Scout Drones : Une étude de cas par Łukasiewicz – Institut de l’Aviation

March 21st, 2024

Aperçu et contexte

Les drones Scout fournissent une mesure précise des conditions atmosphériques et météorologiques à différentes altitudes. Cela peut être utilisé pour diverses applications – par exemple, les spectacles de drones lumineux ne peuvent avoir lieu que si les conditions météorologiques sont jugées favorables, car des vents forts pourraient entraîner leur annulation pour des raisons de sécurité.

Le système de sondage atmosphérique basé sur des UAV a été développé par Łukasiewicz – Institut de l’Aviation, en complément des sondages atmosphériques réalisés avec des ballons météorologiques, afin de soutenir le lancement des fusées ILR-33 AMBER.

La surveillance de la vitesse et de la direction du vent est cruciale pendant les premiers instants du vol de la fusée, lorsque sa vitesse est comparable à celle des vents. Les profils de vent atmosphérique près du sol ont un impact significatif sur les trajectoires des fusées, rendant les données précises et opportunes essentielles pour garantir des lancements réussis.

figure 3 Ground Control Station Software Lukasiewicz
figure 1 UAV sounding system Lukasiewicz

Le défi

Les sources traditionnelles de données sur les vents près du sol, telles que les tours météorologiques et les modèles atmosphériques, présentent des limites :

  • Les tours météorologiques sont coûteuses et inadaptées à de nombreux sites de lancement.
  • Les modèles numériques manquent de précision à proximité du lanceur en raison de la grande taille de leurs mailles (2–10 km).
  • Les ballons météorologiques, conçus pour le profilage des vents en haute altitude, sont généralement limités à 1 ou 2 lancements par tentative de vol, laissant des lacunes dans les données proches du sol.

Pour garantir des lancements de fusées sûrs et précis, il était impératif de disposer d’un système rentable et haute résolution, capable de mesurer fréquemment et de manière fiable les vents près du sol et en altitude. Un drone Scout a offert la solution nécessaire.

La solution

Ce projet a développé un système basé sur des UAV pour répondre à ces défis en fournissant des données de profil de vent en temps réel et à la demande près du sol. Le système se compose de :

Plateforme UAV :

  • Un DJI Matrice 600 Pro équipé d’un anémomètre ultrasonique à résonance acoustique de FT Technologies, d’un ordinateur de bord et d’un lien de données.
  • Un logiciel personnalisé pour des séquences de vol définies par l’utilisateur et une visualisation des données en temps réel.

Intégration des capteurs :

  • L’anémomètre ultrasonique à résonance acoustique a été solidement monté sur l’UAV afin d’éviter les perturbations du flux d’air induites par les rotors, grâce à un cadre imprimé en 3D renforcé en fibre de carbone, garantissant stabilité et alignement.

Processus d’opération :

  • L’UAV suit un chemin de vol prédéfini, collectant des données atmosphériques jusqu’à 500 mètres au-dessus du sol.
  • Les données sont transmises à une station au sol pour visualisation et analyse.

Cette configuration innovante a offert une méthode précise et flexible pour recueillir des données sur les vents, répondant aux besoins spécifiques des opérateurs de lancements de fusées.

figure 2 DJI Matrice 600 Pro FT anemometer

Résultats

Le système a été testé avec succès dans des conditions de vol réelles, obtenant les résultats suivants :

Performance :
Des vols automatiques jusqu'à 500 mètres au-dessus du sol ont été réalisés avec succès, démontrant la fiabilité et la précision du système.

Autorisation :
Le projet a obtenu l'autorisation de l'Autorité de l'aviation civile de Pologne après avoir complété une évaluation des risques des opérations spécifiques (SORA) en collaboration avec SORA ASSISTANCE.

Application :
Le système UAV a été utilisé efficacement lors d'une campagne de lancement de fusées suborbitales, prouvant sa faisabilité opérationnelle et sa valeur.

Conclusion

L'intégration des UAV avec des capteurs de vent avancés présente une solution transformante pour la surveillance atmosphérique. En fournissant des données précises et en temps réel sur les vents près du sol, ce système améliore la sécurité et la réussite des lancements de fusées, tout en restant rentable et adaptable.

Le système de sondage atmosphérique basé sur des UAV démontre la faisabilité de l'utilisation des UAV pour les mesures météorologiques automatisées, ouvrant la voie à des applications plus larges dans l'aérospatiale et la météorologie.

Pour une compréhension plus approfondie, consultez l'article « UAV Atmosphere Sounding for Rocket Launch Support » de Bęben K et al., publié dans Sensors (2023). L'article est disponible à l'adresse suivante : https://doi.org/10.3390/s23249639.

FT602-D-SM Case Study Product - Scout Drones

FT602-D-SM Wind Sensor

FT Technologies products are powered by our exclusive Acu-Res® technology. This enables an accurate wind sensor in a small form-factor which is inherently immune to physical vibration and acoustic noise. In addition to wind speed/direction, our sensors also provide barometric pressure and acoustic air temperature.

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