LE PROJET
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La définition
Plus précisément, le but officiel du projet est de réaliser la conception et la fabrication d’un prototype de drone biomimétique inspiré du vol des colibris. Ce projet est réalisé, uniquement par des étudiants, dans le cadre du projet de fin de baccalauréat en génie mécanique de l'Université de Sherbrooke.
Les raisons
Plusieurs se demanderont : pourquoi faire un colibri mécanique? Les raisons sont nombreuses. Tout d'abord, c'est un projet d'innovation hors du commun qui permettra d'en connaître davantage sur le vol à battement d'ailes, mais pas de n'importe quel oiseau! Celui du colibri, le seul oiseau capable d'effectuer un vol à reculons! En s'y penchant davantage, les spécifications de vol du colibri nous ont ébahis. Voici quelques faits intéressants :
- Atteint des vitesses allant jusqu'à 90 km/h
- Battement d'ailes pouvant aller jusqu'à 200 hz
- Poids variant entre 1.6 g et 20 g
- Capable d'effectuer un vol stationnaire et dans toutes les directions
- Capable de traverser le Golfe du Mexique avec seulement 3 grammes de carburant
- Rythme du coeur allant jusqu'à 1200 pulsations par minute
Également, ce projet nous confronte à des défis de taille, mais cela le rend d'autant plus excitant et attrayant! La réussite de ce projet attirera les projecteurs et surprendra beaucoup de personnes. On peut réellement affirmer que c'est un projet "cool" pour des étudiants en génie mécanique!
De plus, il y a l'aspect du biomimétisme. Cette façon de voir les choses est bien particulière et très attrayante pour des futurs ingénieurs. La nature est si évoluée, si développée qu'aucune pensée humaine n'est capable de rivaliser avec elle sur certains points! Et comme elle ne possède aucun "copyright", pourquoi ne pas s'en inspirer? Cependant, elle n'est pas simple à comprendre, alors c'est pourquoi, à travers ce projet, nous souhaitons expérimenter le biomimétisme.
Finalement, ce projet possède aussi une motivation "commerciale". Le hobby du pilotage de produits radio télécommandés est en plein essor en Occident et les amateurs cherchent constamment à dépasser et à découvrir de nouvelles expériences de pilotage. Comme le colibri possède une manœuvrabilité inégalable, un drone cherchant à obtenir les mêmes performances de vol pourrait devenir très attrayant pour les gens du milieu. Cependant, le projet ne se limite pas uniquement à ce domaine. Dans toute éventualité, il est aussi possible que le prototype développé se prête à d’autres types d’applications.
Les concepts principaux
Notre équipe a analysé une quantité importante de concepts pour identifier la meilleure façon d’atteindre les objectifs de notre projet. Suite à cette analyse, il est évident que le colibri mécanique doit comporter les éléments essentiels suivants :
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Une batterie interne pour alimenter les composantes électroniques.
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Un moteur électrique rotatif pour produire le battement.
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Un système permettant d’ajuster le mouvement en modulant la forme des ailes et la fréquence de battement.
Les Spécifications:
Pour déterminer si les concepts identifiés permettent d’atteindre les objectifs du projet, notre équipe a fixé certaines spécifications à atteindre. Il s’agit d’exigences techniques auxquelles le prototype final devra répondre afin d’être fonctionnel.
Les spécifications essentielles sont présentées ci-dessous :
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Atteindre une vitesse de 1 mètre par seconde.
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Avoir une durée de vol de 120 secondes.
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Avoir une masse entre 25 et 35 grammes.
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Avoir une longueur d’aile d’environ 17 centimètres.
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Avoir un battement d’ailes d’au moins vingt battements par seconde.
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SOUS-GROUPES TECHNIQUES
Mécanisme et structure
Ce sous-groupe a la lourde tâche de créer un mécanisme capable de répondre aux contraintes du vol à battement d'ailes. Il doit faire le lien entre la trajectoire du battement d'ailes (déterminée par le sous-groupe mécanique des fluides) et le système de propulsion. De plus, ce groupe doit inventer la façon dont les paramètres de vol seront influencés afin que le colibri se déplace.
Aussi, le groupe mécanisme et structure doit concevoir et optimiser les ailes et le corps du véhicule afin d'être résistant et léger à la fois.
Mécatronique
Ce sous-groupe a pour mission d'établir et de créer des techniques de contrôle électronique pour les composants mécaniques. Il s'occupe de la communication, de la programmation, de la gestion et la transformation de l'énergie électrique. Également, ce groupe développera un système de stabilisation permettant de faciliter le vol du colibri et son contrôle.
Mécanique des fluideS
Le plus grand défi, selon nous, réside dans cette section du projet. Ce sous-groupe est responsable de faire la conception pour nous offrir les paramètres du battement d'ailes nécessaires pour un vol stationnaire et en mouvement. Bien que la mécanique des fluides soit un sujet très bien documenté, bien peu d'articles et de recherches existent sur le comportement des fluides en relation avec un battement d'ailes spécifique à celui du colibri.
SOUS-GROUPE ADMINISTRATION
Bien qu'un projet en génie brille souvent grâce aux inovations techniques qu'il comporte, il reste tout de moins nécessaire de bien remplir toutes les fonctions administratives. Pour un projet tel que le projet colibri, qui regroupe 11 étudiants, il est important de définir des méthodes de travail, d'établir des standards, de bien organiser les réunions d'équipe, de garder une vue d'ensemble sur le projet pour s'assurer qu'il se dirige vers notre but ultime et effectuer toute autre tâche nécessaire pour assurer la fluidité du travail d'équipe.
Également, pour qu'un projet de cette envergure fonctionne, nous avons besoin de ressources. Le sous-groupe administration comprend les tâches reliés aux communications, à la création de ce site web, à la recherche de commanditaires, à la gérance des ressources et beaucoup d'autres. Il nous est impossible d'énumérer toutes les tâches existantes dans ce sous-groupe, mais ce qui est certain, c'est que beaucoup d'efforts seront investis d'ici la fin du projet pour le réaliser.
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