Ce qu’il faut savoir sur les quadrocoptères, les multicoptères et les drones

Il n’existe probablement aucun autre aéronef aussi fascinant qu’un quadrocoptère. Mais tout a commencé il n’y a pas si longtemps, de façon très modeste. Les premiers modèles de copters volants ont été mis au point par des ingénieurs électroniciens ingénieux et optimisés en coopération avec des pilotes expérimentés.

Après l’apparition sur le marché des premiers bons copters volants, la scène s’est littéralement épanouie. En attendant, il existe un copter adapté à chaque application et à chaque budget. Dans certains cas, il est vraiment surprenant de voir quelles caractéristiques de performance sont déjà offertes dans la catégorie de prix d’entrée de gamme.

Quadricopter, Multicopter

Qu’est-ce qu’un quadrocopter ?

Un quadrocopter est un modèle ressemblant à un hélicoptère qui peut décoller et atterrir verticalement comme un hélicoptère. Contrairement à un hélicoptère, dont le mécanisme est techniquement complexe, quatre hélices disposées horizontalement suffisent pour un quadrocoptère. Ces hélices sont chacune entraînées par leur propre moteur. Ainsi, les composants mécaniques sont réduits au minimum. L’électronique avec ses capteurs de position et d’accélération est beaucoup plus complexe. Ce n’est que grâce à ces capteurs intelligents qu’un quadrocoptère est capable de rester stable dans les airs.

Les plus grands copters ayant une grande capacité d’emport sont parfois équipés de six ou huit hélices. Dans ce cas, les machines volantes sont alors appelées hexacoptères ou octocoptères. Mais drone, multicoptère, quadrocoptère ou simplement multicoptère sont également des termes courants.

Quadricopter, Multicopter

Quadrocopter prêt à décoller avec caméra frontale.

Comment fonctionne un quadrocopter ?

Quadricopter, Multicopter

Un hélicoptère a besoin d’un rotor de queue pour que le fuselage ne tourne pas dans le sens inverse de la rotation du rotor.

Pour qu’un quadrocopter puisse voler, quatre hélices disposées horizontalement génèrent un flux d’air descendant. Si le flux d’air est suffisamment fort, le modèle est soulevé vers le haut.

Cependant, une hélice ou un rotor en rotation crée également un couple sur le moteur ou sur l’avion complet. Si l’hélice tourne vers la gauche, l’avion veut tourner vers la droite. C’est également la raison pour laquelle de nombreux hélicoptères ont besoin d’un rotor de queue.

La rotation du rotor principal (flèches bleues) crée un couple sur le fuselage (flèches rouges). Le couple est équilibré par l’action du rotor de queue (flèche verte).

Selon le degré de compensation, le rotor de queue peut également être utilisé pour contrôler la rotation spécifique de l’hélicoptère.

Cet effet de couple se produit également avec un quadrocoptère. C’est pourquoi on utilise une astuce simple mais ingénieuse :

Vu d’en haut, deux hélices tournent dans le sens des aiguilles d’une montre et les deux autres dans le sens inverse. De cette façon, les couples agissant sur le modèle s’annulent et le quadrocoptère n’a pas besoin d’un stabilisateur avec un rotor de queue pour se stabiliser. En outre, les hélices sont disposées en diagonale l’une par rapport à l’autre avec le même sens de marche.

Le seul inconvénient est qu’il suffit de deux modèles d’hélice différents pour que l’air soit toujours transporté vers le bas, quel que soit le sens de rotation. En particulier lors des travaux de maintenance, ou lorsque les hélices ont été dévissées pour le transport, il faut faire très attention au sens de rotation des moteurs ou des hélices lors du montage.

Au fait :
La position angulaire des différentes hélices les unes par rapport aux autres n’a aucune importance. En vol, les moteurs n’ont jamais la même vitesse, ce qui signifie que les positions angulaires changent continuellement. Il est beaucoup plus important que les hélices soient précisément équilibrées et qu’elles tournent sans vibration.

Quadricopter, Multicopter

Deux hélices disposées en diagonale ont toujours la même direction de déplacement.

Lorsque les quatre hélices sont accélérées de manière égale, le copter décolle à une certaine vitesse d’hélice. Si la vitesse est ensuite légèrement réduite, le quadrocopter plane à une altitude constante.

Toute modification supplémentaire de la vitesse de vol stationnaire entraînera la montée ou la descente du quadrocoptère. Les capteurs d’attitude et d’accélération intégrés détectent les moindres changements d’attitude de vol et ajustent immédiatement la vitesse des moteurs respectifs. Cela permet au multicoptère de toujours conserver son attitude de vol horizontale et stable.

Hélices colorées

Quadricopter, Multicopter

En raison de la conception symétrique, il n’est souvent pas facile de reconnaître correctement l’orientation actuelle du modèle en vol.

Surtout lorsque le modèle est petit et éloigné. C’est pourquoi les fabricants aiment utiliser des hélices de couleurs différentes.

Dans l’exemple illustré, les hélices avant sont rouges et les hélices arrière sont bleues.

Comment contrôle-t-on un quadrocopter ?

Pour voler en avant à partir d’un vol stationnaire, par exemple, la vitesse des hélices avant (A et B) est légèrement réduite et la vitesse des hélices arrière (C et D) est légèrement augmentée. Cela fait que l’hélicoptère s’incline légèrement vers l’avant au début. Le flux d’air des hélices est ainsi légèrement dirigé vers l’arrière et pousse le quadrocoptère vers l’avant.

Pour un vol en arrière, les changements de vitesse de l’hélice sont exactement opposés. Les vitesses des hélices avant (A et B) sont augmentées et les hélices arrière (C et D) tournent plus lentement. L’hélicoptère vole en arrière.

Le contrôle à droite et à gauche suit le même schéma. La seule différence est que les vitesses des paires d’hélices gauche et droite (A et C) et (B et D) sont modifiées.

Quadricopter, Multicopter

Les hélices sont étiquetées pour une affectation exacte.

Pour permettre au quadrocopter de tourner sur place dans l’air, il suffit de changer la vitesse des hélices avec le même sens de rotation.

Si la vitesse des hélices tournant dans le sens des aiguilles d’une montre (A et D) est augmentée et que la vitesse des hélices tournant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (B et C) est diminuée de la même quantité, la force de portance totale restera la même.  Le quadrocopter continuera à planer à une altitude constante.

Cependant, en raison des différentes vitesses d’hélice, les couples agissant sur le quadrocoptère ne sont plus équilibrés. Il commence donc à tourner vers la gauche. Ce mouvement de rotation autour de l’axe vertical (ligne imaginaire traversant le quadrocoptère de haut en bas) est également appelé “lacet”.

Si la vitesse de l’hélice change dans l’autre sens, l’hélicoptère tournera vers la droite.

Le vol dans une certaine direction, l’altitude de vol souhaitée ainsi que la rotation du quadrocopter sont contrôlés à l’aide des deux sticks de l’émetteur ou du contrôleur de la télécommande. Certains copters offrent également la possibilité de se connecter à un smartphone via le WiFi. Dans ce cas, le smartphone peut également être utilisé pour contrôler le copter.

Quels types de quadrocoptères existe-t-il ?

Les quadrocoptères se différencient en fonction de leur domaine d’application. Les transitions entre les différentes zones sont fluides.

Quadrocoptères d’entrée de gamme

Quadricopter, Multicopter

Quadrocopter compact d’entrée de gamme avec télécommande adaptée aux enfants.

L’entrée dans le monde fascinant des quadrocoptères est déjà possible sans grande dépense financière. C’est pourquoi ces modèles sont souvent utilisés comme cadeaux pour les enfants. Il est important que la télécommande soit conçue pour les mains des jeunes enfants et que les hélices soient équipées de protections de sécurité. En outre, un adulte doit superviser le vol afin de pouvoir intervenir si nécessaire.

Souvent, les modèles d’entrée de gamme disposent déjà d’une caméra intégrée. Ainsi, les premières expériences avec des photos et des vidéos à vol d’oiseau peuvent être faites tout de suite. Cependant, la résolution de la caméra n’est pas particulièrement élevée dans la plupart des cas et les vidéos sont facilement floues en raison d’un style de vol instable. Mais il n’empêche que filmer et photographier est un excellent complément au plaisir de voler.

Et pour que les jeunes pilotes ne manquent pas le plaisir de voler, de nombreux copters d’entrée de gamme peuvent effectuer des flips spectaculaires.

Quadricopter de loisir

Quadricopter, Multicopter

Quadrocopter de loisir typique avec un récepteur GPS et un support de caméra à cardan pour des vidéos sans tremblement.

Parallèlement, les quadrocoptères sont également utilisés pour prendre des photos ou des vidéos particulièrement réussies d’activités de loisirs. Les quadrocoptères offrent une très bonne qualité d’image et sont faciles à contrôler. En raison de leur poids plus élevé, ils ont une attitude de vol beaucoup plus douce que les modèles d’entrée de gamme moins coûteux. Les systèmes de stabilisation des appareils photo (cardes) permettent de prendre des photos et des vidéos sans trembler.

En recevant des satellites de navigation, les avions peuvent s’orienter dans l’espace, faire du surplace même en cas de vent et effectuer des manœuvres de vol autonomes.

Particulièrement astucieux : certains d’entre eux peuvent également être pliés de manière compacte et ainsi prendre très peu de place dans les bagages de vacances ou les sacs à dos.

Drones industriels

Quadricopter, Multicopter

Drone industriel à 6 rotors qui peut être utilisé pour filmer et photographier ainsi que pour des tâches d’inspection.

Le nom est un peu trompeur, car ces machines volantes haut de gamme sont également utilisées avec succès dans le commerce et l’agriculture, ainsi que par les autorités. Mais les photographes et les reporters aiment aussi travailler avec ces systèmes.

L’objectif principal de ces drones est d’amener une caméra dans une position qu’il serait difficile ou impossible d’atteindre depuis le sol. L’inspection précise des bâtiments ou des cheminées devient ainsi un jeu d’enfant. Les échafaudages élaborés ou les escalades dangereuses ne sont plus nécessaires.

Les trépieds volants pour appareil photo sont également idéaux pour le cinéma et la photographie. La combinaison de différents modes de vol et de film permet de réaliser des prises de vue à couper le souffle qui, autrement, ne seraient possibles qu’au prix d’un effort extraordinaire.

Comme l’utilisateur se concentre généralement entièrement sur les images de la caméra, le pilotage est pratiquement une question secondaire. Le contrôle est donc largement pris en charge par l’électronique du drone. Pour le vol autonome, outre un récepteur GPS, une boussole et de nombreux capteurs pour la position et la détection des obstacles sont également embarqués.

Drones de course

Quadricopter, Multicopter

Les Race Copters sont compacts, stables et très rapides.

Les copters ou drones de course sont des appareils purement ludiques qui nécessitent beaucoup de sensibilité et des nerfs solides. Car ces drones sont déplacés à vitesse maximale sur une piste de course avec des portes et des pylônes. À cette fin, les drones de course sont équipés de caméras qui transmettent leurs images en direct aux lunettes FPV des pilotes. Les pilotes de l’émetteur de télécommande vivent alors l’action de la course depuis la vue du cockpit, pour ainsi dire. Mais même pour les spectateurs qui suivent plus ou moins l’action de l’extérieur, il est toujours fascinant de voir à quel point ces coureurs sont rapides et agiles.

Pour commencer, des copters de course prêts à l’emploi sont proposés, avec lesquels vous pouvez déjà éprouver de véritables sensations de course. Les modélistes expérimentés construisent eux-mêmes leur équipement de course en utilisant la technologie de la plus haute qualité afin de trouver la meilleure configuration pour leurs besoins. Ces copters de course sont également extrêmement stables, de sorte que les accidents de course et les crashs peuvent leur faire étonnamment peu de mal.

Que faut-il prendre en compte lors de l’achat d’un quadrocoptère ?

Le choix du modèle dépend en fin de compte de plusieurs facteurs, que nous avons énumérés pour vous ici :

Utilisation prévue et domaine d’application

Pour les personnes qui veulent simplement tester le vol avec un quadrocopter, les modèles d’entrée de gamme sont les mieux adaptés. Toutefois, vous devez savoir que les petits copters légers ne conviennent que de manière limitée à une utilisation en extérieur en raison de leur sensibilité au vent.

Malheureusement, il n’est pas si facile de choisir le bon modèle de copter pour les activités de loisirs ou même pour un usage commercial. Vous devez bien réfléchir à ce que vous voulez faire et aux fonctions dont vous avez besoin.  Alors que les randonneurs et les alpinistes ont tendance à préférer les modèles compacts, un couvreur ou un ramoneur sera plus attentif à la simplicité d’utilisation et à la précision du vol stationnaire. Les photographes et les vidéastes, quant à eux, privilégient la qualité de l’image et les longues durées de vol.

Appareil photo intégré

Les caméras des copters d’entrée de gamme laissent souvent à désirer en termes de qualité vidéo ou d’alignement des objectifs. Si vous attachez de l’importance à la qualité, vous devez absolument choisir un modèle avec stabilisation électronique de l’image. C’est encore mieux si la caméra elle-même est stabilisée mécaniquement par un cardan. Cela permet d’éviter que les mouvements de balancement de l’hélicoptère ne soient transférés au support de la caméra.

Outre la résolution de l’appareil photo, le stockage des photos et des vidéos joue également un rôle important. Si le stockage n’est pas effectué sur une carte SD qui vole avec l’hélicoptère, les erreurs de transmission peuvent se manifester sous forme de perturbations de l’image.

Fonction GPS

Cette fonction est appelée GPS, mais en plus des satellites de navigation du système de positionnement global, les satellites de navigation russes Glonass sont souvent reçus et évalués. Cela permet aux quadrocoptères de maintenir très précisément leur position en vol stationnaire, même dans des conditions venteuses, et d’effectuer des manœuvres de vol autonomes si nécessaire.

Les drones sans GPS disposent également d’un système de stabilisation, mais celui-ci ne concerne que l’orientation horizontale en vol. Ils ne peuvent pas détecter s’ils sont déplacés latéralement par les effets du vent, par exemple.

Important :

Le GPS ne fonctionne qu’à l’extérieur. En intérieur, les signaux des satellites sont masqués, ce qui signifie que les fonctions basées sur le GPS ne fonctionnent pas ou plus de manière fiable.

Détection d’obstacles

Une bonne détection des obstacles joue un rôle de plus en plus important. En particulier lorsque des manœuvres de vol automatiques telles que la fonction de suivi ou la fonction de retour automatique sont utilisées.

Mais cette fonction est aussi souvent très utile dans les opérations de vol régulières. En effet, à partir d’une certaine distance, il est très difficile d’estimer correctement la profondeur spatiale et donc la distance réelle d’un obstacle.

Durée de vie de la batterie

Les temps de vol réalisables sont souvent le point de friction des modèles d’entrée de gamme. Les modèles plutôt petits ne sont pas en mesure de transporter des batteries lourdes et volumineuses. Le plaisir de voler est donc souvent terminé après 5 minutes et la batterie de vol doit être rechargée. Il est donc conseillé de choisir un modèle dont les batteries peuvent également être rechargées en dehors du modèle. Ainsi, vous pouvez continuer à voler avec une batterie de rechange pendant que la batterie précédemment utilisée se recharge au niveau du câble de charge.

Les copters plus grands ont généralement des temps de vol plus longs et des batteries supplémentaires sont parfois incluses dans la livraison. Dans le cas contraire, des batteries supplémentaires sont disponibles en tant qu’accessoires optionnels.

Prix d’achat

Un autre critère d’achat qu’il ne faut pas sous-estimer est le prix. Toutefois, chaque utilisateur doit décider lui-même s’il peut se passer de certaines caractéristiques pour bénéficier d’un prix plus bas. En cas de doute, il vaut la peine de contacter un conseiller spécialisé dans un magasin Conrad Electronic et de clarifier toutes les questions en suspens en personne.

Autres questions fréquemment posées sur les quadrocoptères

Qu’est-ce qu’un cardan ?

Un gimbal est un support de caméra stabilisé. Cela permet d’éviter que les mouvements de balancement du drone ne soient transmis à la caméra lors des changements rapides de direction en vol. La fluidité du mouvement de la caméra qui en résulte garantit des vidéos absolument sans tremblement.

Que faut-il prendre en compte lors de l’utilisation de drones ?

L’utilisation de drones est soumise à des dispositions légales, qui sont précisément réglées dans l’ordonnance sur les drones en vigueur. En outre, une couverture d’assurance valide doit être en place. Si l’utilisation de drones n’est pas couverte par l’assurance responsabilité civile existante, une police d’assurance appropriée peut être souscrite par l’intermédiaire de l’Association allemande d’aéromodélisme.

Que signifie FPV ?

L’abréviation FPV signifie “First Person View” (vue à la première personne) et signifie autant que “vue du cockpit”. Pour ce faire, des caméras orientées vers l’avant sont installées dans les modèles, qui transmettent leurs signaux à un moniteur ou à des lunettes FPV. L’utilisateur contrôle alors son modèle en fonction des images de la caméra et a l’impression d’être lui-même assis dans le cockpit.

Que signifie “fonction sans tête” ?

Lorsque le quadrocopter tourne en vol stationnaire, les directions du mouvement changent du point de vue du pilote du modèle réduit. Ceci est particulièrement visible lorsque le copter fait face au pilote après un demi-tour. Si à ce moment l’émetteur est commandé vers la gauche, le modèle se déplace vers la droite du point de vue du pilote.

En mode sans tête, la direction dans laquelle l’avant du modèle est orienté importe peu. Si l’émetteur est commandé vers la gauche, le quadcoptère volera toujours vers la gauche du point de vue du pilote.


Voir aussi :
  • Drone avec caméra
  • Drone avec caméra thermique
  • Drone de moins de 250 g
  • Drone de surveillance, drone BOS
  • Drones pour débutants
  • Drones pour l’arpentage et l’inspection