Bien que les multi-rotors attirent le plus l’attention dans le monde des drones, ils ne sont pas la seule option. Si vous êtes sérieux au sujet de la cartographie aérienne, vous devez envisager un avion à voilure fixe, et les hélios à rotor unique sont également une excellente solution pour certaines applications de niche. Voici un aperçu des quatre principaux types de plates-formes de drones aériens, ainsi que des forces et des faiblesses de chacune.

Multi-Rotor

Si vous voulez avoir une petite caméra en l’air pendant une courte période de temps, il est difficile de discuter avec un multi-rotor. Ils sont l’option la plus simple et la moins chère pour obtenir un « œil dans le ciel », et parce qu’ils vous donnent un tel contrôle sur la position et le cadrage, ils sont parfaits pour les travaux de photographie aérienne.

L’inconvénient des multi-rotors est leur endurance et leur vitesse limitées, ce qui les rend inadaptés à la cartographie aérienne à grande échelle, à la surveillance de longue endurance et à l’inspection longue distance telles que les pipelines, les routes et les lignes électriques.

Bien que la technologie s’améliore constamment, les multi-rotors sont fondamentalement très inefficaces et nécessitent beaucoup d’énergie juste pour lutter contre la gravité et les maintenir en l’air. Avec la technologie de batterie actuelle, ils sont limités à environ 20 à 30 minutes lorsqu’ils transportent une charge utile de caméra légère. Les multi-rotors lourds sont capables de supporter plus de poids, mais en échange de temps de vol beaucoup plus courts. En raison de la nécessité de changements rapides et de haute précision des gaz pour les maintenir stabilisés, il n’est pas pratique d’utiliser un moteur à essence pour alimenter des multi-rotors, ils sont donc limités aux moteurs électriques. Donc, jusqu’à ce qu’une nouvelle source d’alimentation arrive, nous ne pouvons nous attendre qu’à de très faibles gains de temps de vol.

À voilure fixe

Les drones à voilure fixe (par opposition aux « voilures rotatives », c’est-à-dire les hélicoptères) utilisent une aile comme un avion normal pour fournir la portance plutôt que des rotors de portance verticale. Pour cette raison, ils n’ont besoin que d’utiliser de l’énergie pour avancer, pas pour se maintenir en l’air, ils sont donc beaucoup plus efficaces.

Pour cette raison, ils sont capables de couvrir de plus longues distances, de cartographier des zones beaucoup plus grandes et de flâner pendant de longues périodes en surveillant leur point d’intérêt. En plus de la plus grande efficacité, il est également possible d’utiliser des moteurs à gaz comme source d’énergie, et avec la plus grande densité d’énergie du carburant, de nombreux drones à voilure fixe peuvent rester en altitude pendant 16 heures ou plus.

Le principal inconvénient d’un avion à voilure fixe est évidemment son incapacité à planer au même endroit, ce qui l’exclut de tout travail de photographie aérienne générale. Cela rend également leur lancement et leur atterrissage beaucoup plus délicats, car en fonction de leur taille, vous pouvez avoir besoin d’un lanceur de piste ou de catapulte pour les faire décoller, et d’une piste, d’un parachute ou d’un filet pour les récupérer en toute sécurité à la fin. Seuls les plus petits drones à voilure fixe conviennent au lancement manuel et à l’atterrissage en plein champ.

D’autres inconvénients sont leur coût plus élevé, et qu’il est beaucoup plus difficile d’apprendre les ficelles du métier avec des drones à voilure fixe. Une des raisons pour lesquelles les multi-rotors sont devenus si répandus est qu’il est facile de commencer: tout le monde peut acheter un quad-copter bon marché et commencer à planer dans sa cour arrière, à pratiquer les compétences et à devenir progressivement de plus en plus confiant avant de voler plus loin, plus haut et plus vite. Ce n’est pas le cas des drones à voilure fixe: la première fois que vous en lancez un, vous devez avoir confiance en vos capacités à le contrôler du lancement au vol, puis à le ramener à un atterrissage en douceur. Vous n’avez pas l’occasion de le mettre en vol stationnaire et de réfléchir, mettre les bâtons au milieu ne le maintiendra pas en place: un drone à voilure fixe avance toujours et se déplace beaucoup plus vite qu’un multi-rotor!

Une autre considération du travail des drones à voilure fixe est qu’il s’agit beaucoup plus de données, pas seulement de prendre de jolies photos. Avec une session multi-rotor, vous avez généralement terminé le travail lorsque le vol est terminé, il vous suffit de remettre les images. Avec le travail à voilure fixe, le vol n’est que le début, vous avez capturé les images mais ce ne sont pas encore les données que les clients recherchent. Les images sont alimentées par le traitement de la première étape pour assembler les centaines (ou les milliers) d’images séparées en une seule grande image carrelée, mais il peut y avoir beaucoup plus à faire après cela en effectuant des analyses de données telles que les calculs de volume de stock, le nombre d’arbres, la superposition d’autres données sur les cartes, etc.

Enfin, un grand défi lors de l’exploitation de drones à voilure fixe en Australie est nos aigles à queue compensée. Vous ne les trouverez pas en ville, et ils n’attaqueront pas souvent un multi-rotor volant à basse altitude, mais pour le travail moyen à voilure fixe plus loin de la ville et volant à 100 m de haut, ces énormes oiseaux sont une menace. Beaucoup de gens ont vu leurs nouveaux drones arrachés du ciel par ces oiseaux de proie incroyables mais incroyablement agressifs. Surveillez de près et soyez prêt à faire quelques manœuvres d’évitement rapides!

Hélicoptère à rotor unique

Alors qu’un multi-rotor a de nombreux rotors différents pour le maintenir, un seul rotor en a un seul, plus un rotor de queue pour contrôler son cap. Les hélicoptères sont très populaires dans l’aviation habitée, mais ne remplissent actuellement qu’une petite niche dans le monde des drones.

Un hélicoptère à rotor unique présente l’avantage d’une efficacité bien supérieure à celle d’un hélicoptère à rotor multiple, et peut également être propulsé par un moteur à gaz pour une endurance encore plus longue. C’est une règle générale de l’aérodynamique que plus la pale du rotor est grande et plus elle tourne lentement, plus elle est efficace. C’est pourquoi un quad-copter est plus efficace qu’un octo-copter, et les quads spéciaux à longue endurance ont un grand diamètre d’hélice. Un hélium à rotor unique permet des pales très longues qui ressemblent plus à une aile en rotation qu’à une hélice, ce qui donne une grande efficacité.

Si vous devez survoler avec une charge utile lourde (par exemple, un scanner laser LIDAR aérien) ou avoir un mélange de vol stationnaire avec une longue endurance ou un vol avancé rapide, alors un hélicoptère à rotor unique est vraiment votre meilleur choix.

Les inconvénients sont leur complexité, leur coût, leurs vibrations, ainsi que le danger de leurs grandes lames tournantes. Alors qu’un accessoire multi-rotor peut certainement vous laisser une mauvaise cicatrice, il est peu probable qu’il fasse beaucoup plus que cela. Les longues lames tranchantes d’un hélicoptère peuvent causer des dommages plus graves si vous les gênez, et il y a eu un certain nombre de décès dus aux hélicoptères de loisirs RC et aux drones.

En termes de difficulté, les drones héliportés à rotor unique se situent quelque part entre les multi-rotors et les avions à voilure fixe. D’une part, ils peuvent planer sur place, il est donc possible de démarrer facilement et de remonter, mais d’autre part, ils ne sont pas aussi stables ou indulgents en cas de mauvais atterrissage, et ils nécessitent également beaucoup d’entretien et de soins en raison de leur complexité mécanique.

VTOL hybride à voilure fixe

La fusion des avantages des drones à voilure fixe avec la possibilité de survoler est une nouvelle catégorie d’hybrides qui peuvent également décoller et atterrir verticalement.

Il existe différents types en cours de développement, dont certains sont essentiellement des conceptions à voilure fixe existantes avec des moteurs de levage verticaux boulonnés. D’autres sont des avions « tail sitter » qui ressemblent à un avion ordinaire mais reposent sur leur queue au sol, pointant droit vers le haut pour le décollage avant de tanguer pour voler normalement, ou des types de « rotor inclinable » où les rotors ou même toute l’aile avec des hélices attachées peuvent pivoter de pointer vers le haut pour le décollage à pointer horizontalement pour le vol vers l’avant.

Beaucoup de ces configurations ont été essayées dans les années 1950 et 60 pour des avions habités, mais elles se sont révélées trop complexes et difficiles à piloter, avec des résultats désastreux. Avec l’arrivée des pilotes automatiques, des gyroscopes et des accéléromètres modernes, ces types bizarres sont tout à coup réalisables car le pilote automatique peut faire tout le travail pour les maintenir stables, laissant au pilote humain la tâche plus facile de les guider dans le ciel.

Il n’y a actuellement qu’une poignée d’avions hybrides sur le marché, mais vous pouvez vous attendre à ce que ce soit une option beaucoup plus populaire dans les années à venir à mesure que la technologie se perfectionnera. Un exemple qui attire beaucoup l’attention est le drone de livraison Prime Air d’Amazon, illustré ci-dessous.

Tableau des avantages et des inconvénients