Les premiers essais de ballons captifs sans pilote ont révélé leur principale difficulté : leur incapacité relative à rester en vol stationnaire par vents forts. Une nouvelle approche s’imposait, et Dragonfly Pictures Inc. (DPI) a développé une nouvelle catégorie de drones : un drone captif qui reste immobile au-dessus de sa position.
Contrairement aux drones multirotors à batterie, qui nécessitent un changement de batterie toutes les 20 minutes, les drones filaires sont alimentés par un câble électrique relié à une station de base. Cela leur permet de rester en vol pendant des heures, voire des jours. Les drones multirotors filaires de DPI sont conçus pour suivre des véhicules porteurs mobiles tels que des navires, des bateaux, des camions et autres véhicules sans pilote, qu'ils soient terrestres ou maritimes.
Ils présentent plusieurs avantages par rapport aux drones à voilure fixe, notamment leur capacité à décoller et atterrir verticalement sans piste, lanceur ni équipement de récupération. Contrairement à un ballon, ils offrent également la possibilité d'un positionnement stable et permanent, même par mauvais temps ou en cas de variations rapides de la vitesse du vent.
Les drones captifs de DPI ont subi de nombreux tests en conditions réelles d'utilisation et sont actuellement en phase d'homologation par la marine américaine dans des environnements maritimes pour des applications de renseignement, de surveillance, de reconnaissance, de communication et de vidéo.
Comment surmonter d'énormes défis de conception :
le drone captif UMAR (Unmanned Multirotor Aerial Relay) de qualité militaire et industrielle de DPI résiste à la pluie, à la neige, à la poussière et à la chaleur, et est optimisé pour les environnements marins avec de l'eau salée.
Les drones UMAR présentent l'avantage d'opérer en continu pendant plus de 400 heures à une altitude maximale de 150 mètres (500 pieds) grâce à leur alimentation électrique permanente. Cependant, cette conception soulève d'importants défis. L'alimentation électrique du drone multirotor doit être fournie par l'avion porteur à très haute tension et faible intensité afin de permettre l'utilisation d'un câble aussi fin et léger que possible, optimisant ainsi la mobilité et la capacité d'emport du drone.
Les drones UMAR, d'une puissance opérationnelle de 8 à 10 kW, sont extrêmement performants et robustes, capables de maintenir une position stationnaire même par gros temps. Cette difficulté est souvent accentuée par la turbulence et la houle qui affectent la position du navire porteur. Par conséquent, les drones doivent pouvoir accélérer leur rotor, s'incliner et manœuvrer rapidement et avec agilité, par à-coups brefs ou prolongés selon les conditions, afin de maintenir leur altitude avec une réactivité instantanée.
À bord du drone multirotor, la conversion haute tension doit être réalisée dans un espace et un poids minimaux. Les huit rotors indépendants de l'UMAR nécessitent des circuits complexes et interconnectés sur la carte de circuit imprimé, permettant ainsi d'allouer l'espace gagné sur les composants d'alimentation à d'autres composants à valeur ajoutée.
« Les modules d'alimentation Vicor nous ont permis de réduire le poids de tous les composants du drone afin d'accroître son altitude et sa vitesse, tout en lui permettant d'emporter la charge utile nécessaire à la mission », a déclaré Joe Pawelczyk, vice-président des opérations chez DPI. « Vicor offre une densité de puissance inégalée, ce qui nous a permis d'atteindre des niveaux de maniabilité, de performance et de contrôle de vol exceptionnels grâce à ses composants. Les drones captifs de DPI peuvent ainsi transporter une charge plus importante, voler plus haut et plus vite. »
Architecture optimisée pour la densité de puissance.
Afin de répondre à ces exigences élevées en matière de puissance, DPI utilise les modules BCM® VIA™ haute tension (HT) à profil bas de Vicor dans son UMAR pour obtenir une conversion à haut rendement (98 %) avec seulement 2 % de pertes et de dégagement de chaleur entre 800 V et 50 V. La taille compacte et la flexibilité de montage des modules BCM HT sont particulièrement précieuses pour la réalisation d'un système à très haute densité de puissance et à poids très réduit.
Huit modules Vicor HV BCM4414, montés en parallèle, alimentent les huit rotors indépendants du drone UMAR de DPI. La possibilité de partager l'alimentation entre les rotors offre une redondance accrue. La faible génération d'interférences électromagnétiques (IEM), avec peu d'harmoniques haute fréquence, et le filtrage IEM intégré aux modules Vicor HV BCM, contribuent à minimiser le bruit IEM tout en réduisant l'encombrement et le poids par rapport aux convertisseurs CC/CC classiques. Sans filtrage, le bruit peut perturber les communications radiofréquences entre le drone et les avions-mères et/ou enfreindre les normes IEM.
En plus des tests actuellement menés par la marine américaine, la technologie DPI est évaluée par divers organismes publics, entrepreneurs et autres entités, et s'est révélée très prometteuse pour d'autres applications, telles que les services d'urgence en cas de catastrophe et la surveillance de vastes zones (événements publics, sécurité des stades, etc.).
