maximum, toute charge comprise, ils doivent êtredotés d'un dispositif de protection des tiers comprenant en plus :
75 / 15 = 5 Ah.
Pour une batterie ayant les caractéristiques suivantes :
La télécommande permet au pilote de contrôler la trajectoire du drone. La liaison avec le drone est assurée à travers des protocoles de communication sur des gammes de fréquences dédiées et autorisées.
L'ESC assure le pilotage de l'alimentation des moteurs pour garantir un fonctionnement souple et conforme aux ordres du télépilote et/ou du pilote automatique (fonction de stabilisation). Associé à l'ESC, le contrôleur de vol assure l'intégration de toutes les données de l'environnement du drone afin d'élaborer ses ordres de commandes aux ESC, permettant la stabilité en continue du vol et la conversion des ordres du télépilote aux ESC.
Généralement, les informations de commande de la trajectoire sont transmises sur la fréquence de 2,4 GHz. Cette fréquence est commune avec celles utilisées pour le Wi-Fi. C'est pourquoi des interférences entre la télécommande et le drone peuvent exister lors de vol en zones urbaines et/ou peuplées.
Pour l'examen on retiendra qu'un élément de batterie a une tension de 3,7 Volt.
-un système d'éjection ou d'extraction actif (non basé uniquementsur la gravité) si utilisation d'un parachute
Il existe différentes compositions de batteries, avec des éléments montés (branchés/connectés) en série et/ou en parallèle, il faut retenir que :
Sur un drone de type 'multirotor', les moteurs assurent à la fois la sustentation et le déplacement d'un drone. Leur rôle est donc critique et d'eux dépendent la sécurité du drone.
Loi d'Ohm : le lien entre la valeur R d'une résistance, la tension U à ses bornes et l'intensité I qui la traverse.
Pour prolonger leur durée de vie, stockez les chargées à environ 50% de leur capacité. Afin d'éviter tout risque d'incendie, ne les laissez pas dans votre drone et stockez les dans un endroit propre, à l'abri du soleil ou d'une source de chaleur et à température modérée (15 à 25° par exemple).
La capacité est égale aux Watts divisés par le voltage, par exemple pour une batterie de 15 V et d'une puissance de 75 W, elle aura une capacité de :
Comme les ailes d'avions, le dessous de la pale s'appelle l'intrados, le dessus l'extrados, l'avant le bord d'attaque (il affronte le vent relatif!) et la partie arrière le bord de fuite.
A la fin de votre mission de télépilotage, retirez et inspectez les batteries pour vérifier qu'elles n'ont pas gonflé et sont en bon état, si votre batterie est gonflée, elle présente un danger et ne doit être ni rechargée ni utilisée.
I = intensité qui traverse la résistance, en ampère (A).
- le pas géométrique des pales
Les moteurs sont généralement de type brushless (sans contact) : leur rotation est provoquée par l'alimentation séquentielle d'électro-aimants fixes qui vont attirer chacun à leur tour les aimants mobiles en rotation du moteur. Le pilotage de l'alimentation des aimants est une fonction critique pour garantir le bon fonctionnement des moteurs. Cette fonction est assurée par l'ESC (Electronic Speed Controller), on en trouve un par moteur.
Puissance = Volts x Ampères
U = tension aux bornes de la résistance, en volt (V).
les drones de masse supérieure à 2 kg et jusqu'à 4 kg, toute chargecomprise, doivent être équipé d'un dispositif de protectiondes tiers, comme un parachute avec fusée ou catapulte d'extraction par exemple.
Connu pour sa faible masse et son énergie massique élevée, le lithium est un métal dont les propriétés chimiques permettent d'accumuler puis de restituer de l'énergie électrique.
La tension s'exprime en Volt.
En montage en parallèle, les Ampères s'ajoutent.