Aujourd’hui, la plupart des drones sont conçus comme des avions ou des hélicoptères miniatures. Mais des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne pourraient changer la donne grâce à leur drone-oiseau. © Peter Linehan, Flickr, CC by 2,0

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Biomimétisme : le drone qui vole (presque) comme un oiseau

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Par Nathalie Mayer, Futura

Les drones d'aujourd'hui sont essentiellement conçus comme des hélicoptères ou des avions. Et comme eux, ils manquent parfois cruellement de maniabilité. Les oiseaux, eux, savent s'adapter à des conditions aéronautiques très différentes. Une observation simple qui a conduit une équipe de chercheurs à imaginer un drone qui vole (presque) comme un oiseau !

« Les oiseaux sont capables de transformer radicalement la taille et la forme de leurs ailes, car elles sont composées d'un squelette articulé, contrôlé par des muscles et recouvert de plumes qui peuvent se chevaucher pendant le pliage. Nous nous en sommes inspirés », explique Matteo di Luca, chercheur au Laboratoire des systèmes intelligents de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL, Suisse). S'inspirer des ailes des oiseaux pour imaginer un drone plus efficace : l'idée semble des plus évidentes mais n'a pourtant été que relativement peu exploitée. En raison sans doute de la difficulté de la mettre en œuvre. Pas si facile d'imiter la nature...

En matière de techniques de vol, les oiseaux disposent d'une large palette de possibilités. Pour éviter des obstacles, virer serré ou résister aux turbulences, les oiseaux ont en effet développé des ailes à hautes performances. Os, plumes et muscles, en une configuration sophistiquée, permettent aux oiseaux de prendre leur envol et de virevolter à loisir. La structure des ailes, tout particulièrement, est ainsi faite qu'ils sont capables d'en modifier l'envergure ou la forme, permettant toutes sortes de prouesses. Pour braquer, par exemple, ils peuvent étendre l'une de leurs ailes et rétracter l'autre.

Des ingénieurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse) ont imaginé un drone doté d’ailes rétractables et recouvertes de plumes. De quoi le rendre plus maniable et lui permettre de mieux s’adapter à différentes conditions de vol (vents, obstacles, etc.). La figure (a) montre le squelette (Skeleton) d'une aile d'oiseau avec ses plumes et, en rouge, sa partie la plus mobile, les rémiges primaires (Primary flight feathers). Le drone de l'EPFL reproduit partiellement cette structure. © École polytechnique fédérale de Lausanne

Un drone avec des ailes d’oiseau

Le défi, pour l'équipe de l'EPFL, aura donc été de concevoir et de fabriquer des mécanismes de déformation semblables à ceux des oiseaux. Et de trouver le bon compromis entre efficacité aérodynamique et poids du drone. Ainsi, les ailes du drone-oiseau sont largement construites à base de matériaux composites qui maximisent leurs résistances tout en limitant le poids. Les plumes artificielles du drone-oiseau sont constituées d'une couche de fibre de verre recouverte d'un tissu en nylon, le tout renforcé par des fibres de carbone.

Lorsque les ailes sont totalement déployées, le drone-oiseau vole un peu à la manière des drones classiques. De manière « agressive », comme disent les chercheurs de l'EPFL. Mais rabattre l'extrémité de ses ailes lui permet de résister à des vents violents. Et grâce à un système de contrôle asymétrique, ses ailes peuvent chacune être commandées de manière indépendante. Des facultés d'adaptation qui pourraient être fort utiles lorsqu'il s'agira pour le drone-oiseau de voler à basse altitude, dans un environnement urbain balayé par des vents difficilement prévisibles.

Les travaux de cette équipe intéresseront sans doute plus largement le monde de l'aéronautique, qui cherche toujours des solutions pour faire évoluer les gouvernes des avions. « Grâce à notre projet d'ailes pliables, nous avons découvert que nous n'avions pas besoin d'ailerons pour aider notre drone à tourner. En changeant son envergure et sa surface portante, nous le faisons virer automatiquement », conclut Dario Floreano, directeur du laboratoire.

Des aigles chasseurs de drones entraînés par la police des Pays-Bas  Avec le développement rapide des drones, certaines questions naissent concernant leur contrôle. Comment, par exemple, empêcher ces aéronefs de pénétrer dans des zones qui leur sont interdites ? La police des Pays-Bas a trouvé une solution simple : utiliser… des aigles ! Voici en vidéo une démonstration de cette étonnante idée. 

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