Un drone à gaz reste en l’air pendant cinq jours

Une équipe d’ingénieurs du MIT a mis au point et testé un drone capable de faire du vol stationnaire et de rester à poste ou d’encercler une cible pour fournir un soutien de communication à grande échelle pendant cinq jours, soit plus longtemps que tout autre drone à gaz. Il ressemble à un planeur et possède des ailes fines d’une envergure de 24 pieds. L’appareil peut transporter jusqu’à 20 lb d’équipement tout en volant jusqu’à 15 000 pi. Il pèse un peu moins de 150 lb et est alimenté par un moteur à essence de 5 hp.

En cas de catastrophe naturelle qui perturbe les systèmes téléphoniques et Internet sur une vaste zone, le drone pourrait survoler les régions touchées, fournissant une couverture de télécommunications temporaire aux personnes dans le besoin ainsi qu’aux forces d’urgence.

Les versions actuelles des véhicules aériens sans pilote sont souvent coûteuses à exploiter et ne peuvent rester en l’air qu’un jour ou deux, comme c’est le cas pour la plupart des avions de surveillance autonomes exploités par l’armée. Fournir une couverture adéquate et persistante nécessiterait un relais de plusieurs avions, atterrissant et se ravitaillant 24 heures sur 24, avec des coûts opérationnels de plusieurs milliers de dollars par heure pour chaque drone.

Le drone a commencé comme un projet d’étudiant qui a été suggéré par l’armée de l’air américaine. Elle voulait un drone, alimenté par le soleil, qui pourrait potentiellement rester en vol indéfiniment. D’autres, dont Google, ont expérimenté ce concept, en concevant des avions de haute altitude alimentés par le soleil, qui pourraient fournir un accès continu à Internet dans les régions rurales et éloignées du monde.

Mais lorsque l’équipe d’étudiants du MIT s’est penchée sur l’idée et a analysé le problème à partir d’un éventail de perspectives d’ingénierie, ils ont décidé que l’énergie solaire – du moins pour une intervention d’urgence de longue durée – n’était pas la voie à suivre.

« Un véhicule solaire pourrait fonctionner correctement pendant la saison estivale, mais en hiver, en particulier si vous êtes loin de l’équateur, les nuits sont plus longues et il n’y a pas autant de lumière du soleil pendant la journée. Il faut donc transporter davantage de batteries, ce qui ajoute du poids et rend l’avion plus gros », explique R. Joh Hansman, professeur d’aéronautique et d’astronautique au MIT et chef d’équipe. « Pour les secours en cas de catastrophe, cela ne pourrait répondre qu’aux catastrophes qui se produisent en été, à basse latitude. Cela ne fonctionne tout simplement pas. »

Les chercheurs sont arrivés à leurs conclusions après avoir modélisé le problème à l’aide de GPkit, un outil logiciel développé par Warren Hoburg, un autre instructeur du MIT. Il permet aux ingénieurs de déterminer les meilleures décisions de conception ou les meilleures dimensions pour un véhicule, compte tenu de certaines contraintes ou des exigences de la mission.

Cette méthode n’est pas unique parmi les outils de conception d’avions, mais contrairement à d’autres outils qui ne prennent en compte que plusieurs facteurs majeurs GPkit a permis à l’équipe de considérer environ 200 contraintes et modèles physiques simultanément, et de les faire correspondre dans une conception optimale de l’avion.

« Il vous donne toutes les informations dont vous avez besoin pour dessiner l’avion », dit Hansman. « Il vous indique également pour chacun de ces centaines de paramètres, si vous en modifiez un, dans quelle mesure cela influencerait les performances de l’avion. »

Après avoir déterminé qu’un drone à énergie solaire ne serait pas réalisable, l’équipe a examiné les avions à essence. Ils sont arrivés à une conception qui était prévue pour rester en vol pendant plus de cinq jours, à des altitudes de 15 000 pieds, dans des vents allant jusqu’au 94e percentile, à n’importe quelle latitude.

L’automne dernier, l’équipe a construit un prototype suivant les dimensions déterminées par l’outil logiciel. Pour que le véhicule reste léger, ils ont utilisé de la fibre de carbone pour ses ailes et son fuselage, et du Kevlar pour la queue et le cône de nez, qui abrite la charge utile. Ils ont conçu le drone pour qu’il puisse être facilement démonté et stocké dans une boîte FedEx, afin qu’il puisse être expédié dans n’importe quelle région sinistrée et rapidement réassemblé.

Ce printemps, les étudiants ont affiné le prototype et développé un système de lancement, façonnant un simple cadre métallique qui s’adapte à une galerie de toit de voiture typique. Le drone est assis au sommet du cadre tandis qu’un conducteur accélère le véhicule de lancement

« Ces véhicules pourraient être utilisés non seulement pour les secours en cas de catastrophe, mais aussi pour d’autres missions, comme la surveillance de l’environnement. Vous pourriez vouloir surveiller les feux de forêt ou le débit d’une rivière », explique Hansman. « Je pense qu’il est assez clair que quelqu’un d’ici quelques années fabriquera un véhicule qui sera une imitation de celui-ci. »

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