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 structurelle et propulsive.

Leçon 2 • Anatomie d'un système drone

Cartographie chaque sous-système majeur : cadre, propulsion, alimentation, avionique et emport. 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. Lie la classification aux contraintes de conception explorées dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 4 • Histoire et évolution des drones

Retrace le développement des drones depuis les premiers prototypes militaires jusqu'aux plateformes commerciales modernes. Fournit le contexte des décisions de conception prises tout au long de la formation.

Leçon 1 • Analyse aérodynamique computationnelle

Présente les outils de simulation pour prédire la portance, la traînée et les schémas d'écoulement. Les étudiants réalisent 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 roulis, du tangage, du lacet et de la montée dans les configurations multirotor. Fournit le modèle dynamique utilisé ultérieurement dans la conception du système de contrôle.

Leçon 3 • Effets atmosphériques sur les performances

Quantifie comment l'altitude, la température et le vent affectent les performances aérodynamiques. Les étudiants ajustent les paramètres de conception pour répondre aux exigences dans différents environnements opérationnels.

Leçon 4 • Aérodynamique de la voilure fixe

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

Leçon 1 • Charges structurelles et cas de charge

Identifie les charges aérodynamiques, inertielles et d'atterrissage agissant sur un cadre de drone. Établit les cas de charge utilisés pour tous les calculs structurels ultérieurs.

Leçon 2 • Géométrie et configuration du cadre

Couvre la disposition des bras, l'espacement des moteurs et le placement du centre de gravité pour les cadres 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 structurels. Les étudiants calculent les coefficients de sécurité et identifient les emplacements critiques en cas de défaillance.

Leçon 4 • Matériaux pour structures de drones

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

Leçon 1 • Dimensionnement du système de propulsion

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

Leçon 2 • Technologies de propulsion alternatives

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

Leçon 3 • Fondamentaux des moteurs électriques

Explique le fonctionnement des moteurs brushless 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 contrôleur de vitesse électronique, les protocoles PWM et numériques, et la sélection du calibre en courant. Relie le choix du contrôleur de vitesse électronique 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 contrôleurs de vitesse électroniques et les moteurs pendant un fonctionnement soutenu. Les étudiants conçoivent des stratégies de refroidissement pour maintenir les composants dans des limites de température sûres.

Leçon 2 • Architecture de distribution d'alimentation

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

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

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 du contrôleur de vol couverte dans le chapitre suivant.

Leçon 4 • Technologie et sélection des batteries

Compare les chimies lithium polymère, lithium-ion et à l'état solide selon la densité énergétique et le taux de décharge. Les étudiants sélectionnent des packs batterie en fonction des budgets d'endurance et de poids.

Leçon 1 • Capteurs inertiels et de navigation

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

Leçon 2 • Contrôle PID et réglage

Implémente les contrôleurs proportionnel-intégral-dérivé pour le maintien d'attitude et d'altitude. Les étudiants règlent les gains de manière systématique en utilisant des méthodes de réponse indicielle et dans le domaine fréquentiel.

Leçon 3 • Fusion de capteurs et estimation d'état

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

Leçon 4 • Liaisons de télémétrie et de communication

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

Leçon 1 • Types d'emport et exigences

Passe en revue les caméras, le LiDAR, les capteurs multispectraux et les mécanismes de livraison en tant que classes d'emport. 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 passage, des géorepérages et des motifs de levé automatiques 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 l'emport aux ordinateurs embarqués via des interfaces série et vidéo standard. Permet le traitement et le stockage des données en temps réel pour les applications critiques de mission.

Leçon 4 • Gestion du poids de l'emport et de l'équilibre

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

Leçon 1 • Cadres réglementaires et conformité

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

Leçon 2 • Méthodes d'analyse de sécurité

Applique l'AMDEC et l'arbre de défaillances pour identifier et atténuer les modes de défaillance des drones. Produit un registre des risques qui oriente les modifications 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 résultats en améliorations de conception. Ferme 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 contrôleurs de vitesse électroniques, les systèmes d'alimentation et l'avionique avant le premier vol. Établit des critères de réussite/échec et des flux de travail d'actions correctives.