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Mesure des efforts subis par un drone au largage et à l’atterrissage

  • Effort sur les supports de charge utile
  • Effort de largage
  • Effort d’atterrissage
  • Efforts latéraux et de torsion
Drone à forte capacité de charge en vol, avec son réservoir de charge utile et ses patins d’atterrissage sous le châssis
Drone à forte capacité de charge en vol. La charge utile pend sous le châssis, entre les patins d’atterrissage.

En bref

La charge utile sollicite la cellule à travers ses supports, crochets, rails et son mécanisme de largage ; le train d’atterrissage la sollicite à l’atterrissage. Des jauges de déformation appliquées à ces pièces, ou des capteurs de force miniatures ou sur mesure placés dans le cheminement des efforts, mesurent les forces sans modifier la géométrie ni ajouter de masse inutile. Le capteur de force triaxial TR3D-B-1K mesure 25,4 × 25,4 × 12,7 mm pour 4,4 kN par axe.

25,4 × 25,4 × 12,7 mm
corps du capteur de force triaxial TR3D-B-1K
4,4 kN
capacité par axe du TR3D-B-1K
3
sorties de pont par capteur de force triaxial

Chemin de charge

En vol, le poids de la charge utile et les forces de manœuvre passent de la charge utile à la cellule par les supports et le mécanisme de largage. Au largage, le mécanisme supporte la force nécessaire au lâcher. Au toucher, la force du sol entre par les patins, les semelles ou les jambes du train d’atterrissage.

Le capteur se place là où la force passe déjà : un support, un crochet ou une jambe de train équipés de jauges de déformation, ou un capteur de force miniature boulonné dans le chemin de la charge utile. La charge utile subit des forces statiques, dynamiques et transitoires : charge verticale due au poids et aux manœuvres, charges latérales dues au vent, à l’accélération ou à un largage dissymétrique, chocs lors d’une chute, et cycles de fatigue sur des missions répétées.

Capteur de force dans le chemin de la charge utile et jauges de déformation sur le train d’atterrissage d’un drone Vue de côté d’un drone. Un capteur de force est situé entre la cellule et le support de charge utile, dans le chemin de la force de la charge utile. Des jauges de déformation sur une jambe de train mesurent la force de toucher au niveau du patin. La force de la charge utile et la force de toucher sont représentées. Sol Cellule Charge F F Capteur sous la charge Jauges sur la jambe
Un capteur de force entre la cellule et le support de charge utile, et des jauges de déformation sur une jambe de train. La force de la charge utile et la force de toucher sont mesurées là où elles passent.

Instrumentation

Support de charge utile, crochet, railjauges de déformation sur la pièce de série, ou un capteur de force miniature dans le chemin
Mécanisme de largagecapteurs de force miniatures, ou pièces de série équipées de jauges de déformation
Train d’atterrissagejauges de déformation sur les jambes, patins ou semelles ; sur un banc d’essai, un capteur de force triaxial sous chaque point de contact
Capteur de force miniatureTR3D-B-1K, 4,4 kN par axe, 25,4 × 25,4 × 12,7 mm, 65 N·m de moment maximal par axe, 4,5 mV/V
AmplificateurSGA3A, alimentation du pont ± 5 V ou ± 2,5 V, sortie ± 10 V par axe, étalonnage par shunt à distance

Largage et toucher

Au largage, l’enregistrement donne la force nécessaire pour déclencher le mécanisme, montre s’il se bloque sous charge ou ne lâche que partiellement sous des forces hors axe, et la façon dont l’aéronef réagit à la séparation de la charge utile. Les données servent à régler le moment du largage, réduire le frottement dans le mécanisme et vérifier qu’il se comporte de la même façon en température, vibration et charge utile.

Au toucher, l’enregistrement donne la force de crête, les charges latérales et de torsion, la durée et la forme de l’impact, et la fatigue accumulée sur des atterrissages répétés. Les résultats valident la résistance du train et guident son amortissement.

Procédure

  1. 01

    Choisir les pièces à instrumenter

    Support de charge utile, mécanisme de largage, jambes ou patins de train, selon les défaillances à prévenir.

  2. 02

    Équiper la pièce de jauges ou monter un capteur de force

    La pièce de série est équipée de jauges de déformation, compensée en température et étalonnée, ou un capteur de force miniature est boulonné dans le chemin.

    Capteurs à jauges de déformation sur mesure
  3. 03

    Conditionner les ponts

    Un coffret SGA3A par capteur de force triaxial fournit ± 10 V par axe à l’enregistreur.

    Coffret amplificateur SGA3A
  4. 04

    Enregistrer le vol, le largage et l’atterrissage

    Les voies sont remises à zéro sans charge utile, puis enregistrées pendant la mission.

Résultat

Les forces dans le chemin de la charge utile, au largage et au toucher, mesurées dans les pièces d’origine ou avec des capteurs de force assez petits pour la cellule. Les supports, le mécanisme de largage et le train d’atterrissage sont dimensionnés sur les charges enregistrées.

Questions fréquentes

Comment mesurer les charges du train d’atterrissage sur un drone ?

Des jauges de déformation sur les jambes, patins ou semelles. Sur un banc d’essai, un capteur de force triaxial sous chaque point de contact du train mesure les forces lors du toucher.

Que mesure-t-on sur le mécanisme de largage d’un drone ?

La force nécessaire pour déclencher le largage, si le mécanisme se bloque sous charge, si des forces hors axe provoquent un largage partiel, et la façon dont l’aéronef réagit à la séparation de la charge utile.

L’instrumentation d’une pièce de drone modifie-t-elle sa géométrie ou sa masse ?

L’application de jauges de déformation sur la pièce de série conserve sa géométrie. Un capteur de force miniature tel que le TR3D-B-1K ajoute un corps de 25,4 × 25,4 × 12,7 mm dans le chemin de charge de la charge utile.

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