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Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Dans le cadre des recherches conduites au sein du département Aérodynamique et Propulsion (DAeP) de l'ISAE, et plus particulièrement l'équipe travaillant sur l'aérodynamique et la propulsion des Micro-Drones s'intéresse à l'aérodynamique de micro-rotors en milieu confiné. L'étude s'inscrit dans le cadre du développement de micro-drones de type indoor destinés, par exemple, à l'exploration de réseaux tous-terrains (grottes ornées) et/ou l'observation en environnements contraignants (installations nucléaires). L'enjeu est double: évaluer l'influence de parois sur le comportement aérodynamique du micro-rotor comprendre l'influence du micro-rotor sur l'environnement proche En ce sens, le premier axe a trait à la qualification des efforts aérodynamiques subis par le rotor et fournit des données essentielles à la mise en ?uvre d'autopilote embarqué. Le second axe vise l'évaluation des champs de vitesse et pression générés par le rotor et permet notamment d'envisager l'influence du rotor en paroi, par le phénomène de « brownout » préjudiciable aux explorations archéologiques. Dans ce contexte, des moyens numériques de type calculs Navier-Stokes et des moyens expérimentaux de type mesure d'efforts, pression et PIV ont été utilisés. Les deux approches ont été conduites en parallèle en vue d'obtenir une comparaison pertinente des deux approches. L'idée étant de mettre en corrélation les structures de l'écoulement et les efforts subis par le micro-rotor dans le but de fournir une analyse physique des phénomènes rencontrés. Dans le cadre de ces travaux nous nous sommes concentrés sur un type de confinement particulier qu'est celui de l'interaction mur/sol et mur/plafond, environnement classique dans des domaines de vol indoor. En amont de cette études, nous avons étudiés les influences de parois simples (Mur/ Sol / Plafond). Grâce à des mesures de forces et de vitesse par PIV, nous avons pu révéler des changements dans la performance aérodynamique en raison de la proximité des murs et la corréler avec l'apparition de phénomènes d'écoulement spécifiques. Nos résultats sont en ligne avec des recherches approfondies sur les effets du sol, montrant que la performance aérodynamique bénéficie de la proximité du sol en raison d'une réduction de la vitesse axiale induite au disque du rotor et la réduction de l'intensité des tourbillons marginaux. De plus, alors que la proximité au plafond conduit également à une amélioration de la performance aérodynamique, il est montré que les effets de plafond sont plus sévères et soudaines que les effets au sol et peut être considéré comme un effet venturi agissant au-dessus du disque du rotor. De plus, on peut voir que les effets de canal peuvent être considérés comme une combinaison linéaire d'effets de sol et de plafond. Inversement, la proximité des parois verticales n'a pas d'impact majeur sur les performances aérodynamiques, que l'on considère une paroi isolée ou une configuration de conduit. Ces résultats démontrent que des modèles simples peuvent être dérivés pour la définition d'auto-pilotes efficaces, ce qui contribue à la robustesse des vols intérieurs. Cependant, pour obtenir une meilleure compréhension de la réponse aérodynamique d'un rotor en vol stationnaire près des conditions aux limites des parois, des essais dynamiques seront effectués à l'avenir. Dans cette éude en particulier on s'interessera à deux configurations précises, les effets de coin haut (Mur/Plafond) et coin bas (Mur/Sol).

International audience; A passive twist control is considered as an adaptive way to maximize the overall efficiency of a proprotor developed for convertible Micro Air Vehicles (MAV). Incorporated into a database of airfoil characteristics, Blade Element Momentum Theory (BEMT) is implemented to predict the performance of proprotors at low Reynolds numbers. Using this model, it is found that low twist allows for efficient hovering while high twist helps to forward flight. The Centrifugal Force Induced Twist (CFIT) concept is proposed to realize the required torsion of proprotor between hover and forward flight. Tip mass is used to provide the nose-down twisting moment by centrifugal force and stabilize the flexible blade. Classical Lamination Theory (CLT) is employed to estimate the torsion behavior of glass/epoxy laminate blade and to study the feasibility of CFIT concept. The results indicate that the predicted torsion of CFIT blade is of the same level with required deformation. The laminate blades were tested in hover and forward flight modes, with deformations measured by Laser Displacement Sensor (LDS). In rotor mode, the laminate blade can generate approximately -9◦ torsion at blade tip rotating at 1,300 RPM. By contrast, at 800 RPM and inflow velocity 8m/s, it is capable of providing around -5◦ torsion at blade tip in propeller mode.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L'intérêt croissant des drones voilure tournante, pour des applications militaires et civiles, a encouragé les concepteurs à considérer de nouvelles configurations miniaturisés, plus efficaces en termes d'endurance, capacité d'emport et de maniabilité. Le but de cet article est d'étudier une nouvelle configuration de rotor coaxial, dans le but de garantir la maniabilité du véhicule tout en enlevant les surfaces de contrôle inutiles qui augmentent la sensibilité aux rafales de vent. Ce papier vise à étudier une version modifiée d'un contrarotatif classique, dans lequel les rotors peuvent être inclinés de manière à créer des forces et des moments de dérive potentiellement utilisables pour la maniabilité. Lorsque les rotors rotatifs sont inclinés, ils ne sont pas coaxiaux et des effets gyroscopiques sont créés. La complexité d'un mécanisme de plateau cyclique a été remplacée par un mécanisme d'inclinaison qui est actuellement assurée par servomoteurs classiques. À l'avenir, il est prévu d'utiliser un matériau électroactif. Dans le prototype présenté, la direction de la poussée des deux rotors peut être redirigée par les une inclinaison latérale et longitudinale des rotors. Un modèle théorique du mécanisme a été mis au point sur la base d'un modèle mécanique qui comprend les forces, moments et les effets gyroscopiques induites par les pièces en rotation. En plus de l'approche théorique, un dispositif expérimental a été mis au point. Il est basé sur une balance à 5 composantes permettant de mesurer les efforts et moments résultants des différentes inclinaisons.

International audience; In the present study, a passive twist control is considered as a potential way to improve the overall flight efficiency for proprotor of Micro Air Vehicle (MAV). This paper will focus on the aerodynamic performance and deformation behaviour of a flexible laminate blade. Incorporated with adatabase of airfoil characteristics, Blade Element Momentum Theory (BEMT) is implemented for performance prediction of proprotor at low Reynolds numbers. The preliminary procedure is based on finding optimum twist distributions for hover and forward flight, but keeping a given chord distribution.A numerical model is developed using a combination of aerodynamic model based on BEMT, and structural model based on anisotropic beam finite element, in order to evaluate the coupled structural and the aerodynamic characteristics of the deformable proprotor blade. The numerical model - Fluid Structure Interaction (FSI) was then validated by means of shape reconstruction from LDS (Laser Displacement Sensor) outputs. It can be concluded that the proposedexperiment technique is capable of providing a predictive and reliable data in blade geometry and performance for rotor mode. The FSI approach is also valid as a reliable tool for designing and analyzing the MAV proprotor made of composite material.