Peut-on convertir un drone existant en drone filaire ?

Réponse rapide : Souvent oui, mais tous les UAV ne sont pas aussi faciles à convertir. Les questions essentielles sont de savoir si le bus électrique de l’aéronef accepte une alimentation externe régulée, si le module d’alimentation par câble couvre les besoins continus et de crête, et si l’aéronef dispose d’une capacité de charge utile, d’un espace d’installation, d’un refroidissement et d’une intégration sûre de la batterie de secours suffisants.

De nombreux projets d’UAV filaires (ou drones captifs) ne commencent pas avec un aéronef spécialement conçu pour cet usage. Ils commencent avec un multirotor existant, déjà équipé du contrôleur de vol, de la propulsion, de la charge utile et du logiciel que l’opérateur souhaite conserver.

Convertir cet aéronef pour un fonctionnement filaire peut être une solution pratique, mais l’étude d’ingénierie doit aller au-delà d’une simple correspondance de puissance. La conversion modifie la façon dont l’énergie parvient à l’aéronef et ajoute de nouvelles contraintes électriques, mécaniques et opérationnelles.

Architecture de base de la conversion

Une conversion type peut être résumée ainsi :

Source AC → Station d’alimentation au sol → Câble d’alimentation haute tension → Module DC/DC embarqué → Bus d’alimentation de l’UAV / circuit de batterie

La station au sol augmente la tension de transmission pour qu’une puissance utile puisse circuler dans un câble d’alimentation relativement léger. Le module DC/DC embarqué convertit ensuite cette entrée haute tension en la tension requise par l’aéronef.

1. Vérifier l’architecture de tension de l’aéronef

Commencez par la tension de la batterie ou du bus DC, plutôt que par les caractéristiques du moteur. Le module embarqué du système d’alimentation filaire doit reproduire une plage de tension que l’aéronef peut utiliser en toute sécurité. Deux UAV ayant des besoins de puissance similaires peuvent utiliser des bus électriques très différents ; la puissance nominale seule ne permet donc pas d’établir la compatibilité.

• Tension nominale de la batterie et tension à pleine charge
• Nombre de blocs-batteries et fonctionnement en série ou en parallèle
• Plage d’entrée d’alimentation externe autorisée, si elle est documentée
• Exigences relatives aux connecteurs et à la polarité
• Toute dépendance au BMS, à une batterie intelligente ou à la communication

2. Mesurer la puissance continue et de crête réelle

Utilisez autant que possible des données réelles de vol stationnaire et de mission. Les puissances maximales des moteurs ne remplacent pas la mesure des besoins de l’aéronef. Le système d’alimentation filaire doit alimenter le vol soutenu et la charge utile, tout en conservant une capacité transitoire suffisante pour le décollage, la réponse aux rafales et les manœuvres.

• Puissance stable en vol stationnaire avec la configuration d’aéronef prévue
• Puissance lorsque la charge utile de mission est active
• Crêtes transitoires connues et leur durée
• Conditions attendues de température, d’altitude ou de refroidissement

3. Définir l’utilisation de la batterie d’origine

De nombreuses conversions conservent la batterie d’origine comme source d’énergie de secours au lieu de la retirer complètement. Dans cette architecture, la batterie peut prendre en charge de brèves crêtes de puissance ou fournir une quantité limitée d’énergie pendant une interruption de l’alimentation par câble.

Le partage exact de la puissance dépend de l’aéronef, de la batterie, du BMS et du module embarqué. La batterie de secours doit donc être considérée comme un élément de la conception du circuit d’alimentation, sans supposer qu’elle soit électriquement passive.

4. Vérifier la marge de charge utile

La conversion en système d’alimentation filaire ajoute de la masse embarquée : le module DC/DC, les supports, les connecteurs et la partie suspendue du câble d’alimentation. L’aéronef doit conserver une marge de charge utile suffisante après l’installation de la charge utile de mission.

• Masse maximale au décollage de l’aéronef et limites d’exploitation recommandées
• Charge utile réelle déjà installée
• Masse du module embarqué et de ses fixations
• Charge du câble d’alimentation suspendu à la hauteur prévue
• Charge supplémentaire d’un tuyau ou d’autres lignes de mission pour le nettoyage ou d’autres applications

5. Évaluer la fixation, le refroidissement et le cheminement des câbles

Un module compact reste inadapté s’il masque des capteurs, déplace excessivement le centre de gravité, gêne le train d’atterrissage ou ne reçoit pas un débit d’air suffisant. L’installation doit tenir compte du support mécanique, de la reprise des efforts sur les câbles, de l’accès aux connecteurs et d’un chemin de sortie du câble d’alimentation qui ne gêne ni les hélices ni les capteurs de contrôle de vol.

6. Adapter le câble d’alimentation à la hauteur et à la puissance

La longueur du câble d’alimentation n’affecte pas seulement l’altitude maximale. Elle modifie la résistance électrique, la chute de tension, la masse suspendue, les efforts dus au vent et les exigences de l’enrouleur. Un système prévu pour fonctionner à 50 m peut nécessiter une architecture de câble différente de celle d’un système prévu pour 150 m ou plus.

Pour une étude préliminaire, indiquez la hauteur de travail requise et la longueur totale de câble que vous prévoyez de déployer. Elles sont liées, mais ne sont pas toujours identiques.

7. Vérifier la source d’alimentation au sol

La station au sol choisie doit correspondre à la source disponible sur le site d’exploitation. Vérifiez la tension, les phases, la fréquence et la capacité de la source. Un groupe électrogène ou une source d’alimentation mobile doit aussi pouvoir alimenter la station au sol sous charge réelle, au-delà d’une simple correspondance avec sa puissance indiquée sur la plaque signalétique.

8. Prendre en compte les besoins de données et de communication

Si l’aéronef utilise uniquement ses liaisons RF habituelles pour le contrôle et la vidéo, le câble d’alimentation peut transporter seulement l’énergie. Si la mission nécessite des données par câble, une transmission vidéo optique ou une moindre dépendance à la transmission RF, un câble d’alimentation associant alimentation et fibre peut être étudié. Cela affecte le câble d’alimentation, l’enrouleur, la connexion optique tournante et les équipements d’interface.

Quand la conversion est généralement simple

• L’aéronef possède un bus DC connu ou une tension équivalente à celle de la batterie.
• Des mesures de puissance continue et de crête sont disponibles.
• Un module embarqué existant répond aux besoins électriques.
• L’aéronef dispose d’une capacité de charge utile et d’un espace d’installation suffisants.
• La longueur de câble d’alimentation souhaitée convient à une configuration pratique de câble et de station au sol.

Quand une étude d’ingénierie approfondie est nécessaire

• L’aéronef utilise une communication propriétaire avec une batterie intelligente ou une architecture d’alimentation inhabituelle.
• La tension ou le courant requis sort des options de modules du catalogue.
• La charge utile est proche de la limite de masse de l’aéronef.
• Le projet nécessite un câble d’alimentation exceptionnellement long ou une puissance élevée.
• Un contrôle par fibre optique, des connecteurs sur mesure ou une nouvelle conception mécanique sont nécessaires.
• Le fabricant de l’aéronef ne documente pas l’intégration d’une alimentation externe.

Informations à envoyer avant de demander une recommandation de conversion

• Modèle et fabricant de l’aéronef
• Caractéristiques de la batterie ou plage du bus DC
• Puissance continue en vol stationnaire et puissance de crête connue
• Charge utile de mission et sa consommation d’énergie
• Hauteur d’exploitation et longueur de câble d’alimentation requises
• Alimentation AC disponible au sol
• Température d’exploitation / altitude visées, si pertinentes
• Nécessité de conserver la batterie d’origine à bord
• Nécessité de transmettre des données par fibre optique
• Photos ou plans montrant la zone de fixation disponible

Questions fréquentes

Peut-on convertir n’importe quel drone à une alimentation par câble ?

Non. De nombreux multirotors industriels peuvent faire l’objet d’une étude de conversion, mais la faisabilité dépend de l’architecture électrique de l’aéronef, des besoins de puissance, de la marge de charge utile, de l’espace d’installation et des exigences d’intégration.

Dois-je retirer la batterie d’origine du drone ?

Pas nécessairement. Certaines architectures conservent la batterie d’origine comme secours. La configuration correcte dépend de l’aéronef, du système de batterie et du module d’alimentation embarqué.

Un module d’alimentation filaire d’une puissance supérieure en kW fonctionne-t-il automatiquement mieux ?

Non. La tension de sortie, la capacité en courant, la plage d’entrée, la masse, le refroidissement et la compatibilité à l’échelle du système comptent autant que la puissance annoncée.

Parlons de votre projet d’UAV filaire

Nous développons des systèmes d’alimentation pour UAV filaires en fonction de l’aéronef, de la charge utile, de la hauteur d’exploitation et de l’alimentation au sol disponible. Pour une étude préliminaire, envoyez le modèle d’aéronef ou ses caractéristiques électriques, les besoins de puissance continue et de crête, la longueur de câble d’alimentation requise, l’application de mission et le pays de destination.