Grâce au MIT les drones pourront bientôt prendre en compte la mécanique des fluides

Les drones du futur seront capables de prendre en compte la force du vent et la modélisation des bâtiments pour optimiser leurs plans de vol. Les gains en autonomie et en vitesse seront énormes.

Pourquoi lutter contre les vents quand on peut s’en servir – ou les contourner – pour aller plus loin. Voilà sur quoi travaillent John Ware et Nicholas Roy, des chercheurs du MIT qui, selon le site IEEE Spectrum, s’attellent à rendre les drones plus intelligents.

Dans ce cas précis, il est question d’optimiser l’autonomie d’un quadricoptère en intégrant dans son plan de vol des données sur la force et le sens du vent en milieu urbain. Et si les chercheurs s’intéressent surtout aux déplacements en ville pour ces drones, c’est sans doute pour répondre à un usage bien précis : la livraison de colis par les airs. Rappelons en effet qu’Amazon a dévoilé son prototype d’aéronef de livraison en novembre dernier.

Optimiser l’autonomie des drones

Contrairement à une voiture, moins sensible aux conditions atmosphériques dans lesquelles elle évolue, un drone voit son endurance varier énormément en fonction des vents et de l’espace dans lequel il évolue. Si les constructeurs annoncent toujours une autonomie en minutes pour la batterie, la distance parcourue sera établie en fonction de la vitesse de déplacement. Et celle-ci dépendra grandement de la force des vents opposés, ou favorables d’ailleurs. Pour optimiser la distance de vol avec une seule charge, l’idée d’intégrer des données sur la force des vents dans un petit quadricoptère paraît être une excellente idée.

Pour cela, les chercheurs du MIT ont donc réalisé une carte en 3D d'un environnement urbain, ils ont ensuite utilisé un outil d'analyse de déplacements des fluides, en l'occurrence le vent, couplé à des données météo, pour aboutir à une solution capable de simuler les déplacements d'airs entre des bâtiments.

La force des vents au milieu des bâtiments © MIT

Ainsi, par exemple, l’image ci-dessus relève que la vitesse du vent est d’environ 10 m/s à une altitude de 100 mètres. On imagine aisément la complexité des données à gérer et analyser. Et justement, c'est encore plus impressionnant, toutes les données sont interprétées par le drone lui-même. Il les reçoit et calcule son plan de vol optimal en conséquence.

Les trajectoires du drone © MIT

Voilà comment cela se concrétise. Dans les deux images ci-dessus, le drone part du côté gauche, pour rejoindre le point d'arrivée à droite. Le code couleur illustre la vitesse de déplacement au sol. Plus elle est rouge, plus le drone avance vite, plus elle est bleu, plus le drone est lent.

Dans le plan de vol (a), on voit que le drone adopte le trajet le plus court, mais que la vitesse en ligne droite entre les bâtiments est "faible". En revanche, sur le plan de gauche (b), le drone profite du "vide d’air" proche des bâtiments pour voler plus vite sans dépenser plus d’énergie. Un phénomène évident qui nous fait penser à l’aspiration lorsque deux voitures se suivent : la seconde a moins besoin d’accélérer pour maintenir sa vitesse.

Dans le cas du drone, optimiser cette trajectoire lorsque le vent souffle à 10 m/s sur cinq cent mètres revient à économiser environ 39% d’énergie et à réduire le temps de vol d’environ 22%. C’est énorme!

Et cela pourrait bien devenir encore plus spectaculaire. En effet, si l’intelligence du drone prend en charge la modélisation des bâtiments et la mécanique des fluides, elle ne prendrait pas encore en compte la variation du vol en fonction des différentes hauteurs de vol. Les chercheurs travailleraient sur la prise en compte de cette donnée pour optimiser encore les trajectoires et donc l’autonomie. 
Les livraisons par des drones autonomes semblent de moins en moins reposer... sur du vent.