L’Onera étudie depuis 2002 la faisabilité
d’un micro-engin dont le vol
serait inspiré de celui des insectes.
Dans le cadre du projet Remanta,
des travaux de recherche ont été
menés dans les disciplines clés (aérodynamique,
mécanique, dynamique
du vol) pour observer, comprendre et
représenter les phénomènes mis en
jeu.
De nouveaux modèles ont été développés et des outils de simulations ont été mis en place pour définir des
lois de pilotage. Par ailleurs, les réflexions sur le système d’actionnement ont abouti au développement et à
la réalisation d’un dispositif assurant la mise en battement d’une paire d’ailes à coût énergétique réduit.
L’objectif est, à terme, de pouvoir effectuer des missions d’observation et de renseignement en milieu
urbain éventuellement confiné (intérieur des bâtiments), grâce à des prises de vue à partir de capteurs
embarqués.
Un microdrone à voilures battantes, d’une quinzaine de centimètres
d’envergure, devrait pouvoir disposer des performances en vol adéquates
(vol d’avancement rapide, vol stationnaire stabilisé), avec une
autonomie accrue par rapport à un hélicoptère de taille similaire.
Le système d’actionnement des ailes est inspiré du thorax des insectes.
Il est composé d’une structure courbée en forme de diapason, liée à une
plaque précontrainte nommée tergum, sur laquelle sont fixées les ailes.
Une couche de matériaux électro-strictifs permet de fléchir les deux
branches du diapason par effet bilame. Le tergum est alors soumis à un
flambement qui l’amène à osciller entre deux positions (haute et basse).
Les ailes sont ainsi mises en battement à une fréquence dépendant
directement du signal électrique envoyé aux matériaux électrostrictifs.
L’ensemble se comporte comme une cavité résonante possédant sa
fréquence propre. Ainsi, il est possible d’obtenir des amplitudes de battement
importantes à des fréquences élevées proches de la résonance,
le mouvement pouvant être alors entretenu à partir d’une faible quantité
d’énergie.
La maîtrise des phénomène aérodynamiques est essentielle pour
comprendre et mettre en oeuvre le vol battu. Plusieurs campagnes
expérimentales de mesures et de visualisation des écoulements ont
été menées depuis plusieurs années afin d’établir des modèles empiriques.
Des modèles numériques sont également à l’étude.
Un outil complet de simulation nommé OSCAB a par ailleurs été développé.Les cinématiques de l’aile ont ainsi pu être optimisées pour
générer les efforts aérodynamiques
nécessaires à la
propulsion et la sustentation
du microdrone.
La recherche de lois de commande à l’aide de méthodes innovantes
(algorithmes génétiques, réseaux de neurones) devrait permettre d’atteindre
prochainement les performances attendues (vitesse d’avancement,
vol stationnaire stabilisé, capacité de manoeuvre).
