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Quelles sont les fonctions d’un drone ?

Découvrez nos formationsDécouvrez nos drones Quelle est l’altitude de vol maximale d’un drone ?

Voler en altitude, donne accès à de magnifiques paysages pour nos plans mais induit certaines contraintes, souvent inconnues du grand public, qui n’a pas les bases aéronautiques pour être prêts à voler dans cet environnement qui pousse nos machines dans leurs enracinements.

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Nous allons donc essayer de faire la lumière sur le vol en altitude, ses conséquences sur la motorisation et la puissance, et les précautions à prendre pour effectuer un vol en toute sécurité dans ces conditions plutôt extrêmes pour un drone.

A cette question, beaucoup répondront : 150 mètres . C’est l’altitude maximale réglementaire établi par la Direction générale de l’aviation civile .

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Cette altitude est connue sous le nom AGL (Abo-Ground Level) au-dessus du sol.

Mais nous pouvons poser la question de l’altitude ASL (au-dessus du niveau de la mer) au-dessus du niveau de la mer. Si nous voulions, par exemple, pour décoller du Mont Blanc.

En raison de la multitude de configurations possibles d’un drone multirotor, aucune donnée précise n’est disponible. Contrairement à un avion de ligne, comme l’A380 pour lequel le « plafond absolu » ou l’ « altitude maximale d’exploitation » a été déterminé par le constructeur.

Même pour l’un des multirotors les plus vendus au monde comme le DJI S800, aucune information n’est disponible sur l’altitude maximale.

Chez Microdrones, quelques infos Max Décollage Altitude : 4000m ASL et sur leur page FAQ, ils disent avoir volé avec succès à 5000m ASL et être en mesure d’aller plus haut en utilisant d’autres hélices.

La limite des piles

Les batteries au lithium sont sensibles à la température, plus particulièrement lorsque le mercure tombe, et nécessitent une température minimale pour garantir une réaction optimale des divers éléments chimiques.

Voici un graphique qui montre la décharge d’une cellule de 800mAh en fonction de la température ambiante :

/ Prenons, par exemple, une batterie à sécurité intégrée (tension minimale de sécurité de fonctionnement) réglée à la valeur classique de 3,6 V par élément, l’alarme de la batterie et/ou le retour automatique se produit à des moments très différents selon la température :

  • A une température de 25°C, il est nécessaire de consommer 800mA pour déclencher le
  • A 0°C, la même sécurité s’active après 500mA
  • À -10°C, il est seulement 300mA qui peut être utilisé avant de régler failsafe

Nous pouvons voir que le froid a une réelle influence sur l’autonomie de nos machines.

Inversement, une température allant jusqu’à 60°C a très peu d’effet sur la durée du vol.

Heureusement, nos batteries chauffent lorsqu’elles sont utilisées et l’autonomie de nos machines n’est pas celle donnée par ce graphique, mais néanmoins, la température de la batterie, surtout au début du vol, variera considérablement la durée de la batterie.

L’impact de l’altitude sur la portance des hélices du drone

Sur une voilure fixe (avion, Ulm, planeur) le principe de vol s’applique grâce à leurs ailes qui, avec leur profil aérodynamique, créent une force verticale appelée lift (P).

Nos multirotors ne restent dans l’air que grâce à leurs hélices qui créent un ascenseur. Chacun d’entre eux peut être comparé à une aile

/ Le paramètre qui nous intéressera dans cette formule est la densité de l’air (Rho) qui varie en fonction de l’altitude et donc varier la portance de nos hélices.

En altitude, la densité de l’air diminue donc la ascenseur est également réduit.

Les hélices devront tourner plus rapidement pour produire suffisamment de poussée et maintenir l’avion dans l’air.

Découvrez nos formationsDécouvrez nos drones Vidéo d’un vol de drone à 6500m

La vidéo montre un drone à quatre rotors qui vole à plus de 6000m au-dessus du niveau de la mer au-dessus d’une montagne du pic Mera au Népal

Un drone DJI au-dessus du Kilimandjaro

Découvrez le dernier drone de DJI le Mavic 2

Dans cette vidéo, un drone DJI Phantom fait un vol au-dessus de la plus haute montagne d’Afrique : le Kilimandjaro qui s’élève à près de 5600m. La haute altitude, les températures extrêmement basses et les vents forts rendent les drones presque impossible à utiliser et pourtant les drones DJI nous montrent encore les exploits qu’ils réalisent.

Aujourd’hui, des drones techniques professionnels tels que le DJI Matrix 210 seraient plus appropriés pour ce type de missions.

L’altitude diminue le temps de vol maximal des drones

Dans l’exemple suivant, j’ai déterminé un type de matériau standard pour un drone de 400 mm et j’ai modifié les conditions environnementales pour déterminer une autonomie à trois altitudes différentes allant de 500m à 5000m.

Source : configuration eCalC : châssis 400mm, poids du modèle de 1,2 kg, moteur t-motor2212 780kv, ESC 30 A, batterie LiPo 5000mAh, 65C, hélice 10×4,7

/ Nous pouvons alors simplement voir que lorsque vous volez à 5000m, avec une configuration équivalente, l’autonomie est presque réduite de moitié par rapport à la plaine.

Ce sont bien sûr des valeurs théoriques qui varieront en fonction des conditions de vent, de l’usure de votre batteries, l’humidité de l’air…

Voler à haute altitude avec un drone : précautions

Règlement sur l’altitude de vol de l’UAV En France, la limite de vol des drones civils professionnels est fixée à 150 m AGL. Cette distance correspond à une altitude d’altitude à partir du point de décollage de la machine.

Il est alors possible de décoller de n’importe quelle altitude, en respectant simplement cette valeur d’altitude.

Batteries d’avion Les batteries devront être stockées à des températures supérieures à quinze degrés voir préchauffé avant le décollage. La solution la plus simple est de les mettre dans votre poche ou à l’intérieur d’une veste, si la taille le permet, pendant quelques minutes.

Certains modèles avancés disposent d’un système de circulation d’air permettant le préchauffage ou le refroidissement des batteries, garantissant une sécurité maximale.

Il y a aussi des sacs de transport chauffés.

Assurez-vous également de la pleine charge de vos batteries.

Drone paramètres Les paramètres de surveillance et les alarmes de batterie du drone seront ajustés en fonction des conditions de vol, y compris le réglage de sécurité intégrée, qui permet un retour automatique au point de décollage de la machine. Une autonomie suffisante sera choisie pour couvrir la distance de retour.

Mieux vaut poser avec un peu plus de « carburant » que de laisser votre machine sur une pente enneigée !

Vol Faites des vols calmes afin de ne pas décharger les batteries et être prêt à réagir aux chutes de tension soudaines.

Évitez de traverser les nuages ou la brume pour éviter les problèmes de gel sur les hélices.

Les hélices du drone multirotor Pour compenser la perte de portance en altitude, il convient d’adapter le pas et la taille de vos hélices. Ces valeurs devront être augmentées dans les limites tolérées par le système de propulsion (ESC et moteur).

Il peut également arriver que le gel se forme sur les hélices en fonction de l’humidité et des conditions de température. Ce phénomène peut être très perturbateur car il peut générer des vibrations qui provoquent des anomalies sur l’installation inertielle (gyroscopes et accéléromètres) qui conduisent généralement à un accident.

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