Par Lauren Nagel
Les drones et eVTOL les plus lourds d'aujourd'hui peuvent transporter des milliers de livres, sous forme de passagers, de marchandises et bien plus encore. Mais comment déterminer la charge qu'un drone peut transporter ?
La charge qu'un drone peut transporter dépend avant tout de la poussée générée par ses hélices.
En une phrase : la charge qu'un drone peut transporter est égale à la différence entre la poussée totale du drone et la poussée nécessaire à son vol.
Cette valeur varie selon le type de vol que le drone est destiné à effectuer, comme nous le verrons plus loin.
Dans cet article, nous aborderons les sujets suivants :
- Le rapport poussée/poids du drone
- Les exigences de poussée pour les opérations de base
- Comment calculer la charge qu'un drone peut transporter
Figure 1 : Un drone transportant du fret
Rapport poussée/poids du drone
Lorsqu'un drone est en vol stationnaire (en l'absence de vent), la poussée générée est égale au poids du drone :
Prenons par exemple un drone d'une masse de 35 kg :
Les hélices du drone doivent donc générer une poussée de 343 N, soit 35 kgf, pour qu'il puisse rester en vol stationnaire. Si nous construisons un quadricoptère avec quatre hélices, cela représente 86 N, soit environ 9 kgf par hélice.
Mais ce n'est pas si simple, car dans la plupart des cas, le drone doit aussi décoller et manœuvrer, ce qui nécessite une accélération et une poussée plus importante.
Cliquez ici pour en savoir plus sur les méthodes statiques et dynamiques d'équilibrage des hélices de drone
Poussée nécessaire aux opérations de base
Une règle générale veut que, pour la plupart des drones, les hélices capables de générer une poussée deux fois supérieure à celle nécessaire au vol stationnaire offrent un contrôle suffisant pour la majorité des opérations. Pour un contrôle stable, visez un rapport poussée/charge de 2:1.
Cette règle s'explique par le fait que les drones ne volent pas toujours en ligne droite et à l'horizontale dans des conditions réelles. Les rafales de vent, les turbulences et les mouvements rapides nécessitent une poussée supplémentaire pour tourner ou accélérer. Pour cela, les moteurs du drone exercent une force supérieure d'un côté par rapport à l'autre. Si vous construisez un drone destiné à la surveillance, à la vidéographie ou au vol de loisir, cette règle est donc assez simple à suivre.
Pour notre drone de 35 kg, chaque hélice devrait donc générer environ 18 kgf de poussée afin d'assurer un contrôle stable.
Figure 2 : IF1200, drone de levage lourd
Comment calculer la charge qu'un drone peut transporter
Supposons que nous voulions que notre drone transporte une charge en plus de son propre poids. Il nous suffit de déterminer la masse supplémentaire à transporter, puis de vérifier que les hélices peuvent générer suffisamment de poussée.
Supposons que nous voulions que notre drone de 35 kg transporte une charge de 5 kg, pour un poids total de 40 kg.
Si nous utilisons la même formule que précédemment :
Nous constatons que notre quadricoptère doit générer une poussée de 40 kgf pour rester en vol stationnaire, ou de 80 kgf pour assurer un contrôle stable. Répartie entre quatre hélices, cela représente 20 kgf par hélice.
Il existe plusieurs méthodes pour vérifier que nos hélices peuvent générer chacune une poussée de 20 kgf. Elles sont présentées dans cet article sur le calcul et la mesure de la poussée des hélices.
Conclusion
En conclusion, la charge qu'un drone peut transporter dépend de plusieurs facteurs, mais surtout de la poussée générée par ses hélices.
Il existe plusieurs façons d'estimer si vos hélices peuvent générer suffisamment de poussée, mais seuls des essais appropriés permettent d'en avoir la certitude.
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