Systèmes de propulsion et d'alimentation pour drones

Systèmes de propulsion pour véhicules sans pilote, drones et UAV
Les systèmes de propulsion pour les UAV (véhicules aériens sans pilote) et autres systèmes sans pilote tels que les UGV (véhicules terrestres sans pilote), les AUV (véhicules sous-marins autonomes) et les USV (véhicules de surface sans pilote), reposent généralement sur une source de carburant ou une source d’énergie électrique. Dans le cas des véhicules aériens et aquatiques sans pilote, cette source d’énergie actionne une ou plusieurs hélices ou ventilateurs carénés qui fournissent la poussée nécessaire au déplacement vers l’avant ou au vol stationnaire. Les UGV sont propulsés par des moteurs traditionnels, des systèmes électriques ou une combinaison des deux.

Moteurs électriques pour drones

Les systèmes de propulsion électriques alimentés par batterie utilisent un moteur pour entraîner des hélices, des ventilateurs ou des roues. Les moteurs de drones peuvent être utilisés dans les drones multirotors, les drones à voilure fixe qui volent vers l’avant, ainsi que dans les véhicules sans pilote terrestres, sous-marins et de surface. Les moteurs électriques pour drones et autres véhicules sans pilote peuvent être à balais, qui sont plus simples mais plus bruyants et plus sujets à l’usure, ou sans balais, qui sont plus efficaces mais souvent plus coûteux.

Unités de propulsion électrique (EPU) eVector de CR Flight

Les systèmes de propulsion électriques sont essentiels pour les drones multirotors en raison du contrôle plus précis et du temps de réponse requis pour ajuster le contrôle différentiel de la poussée nécessaire au vol stationnaire. Ils sont plus adaptés aux petits aéronefs en raison de l’encombrement relatif et du poids supplémentaire des moteurs et du carburant liquide, et sont également plus fiables.

Dans les systèmes de propulsion électriques pour drones, le vectoring de poussée permet de contrôler la direction de la poussée en ajustant mécaniquement l’orientation du moteur ou de l’échappement. Le vecteur de poussée améliore la maniabilité et la stabilité des plateformes multirotors et à voilure fixe, en particulier lors des décollages et atterrissages verticaux ou des opérations nécessitant une grande agilité.

L’inconvénient des systèmes de propulsion électriques est que les batteries offrent un rapport énergie/poids inférieur à celui du carburant, ce qui réduit considérablement la durée de vol. Les batteries prennent également du temps à se recharger, de sorte que la préparation des missions suivantes prendra plus de temps que le simple remplissage d’un réservoir de carburant, si plusieurs batteries ne sont pas disponibles.

Moteurs pour drones

Moteur à essence 2 cylindres SkyPower pour drone

Les moteurs pour drones peuvent être des moteurs à combustion interne à pistons, des moteurs rotatifs ou des moteurs à turbine à gaz. Les moteurs pour drones intègrent souvent des systèmes tels que des systèmes d’injection de carburant avancés et des systèmes de gestion du moteur afin d’offrir une plus grande efficacité.

Les moteurs rotatifs pour drones, y compris les moteurs Wankel, utilisent un rotor à l’intérieur d’un carter pour effectuer le cycle de combustion. Ils produisent moins de vibrations que les moteurs à pistons et offrent un rapport puissance/poids avantageux, mais peuvent être moins économiques et nécessiter plus d’entretien. Les moteurs à turbine à gaz sont plus fiables et offrent un meilleur rapport puissance/poids que les moteurs à pistons et les moteurs rotatifs, mais leur développement est plus coûteux et ils ne sont actuellement viables que pour les drones de plus grande taille.

Système de propulsion hybride pour drone Northwest

Moteurs hybrides pour drones

Des drones hybrides essence-électricité ont été développés, qui utilisent à la fois un moteur à combustion et des batteries. La charge énergétique est répartie entre les deux systèmes, ce qui permet d’utiliser un moteur plus petit et plus efficace.

Ces systèmes hybrides offrent une autonomie de vol supérieure à celle des drones de taille similaire fonctionnant uniquement à batterie ou à essence, ce qui permet des applications telles que la livraison autonome de colis et des missions de surveillance et d’inspection améliorées.

Autres méthodes de propulsion des drones et des engins sans pilote :

Piles à combustible à hydrogène pour drones et UAV

Modules de piles à combustible d’Intelligent Energy

Des technologies de propulsion par pile à combustible sont également en cours de développement pour les UAV et les UGV. Les piles à combustible utilisent l’hydrogène pour générer un courant électrique qui peut être utilisé pour alimenter un moteur. L’hydrogène a une densité énergétique plus élevée que la technologie actuelle des batteries et ne produit que de l’eau comme émission. Cependant, cette technologie est actuellement très coûteuse, et l’hydrogène peut être difficile à stocker et à transporter.