Comment choisir le bon parachute pour un drone ?

Voici quelques questions qu'il peut être intéressantes de se poser avant de choisir un parachute pour drone afin de garantir un bon fonctionnement et utilisation la plus simple possible.

• Quel taille de parachute ?

C'est le critère déterminant lors du choix d'uns kit parachute. La surface de la voile va déterminer à quelle vitesse votre drone heurtera le sol en cas de problème. Fort heureusement la vitesse d'impact "acceptable" est déjà déterminée soit par la règlementation en vigueur du territoire où vous souhaitez voler soit par les fabricants de parachute. Ces vitesse de chute sont censés minimiser les dégâts surtout par rapport aux personnes que le drone pourrait heurter en chutant mais il n'est pas garantit qu'il épargne totalement votre matériel, si vous embarquez des capteurs très sensibles aux chocs il faudra peut être augmenter la surface. A l'inverse, si le vol ne dépend d'aucune règlementation et que votre drone et sa charge utilise sont plutôt résistants, libre à vous de réduire un peu la voilure et donc le poids et l'encombrement du parachute.

Voici un tableau qui indique une valeur approximative de la vitesse de chute en fonction de la surface du parachute et de la masse du drone. Cette valeur est approximative parce que tous les parachutes ne sont pas fais pareil, c'est notamment leurs formes qui diverges (rond, carré, Rogallo) mais d'autre particularités sont également à prendre en compte comme la présence d'une cheminé (le trou un milieu de certains parachute) qui vont jouer à la fois sur la stabilité du parachute mais également sur sur son coefficient de trainée. Ce coefficient de trainée n'est cependant pas souvent indiqué par les fabricants.

• Est ce que le drone supportera le poids supplémentaire du parachute ?

Tous les kits parachutes sont conçus pour être le plus léger possible mais il faut quand même en moyenne compter quelques centaines de grammes en plus pour équiper un drone d'un parachute. Si c'est un drone réalisé par vos soins, à vous de voir si il faut modifier les moteurs/hélices/ESC mais la plupart du temps ça ne sera pas nécessaire étant donné le poids réduits des kits parachutes. La question se posera moins sur les drones de grande envergure sur lesquels 200 ou 300 grammes de plus sont presque négligeables. Sur un drone prêt à voler comme un DJI phantom par exemple, bien que le fabricant le conçoive de façon à ce qu'il vole à rendement max caméra comprise, il demeure possible d'ajouter quelques grammes supplémentaires tout en conservant des propriétés de vol tout à fait acceptables. Les moteurs chaufferont légèrement plus et le temps de vole sera réduit de 2 ou 3 minutes mais rien de dramatique.

• Quel système de déploiement ?

Il existe plusieurs système de déploiement, certains déploient par ejection et d'autres par gravité.

Le plus répandu est l'ejection par ressort, un sytème simple et fiable mais qui à l'inconvénient d'utiliser un ressort en métal qui peut être un peu lourd. Ce type d'éjecteur est le plus répandu, c'est un système qui de part sa simplicité à un taux de déploiement réussi élevé, il s'agit de ressorts très efficaces qui envoi le parachute largement assez loin pour garantir un déploiement rapide. De plus le parachute étant envoyé loin du drone, on est ainsi sûre qu'il disposera de tout l'espace nécessaire loin de l'aéronef. Il est également facile à manipuler et peux voyager en avion. Il peut toutefois être un peu plus compliqué à ré-installer après ejection et repliage, le ressort étant souvent très compressé, heureusement ce n'est pas quelque chose que l'on fait tous les jours.

D'autres kit parachute utilisent un systèmes d'éjection par gaz sous pression, en général du CO2, similaires à celles qu'on peut trouver dans les machines à Soda type Sodastream. Ces cartouches on l'avantage d'être légères et l'éjection est extrêmement efficace et ultra-rapide. Cependant leur manipulation bien que très sécurisé est toujours une peu anxiogène. Autre inconvénient, il n'est pas possible de transporter ces cartouches en avion. Plusieurs raisons qui font que bien que ce système soit très efficace, il soit de moins en moins répandu.

Déploiement par gravité. C'est le système le plus simple, le parachute n'est pas éjecté mais simplement libéré, la gravité et la trainée aérodynamique entre alors en action, le parachute tombe et l'air s'engouffre à l'intérieur (le parachute est plié et rangé de façon optimiser l'ouverture). Ce système qui, bien qu'il puisse paraître rudimentaire, est efficace et éprouvé. Il à l'avantage d'être fiable et léger.

• Quel type de déclenchement ? Manuelle ou automatique ?

C'est bien beau d'avoir un parachute, encore faut il pouvoir en commander le déploiement. Pour cela deux système :

Activation manuelle. Par le biais d'une radio-commande. Il peut s'agir de la radio-commande principale de l'aéronef, la même qu'on utilise pour piloter ou d'une radio-commande dédiée uniquement au parachute. C'est souvent cette deuxième option qui est privilégié. Quand on veut déployer le parachute, c'est souvent à cause d'une défaillance du drone et si il y'a défaillance du drone, il y'a peut être également défaillance du contrôleur du récepteur ou du contrôleur de vol. Un système de déclenchement séparé assure plus de sécurité par la redondance des systèmes. C'est d'ailleurs l'option retenue en France par la Direction Générale de l'Aviation Civile (DGAC) qui impose un système de communication distinct pour le parachute.

Activation automatique. Ce système est composé d'une carte électronique équipée d'accéléromètres et de gyroscopes, comme dans les smartphones, qui permettent de mesurer les variation d'angle de vitesse linéaire afin de détecter une chute du drone. La chute est détecté bien plus rapidement que par humain, d'abord parce que l'ordinateur réagit plus vite mais aussi parce que lorsqu'on pilote, le drone est souvent éloigné et peut être difficile d'observer des variations d'altitude. Dernière raison, la panique nous fait souvent perdre nos moyens et bien qu'on ai analyser la situation, on prend pas les décisions nécessaire ou pas assez vite. On peut être u peu hésitant au début à laisser à une machine un aspect aussi cruciale de la sécurité et à juste titre, les ordinateurs se trompent aussi. Que se passe t'il si on vol rapidement en faisant des manoeuvres brusque et que les capteurs pensent que le drone est en chute libre alors qu'il s'agit simplement d'un vol un peu acrobatique ? c'est la raison pour laquelle ce genre de système de déclenchement automatique n'est pas disponible en mode "sport" sur certains drones.

• Sera-t-il possible de couper les moteurs ? Est ce que le parachute est compatible avec le contrôleur de vol du drone ?

Un système de coupure des moteurs lorsque le parachute est déployé est recommandé. Cependant il n'est pas toujours aisé d'effectuer ce genre de modification sur un drone et il est tout à fait possible de déclencher un parachute sans couper les moteurs si les système à été conçu pour ça. Si le parachute est éjecté assez loins de hélices et que la sangle de fixation du parachute est bien pensé alors pas de problème, les moteurs continueront à tourner mais sans avoir aucune influence sur le parachute.

Sur les drones le permettant, on préférera couper les moteurs, idéalement sans couper intégralement l'alimentation du drone pour permettre de le retrouver ensuite à l'aide du GPS et de la télémétrie. Sur certains drone comme le Phantom 3 on peut couper les moteurs à l'aide d'une Combinaison de commandes Stick ou CSC (Combination Stick Command) en orientant les deux sticks de la radio-commande vers l'intérieur et vers les bas. Sur d'autres drones, cela dépendra du contrôleur de vol. Sur Ardupilot par exemple on peut configurer l'arrêt des moteurs à l'aide de la radio-commande, de façon automatique, ou par la Ground Control Station. Autre moyen, plus proche du matériel et plus fiable, l'utilisation d'un système dédié à la coupure des moteurs. Il s'agit d'une carte électronique qui s'interface entre les sorties PWM qui contrôlent les ESC des moteurs et qui va recevoir un signal PWM (que ce soit par un système de déclenchement automatique ou par une radio-commande). En temps normale cette carte ne fait rien et laisse simplement passer les informations comme si elle n'était pas là. Lorsqu'on l'active, elle prend le pas sur la contrôleur de vol et commande aux ESC d'arrêter les moteurs, ce type de carte peut également commander l'ejection du parachute et l'activation d'un buzzer pour signaler la chute.

• Est ce que le parachute doit être facilement démontable ?

Il peut être utile de pouvoir monter et dé-monter le kit parachute simplement. Soit parce qu'on ne souhaite utiliser le parachute que quand la règlementation l'impose. Soit parce que parfois, on besoin d'un peut plus de capacité d'emport et si on est dans un scénario où le parachute n'est pas obligatoire, on peut économiser quelques centaines de grammes en le démontant temporairement pour pouvoir embarqué un caméra ou un objectif plus lourd.

La plupart des kit parachute disponibles sur le marché sont pensés pour ça , ils sont installés sur un kit de fixation sur lequel on vient ensuite installer le parachute. Le kit de fixation reste en permanence sur l'aéronef est on monte/démonte le parachute à sa guise en fonction de l'utilisation. Ca c'est pour la partie parachute, mais il faut aussi prendre en compte le système de commande du parachute ainsi que le système de coupure des moteurs. Pour la partie coupure des moteurs, elle restera vraisemblablement installé sur le drone, ne pesant pas grand chose est étant délicate à installer. Il faudra donc simplement rebrancher le câble PWM au kit parachute. Pour l'alimentation, le plus simple est de choisir une alimentation externe, une mini batterie Li-Po dédié au parachute qui aura des avantages : la redondance de l'alimentation améliore la sécurité et le système parachute est plus autonome et il sera plus simple de le démonter ou de l'installer sur un autre drone. Il faudra par contre bine pensé à vérifier la charge de la batterie avan chaque vol.

• Que dit la règlementation là où je souhaite voler ?

Dans certains pays, la règlementation oblige les télé-pilotes à équiper leurs drone de parachute dans certains scénarios de vol (vol au-dessus d'agglomération par exemple). Ces règlementation précisent de nombreux aspects du système de secours comme l'énergie d'impact maximale, qui, elle, définit la surface du parachute à utiliser. Mais aussi le moyen de déclenchement : automatique, manuel, radio-commande dédié, etc. Ou encore les moyens de contrôle du système de sécurité, par exemple en France la règlementation exige qu'en cas de perte de communication entre la radio-commande du parachute et son récepteur, une alarme retentisse pour en avertir le pilote. Afin de connaître la règlementation en vigueur dans votre pays vous pourrez trouver des informations sur le site droneregulations.info

• Comment alimenter le parachute ?

Le système d'éjection aura toujours besoin d'une alimentation, au minimum pour mouvoir le servo qui retient le ressort mais l'alimentation peut aussi servir à un récepteur de radio-commande dédié au parachute, à une carte déclenchement automatique ou à un buzzer signalant la chute du drone, quelque soit le sytème, il faudra une alimentation électrique. En général cette alimentation électrique doit fournir entre 4.8V et 6V , c'est la tension de fonctionnement de la plupart des servos, récepteurs et cartes de déclenchement. La plupart des drones et contrôleurs de vol sont équipés d'alimentation 4.8V - 6V et on déjà un connecteur disponible si ce n'est pas le cas, il est très simple d'en rajouter un. Mais alimenter le système de secours (parachute) à l'aide du système principal (drone/ contrôleur de vol) n'est pas forcément la meilleur idée. Si on doit déclencher le parachute il est fort probable que ce soit parce que le drone est défaillant, dans ce cas, pourquoi faire confiance au drone pour déclencher alimenter le kit parachute ? L'alimentation du système parachute à donc tout intérêt à être distincte de celle de l'aéronef. Encore une fois la redondance apportera plus de sécurité mais aussi plus de simplicité si on souhaite pouvoir monter et démonter facilement le kit parachute.

Conclusion

Le choix d'un parachute pour drone peut s'avérer complexe. Si vous avez un drone grand répandu pour lequel il existe des systèmes conçu spécifiquement comme le DJI Phantom 4 ou DJI Inspire 2, le plus simple est de choisir l'un de ces produits bien conçus designés et testé par des fabricants qui connaissent toutes les contraintes et fabrique d'excellent systèmes. Sinon, posez vous les bonnes question avant l'achat, tout en gardant deux choses à l'esprit :

• Un kit parachute complètement distinct, séparé, autonome sera à la fois plus amovible, plus sécuritaire (redondance) et plus facile à installer et configurer.

• Comme dans la sécurité informatique, la praticité est essentielle, si un système de sécurité devient trop complexe à utiliser, on trouve généralement un moyen de le contourner, de ne plus l'utiliser.