Orientation

Objectifs	Comprendre comment le drone s'oriente, déterminer le couple moteur et proposer un modèle de comportement.
Compétences et savoirs évalués	S2-3.3 - Comportement mécanique des systèmes : Equilibre des solides : modélisation des liaisons, actions mécaniques, principe fondamental de la statique, résolution d'un problème de statique plane. S2-3.1 - Modèle de comportement : Principes généraux d'utilisation, identification et limites des modèles de comportements, paramétrage associé aux progiciels de simulation.
Compte rendu	Compte rendu papier à imprimer : .
	1h50

La fonction de pilotage automatique du drone facilite le décollage et l’atterrissage. Après le décollage, le pilote automatique stabilise le quadricoptère à 50 centimètres du sol. Lorsque l’utilisateur enlève ses doigts de l’écran de la station au sol, le pilote automatique met la drone en vol stationnaire. Le pilote automatique prend également les commandes si la connexion Wi-Fi est perdue. Il stabilise le drone avant de le faire atterrir en douceur.

1 - Couple moteur

= 80 min

Modèle proposé

1.1 - Mise en évidence du moment M_a/h

La sustentation du drone est obtenu grâce à l'action de l'air sur les hélices avec le phénomène de portance. En observant le toreur T_a/3 on remarque la présence d'un moment au point D, vous allez determiner l'intensité de ce moment.

L'action de l'air sur l'hélice est décomposée en deux composantes : la portance Rz et la trainée Rx.

Dans la première activité, nous avions déterminé une force Fh nécessaire pour la sustentation de 1,1 N par hélice soit un effort de portance Rz de 0,55N sur une pale de l'hélice.

Question 1.1 - Sachant que la résultante de l'action de l'air sur l'hélice est inclinée à 25° par rapport à l'axe Z, calculer fonction de Rz la trainée Rx.

Question 1.2 - Déterminer littéralement puis calculer le moment de la traînée Rx au point D. Le point d'application de Rx se situe au milieu du profil de la pale, mesurer la longueur de l'hélice pour déterminer r.

Question 1.3 - En tenant compte de la symétrie des pales, calculer l'intensité totale du moment M_a/3 en D.

Question 1.4 - Représenter, sur la figure 1 du DR1, le sens de rotation de l'hélice et le sens de rotation que le moment M_a/3 engendre. Que constatez-vous ?

Question 1.5 - Expliquer pourquoi les efforts de trainée n'apparaissent pas dans l'expression du toreur T_a/3 (coordonnée en x nulle).

1.2 - Détermination de X_2/3

Pour la suite la suite de l'étude on se place dans le plan (O, x, y) de l'engrenage. O étant le centre de la roue dentée. Les torseurs en B et D sont reportés en O.

Quelque soit votre résultat précédent, vous prendrez la valeur donnée en N.mm pour le moment M_a/3.

Question 1.6 - La roue dentée (38) possède 69 dents d'un module de 0,5. Calculer le rayon rh de la roue dentée.

Question 1.7 - Ecrire le torseur T_2/3 au point O.

Question 1.8 - Appliquer le Principe Fondamental de la Statique analytiquement et écrire l'équation des moments en z : ΣN_O = 0.

Question 1.9 - A partir de cette équation déterminer X_2/3.

1.3 - Couple moteur

Question 1.10 - Sachant que le pignon moteur (45)  possède 8 dents, calculer le rayon rp du pignon moteur.

Question 1.11 - A partir de la composante X_2/3 calculée Question 1.9, déterminer le couple moteur.

2 - Modèle de comportement

= 30 min

Vous pouvez manipuler le drone en faisant varier les vitesses des 4 moteurs à l'aide des potentiomètres sur la base. A l'aide de vos observations pendant la manipulation, vous allez compléter le modèle associé aux actions mécaniques.

Question 2.1 - Compléter la figure 1 sur le DR2 en indiquant en bleu les sens de rotation des 4 hélices et la valeur de N_h de 1733 tr/min pour un vol stationnaire.

Question 2.2 - Compléter la figure 1 en traçant en rouge les moments de l'air sur chaque hélice M_h1, M_h2 , M_h3 , M_h4.

Vous allez adapter le modèle précédent à une autre situation de pilotage.

Question 2.3 - Compléter la figure 2 en indiquant les sens de rotation des 4 hélices et la valeur de N_h en tr/min pour une modélisation correspondant à la configuration où on souhaite tourner dans le sens horaire suivant l'axe vertical. Ajouter en rouge les moments de chaque hélice M_h1, M_h2 , M_h3 , M_h4.

Question 2.4 - Compléter la figure 3 en indiquant les sens de rotation des 4 hélices et la valeur de N_h en tr/min pour une modélisation correspondant à la configuration où on souhaite tourner dans le sens antihoraire suivant l'axe vertical. Ajouter en rouge les moments de chaque hélice M_h1, M_h2 , M_h3 , M_h4.