Grâce à la collaboration entre l'École supérieure technique d'ingénierie aéronautique et spatiale (ETSIAE) de l'Université polytechnique de Madrid (UPM) et l'Institut national de technologie aérospatiale du ministère de la Défense (INTA), les travaux développés ont abouti à un « micro-drone bio-inspiré » doté d'une géométrie d'aile déformable dans laquelle les éléments mécaniques mobiles ont été remplacés par des surfaces aérodynamiques déformables au moyen de matériaux intelligents dans une aile, ce qui a un impact sur l'amélioration des performances de l'appareil.
Détails du prototype : vue générale du véhicule (a) et détail de l’actionneur piézoélectrique installé sur l’aile (b). Source : UPM.
Les travaux de recherche ont consisté à intégrer des matériaux composites dans une aile, de sorte que la modification de la géométrie soit basée sur une géométrie d'aile adaptative, c'est-à-dire sans éléments mécaniques, puisque ceux-ci ont une réponse temporelle plus faible.
Des matériaux composites intelligents, appelés MFC (composites à macrofibres), ont été collés à la face interne de l'aile. En contrôlant précisément leur tension, la géométrie de l'aile est modifiée, ce qui permet d'ajuster et de contrôler ses caractéristiques aérodynamiques en fonction des manœuvres de l'appareil. Ainsi, grâce à la commande électronique du système, cette modification contrôlée de la courbure de l'aile permet un ajustement immédiat et efficace de sa géométrie, modifiant ses caractéristiques aérodynamiques et les adaptant au profil de vol.
« Nous expliquons comment une courbure accrue modifie les caractéristiques aérodynamiques du drone. Par exemple, une augmentation du coefficient de portance maximal permet au drone de voler à des vitesses plus basses, de s'adapter à différentes charges utiles (caméras, caméras vidéo, capteurs atmosphériques, etc.) ou de raccourcir les temps de décollage et d'atterrissage », expliquent les chercheurs. Cette polyvalence accrue permet au drone de s'adapter à différents scénarios de mission, ce qui en fait un atout précieux pour diverses applications. Ses capacités pour les missions potentielles s'en trouvent ainsi considérablement élargies.
Concept pour la conception d'un micro-véhicule aérien bio-inspiré basé sur des matériaux intelligents. Auteur : Ángel A. Rodríguez Sevillano (ETSIAE-UPM).
Les résultats de la recherche démontrent que le contrôle et la manœuvrabilité des véhicules sont parfaitement réalisables grâce à ces systèmes basés sur des matériaux composites intelligents. Leur intégration ouvre de nouvelles perspectives de recherche en ingénierie aérospatiale, notamment dans le domaine de la mécanique du vol, avec de nouveaux éléments permettant d'améliorer les caractéristiques aérodynamiques et les performances. Selon les chercheurs ayant participé à l'étude, « les matériaux composites intelligents constitueront la première étape vers le développement de stratégies innovantes pour les lois de commande adaptatives ».
