Lors de l'achat de drones de lutte contre les incendies, comment dois-je interroger les fournisseurs sur la solidité et la stabilité du train d'atterrissage ?

Au cours de nos années d'analyse des données d'accidents sur les lieux d'incendie données sur les accidents ¹, Nous avons vu trop de missions coûteuses échouer simplement parce que les patins d'atterrissage se sont cassés au moment de l'atterrissage. On ne peut pas se permettre de perdre une charge utile de grande valeur à cause d'une faiblesse structurelle.

Pour garantir la fiabilité, demandez aux fournisseurs la composition spécifique des matériaux, tels que l'aluminium 7075 ou la fibre de carbone, et demandez des rapports d'essais de charge dynamique montrant la résistance à des impacts de 2,5 fois le poids du drone. En outre, vérifiez si la conception comprend des amortisseurs de chocs et une stabilité éprouvée sur terrain accidenté.

Voici comment vous pouvez contrôler les fournisseurs pour vous assurer que leurs trains d'atterrissage répondent aux exigences rigoureuses des opérations de lutte contre les incendies. opérations de lutte contre l'incendie ².

Quels matériaux spécifiques dois-je rechercher pour m'assurer que le train d'atterrissage peut supporter de lourdes charges utiles ?

Lorsque nous achetons des matières premières pour notre chaîne d'assemblage, nous rejetons immédiatement les plastiques standard parce qu'ils deviennent cassants sous l'effet de la chaleur et du stress intenses des zones d'incendie. Les matériaux bon marché sont la première cause de défaillance du matériel sur le terrain.

Les trains d'atterrissage doivent être fabriqués en aluminium 7075 de qualité aéronautique pour une rigidité structurelle maximale ou en fibre de carbone à haut module pour un rapport résistance/poids optimal. Ces matériaux résistent à la déformation sous des charges lourdes de 100 kg ou plus et conservent leur intégrité même lorsqu'ils sont exposés aux températures ambiantes élevées d'une scène d'incendie.

Lorsque vous communiquez avec un fournisseur, ne vous contentez pas de termes génériques tels que "métal" ou "composite". La différence entre le succès et l'échec réside souvent dans la qualité de l'alliage ou de la fibre utilisée. Dans notre centre d'ingénierie, nous avons constaté que les matériaux standard de qualité grand public se déforment simplement lorsqu'un drone transportant une lourde bombe extinctrice atterrit sur de l'asphalte chaud.

Vous devez demander la qualité spécifique du matériau. Pour l'aluminium, la norme industrielle pour les pièces d'aviation soumises à de fortes contraintes est la série 7000. spécifiquement 7075 ³, L'aluminium est un alliage d'aluminium, en particulier le 7075. Cet alliage contient du zinc et est nettement plus résistant que l'aluminium 6061, plus courant et moins cher, souvent utilisé dans les drones amateurs. Pour la fibre de carbone, renseignez-vous sur le tissage et l'épaisseur. Un simple tube ne suffit pas ; il faut des joints renforcés, souvent fabriqués à partir de composites en nylon ou d'aluminium usiné CNC, pour éviter les fissures aux points de connexion.

Liste de contrôle des propriétés des matériaux

Les drones de lutte contre les incendies opèrent dans des environnements qui détruiraient un équipement standard. Le train d'atterrissage est la seule séparation entre la charge utile de votre capteur coûteux et le sol. Si le matériau se ramollit sous l'effet de la chaleur ou se casse sous l'effet du froid, le cardan de la caméra est généralement le premier composant à se briser.

Utilisez le tableau ci-dessous pour comparer les réponses que vous recevez des fournisseurs aux meilleures pratiques du secteur :

L'importance de la déflexion de la chaleur

Un autre aspect essentiel à discuter avec votre fournisseur est la température de déflexion de la chaleur. Température de déviation de la chaleur ⁴ (HDT) du train d'atterrissage. Les drones de lutte contre les incendies atterrissent souvent sur des surfaces qui ont été chauffées par des flammes proches. Si les pieds du train d'atterrissage sont en caoutchouc ou en plastique de mauvaise qualité, ils peuvent fondre ou coller au sol. Nous recommandons toujours de demander si les "pieds" ou les patins sont en silicone résistant à la chaleur ou en nylon haute température pour s'assurer que le drone peut redécoller après un bref atterrissage dans une zone chaude.

Quels essais de résistance à l'impact dois-je demander pour vérifier la durabilité de la structure du train d'atterrissage ?

Notre équipe de contrôle de la qualité laisse tomber les prototypes à plusieurs reprises de différentes hauteurs parce que les données techniques théoriques ne tiennent souvent pas compte de la réalité chaotique d'un atterrissage d'urgence. Un fournisseur qui ne procède pas à des tests physiques fait des suppositions, pas de l'ingénierie.

Demandez des preuves spécifiques des tests de chute effectués d'une hauteur d'au moins un mètre alors que le drone est entièrement chargé à son poids maximal au décollage. Demandez également des rapports sur les cycles de fatigue qui démontrent la capacité de l'engin à résister à des milliers d'impacts et de vibrations à l'atterrissage sans développer de fractures sous contrainte.

Demander des données d'essai est le moyen le plus efficace d'écarter les fournisseurs inexpérimentés. Un fabricant réputé disposera de ces rapports. Vous voulez voir la durabilité "réelle", et pas seulement des simulations informatiques (modèles FEA). Si les simulations sont utiles pour la conception, les essais de destruction physique Essais de cycles de fatigue ⁵ confirme sa fiabilité.

Le protocole "Drop Test" (test de chute)

Lorsque nous validons un nouveau modèle de drone de lutte contre les incendies, nous effectuons un test de chute standard. Nous chargeons le drone à sa masse maximale au décollage (MTOW) Poids maximal au décollage ⁶, qui comprend les batteries, la caméra thermique et la charge utile (comme une boule d'extinction ou un réservoir de liquide). Nous le laissons ensuite tomber librement d'une hauteur de 1 à 3 mètres sur une surface en béton dur.

Il convient de poser la question au fournisseur :

1. "Quelle était la hauteur de chute ?" (devrait être >1 mètre).
2. "Le drone était-il à pleine charge ?" (Les tests vides n'ont pas de sens).
3. "L'engrenage s'est-il déformé de façon permanente ?" (La flexion élastique est acceptable ; la flexion permanente est un échec).

Analyse de la fatigue et des vibrations

L'impact n'est pas le seul ennemi ; les vibrations sont un tueur silencieux. Les drones de lutte contre les incendies sont souvent équipés de moteurs puissants qui génèrent des vibrations à haute fréquence les vibrations à haute fréquence ⁷. Avec le temps, les vis se détachent et provoquent des microfissures dans le métal et la fibre de carbone.

Demandez au fournisseur s'il effectue Essais de cycles de fatigue. Il s'agit d'une machine qui appuie et relâche le train d'atterrissage des milliers de fois pour simuler des années d'atterrissage. S'ils ne peuvent pas fournir ces données, demandez-leur s'ils utilisent des liquides de blocage de filets (comme Loctite) et des écrous de blocage sur toutes les pièces du train d'atterrissage. D'après notre expérience, les joints rivetés sont souvent plus durables que les joints vissés pour les trains d'atterrissage fixes, car ils ne peuvent pas se desserrer sous l'effet des vibrations.

Dépistage du stress environnemental

Enfin, renseignez-vous sur les tests environnementaux. Les drones de lutte contre les incendies sont exposés à l'eau des tuyaux, aux retardateurs chimiques et aux particules de fumée.

• Résistance à la corrosion : Demandez si les pièces en aluminium sont anodisées. L'anodisation crée une couche protectrice dure qui résiste à la corrosion due à l'eau et aux produits chimiques.
• Scellement des joints : Demandez si les joints où la fibre de carbone rencontre le métal sont scellés. Les infiltrations d'eau peuvent geler à haute altitude ou provoquer une corrosion interne au fil du temps.

Comment puis-je déterminer si la conception du train d'atterrissage offre une absorption des chocs suffisante pour les atterrissages sur terrain accidenté ?

Les terrains accidentés sont la norme dans les incendies de forêt, et nous avons appris, lors des premiers déploiements sur le terrain, que les trains d'atterrissage rigides font souvent basculer les drones en cas de contact. La stabilité est tout aussi importante que la résistance.

Pour ce faire, inspectez le train d'atterrissage pour vérifier la présence d'amortisseurs hydrauliques ou de systèmes de ressorts robustes intégrés aux montants verticaux. Vérifiez également que les patins d'atterrissage ont une large empreinte et un centre de gravité bas afin d'éviter tout basculement lors de l'atterrissage sur des pentes, du gravier ou des débris.

Dans l'environnement stérile d'une usine, n'importe quel drone peut atterrir en douceur. En revanche, dans le cas d'un incendie de forêt ou d'une ruine après une catastrophe, le sol n'est jamais plat. Il est couvert de rochers, de branches d'arbres et de tuyaux d'arrosage. Si le train d'atterrissage est complètement rigide, le choc d'une jambe contre un rocher se transmet instantanément au châssis du drone, perturbant le gyroscope (IMU) du contrôleur de vol. Le drone peut alors se retourner, ce qui constitue une défaillance catastrophique renversement dynamique ⁸ connu sous le nom de "renversement dynamique"."

Absorption active ou passive des chocs

Il convient d'examiner attentivement le mécanisme utilisé pour absorber l'impact.

• Engrenages rigides : L'option la moins chère. Elle repose entièrement sur la flexibilité du matériau (comme la flexion d'une jambe en plastique). Elle est généralement insuffisante pour les drones lourds de lutte contre les incendies.
• Suspension passive à ressort : Un ressort métallique situé à l'intérieur de la jambe se comprime lors de l'impact. C'est mieux, mais sans amortissement, le drone peut rebondir et devenir instable.
• Amortissement hydraulique/pneumatique : L'étalon-or. Semblable à l'amortisseur d'une voiture, il utilise un fluide ou de l'air pour supprimer l'énergie de l'impact. Il se comprime mais ne rebondit pas immédiatement.

Demandez à votre fournisseur : "Le train d'atterrissage est-il équipé d'un amortisseur de rebond ?" Cette fonction permet d'éviter l'effet dangereux du "pogo stick" lors d'un atterrissage brutal.

Géométrie de la stabilité : Patins et jambes

Pour les applications de lutte contre l'incendie, la géométrie de l'engrenage est cruciale.

• Quatre jambes indépendantes : Bon pour les terrains accidentés si chaque jambe a une suspension, mais risque plus élevé de basculement si une jambe s'enfonce dans la boue molle ou la cendre.
• Patins (style hélicoptère) : Deux longues barres horizontales. Elles sont généralement supérieures pour la lutte contre les incendies car elles répartissent le poids sur une plus grande surface. Cela empêche le drone de s'enfoncer dans un sol mou, dans la boue ou dans des couches de cendres profondes.

Analyse de la garde au sol

N'oubliez pas de poser des questions sur ce qui se passe entre le train d'atterrissage. Les drones de lutte contre les incendies transportent souvent des charges utiles volumineuses sous le ventre de l'appareil charges utiles volumineuses ⁹.

• Hauteur libre : Veiller à ce qu'il y ait au moins 15 à 20 cm d'espace libre. après la suspension est complètement comprimée. Vous ne voulez pas que votre caméra thermique coûteuse s'écrase contre un rocher parce que la suspension était trop souple.
• Largeur Dégagement : Le train d'atterrissage doit être plus large que la charge utile afin de la protéger si le drone atterrit en biais.

Quelles questions dois-je poser sur la capacité de charge maximale lors des atterrissages d'urgence ?

Les descentes d'urgence exercent des forces G massives qui dépassent largement le poids statique du drone, et nos carnets de vol montrent que ces pics de force sont ceux où les défaillances structurelles se produisent le plus souvent. Il est dangereux d'acheter en se basant uniquement sur le poids statique.

Demandez spécifiquement la charge dynamique nominale, en confirmant que l'engin peut supporter 2,5 à 3 fois la masse maximale au décollage (MTOW) pour tenir compte d'une décélération rapide. Veillez à ce que ce calcul tienne compte de l'inertie des charges utiles attachées, telles que les réservoirs de liquides mobiles ou les mécanismes de largage, qui ajoutent des contraintes en cas d'impact.

Les responsables des achats commettent souvent l'erreur de demander : "Ce matériel peut-il supporter un drone de 50 kg ?" Le fournisseur répond par l'affirmative car il peut supporter 50 kg en restant immobile (charge statique). Cependant, lorsqu'un drone descend rapidement en cas d'urgence - peut-être en raison d'une batterie faible ou de rafales de vent - il peut heurter le sol à une vitesse de 3 mètres par seconde. La force de cet impact peut multiplier momentanément le poids du drone.

Les mathématiques des marges de sécurité

Vous devez vous comporter comme un ingénieur lorsque vous posez ces questions Facteur de sécurité ¹⁰. Vous recherchez le Facteur de sécurité.

• Charge statique : Le poids du drone au repos (1G).
• Charge dynamique : La force exercée lors de l'impact (souvent 2G à 3G).

Si votre drone de lutte contre les incendies pèse 20 kg à pleine charge, le train d'atterrissage doit être testé pour résister à une force d'au moins 50 à 60 kg sans se rompre. Si le fournisseur ne l'a testé qu'à 20 kg, le train d'atterrissage s'effondrera lors d'un atterrissage brutal.

Inertie de la charge utile et déplacements des contraintes

Les charges utiles de lutte contre l'incendie présentent des défis uniques. Les liquides (comme l'eau ou le retardant) se déplacent et les mécanismes de largage (comme les boules de feu) modifient instantanément la répartition du poids.

• Charges de ballottement : Si vous transportez un liquide, l'élan du liquide continue à descendre même après que le train d'atterrissage a touché le sol. Cet "impact secondaire" peut briser un train d'atterrissage qui n'a pas été conçu pour cela.
• Stress latéral : Les vents violents dans les zones d'incendie font que les drones atterrissent rarement parfaitement à la verticale. Ils atterrissent souvent de travers. Demandez au fournisseur Charges latérales. Le train d'atterrissage peut-il survivre à une traînée latérale si le drone atterrit en dérive ?

Tableau de référence des charges dynamiques

Utilisez ce tableau pour évaluer si les spécifications indiquées par le fournisseur sont sûres pour vos activités spécifiques.

En insistant sur ces caractéristiques dynamiques, vous éliminez les fournisseurs qui modifient des cadres de bricoleurs pour les adapter à un usage industriel. Vous vous assurez que l'équipement que vous achetez est conçu pour la dure réalité de la lutte contre les incendies.

Conclusion

Le train d'atterrissage est la base de vos opérations aériennes ; s'il tombe en panne, la mission s'arrête. En exigeant des qualités de matériaux spécifiques comme l'aluminium 7075, en demandant la preuve d'essais de charge dynamique jusqu'à 3 fois la MTOW et en vérifiant les capacités d'absorption des chocs, vous vous assurez que votre flotte revient en toute sécurité à chaque fois. Posez les questions difficiles dès maintenant pour que votre équipe ne soit pas confrontée à des échecs difficiles plus tard.

Notes de bas de page

1. Source officielle de données sur les accidents d'aviation et de statistiques sur les enquêtes. ︎

2. Orientations de l'US Forest Service sur les systèmes d'aéronefs sans pilote dans la lutte contre les incendies. ︎

3. SAE Norme internationale pour l'alliage d'aluminium 7075 utilisé dans l'aérospatiale. ︎

4. Explication pédagogique de la HDT dans la science des matériaux. ︎

5. Norme ISO pour les essais de fatigue des matériaux métalliques. ︎

6. Définition officielle de la FAA et explication de la masse maximale au décollage dans l'aviation. ︎

7. Explication technique de la mesure des vibrations et de leurs effets sur les structures mécaniques. ︎

8. Publication de recherche expliquant la physique du renversement dynamique des avions. ︎

9. Spécifications techniques d'un drone lourd capable de transporter des charges utiles volumineuses. ︎

10. Vue d'ensemble des principes du facteur de sécurité dans l'ingénierie structurelle. ︎