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Un nouvel anémomètre rationalise les mesures du vent pour les petits avions

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Des ingénieurs ont mis au point un capteur de vent pour les drones et les aéronefs autonomes, qui est léger, peu énergivore, à faible traînée et plus sensible aux changements de pression que les types conventionnels.

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Alors que la demande d'avions autonomes augmente, de meilleurs capteurs de vent - les anémomètres - sont nécessaires pour permettre à ces véhicules de détecter plus facilement les changements météorologiques et d'effectuer des décollages et des atterrissages plus sûrs, selon les chercheurs

De telles améliorations pourraient améliorer la façon dont les gens utilisent leur espace aérien local, que ce soit par le biais de drones livrant des colis ou de passagers voyageant un jour à bord d'un avion sans pilote, a déclaré Marcelo Dapino, co-auteur de l'étude et professeur d'ingénierie mécanique et aérospatiale à l'université d'État de l'Ohio. Les recherches de l'équipe sont publiées dans Frontiers in Materials.

"Notre capacité à utiliser l'espace aérien pour déplacer ou transporter des choses de manière efficace a d'énormes implications sociétales", a déclaré Dapino dans un communiqué. "Mais pour faire fonctionner ces objets volants, des mesures précises du vent doivent être disponibles en temps réel, que le véhicule soit habité ou non."

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En plus d'aider les objets aériens à franchir de longues distances, les mesures précises du vent sont également importantes pour les prévisions énergétiques et l'optimisation des performances des éoliennes, a-t-il ajouté

Leon Headings, co-auteur de l'étude et chercheur associé principal en génie mécanique et aérospatial à l'Ohio State, a déclaré que l'instrument a été fabriqué à partir de matériaux intelligents. L'équipe a utilisé du fluorure de polyvinylidène (PVDF), dont les propriétés piézoélectriques permettent d'alimenter le dispositif. La tension mesurée ou la variation de la capacité d'un morceau de film PVDF flexible peut être corrélée à la vitesse du vent.

Le capteur PVDF est incorporé dans un profil aérodynamique, ce qui réduit la traînée aérodynamique. Comme le profil est libre de tourner, il peut être utilisé pour mesurer la direction du vent

Pour tester leur dispositif, les chercheurs ont conçu une expérience à deux volets. Le capteur de pression a d'abord été testé dans une chambre étanche afin de déterminer sa sensibilité. Le capteur a ensuite été intégré à un profil aérodynamique et testé dans une soufflerie. Les résultats ont montré que le capteur mesure extrêmement bien la pression et la vitesse du vent. Une petite boussole magnétométrique numérique intégrée au profil aérodynamique fournit des données précises sur la direction du vent en mesurant l'orientation absolue du profil aérodynamique par rapport au champ magnétique de la Terre.

D'autres recherches doivent être menées pour faire passer le concept de capteur de vent d'un environnement de recherche contrôlé à des applications commerciales. Son équipe continue à travailler avec le PVDF et d'autres matériaux avancés pour améliorer la technologie des capteurs. M. Dapino espère que ses travaux aboutiront à une technologie qui pourra être utilisée en dehors des avions, par exemple pour les éoliennes.

"Ce sont des matériaux très avancés et ils peuvent être utilisés dans de nombreuses applications", a déclaré Dapino. "Nous aimerions nous appuyer sur ces applications pour apporter la production d'énergie éolienne compacte à la maison."