Cette section explique le profil type d’une mission de l’Hybride et les différentes phases de celle-ci. Les phases communes des modes Quadricoptère et Avion sont:

  • Standby
  • Transition Quad to Plane (Transition Quadricoptère à Avion)
  • Transition Plane to Quad (Transition Avion à Quadricoptère)

Pour toutes les autres phases, le type de vol sera spécifié.

STANDBY

La phase Standby est une phase préliminaire. La guidage est simplement un “Hold” qui conserve tous les paramètres actuels. Normalement, l’automation qui permet au système de passer en mode Standby requiers un signal GPS.

Panneau de la phase Standby

TRANSITION QUADRICOPTERE A AVION

Cette phase de transition permet à l’aéronef de maintenir sont altitude en utilisant les contrôle du multicoptère et d’augmenter son IAS jusqu’à atteindre celle permettant de voler en mode avion.

Le guidage de cette phase est un Hold, qui maintient le Tangage, le Roulis et la vitesse sol à 0 et le lacet à celui actuel.

Guidage Quadricoptère vers Avion

La seule différence avec une phase classique Hover est la gestion des gaz de l’avion. Comme montré dans la figure ci-dessous, ce contrôle augmente la valeur de la poussée de 0 à 1 en 4 [s] avec un délai de 0.5 [s]. Cette action permet d’atteindre la vitesse nécessaire au vol horizontal et, lorsque l’IAS est atteinte, le système passera automatiquement en phase Avion (la définition d’une automation est nécessaire).

Gestion des gaz lors de la transition Quadricoptère vers Avion

TRANSITION AVION VERS QUADRICOPTERE

Cette phase de transition permet à l’avion de maintenir son altitude en utilisant les contrôles du quadricoptère et de réduire sa vitesse horizontale jusqu’à atteindre une valeur vitesse sol de 0. Il entrera alors dans une phase Hover.

Le guidage lors de cette phase est un Hold qui permet de maintenir l’angle de Roulis et la vitesse Sol à 0, et l’angle de lacet à celui actuel. La vitesse sol est réduite à 0 m/s en moins de 15 secondes.

Guidage Avion vers Quadricoptère

Gestion des gaz lors de la transition Avion vers Quadricoptère

L’illustration ci-dessus montre les gaz qui sont amenés à 0 en 1 seconde. De cette manière, l’avion ne contrôle plus la vitesse sol et le multicoptère commence à freiner la plateforme.

PHASES MULTICOPTER

TAKE OFF (Décollage)- QUAD

La phase de décollage est composée de deux guidages: VTol et Yaw. Le premier est un guidage vertical où les paramètres suivants peuvent être réglés:

  • Line attraction: 15.0 m.
  • Speed: 0.4 m/s.
  • Horizontal Hover Gain: 0.3.
  • Vertical Hover Gain: 0.5.
  • Relative Vertical Distance: -200.0 m (Positif vers le bas).

Panneau du guidage VTol

Le guidage Yaw permet de contrôler l’orientation de l’Hybride lors du décollage. Dans notre cas, le taux de lacet est limité à 0.6 rad/s.

Panneau du guidage Yaw

HOVER – QUAD

La phase Hover permet au multicoptère de maintenir sa position en l’air.

Panneau de la phase Hover

Le guidage est un VTol comme celui du décollage, mais dans notre cas la Relative vertical distance (Distance verticale relative) est réglée à 0. Un autre changement par rapport à la phase de décollage est le Hover Gain qui est réglé sur 0.3 et 0.4 pour l’horizontale et la verticale respectivement.

Le guidage Yaw est le même qui celui de la phase de décollage.

LANDING (Atterrissage) – QUAD

Cette phase possède les même réglages que la phase de décollage mais avec quelques changements.

Panneau de la phase Landing

Les paramètres suivants doivent être réglés pour la phase Landing:

  • Line Attraction gardée à 20.
  • Set Speed fixée à 0.3 [m/s].
  • Hover gains comme dans la phase de décollage.
  • -100.0 [m] position verticale absolue. Dans notre cas, nous supposons que l’aéronef vole à AGL>-100m (toutes les valeurs positives) lorsqu’il entre dans la phase Landing.

Le guidage Yaw est configuré pour garder l’angle de lacet actuel et pour limiter le taux de lacet à 0.6 [rad/s]

VOL JUSQU’AU POINT D’ATTERRISSAGE – QUAD

Lorsque la transition Avion vers Quadricoptère est finie, l’aéronef restera en phase Hover jusqu’à que l’utilisateur décide de changer de phase. La phase de vol suivante sera Go Home, qui permet à l’aéronef de rejoindre sont point d’atterrissage dans le mode quadricoptère.

Le guidage est dans ce cas un Cruise avec les paramètres suivants:

  • Line Attraction gardée à 20.
  • Set Speed fixée à 2.0 [m/s], avec une vitesse aux Waypoints de 1.0 [m/s].
  • Hover gains comme dans la phase Hover.
  • Limites d’accélérations fixées à 0.5 [m/s²]

HOLD – QUAD

La phase Hold permet de contrôler le vol avec les sticks. Les guidages de cette phase sont un Hold et un Yaw. Le Hold permet de maintenir:

  • Tangage désiré à 0.0 [rad]
  • Roulis désiré à 0.0 [rad]
  • Vitesse verticale désiré à 0.0 [m/s]

De cette manière, si les sticks ne sont pas activés, le quadricoptère gardera sa position en l’air. Le guidage Yaw est réglé sur Current. Dans cette phase, l’onglet Arcade permet de contrôler la plateforme en fonction des gains réglés.

Panneau de la phase Hold

Gains de l’onglet Arcade pour la phase Hold

PHASES AVION

CLIMBING (Montée) – PLANE

La phase de montée permet d’amener l’avion à son altitude de croisière après le transition Quadricoptère vers Avion.

Panneau de la phase Climbing

 

Le champ Line Attraction représente la façon dont l’avion est attiré par la trajectoire définie (trajectoire de montée dans notre cas). Cette valeur est généralement prise entre 20 et 40 pour un avion.

Le champ Set Speed représente la vitesse qu’aura l’avion durant la montée.

Enfin, l’option Route permet de définir les paramètres de la trajectoire de montée:

  • Flight path angle: Angle de montée.
  • Radius : Rayon de la trajectoire circulaire lorsque l’avion monte.
  • Distance: Distance entre le point de rotation et le début de la trajectoire circulaire.
  • Altitude: Altitude cible.

WAYPOINTS – PLANE

La phase de croisière est la phase où l’avion suit une route définie par des Waypoints définis dans le menu “Mission”.

Panneau de la phase Waypoint

Les paramètres sont les mêmes que ceux de la phase de montée. Il est possible de définir une vitesse de croisière, des limites d’accélération ou de régler le paramètre Line Attraction. Il y a en plus une option liées aux gains utilisé pour faire du sur-place par les multicoptères. Pour le cas de l’hybride, ce paramètre ne sera pas utilisé.

Attention!!  Lors de la phase de croisière, l’avion suivra automatiquement la route définie par les Waypoints. Assurez-vous que celle-ci est la bonne.

APPROACH (Approche) – PLANE

La phase d’approche permet de faire voler l’aéronef vers la zone d’atterrissage à la correcte altitude et à la bonne vitesse. Lorsque l’aéronef entre dans le polygone, le système entrera dans la phase de transition de Avion vers Quadricoptère.

Dans ce cas, le guidage est un Landing et les paramètres suivants sont définis.

Panneau de la phase Approach

LANDING (Atterrissage) – PLANE

La phase Landig est une phase présente pour des raisons de sécurité. L’aéronef est prévu pour atterrir en VTol, mais dans le cas où la batterie serait faible, l’aéronef devra atterrir en mode avion. Cette phase ne pourra être utilisée qui si elle a déjà été définie précédemment.

Panneau de la phase Landing-Plane

Les guidages de cette phases est un Landing et les paramètres à régler sont les mêmes que la phase Approach avec une piste. Pour plus d’informations à propos des automations Failsafe, reportez-vous à la section 11.2 de ce manuel.