C-UAS Counter Drone Equipment since 2014

Rigidité et résistance des cadres multicopter

Une fonction de soutien

Le cadre est la structure porteuse du multicopter, qui doit être aussi légère que possible, mais toujours stable, pratique et avec de bonnes caractéristiques de vol. Le choix du matériau et la géométrie de la structure du cadre ont un impact significatif sur ces propriétés. En ce qui concerne le matériau du cadre utilisé, le poids, la rigidité et la résistance sont déterminants. La force décrit, entre autres, à quel point le matériau peut être soumis à une contrainte avant de se casser. La résistance doit être choisie de manière à ce que le cadre puisse supporter les efforts en service avec une marge de sécurité. Un sous-dimensionnement entraîne une rupture prématurée, un surdimensionnement entraîne un ballast inutile. La rigidité, quant à elle, décrit la résistance à la déformation, qui dépend du matériau et de la géométrie. Les déformations ont des effets négatifs sur le comportement en vol et doivent donc être maintenues aussi faibles que possible, ou une rigidité élevée du cadre est un avantage.

Abb.: Leichter und zugleich steifer und fester Multicopter Rahmen von Tarot. Bild: Tarot
Fig.: Cadre multicopter léger et à la fois rigide et solide de Tarot. Image: Tarot

Carbone – le matériau de choix

Des matériaux tels que les plastiques renforcés de fibres de carbone, communément appelés carbone, répondent très bien à ces exigences car ils sont à la fois légers, solides et rigides. L’aluminium convient parfaitement aux raccords tels que les entretoises et les pièces de raccordement.

La foule doit être au centre

La position des masses élémentaires par rapport au point de pivot du multicopter est également déterminante pour un bon comportement de vol. Le point de pivot est à peu près à l’intersection des hélices. La structure elle-même, mais aussi les accessoires tels que les moteurs et surtout les batteries sont des masses inertes. Plus ces éléments de masse sont éloignés du point d’appui, plus le multicopter devient lent. Le centre de gravité de toutes les masses doit également être sur l’axe de rotation Y (axe de la hauteur) aussi près que possible du point de pivot. Les bras en porte-à-faux incurvés peuvent rapprocher le point de pivot du centre de gravité.

IMG_0004
Fig.: Connexion ou fourche sur le bras d’extension courbé. Image: Dynamique de Gryphon

Des points de rupture prédéterminés empêchent des choses pires de se produire

Il faut également s’assurer que le châssis ne se brise pas dans les zones critiques, c’est-à-dire difficiles à réparer, s’il est surchargé. Si un bras en porte-à-faux touche violemment le sol, un point de rupture prédéterminé, par exemple la pièce de liaison entre le cadre central et le bras, doit se rompre, et non le cadre central lui-même.

Vibrations – mieux vaut pas

Les vibrations proviennent généralement d’hélices mal équilibrées. Le déséquilibre est absorbé par les roulements du moteur, dont la durée de vie diminue avec l’augmentation de la charge. Les vibrations sont transmises via le moteur à la structure du châssis et ensuite aux capteurs et caméras. Avec les capteurs d’accélération et gyroscopiques, les vibrations entraînent de fortes déviations, qui ont un effet négatif sur le comportement de vol et la consommation d’énergie.

Un mot de plus sur la transportabilité: les bras d’extension pliables se sont avérés très pratiques dans la pratique. Il faut s’assurer que les connexions électriques sont effectuées avec un câblage continu dans la mesure du possible. Si cela n’est pas possible, des contacts de haute qualité doivent être assurés.

Abb.: Faltbare Arme mit durchgehenden Kabeln. Bild: Tarot
Fig.: Bras pliables avec câbles continus et paliers de moteur amortis. Image: Tarot