Comment un drone tourne sur Lui-même ?

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.

Principe de base

Le principe de base du drone quadcoptère est que la rotation des hélices permet au drone de monter et de tenir dans l’air grâce à la force d’aspiration.

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Dans l’image montrée, plusieurs 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 nul », c’est-à-dire que les forces qui exécutent le drone à 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 effectuera sont effectués par la vitesse des différents rotors. Ainsi, nous distinguons 4 différents types de mouvements :

  • Gaz ou manette (vers le haut ou vers le bas) : Ce mouvement est effectué en augmentant la vitesse des quatre rotors à monter ou en diminuant la descente.
  • Pas ou pas (avant ou arrière) : ce mouvement se produit en augmentant la vitesse de Derrière les rotors A et B et celui des frontrotors diminue, de sorte que le drone progressera. 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 Yaw (vol panoramique) : Ici, nous réduisons la vitesse des rotors B et augmentons la vitesse des rotors A pour piloter le drone dans le sens horaire et faire le contraire si vous voulez le voler dans l’autre sens.

Quelles forces agissent sur le drone ?

Le Larousse définit une force comme « un concept qui affecte quantitativement les interactions entre et autour des objets. permettent 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 tire le drone au sol

Pour que le drone puisse décoller, la puissance de l’hélice (ascenseur) doit au moins être capable 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 va bouger.

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 le montre le diagramme ci-dessous, la courvation des hélices mobiles crée une force verticale qui va au sol, et selon la loi de Newton, une force égale est produite 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 de l’hélice est donc assez grand pour que le drone ne s’immobilisait 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 doit être compensée par les autres rotors afin que le drone puisse garder 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 de l’hélice principale est compensé par l’hélice à l’arrière, ce qui crée un « anticouple » effet. 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 : Quadcopter Dynamics (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 qui sont maintenant installées sur les drones peuvent tenir compte de certains effets de ces forces à leur impact sur le pilotage. Celui-ci Cependant, le 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.