Cours conception drone

Leçon 1 • Physique fondamentale du vol

Couvre la portance, la traînée, la poussée et le poids appliqués aux drones à voilure tournante et fixe. Développe l'intuition aérodynamique nécessaire à la conception structurale et propulsive.

Leçon 2 • Anatomie d'un système de drone

Cartographie chaque sous-système principal : châssis, propulsion, alimentation, avionique et charge utile. Établit le vocabulaire commun utilisé dans tous les chapitres suivants.

Leçon 3 • Classification et types de drones

Catégorise les drones par configuration, taille et profil de mission. Relie la classification aux contraintes de conception explorées dans les chapitres suivants.

Leçon 4 • Histoire et évolution des drones

Retrace le développement des drones, des premiers prototypes militaires aux plates-formes commerciales modernes. Fournit le contexte des décisions de conception prises tout au long du cours.

Leçon 1 • Analyse aérodynamique computationnelle

Introduit des outils de simulation pour prédire la portance, la traînée et les schémas d'écoulement. Les étudiants exécutent des analyses CFD de base et des analyses par éléments de pale pour valider les choix de conception.

Leçon 2 • Dynamique du vol multirotor

Analyse le contrôle du tangage, du roulis, du lacet et du pompage dans les configurations multirotor. Fournit le modèle dynamique utilisé plus tard dans la conception du système de contrôle.

Leçon 3 • Effets atmosphériques sur la performance

Quantifie comment l'altitude, la température et le vent affectent la performance aérodynamique. Les étudiants ajustent les paramètres de conception pour répondre aux exigences dans divers environnements d'exploitation.

Leçon 4 • Aérodynamique de la voilure fixe

Couvre la pente de la courbe de portance, la traînée induite et le rapport de finesse pour les plates-formes à voilure fixe. Permet aux étudiants de dimensionner les ailes et de sélectionner des profils pour les missions d'endurance.

Leçon 1 • Charges structurales et cas de charge

Identifie les charges aérodynamiques, inertielles et d'atterrissage agissant sur un châssis de drone. Établit les cas de charge utilisés pour tous les calculs structuraux suivants.

Leçon 2 • Géométrie et configuration du châssis

Couvre la disposition des bras, l'espacement des moteurs et le placement du centre de gravité pour les châssis multirotor et à voilure fixe. Relie les décisions géométriques aux modèles aérodynamiques et dynamiques.

Leçon 3 • Analyse des contraintes et dimensionnement

Applique la théorie des poutres et les concepts d'éléments finis pour dimensionner les éléments structuraux. Les étudiants calculent les facteurs de sécurité et identifient les emplacements critiques de défaillance.

Leçon 4 • Matériaux pour les structures de drones

Compare les alliages d'aluminium, les composites de fibres de carbone et les plastiques techniques par résistance, poids et coût. Les étudiants sélectionnent des matériaux en fonction de compromis spécifiques à la mission.

Leçon 1 • Dimensionnement du système de propulsion

Intègre les données du moteur, de l'hélice et du CVE pour dimensionner un système de propulsion complet. Les étudiants construisent un tableur de dimensionnement et vérifient les performances de vol stationnaire et de montée.

Leçon 2 • Technologies de propulsion alternatives

Passe en revue les piles à combustible à hydrogène, les systèmes hybrides combustion-électrique et les systèmes à conduit. Prépare les étudiants à évaluer les options de propulsion émergentes pour des missions spécialisées.

Leçon 3 • Principes fondamentaux des moteurs électriques

Explique le fonctionnement du moteur sans balais à courant continu, l'indice KV et les courbes couple-vitesse. Fournit le modèle de moteur utilisé pour les calculs de dimensionnement de la propulsion.

Leçon 4 • Contrôleurs de vitesse électroniques

Détaille l'architecture du CVE, les protocoles PWM et numériques, et la sélection du calibre de courant. Relie le choix du CVE à la tension de la batterie et aux spécifications du moteur.

Leçon 1 • Gestion thermique des systèmes d'alimentation

Aborde la génération de chaleur dans les batteries, les CVE et les moteurs lors d'un fonctionnement soutenu. Les étudiants conçoivent des stratégies de refroidissement pour maintenir les composants dans des limites de température sécuritaires.

Leçon 2 • Architecture de distribution d'alimentation

Conçoit des rails d'alimentation, des cartes de distribution et des circuits de protection pour les systèmes de drones à charges multiples. Assure une livraison de tension stable aux moteurs, à l'avionique et aux charges utiles.

Leçon 3 • Surveillance de l'alimentation et conception de sécurité intégrée

Implémente la détection de tension et de courant, les alertes de batterie faible et les déclencheurs de retour au point de départ. Relie la surveillance de l'alimentation à la logique de sécurité intégrée du contrôleur de vol abordée dans le chapitre suivant.

Leçon 4 • Technologie des batteries et sélection

Compare les chimies lithium polymère, lithium-ion et à l'état solide par densité énergétique et taux de décharge. Les étudiants sélectionnent des blocs-batteries en fonction des budgets d'endurance et de poids.

Leçon 1 • Capteurs inertiels et de navigation

Couvre le fonctionnement de la centrale inertielle, du baromètre, du magnétomètre et du capteur GNSS ainsi que leurs caractéristiques d'erreur. Les étudiants évaluent les spécifications des capteurs pour la précision et le bruit.

Leçon 2 • Contrôle PID et réglage

Implémente des contrôleurs proportionnel-intégral-dérivé pour le maintien de l'assiette et de l'altitude. Les étudiants règlent les gains de manière systématique à l'aide de méthodes de réponse indicielle et de domaine fréquentiel.

Leçon 3 • Fusion de capteurs et estimation d'état

Applique les techniques de filtre complémentaire et de filtre de Kalman pour fusionner les données de capteurs bruitées. Produit des estimations précises de l'assiette et de la position utilisées par les boucles de contrôle.

Leçon 4 • Liaisons de télémétrie et de communication

Conçoit des liaisons de télécommande et de télémétrie pour la transmission de commandes, de données et de vidéo. Les étudiants calculent les bilans de liaison et sélectionnent les fréquences pour un fonctionnement fiable.

Leçon 1 • Types de charges utiles et exigences

Passe en revue les caméras, le LiDAR, les capteurs multispectraux et les mécanismes de livraison en tant que classes de charges utiles. Définit les exigences de poids, d'alimentation et d'interface de données pour chaque type.

Leçon 2 • Planification de mission et autonomie

Programme des missions par points de cheminement, des géorepérages et des motifs de relevé automatisés à l'aide d'outils de pilote automatique. Les étudiants génèrent et valident un plan de mission autonome complet.

Leçon 3 • Interfaces de données et informatique embarquée

Connecte les capteurs de la charge utile aux ordinateurs embarqués via des interfaces série et vidéo standard. Permet le traitement et le stockage de données en temps réel pour les applications critiques de mission.

Leçon 4 • Gestion du poids et de l'équilibre de la charge utile

Calcule le déplacement du centre de gravité dû à l'installation de la charge utile et corrige le déséquilibre. Assure le maintien de la stabilité du vol dans toutes les configurations de charge utile.

Leçon 1 • Cadres réglementaires et conformité

Passe en revue les exigences de navigabilité, d'autorisation d'exploitation et d'identification à distance dans les principaux cadres réglementaires. Les étudiants associent les caractéristiques de conception aux obligations de conformité.

Leçon 2 • Méthodes d'analyse de sécurité

Applique l'AMDEC et l'analyse par arbre de défaillances pour identifier et atténuer les modes de défaillance des drones. Produit un registre des risques qui oriente les changements de conception et les priorités d'essai.

Leçon 3 • Enquête sur les incidents et itération de conception

Applique l'analyse des causes profondes aux incidents d'essai et traduit les conclusions en améliorations de conception. Boucle la boucle de conception en mettant à jour les spécifications et en effectuant de nouveaux essais.

Leçon 4 • Procédures d'essai au sol

Exécute des essais sur banc pour les moteurs, les CVE, les systèmes d'alimentation et l'avionique avant le premier vol. Établit des critères de réussite/échec et des flux de travail pour les mesures correctives.