Leçon 2 : comment vole un drone quadrirotor ?

Quadrirotor : quatre rotors…4 moteurs. La majorité des drones que nous pilotons en 2019 sont des quadrirotors, c’est-à-dire des drones équipés de 4 moteurs. Nous allons ici, le plus simplement possible, expliquer le fonctionnement physique du vol avec ce type de configuration, afin que vous compreniez au mieux le fonctionnement de votre aéronef. 

Les commandes
Tout d’abord, commençons par les commandes. La majorité des drones sont livrés en mode 2. C’est-à-dire que la télécommande est programmée de la façon suivante : manette des gaz sur le Stick gauche. Vous pouvez passer en mode 1, mais c’est moins universel. Faîtes le bon choix, il vous sera difficile d’en changer après que les bases seront apprises et les réflexes intégrés.

télécommande mode 2
télécommande mode 2

En mode 2, le stick gauche contrôle les gaz et l’axe de Lacet (le Yaw), le stick droit l’axe de tangage (le Pitch) et l’axe de Roulis (le Roll).

rotationdrone
Les axes de vol

Je vous conseille dans un premier temps de bien vous entraîner à connaître ces axes, c’est-à-dire : sur le bout des doigts 😉 . L’évolution de votre drone doit devenir aussi instinctif que la conduite de votre automobile (le volant, les pédales, la boîte de vitesse…etc.). Si vous désirez allez plus loin dans la connaissance du pilotage, je vous recommande d’acheter un drone manuel (sans stabilisation) pour apprendre réellement à piloter.

Les principes du vol stationnaire
En mode stationnaire, les quatre rotors du drone tournent à la même vitesse et délivrent donc la même puissance. La puissance globale équilibrent le tout. C’est-à-dire: assez pour le maintenir à une hauteur (sans qu’il tombe) et pas assez pour l’élever. Si l’on veut faire monter le drone (stick gauche des gaz en mode 2), on augmente la puissance des gaz, des 4 rotors en même temps (avec la même puissance) et le drone s’élève. Quand on réduit les gaz, les 4 rotors tournent alors moins vite et par son poids, il redescend vers la terre (attraction terrestre).

drone vol stationnaire
drone vol stationnaire

On se rend compte, sur ce schéma que les quatre rotors ne tournent pas dans le même sens. Deux rotors situées sur le même axe tournent dans le même sens. Pour faire simple : M1 et M3 tournent dans le sens horaire et M2 et M4 dans le sens antihoraire pour annuler le couple induit par les hélices. C’est le secret de sa stabilité !

Pour faire avancer ou reculer le drone :

vol avant et arrière
vol avant et arrière

Pour faire avancer ou reculer le drone, vous allez devoir jouer sur l’axe de tangage, le Pitch, c’est-à-dire le stick droit (en avant et en arrière). Lorsque le drone avancera, la puissance des deux moteurs avant se réduira et celle des deux moteurs arrières augmentera. Lorsque le drone reculera, ce sera exactement l’inverse.

Pour faire aller le drone de gauche à droite :

vol gauche et droite
vol gauche et droite

Pour faire aller le drone à gauche et à droite, vous allez devoir jouer sur l’axe de roulis, le Roll, c’est-à-dire le stick droit (de gauche et de droite). Lorsque le drone ira vers la gauche, la puissance des deux moteurs de gauche se réduira et celle des deux moteurs de droite augmentera. Lorsque le drone ira vers la droite, ce sera l’inverse.

Pour mettre en rotation le drone (l’axe de lacet) :

rotation lacet
rotation lacet

Pour mettre le drone en rotation vers la droite ou vers la gauche, vous allez devoir jouer sur l’axe de lacet, le Yaw, c’est-à-dire le stick gauche (de gauche et de droite). Lorsque le drone effectuera une rotation droite, Stick à droite, la puissance des deux rotors 2 et 4 augmentera et celle des rotors 1 et 3 se réduira (voir schéma de désignation des rotors plus haut). Et l’inverse quand on souhaitera un rotation à gauche (Stick vers la gauche). Pourquoi ? tout simplement par l’effet de couple des hélices. Une hélice tournant vers la gauche induit un effet de couple inverse à droite.

Conclusion : Voici les grands principes (vulgarisés) de comment vol un drone. Dans la vie de tous les jours, sur des drones stabilisés et compensés, ce n’est pas plus compliqué que cela, en revanche sur les drones en mode manuel (sans stabilisation et sans compensation) il s’agit à chaque instant d’agir sur tous les axes pratiquement en même temps. En effet, par exemple, le fait d’agir sur l’axe de tangage (aller en avant ou en arrière) induit une correction systématique de la puissance (Stick des gaz) pour se maintenir à la même hauteur. Tout cela ne tient pas compte non plus des effets de déplacements d’air (effet de sol notamment) que provoque la giration des hélices et qui affectent le pilotage. Et, dernièrement, tout cela devient un peu plus compliqué quand le vol est inversé !

© Yann MATHIAS / www.etsionparlaitphoto.com