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1 L importance du vent dans l opéra4on d un aéronef sans pilote V André Verville, a.-g. Kildir Technologies, Lévis, Qc. Canada (kildir.com) 1. Les capacités des aéronefs légers 2. Les capacités du pilote 3. Les mécanismes d assistance 4. Effets sur l orientation de la caméra 5. L énergie cinétique du vent 6. Les risques au décollage et à l atterrissage 7. Les risques en vol 8. Les critères de vent d un aéronef léger Kildir Technologies Droits réservés 2 1

2 ! La vitesse maximale de l aéronef Se situe généralement entre 40 et 100 km/h Caractéristique d un aéronef que tout pilote doit connaître Vent supérieur à la vitesse maximale = pas de retour possible! Pour un aéronef de type avion (à ailes fixes): L aéronef doit s incliner pour contrer la composante latérale du vent roulis (roll) L aéronef doit «craber» - s orienter dans une direction différente de celle du déplacement) pour contrer la composante latérale du vent lacet (yaw) L aéronef a une vitesse minimale par rapport au vent (airspeed) La vitesse minimale de l aéronef par rapport au sol:! Est soustraite de la composante du vent dans le sens de l aéronef pour un vent de face! S ajoute à la composante du vent dans le sens de l aéronef pour un vent arrière Un changement brusque de direction de l aéronef ou de direction du vent (cisaillement) peut entraîner la perte de portance minimale des ailes et le décrochage (chute et reprise éventuelle par l augmentation de vitesse) Vent 3! Pour un aéronef à ailes rotatives: L aéronef doit s incliner pour contrer la composante latérale du vent L aéronef n a pas à «craber», mais il penche dans ses axes de roulis et de tangage La vitesse et la direction du vent n a pas d incidence sur la capacité de l aéronef à se maintenir en vol. Il contrôle sa portance par la vitesse de rotation de ses rotors. Les vents contraires peuvent allonger le temps de retour jusqu à le rendre impossible pour la durée de vol restante des batteries! Le poids de l aéronef Plus un appareil est lourd, plus il est en mesure de résister au vent A contrario: les drones jouets sont presque impossibles à faire voler à l extérieur! Son aérodynamisme La section exposée et la traînée sont des facteurs importants Le Observer-6, à cause de son poids et de sa structure fine en aluminium, est avantagé 4 Kildir Technologies Droits réservés 2

3 ! Le pilote n est pas dans l appareil: Il ne peut pas se servir de son sens de l équilibre Il ne peut pas se servir de la ligne d horizon comme référence La consultation de ses «instruments» ne peut se faire sans perdre momentanément le contact visuel avec son aéronef Le mode immersif (FPV), avec ses options de télémétrie et horizon artificiel en surimpression vidéo est interdit, à moins d avoir des observateurs visuels! Le pilote voit l aéronef circuler dans son environnement: À courte distance, la vision stéréoscopique fonctionne bien À plus de 50m, seule la dimension relative de l aéronef par rapport à son environnement permet d estimer les distances À plus de 50m, le pilote peut quand même bien juger les mouvements hautbas et gauche-droite par rapport à lui Peu de moyens de bien juger les mouvements de l aéronef dans le sens prèsloin de la ligne de visée! Le vent ajoute un niveau de complexité! On a quelquefois des informations «audio» de l ordinateur de contrôle ou de la télécommande, ça peut aider 5! Utilisent les senseurs embarqués: Plateforme inertielle pour l assiette de l aéronef Altimètre pour le contrôle d altitude Boussole pour le contrôle directionnel GPS et boussole pour le contrôle de position! Stabilisent l aéronef! Sont en boucle de rétroaction rapide! Réactions généralement plus rapides qu un pilote en télépilotage! Parfaits pour la gestion des bourrasques et vents changeants! Peuvent amener un pilote aux limites de l aéronef sans qu il le réalise 6 Kildir Technologies Droits réservés 3

4 ! Caméra solidaire de l aéronef Verticalité de la photographie compromise Vents réguliers: toutes les photos penchent dans le même sens Bourrasques: les photos prennent différentes directions Peut compromettre le recouvrement latéral ou longitudinal Dans le cas d un avion, photos pivotées par le mouvement de lacet (crabe) de l aéronef! Caméra gyro-stabilisée (2 ou 3 axes) Verticalité de la photographie maintenue Correction d assiette maintenue en tout temps Photos maintenues dans l axe de vol de l aéronef 7 E = 1/2 m v 2 où m=masse de l air et v = vitesse du vent! L énergie croît avec le carré de la vitesse! La masse de l air change avec la température (air froid plus dense)! À partir de 20 km/h, l énergie contenue dans le vent croît de manière importante! Vent doublé = Énergie quadruplée! 8 Kildir Technologies Droits réservés 4

5 ! Pour un avion (aéronef à ailes fixes): Un vent régulier et faible peut être un allié! facilite le décollage! ralentit l atterrissage Mais il peut aussi nuire:! Si l axe de l atterrissage n est pas le même que l orientation du vent Le vent ralentit ou devient turbulent à proximité du sol Un vent irrégulier change la portance et va compliquer l atterrissage! Pour un hélicoptère ou un multicoptère (ailes rotatives): Généralement peu de problèmes au décollage si ça se fait promptement Un vent régulier et faible pose peu de problème à l atterrissage Un vent irrégulier ou avec bourrasques peut rendre l atterrissage automatique problématique ou désastreux Un vent irrégulier ou avec bourrasques sollicite les réflexes du pilote Vitesse latérale au moment de l atterrissage = bascule et contact des hélices avec le sol 9! Quand la vitesse du vent approche les limites de vitesse de l aéronef Facteur de sécurité minimal de 2x! Quand le milieu est turbulent et comporte des bourrasques Facteur de sécurité de 2x par rapport aux maximum des bourrasques! La vitesse du vent au sol et à la hauteur de l aéronef n est pas la même Quelquefois, on a un vent 2x plus élevé à l altitude de l appareil! Un appareil en difficulté se sauve à la vitesse du vent! Plus le vent est important, plus le temps de réaction à une situation imprévue est court! On doit faire en sorte que le retour se fasse le vent dans le dos 10 Kildir Technologies Droits réservés 5

6 km/h! La plage décisionnelle se situe entre 15 et 20 km/h! Vent < 15 km/h vol sécuritaire! 15 km/h < Vent < 20 km/h risques! Vent > 20 km/h danger! Plus on vole haut, plus on élimine les vols à plus de 15 km/h! Plus il fait froid, plus on resserre nos critères Kildir Technologies Droits réservés 6