Par Lauren Nagel
De nos jours, les drones semblent être partout : ils livrent des colis, inspectent des bâtiments, filment des films et bien plus encore.
Alors qu'ils deviennent de plus en plus courants, il peut être utile de savoir identifier les différents types de drones que vous voyez.
Ce guide vous aidera à différencier les différents types de drones et d'UAV.
Dans cet article, nous explorerons :
- Définitions des drones (UAV vs Drone vs UAS vs RPAS)
- Drones à voilure fixe, à voilure tournante et à propulsion assistée
- Sources d'énergie (électrique, solaire, essence, hybride, hydrogène et recharge laser)
- Types de drones tels que les hélicoptères, quadricoptères, eVTOL, et plus encore
Figure 1 : Drone quadricoptère DJI Mavic 3 Pro en action (Source)
1. Définitions des drones (UAV vs Drone vs UAS vs RPAS)
Un « drone » est défini par le dictionnaire Merriam-Webster comme « un aéronef ou un navire sans pilote guidé par télécommande ou par des ordinateurs embarqués ».
Ce terme est utilisé de manière interchangeable avec « véhicule aérien sans pilote » (UAV), qui partage la même définition.
Dire que l'aéronef est « sans pilote » fait strictement référence au fait que le pilote n'est pas à bord, car les drones transportant des passagers s'avèrent déjà tout à fait réalisables. Cela devient un peu plus complexe lorsque nous commençons à parler des eVTOL, mais nous aborderons ce point dans une section ultérieure.
Il est également important de noter que « drone » et « UAV » désignent généralement uniquement l'aéronef lui-même, tandis qu'il existe d'autres termes qui incluent tous les composants permettant au drone de voler : UAS et RPAS.
Un UAS (système d'aéronef sans pilote) est défini comme « un aéronef et ses éléments associés exploités sans pilote à bord ».
La définition de RPAS est plus détaillée et fait référence à « un système d'aéronef télépiloté, sa ou ses stations de télépilotage associées, les liaisons de commande et de contrôle requises et tout autre composant spécifié dans la conception de type ».
La principale différence entre les deux, selon l'OACI, est qu'en pratique, les UAS doivent bénéficier d'aménagements spéciaux de l'espace aérien et être maintenus à l'écart des autres aéronefs, tandis que les RPAS peuvent être intégrés dans l'espace aérien aux côtés d'aéronefs pilotés.
La différence technique entre les deux est que les RPAS ne peuvent être pilotés qu'à partir d'une station de télépilotage (RPS), alors que les UAS peuvent être pilotés à partir d'une RPS ou d'une station de contrôle au sol (GCS).
2. Drones à voilure fixe vs à voilure tournante vs à propulsion assistée
Tout comme les aéronefs pilotés, les drones peuvent être classés en fonction de la structure de leurs surfaces génératrices de portance.
Drones à voilure fixe
Figure 2 : UAV à voilure fixe JUMP 20 d'AeroVironment (source)
Tout d'abord, comme leur nom l'indique, les drones à voilure fixe ont des ailes qui ne bougent pas ; elles sont fixées au corps du drone. Ils peuvent avoir des surfaces de contrôle qui tournent et pivotent, comme des ailerons et une gouverne de direction, mais les ailes elles-mêmes sont fixes. La figure 2 montre un tel exemple, le JUMP 20 d'AeroVironment, qui présente une conception unique combinant des capacités de décollage et d'atterrissage verticaux (VTOL) avec l'efficacité d'une voilure fixe. Dans ce système, la portance est générée par la forme aérodynamique des ailes pendant le vol vers l'avant, tandis que des rotors verticaux dédiés permettent le vol stationnaire et le décollage sans avoir besoin d'une piste.
Les avantages des drones à voilure fixe sont que leur forme aérodynamique leur permet de rester en l'air pendant de longues périodes, ce qui leur permet de couvrir de vastes zones et d'être économes en énergie. C'est idéal pour les missions qui nécessitent que le drone soit en vol pendant des heures ou des jours, comme la surveillance et la surveillance climatique.
Lecture complémentaire : Comparaison des systèmes d'alimentation des UAV
Les principaux inconvénients sont la courbe d'apprentissage abrupte pour les opérateurs, l'espace important requis pour le décollage et l'atterrissage, et le fait qu'ils ne peuvent pas rester en vol stationnaire.
Drones à voilure tournante
Pour les drones à voilure tournante, les pales du rotor tournent autour d'un mât central, forçant l'air vers le bas et créant la portance verticale nécessaire pour que l'aéronef puisse décoller. Tous les aéronefs à décollage et atterrissage verticaux (VTOL) entrent dans cette catégorie, y compris les petits et grands hélicoptères et les multicoptères. Les drones à voilure tournante peuvent avoir un seul rotor ou même plus de 16 rotors générant une poussée.
Les avantages des drones à voilure tournante sont qu'ils sont plus simples à utiliser au début et qu'ils peuvent faire du vol stationnaire, ce qui leur permet de remplir une grande variété de rôles. Les modèles de base sont également relativement peu coûteux, donc les petits drones à voilure tournante sont un excellent point de départ pour ceux qui souhaitent se lancer dans l'industrie.
Les principaux inconvénients sont liés à leur temps de vol court, car générer une poussée vers le haut et vers l'avant nécessite beaucoup d'énergie, ce qui limite ainsi la portée et l'endurance du véhicule.
Drones à propulsion assistée
Figure 3 : Drone à rotor basculant Skywalker X8 (photo de taobao.com)
Les drones à propulsion assistée occupent un juste milieu fascinant entre les drones à voilure fixe et à voilure tournante, en utilisant des éléments des deux pour effectuer un vol.
Les rotors sont utilisés pour les décollages et atterrissages de type VTOL, puis, une fois en l'air, l'aéronef passe à une propulsion vers l'avant de type voilure fixe. Ainsi, ils bénéficient des faibles besoins en espace des drones à voilure tournante, tout en ayant une aérodynamique et une efficacité améliorées des voilures fixes.
Il existe plusieurs types de drones à propulsion assistée, notamment les rotors basculants, les ailes basculantes et les drones avec deux jeux de rotors perpendiculaires.
Pour les drones à rotors basculants, les rotors eux-mêmes pivotent afin de passer d'une poussée verticale à une poussée horizontale pendant le vol. Le Skywalker X 8 VTOL est un excellent exemple, avec trois rotors passant du mode hélicoptère au mode voilure fixe.
Légèrement différents dans leur conception, les aéronefs à ailes basculantes subissent une transition en vol plus spectaculaire car les rotors sont fixés aux ailes elles-mêmes, de sorte que l'aile entière subit une rotation pendant la conversion du décollage au vol vers l'avant.
Les rotors basculants et les ailes basculantes sont également appelés convertiplanes car ils sont convertis d'une configuration à l'autre.
Le troisième type décrit les drones qui utilisent des jeux de rotors perpendiculaires pour le décollage et le vol vers l'avant, aucun des deux jeux ne tournant ou ne changeant de position. Dans ce scénario, un jeu de rotors est utilisé uniquement pour le décollage et l'atterrissage, tandis que le jeu perpendiculaire est utilisé uniquement pendant les parties du vol nécessitant une poussée vers l'avant.
Bien qu'ils semblent tirer le meilleur parti des deux mondes, les drones à propulsion assistée sont assez complexes à concevoir, ce qui explique pourquoi ils ne sont pas plus courants. Concevoir un système capable de passer d'une configuration à une autre tout en restant stable est un défi, bien qu'une fois atteint, le résultat soit un aéronef très polyvalent.
3. Sources d'énergie - Drones électriques, solaires, à essence, hybrides, à hydrogène et à recharge laser
La majorité des drones à voilure tournante sur le marché aujourd'hui sont alimentés par l'énergie électrique provenant de batteries lithium-polymère (LiPo), bien que de nombreuses nouvelles sources d'énergie soient explorées.
Drones électriques / à batterie
Les batteries LiPo sont rechargeables et légères, donc idéales du point de vue de la conception. Il s'agit de la source d'énergie la plus courante pour les drones, que nous traitons en détail dans notre Guide des batteries LiPo.
L'énergie solaire a également été utilisée comme source d'électricité, avec des cellules solaires montées sur la surface supérieure du drone. Ce concept pourrait bouleverser l'industrie car il éliminerait effectivement les limitations de temps de vol tant que le soleil continue de briller.
Cela dit, les cellules solaires nécessitent une surface importante et ont été presque exclusivement utilisées avec des modèles à voilure fixe.
Un quadricoptère entièrement solaire a été construit par une équipe d'ingénieurs de l'Université de Singapour. La conception ne transportait guère plus que les cellules solaires et les rotors eux-mêmes, mais c'était tout de même un véhicule impressionnant.
Drones à essence
À l'autre extrémité du spectre, les drones à essence sont devenus des acteurs majeurs pour effectuer des missions longue distance.
Bien que les moteurs électriques soient plus efficaces que les moteurs à combustion, l'essence a une densité énergétique environ 50 fois supérieure à celle des batteries LiPo, elle conserve donc l'avantage énergétique.
Il existe plusieurs options de carburant possibles pour les drones à essence, telles que l'essence sans plomb, l'huile moteur à deux temps, l'essence à base de nitro et le diesel.
La plupart des drones à essence ont une configuration à voilure fixe car ils peuvent plus facilement accueillir de plus gros moteurs. Leur forme aérodynamique produit une telle portance naturelle qu'il faut peu d'essence pour atteindre des temps de vol de plusieurs heures, voire de plusieurs jours.
Lors d'un vol record, le drone VA001 à moteur diesel de Vanilla Unmanned est non seulement resté en l'air pendant cinq jours complets, mais à son atterrissage, il a été constaté qu'il lui restait trois jours de carburant à bord.
Jusqu'à présent, les moteurs à essence étaient rares dans les drones à voilure tournante, car un moteur et un système de carburant plus lourds sont nécessaires.
Figure 5 : Drone à moteur diesel VA001 (Photo : vanillaunmanned.com)
De plus, ils peuvent être bruyants et nécessitent l'allumage du moteur pour démarrer. Cela dit, certains modèles sont en développement, comme le quadricoptère Goliath, qui utilise un seul moteur à essence pour alimenter quatre hélices.
Drones à propulsion hybride
Une troisième catégorie de drones a émergé, qui ne possède pas une, mais deux sources d'énergie. Les drones à propulsion hybride changent la donne et peuvent se présenter sous différentes configurations, telles que essence/batterie ou batterie/solaire.
Les performances de ces véhicules sont inégalées et ils battent toutes sortes de records avec des aéronefs à voilure tournante et à voilure fixe.
Le Nuuva V300 de Pipistrel est un excellent exemple, utilisant un système de propulsion hybride électrique qui combine une portance verticale alimentée par batterie avec un moteur à combustion interne économe en carburant pour le vol de croisière. Cette conception innovante permet à l'aéronef d'atteindre une portée impressionnante de plus de 2 500 km tout en transportant jusqu'à 300 kg de fret, réduisant considérablement les coûts d'exploitation par rapport aux hélicoptères conventionnels.
Figure 6 : Le Nuuva V300 décolle pour son premier vol réussi en janvier 2025
À venir également, une preuve de concept pour le PHASA-35, un drone hybride à haute altitude et longue endurance (HALE) annoncé comme ayant un temps de vol allant jusqu'à un an dans la stratosphère. Le drone fonctionne à l'énergie solaire pendant la journée et à l'énergie de la batterie la nuit, avec une envergure de 35 m pour fournir une portance suffisante. Les développeurs du drone pensent qu'il pourrait reprendre bon nombre des fonctions actuelles des satellites, telles que la fourniture de réseaux de télécommunications, la surveillance météorologique et la surveillance.
Drones à hydrogène et à recharge laser
Deux autres sources d'énergie à mentionner sont les piles à combustible à hydrogène et la recharge laser des batteries en vol.
Le carburant à l'hydrogène est une source d'énergie propre et dense avec beaucoup de potentiel dans les secteurs des drones, de l'aviation et du transport général.
Heven a développé plusieurs drones à hydrogène, mais le Raider est leur dernier UAV. Dévoilé le 11 février 2025, lors de l'IDEX à Abou Dabi, il dispose d'un système de pile à combustible à hydrogène qui permet jusqu'à 8 heures de vol continu. Sa conception modulaire permet un large éventail d'applications, y compris le transport de marchandises, la surveillance et l'intervention d'urgence, établissant une nouvelle référence pour les drones à longue endurance.
Figure 7 : Drone à hydrogène Raider de Heven (Source)
La recharge laser des drones est une technologie qui est sur le devant de la scène depuis 2012. Récemment, une équipe de chercheurs de l'Université polytechnique du Nord-Ouest à Xianyang, en Chine, a fait la démonstration de son drone à recharge laser capable de rester en l'air indéfiniment. Ils utilisent un « algorithme de suivi visuel intelligent » pour maintenir le faisceau laser ciblé sur le drone afin qu'il ne perde jamais d'énergie.
4. Types de drones
Maintenant que nous avons couvert les manières dont les drones peuvent être classés, examinons quelques types de drones spécifiques disponibles.
Quadricoptères, hexacoptères et octocoptères
Les drones multi-rotors sont peut-être la forme d'UAV la plus reconnaissable, avec un corps compact, plusieurs bras et des hélices à haut régime.
Ils se déclinent en différentes tailles et sont nommés d'après le nombre de rotors qu'ils possèdent : quad = 4 rotors, hexa = 6, octo = 8. En suivant la même règle, un drone avec 16 rotors serait appelé hexadécacoptère.
Figure 8 : Drone quadricoptère à charge utile moyenne IF800 Tomcat d'Inspired Flight
Les configurations à rotor simple n'ont qu'un seul rotor dans une section verticale donnée, tandis que les configurations coaxiales en ont deux, soit se chevauchant complètement ou partiellement.
De nombreux drones sont pilotés en vue directe (VLOS), où le pilote garde l'appareil en vue pendant toute la durée du vol et le contrôle en l'observant. D'autres drones sont pilotés en immersion (FPV), où les caméras du drone transmettent des images à un masque FPV ou à un moniteur, permettant au pilote de faire voler le drone à distance du point de vue de l'appareil.
Pour aller plus loin : Calculs et hypothèses de conception de drones
Drones hélicoptères
Bien qu'il s'agisse autrefois d'un segment de niche de l'industrie des drones, la demande pour les drones hélicoptères est en croissance, avec un marché estimé à 11 milliards de dollars USD d'ici 2027.
Fonctionnant sur le même principe que les hélicoptères pilotés, les drones hélicoptères utilisent un rotor principal ou coaxial pour générer une portance verticale, associé à un rotor de queue pour contrer le couple. Tout comme les drones multirotors, l'un des avantages des hélicoptères est qu'ils peuvent décoller et atterrir pratiquement n'importe où.
Cela dit, les drones hélicoptères sont uniques car beaucoup fonctionnent au carburant, à l'exception des très petits modèles alimentés par batterie. Il existe bien sûr des exceptions à cette règle, comme l'hélicoptère VAPOR 55 d'AeroVironment, qui est entièrement électrique et peut transporter une charge utile allant jusqu'à 4,5 kg (10 lbs).
Un avantage sociétal majeur des drones hélicoptères est leur potentiel à remplacer les humains dans des missions dangereuses.
Les hélicoptères pilotés jouent un rôle important dans des opérations telles que la recherche et le sauvetage, les secours en cas de catastrophe, le soutien à la lutte contre les incendies, etc., des tâches qui impliquent de voler sur des terrains difficiles avec des conditions de vol potentiellement médiocres.
Les hélicoptères sans pilote pourraient changer cela en livrant des fournitures dans des zones inaccessibles, en volant dans des conditions de fumée ou de vent, et même en évacuant des humains de situations dangereuses. Tout cela pourrait être accompli sans avoir à envoyer une équipe humaine sur le terrain. Conçu précisément à cet effet, l'hélicoptère LX300 de Laflamme Aero peut voler par mauvais temps et dispose d'une charge utile allant jusqu'à 90 kg, suffisante pour transporter un adulte de corpulence moyenne.
Aéronefs eVTOL
La catégorie des aéronefs électriques à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL) englobe tous les véhicules VTOL électriques, mais pour les besoins de cet article, nous nous concentrerons sur un segment vaste et hautement concurrentiel de l'industrie : la mobilité aérienne urbaine (UAM).
Ce nouveau mode de transport a le potentiel de réduire les émissions liées au transport et de raccourcir les temps de trajet, agissant comme une sorte d'Uber aérien.
À ce titre, une course est en cours pour savoir qui pourra concevoir et fabriquer un véhicule eVTOL sûr et efficace pour transporter des personnes dans les zones urbaines, avec des entreprises telles qu'Archer, Joby Aviation, Lilium et Vertical Aerospace en tête de peloton.
L'aéronef eVTOL Midnight d'Archer est conçu pour transporter un pilote et quatre passagers et est capable de parcourir jusqu'à 160 km (100 miles).
Si tout se passe bien, de nombreuses grandes villes pourraient disposer de programmes de taxis eVTOL d'ici la fin de la décennie.
Figure 10 : eVTOL Archer Midnight (photo : site web d'Archer)
Au sein de la catégorie eVTOL, on trouve des véhicules purement électriques ainsi que des véhicules eVTOL hybrides, qui utilisent le plus souvent une combinaison de batterie et de carburant. Les aéronefs hybrides sont des acteurs importants du mouvement UAM, car la technologie des batteries continue d'évoluer pour permettre des vols prolongés de manière autonome.
Le Bell Nexus 4EX, par exemple, est conçu pour fonctionner sur batterie ou sur un système hybride gaz-électricité, offrant flexibilité et une plus grande autonomie de vol entre les charges.
Cela dit, un moteur majeur de l'industrie est l'obligation d'offrir des solutions de transport plus durables, de sorte que de nombreuses entreprises concentrent encore leurs efforts de développement sur le passage au tout électrique.
Les véhicules eVTOL peuvent également être hybrides dans le sens où ils sont conçus pour un vol avec pilote optionnel, ce qui signifie qu'ils peuvent être pilotés manuellement à bord, téléguidés à distance ou programmés pour un vol. Cette polyvalence sera utile à mesure que la société s'habituera à l'idée de voyager en ville par drone, en appréciant une certaine forme de redondance.
Haute altitude et longue endurance (HALE)
Les drones HALE portent bien leur nom, car ils sont destinés à des missions à haute altitude et de longue endurance (HALE).
Pour vous donner une idée, les drones « haute altitude » sont censés voler au-dessus de 18 000 mètres (60 000 pieds) et les vols « longue endurance » sont censés durer des jours, des mois, voire des années.
De nombreux drones HALE sont destinés à un usage militaire, conçus pour des opérations de surveillance, de renseignement et de reconnaissance à long terme. D'autres peuvent être utilisés comme pseudo-satellites ou sous-orbitaux, effectuant des fonctions telles que la surveillance météorologique et la fourniture de réseaux de télécommunications.
Figure 11 : RQ-4 Global Hawk (Photo du site web de l'US Air Force)
L'aéronef HALE le plus utilisé à ce jour est peut-être le Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk, propulsé par un turboréacteur Rolls-Royce AE 3007 et principalement utilisé par l'US Air Force (USAF).
Capable de voler jusqu'à 18 000 mètres pendant plus de 32 heures, il a été principalement employé à des fins militaires, comme décrit ci-dessus.
Drones autonomes
Avec la popularité croissante de l'automatisation et de l'IA, cette technologie a également trouvé sa place dans les drones et les UAV. Cela leur permet d'utiliser des capteurs avancés pour naviguer et prendre des décisions sans qu'un pilote ait besoin de contrôler chaque mouvement.
Skydio est une entreprise américaine spécialisée dans l'autonomie pour l'industrie des drones. Leurs drones utilisent des ordinateurs embarqués et des moteurs d'IA pré-entraînés pour voir et comprendre leur environnement. Les opérateurs sélectionnent simplement une destination et le drone planifie l'itinéraire le plus efficace, ajustant l'altitude pour maintenir une hauteur constante au-dessus du sol et évitant les obstacles. Ces drones peuvent même naviguer dans des espaces intérieurs exigus et potentiellement dangereux, ce qui les rend utiles pour les inspections, la surveillance et les opérations de recherche et de sauvetage.
Figure 12 : Station d'accueil Skydio pour drone autonome X10 (Photo : site web de Skydio)
Conclusion
Nous espérons que cet article vous a permis de mieux comprendre la diversité des drones dans l'industrie. Le domaine est encore confronté à de nombreux défis tels que l'obtention de certifications gouvernementales, le dépassement des limites de conception et l'instauration de la confiance avec les consommateurs.
Avec de nombreux développements en cours, il ne faudra pas longtemps avant que ces aéronefs ne deviennent plus grands et meilleurs, offrant un service plus permanent à la société.
Pour aller plus loin : L'avenir des essais de drones en soufflerie