Des chercheurs conçoivent et pilotent le plus grand drone quadricoptère au monde

Des ingénieurs de l’Université de Manchester ont construit et piloté le plus grand drone quadricoptère au monde. Le drone, fabriqué à partir d’un matériau semblable à du carton appelé carton mousse, mesure 6,4 m (21 pieds) d’un coin à l’autre et pèse 24,5 kg, soit 0,5 kg de moins que la limite de poids fixée par l’Autorité de l’aviation civile.

La conception innovante du drone, surnommé Giant Foamboard Quadcopter (GFQ), signifie qu’il ne ressemble à aucun autre drone existant. Les quatre bras sont formés d’une série de structures creuses et peuvent être facilement retirés pour le transport. Il n’existe aucune trace d’un quadricoptère sans équipage (quatre rotors) spécialement conçu, d’une classe de poids quelconque, plus grand que le véhicule Manchester au moment de la rédaction de cet article.

Le projet a commencé comme une entreprise motivée par la curiosité visant à inspirer la créativité des étudiants en matière de conception en utilisant un matériau alternatif approprié à faible coût pour les structures aérospatiales légères et plus respectueux de l’environnement que la fibre de carbone habituelle.

Contrairement à la fibre de carbone, les matériaux en feuilles de faible densité peuvent être hautement recyclables, voire compostables. Les chercheurs espèrent que cette démonstration incitera la prochaine génération de designers à réfléchir à la durabilité sous un angle totalement nouveau.

Dan Koning, ingénieur de recherche à l’Université de Manchester, qui a dirigé la conception et la construction du véhicule, a déclaré : « Le carton mousse est un matériau intéressant à travailler, utilisé de la bonne manière, nous pouvons créer des structures aérospatiales complexes où chaque composant est conçu. pour être aussi fort qu’il le faut – il n’y a pas de place pour une ingénierie excessive ici.

“Grâce à cette discipline de conception et après des recherches approfondies, nous pouvons affirmer avec confiance que nous avons construit le plus grand drone quadricoptère au monde.”

Bien que ce drone ait été développé uniquement à titre d’exercice de validation de principe, les futures itérations de ce type de véhicule pourraient être conçues pour transporter de grosses charges utiles sur de courtes distances ou utilisées comme « vaisseau mère » de drone dans des expériences d’amarrage air-air.

Le quadricoptère a été construit à partir de feuilles de carton mousse de 5 mm d’épaisseur, dotées d’un noyau en mousse et d’une peau en papier. Les feuilles ont été découpées au laser et assemblées à la main dans la structure 3D en utilisant uniquement de la colle thermofusible.

Josh Bixler, YouTuber et innovateur dans le domaine de l’aviation télécommandée, est le président de Flite Test, la société qui fabrique le carton mousse utilisé dans le GFQ.

Commentant le travail, Josh a déclaré : « Très souvent, les avions dotés de fonctionnalités avancées sont fabriqués à partir de matériaux coûteux et nous pensons sincèrement que ce n’est pas obligatoire. Voir les ingénieurs repousser les limites d’une manière aussi accessible, mais aussi extravagante, a été une source d’inspiration et a montré qu’ils sortaient vraiment des sentiers battus. »

GFQ est alimenté par quatre moteurs électriques alimentés par une batterie de 50 volts. Il dispose également d’un système de commandes de vol embarqué et peut voler de manière autonome.

Le premier vol a eu lieu le 5 juillet 2023 à l’intérieur du hangar principal du Snowdonia Aerospace Centre lors de la semaine d’ateliers de collaboration CASCADE, au cours de laquelle des équipes de diverses universités du Royaume-Uni se réunissent pour présenter leurs dernières technologies de recherche et réfléchir à l’innovation.

Kieran Wood, professeur de systèmes aérospatiaux à l’Université de Manchester, qui a piloté le véhicule, a déclaré : « Les premiers instants du vol sont le point décisif pour ce type de drones multi-coptères. Il existe des centaines de choses. que vous devez bien faire. Si tout a été bien conçu et construit, nous nous attendons au succès, mais tout problème deviendra très apparent lors d’un démontage rapide et imprévu au premier décollage.

Le projet s’appuie sur le succès précédent d’un avion en carton mousse à voilure fixe tout aussi grand en 2022. Suite à cela, une société étudiante a été créée à l’université spécifiquement pour se concentrer sur le développement de véhicules aériens sans pilote (UAV) en carton mousse légers et à grande échelle.

Au cours de la dernière année, une équipe d’étudiants de premier cycle a contribué à construire et à tester divers sous-composants essentiels de la structure.

Bill Crowther, professeur d’ingénierie aérospatiale à l’Université de Manchester, a déclaré : « Travailler avec du carton mousse offre aux étudiants une opportunité d’apprentissage unique pour expérimenter des conceptions structurelles innovantes. Bien que le matériau soit solide pour son poids, il nécessite des compétences en ingénierie significatives pour l’exploiter. son potentiel structurel. En fin de compte, avec cette conception, vous pouvez supporter 25 kg d’avion avec seulement quelques morceaux de papier stratégiquement placés – c’est l’art du possible.

L’équipe cherche maintenant à optimiser davantage la conception du quadricoptère géant en carton mousse.

Dan Koning a ajouté : “Les leçons que nous avons tirées de ce véhicule éclaireur devraient nous aider à ajouter quelques mètres supplémentaires au prochain. Mais pour aller 50 % plus grand, vous devez devenir 100 % plus intelligent.”