Aéronde

Ce sujet porte sur un concept innovant de déplacement aérien électrique

Dans les zones montagneuses, l'acheminement de personnes ou de matériel se fait essentiellement sur la route par voitures (dans la limite des possibilités d’accès), parfois par hélicoptères (bruyants). Plus récemment, des colis légers sont expédiés grâce à des drones (bruyants et peu autonomes). Ces solutions consomment toutes beaucoup d’énergie. L'Aéronde est un concept innovant qui permet un mode de déplacement aérien électrique, à faible consommation.

A. Le dirigeable, une solution innovante

L’objectif de cette partie est de comparer l’Aéronde à un multicoptère proposant des charges utiles comparables. Cela implique de mettre ici en évidence la dépense énergétique pour assurer le levage vertical, et comprendre la répartition des secteurs cibles pour les deux types d’appareils.

A.1. Cas du dirigeable Aéronde

A.2. Cas du multicoptère

B. Choix de la géométrie et de l’architecture du dirigeable

L’objectif de cette partie est de valider la géométrie et l’implantation des sous-systèmes « ballon principal » et « propulseurs ».

B.1. Géométrie torique du ballon

B.1.1. La traînée aérodynamique

B.1.2. La flottabilité

B.2. Orientation et commande des propulseurs

L’objectif de cette sous-partie est de mettre en évidence l’impact de la répartition des forces de propulsion entre les trois propulseurs sur la consommation énergétique globale de l’Aéronde.

C. Architecture et pilotage d’un propulseur

L'objectif de cette partie est double :

▪ d'une part, mettre en évidence comment le pilotage séparé des 4 vitesses de rotation d'un quadricoptère permet de piloter l'orientation du propulseur et la force de propulsion qu'il génère ;

▪ d'autre part, comprendre comment la contrainte d'orientation indépendante de chaque propulseur a guidé les choix de conception qui ont été retenus pour les liaisons entre le quadricoptère et le ballon, et pour l'implantation de la batterie.

C.1. Pilotage des quatre rotors d’un quadricoptère

C.2. Orientation d’un propulseur

C.3. Impact de l’implantation des batteries sur l’asservissement en orientation d’un propulseur

L’objectif de cette sous-partie est de mettre en évidence en quoi la géométrie et l’implantation des batteries sur le quadricoptère impacte les performances de son asservissement en orientation.

D. Asservissement et pilotage d’un moteur synchrone alimenté par une batterie

D.1. Modélisation de la commande en vitesse du moteur synchrone

L'objectif de cette partie est de vérifier si l'évolution de la vitesse de rotation du moteur respecte le cahier des charges.

D.2. Expérimentation de la commande en vitesse du moteur synchrone

L'objectif de cette partie est double :

• d'une part vérifier que le choix de la batterie permet de répondre à l'exigence d'autonomie du système ;

• d'autre part vérifier la linéarité entre la commande et la vitesse de rotation du moteur.

E. Analyse de la consommation énergétique en vol

L’objectif de cette partie est de proposer un programme Python traitant les données exportées pour construire une courbe traçant l’évolution de l’énergie dans la batterie au cours du temps.

F. Conclusion de l’étude

L’objectif de cette dernière partie est de valider que cette étude a répondu au cahier des charges du système étudié.