Class Gift 1977, les premières expérimentations ont eu lieu !

En 2017, les alumni de promo Ingénieur SUPAERO 1977 avaient réussi à collecter 11 650 euros, une somme utilisée par le DAEP afin de louer un appareil appelé LIDAR. Un profileur de vent qui permet d'accroître l'intelligence et l'endurance des drones.

Les premières expérimentations du LIDAR ont eu lieu au printemps dernier.

Publié le : 25/08/2021

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Les alumni de promo Ingénieur SUPAERO 1977 s'étaient rassemblés en 2017 autour de leur premier don de promo pour participer à un projet notable dont la suite in fine se révèle être « Le défi de Drone Mermoz ». Ils avaient réussi à collecter 11 650 euros, une somme utilisée par le DAEP (Département d'Aérodynamique, Energétique et Propulsion) pour accroître l'intelligence et l'endurance des drones.

D’avril à juin, Jean-Marc Moschetta et son équipe ont pu réaliser les expérimentations à l’aide d’un LIDAR portatif à effet Doppler (LIght Detection And Ranging), une technologie qui permet d’obtenir un profil de vent quasi instantané à la verticale de la zone d’essais en vol. Le LIDAR a pu être loué grâce aux dons de la promotion 1977 qui avait débuté en 2017. 

Comment les dons de la promotion 1977 ont-ils permis la réalisation votre campagne ?

Jean-Marc Moschetta : Initialement les dons devaient nous permettre d’acheter un LIDAR et d’équiper un véhicule dédié aux essais en vol en extérieur. Il se trouve que le prix à l'achat était nettement supérieur à notre budget et sans doute prématuré compte tenu de notre expérience limitée dans l’usage du LIDAR. Nous avons donc décidé de louer le LIDAR sur une durée de 2 mois. En parallèle, nous avons pu acheter une mini station météo, un anémomètre à ultrason et un quadrirotor destiné à embarqué cet anémomètre. Ce dispositif original nous a permis de mesurer la vitesse du vent à différentes hauteurs et de corréler nos mesures réalisées à l’aide du LIDAR. L’ensemble de ces équipements nous a permis de réaliser une campagne qui aura duré un peu plus de deux mois et que nous venons de terminer.

Comment est-ce que le LIDAR fonctionne et qu'est-ce qu'il permet ?


JMM : Le LIDAR fonctionne grâce à un système de laser doppler qui envoie des impulsions laser vers le haut puis qui reviennent vers le LIDAR après réflexion sur les « aérosols » contenus dans l’atmosphère,  ces petites particules invisibles à l'œil nu et qui flottent dans l'air. Le LIDAR Doppler fonctionne ainsi comme un profileur de vent, c’est-à-dire que l'on peut avoir à la verticale une estimation presque instantanée des composantes de la vitesse du vent, sur des distances comprises entre 40 et 200 m de la surface du sol. Nous avons réalisé la campagne dans un lieu spécifique afin de respecter la distance minimale par rapport au sol et sommes allés au sud de Castelnaudary, un endroit connu en aéromodélisme pour des vols de type "vol de gradient" (étude des stratégies d'extraction des oiseaux afin de les transposer sur les drones).

La valeur ajoutée qu'apporte le LIDAR réside dans le fait que jusqu'à présent les mesures n'étaient faites que grâce à des capteurs embarqués dans le drone. Le LIDAR, ainsi que l’anémomètre monté sur quadrirotor, nous permettent de disposer d’une estimation « absolue » des conditions de vent traversées par le drone durant son vol. L'achat de la mini-station météo portative nous a fourni des informations au sol qui nous ont permis de re calibrer les différents essais plus rapidement et avec plus de précisions.

Grâce à ces études nous avons compris les mécanismes d'extraction d’énergie contenues dans le vent et nous pouvons le transposer sur des lois de pilotage "intelligentes" pour accroître l'intelligence et l'endurance de nos drones (sur le drone Mermoz par exemple). Nous répondons donc à la question : comment améliorer la distance franchissable du drone en s’inspirant du vol des oiseaux des mers du Sud comme les albatros ?

 

Quelles sont les prochaines étapes ?

JMM : Dans cette campagne, réalisée en collaboration avec l'ENAC, nous avons essayé de corréler nos données au maximum et les séries de sondes ont été calibrées dans soufflerie à l'ISAE. Cette collaboration a été heureuse et nous a permis de recueillir une grande quantité de données qui seront analysées dans les mois qui viennent. Ces analyses seront une base pour la rédaction d'articles qui devraient être publiés pour le congrès AIAA Aviation Forum 2022 qui aura lieu à Chicago en juin 2022 et auquel nous participerons.

 

 

" Il y a encore de grandes leçons à tirer du vol des oiseaux et que nous pouvons déjà transposer en partie sur des drones. Cependant, il faut comprendre et examiner en détail les raisons qui ont poussé les oiseaux à exploiter si finement les conditions aérologiques et s’en inspirer. C’est pourquoi je préfère parler de bio-inspiration que de bio-imitation. "

Jean-Marc Moschetta, Professeur d'Aérodynamique à l'ISAE-SUPAERO