Comment trouver la meilleure configuration des vols de drones en essaim ? Les vols en essaim représentent une solution prometteuse pour maximiser l’efficacité énergétique des drones tout en accomplissant des missions complexes. La configuration optimale des drones dans un essaim varie en fonction du type de drone utilisé : voilure tournante type multi-rotors ou voilure fixe type ailes droites, ailes delta ou aile volante. Voyons ici quelques configurations aérodynamiques de vol en formation pouvant conduire à une réduction de la consommation énergétique et à une augmentation de l’autonomie.
Trouver la meilleure configuration des Vols en essaim pour drones à voilure tournante type multi-rotors
Les drones multi-rotors, tels que les quadridrones, sont souvent utilisés pour des missions nécessitant une grande stabilité et une précision de positionnement, comme l’inspection ou la surveillance. Trouver la meilleure configuration des vols de drones à voilure tournante type multi-rotors peut-être un véritable défi. Dans un essaim en vol, lors des phases de transit où la vitesse de déplacement devient importante, ces drones peuvent former des configurations adaptées visant à diminuer l’utilisation de leur batterie :
Formation en V ou en Losange
Inspirée des vols d’oiseaux migrateurs, cette configuration utilise les courants ascendants qui se forment aux extrémités latérales des drones leaders. Elles permet ainsi d’apporter un gain de portance aux suiveurs qui de fait se retrouvent à moins solliciter leur puissance pour la sustentation. Concrètement chaque drone adapte son incidence pour également optimiser sa trainée intrinsèque.
Formation en ligne ou en échelons
Cependant, la compacité des drones multi-rotors ne favorisant pas une forte déviation ascendante dans la nappe latérale du sillage comme évoquée pour les formations en V ou en losange, il peut donc être intéressant d’exploiter un autre type de formation en alignant les drones selon l’axe du sillage du précédent. De nouveau les incidences et les altitudes relatives varient pour s’adapter de la façon la plus efficace au flux dévié, pouvant ainsi conduire à la formation en échelons.
Difficilement expérimentable en soufflerie, le cadre des simulations CFD se prête particulièrement bien pour optimiser les essaims de drones. Ainsi il y est possible de prédire l’impact des écoulements générés par les rotors et d’optimiser l’espacement entre les drones ainsi que leur positionnement individuel.
Trouver la meilleure configuration des Vols en essaim pour drones à voilure fixe type ailes droites ou delta
Les drones à voilure fixe type ailes droites, ailes delta, aile volante, tels que le WingtraOne GEN II, le Parrot DISCO FPV, ou bien encore le Delair UX11, offrent des performances aérodynamiques accrues en termes de vitesse et de manœuvrabilité et peuvent être utilisés pour des missions longues distances avec une efficacité énergétique élevée. Dans un essaim, leur configuration pourrait être optimisée pour maximiser les gains aérodynamiques :
Formation en V ou en Losange
Avec l’augmentation des vitesses propres aux voilures fixes comparées aux voilures tournantes, et surtout la génération d’un sillage latéral mieux établi, la configuration en V peut devenir très efficace pour réduire la consommation de ces drones. Elle exploite les flux ascendants générés par les ailes du drone leader. Les suiveurs bénéficient d’un gain de portance, réduisant leur besoin en puissance.
Formation en ligne ou en échelons
Susceptibles d’être compatibles avec une formation en ligne, les drones à voilures fixes devront cependant s’adapter aux perturbations du propulseur du drone précédent. Il est vraisemblable que la formation en échelons soit une meilleure solution pour palier ce problème. Cependant dans ce cas, la probabilité de bénéficier d’un courant ascendant porteur est à évaluer en comparaison avec le cas de la formation en V. Pour ces drones, la vitesse de déplacement, le besoin de réactivité et de manœuvrabilité sont aussi des contraintes pour la mise en œuvre des configurations en ligne.
Comment trouver la meilleure configuration des Vols en essaim
La meilleure configuration des vols en essaim pour réduire la consommation dépend étroitement du type de drone et de sa mission. Les multi-rotors et hélicoptères nécessitent des formations adaptées à la gestion des flux tournants, tandis que les drones à voilure fixe tirent parti des formations inspirées de la nature pour améliorer leur autonomie.
Les outils modernes, comme la simulation CFD, pour laquelle sont utilisées des concepts comme la simulation MRF (Moving Reference Frame) ou la modélisation BEM (Blade Element Momentum), permettent aux concepteurs et aux directeurs techniques d’envisager des designs de drones et des configurations d’essaims plus efficaces, en étant plus économes en énergie dans les phases de transit et tout en restant parfaitement adaptés à leurs missions spécifiques.
