LES
PILOTES AUTOMATIQUES
En particulier le plus connu d’entre eux Nous avons, sur ce site, évoqué les difficultés que rencontre le débutant au moment de s’initier au pilotage : problèmes d’orientation, de stabilité du modèle, etc. Les avions de ligne modernes disposent de systèmes sophistiqués qui facilitent au maximum le contrôle de l’appareil par le pilote. Nous savons tous que l’on peut programmer la destination d’un avion de ligne, de telle manière que le pilote ne doive se soucier du pilotage qu’au moment de l’atterrissage (lequel pourrait, d’ailleurs, aussi être effectué de façon automatique). Est-il possible de faire la même chose avec l’un de nos aéromodèles ? Le cas échéant, une telle dépense se justifie-telle? C’est à ces questions que nous consacrerons ce chapitre. 
En
illuminant le modèle sur la droite à l'aide d'une lampe de poche, nous
constaterons que les ailerons se déplacent vers la droite. Si ce n'était
pas le cas, il faudrait inverser l'interrupteur correspondant.
Comment fonctionne un pilote automatique ?
Sur un avion de ligne, le pilote automatique se charge de maintenir le cap et l’altitude définis, et d’apporter les corrections nécessaires pour que l’avion évolue de manière stable à tout moment du vol. Je ne suis pas pilote de ligne, mais je pense qu’actuellement, les systèmes GPS (systèmes de positionnement global qui, via un réseau de satellites, permettent de connaître sa position de façon précise) doivent être étroitement connectés aux appareils de vol de l’avion pour le diriger à bon port. Ces systèmes sont très complexes et, surtout, très chers, mais j’ai eu vent de certains projets qui ont permis de faire effectuer à un aéromodèle un trajet préétabli grâce à des systèmes de pilotage automatique. Dans le cas d’un aéromodèle “normal”, le concept de pilote automatique doit être remplacé par celui de “système de stabilisation automatique” ce qu’il faut au pilote débutant en radiocommande, c’est un système qui, en cas de besoin (c’est-à-dire, surtout, de désorientation), stabilise le modèle en vol nivelé. Mais, en même temps, le système de stabilisation doit permettre au pilote de contrôler son appareil comme il le souhaite. Ces deux conditions préalables sont, apparemment, contradictoires : plus nous stabiliserons le modèle, plus difficilement nous pourrons le
manoeuvrer, le système s’opposant à nos ordres. 
1)
Senseur installé sur le fuselage. Les flèches permettent de l'orienter
correctement. 2)
L'ensemble du dispositif est compact.
Systèmes de stabilisation
Plusieurs systèmes permettent de stabiliser un aéromodèle. Parmi les plus connus figurent ceux de type aérodynamique : la conception elle-même du modèle, la forme et la position de l’aile (une aile haute et beaucoup de dièdre sont, de loin, les configurations offrant le plus de stabilité), le profil de l’aile, le centre de gravité, etc., peuvent corriger d’eux-mêmes des déviations plus ou moins fortes en vol. De fait, en vol libre, les planeurs sont capables d’évoluer dans les airs sans aucune intervention de notre part et d’atterrir sans dommages. Mais leur capacité de manoeuvre est très limitée et leur vitesse devient rapidement linéaire. Certaines de ces caractéristiques s’appliquent aux avions radiocommandés, surtout aux entraîneurs, mais dans une moindre mesure qu’en ce qui concerne les modèles à vol libre. Depuis de nombreuses années, les aéromodélistes cherchent, pour les modèles radiocommandés, des systèmes de stabilisation automatique via la radio. Les gyroscopes utilisés sur les hélicoptères RC répondent, d’une certaine manière, à cette recherche, mais sur un seul axe. Parlons un peu de ces systèmes.
Le
train d'atterrissage ne doit pas coïncider avec le senseur. Le cas
échéant, le senseur ne percevrait pas les modifications dans le
comportement de l'appareil.
Comment stabiliser notre modèle ?
Différents systèmes permettent de stabiliser un modèle en vol horizontal. Il y a plus de vingt-cinq ans, fut présenté un système basé sur le champ magnétique terrestre: des capteurs de champ magnétique sont placés en trois points du modèle (les extrémités des ailes et le stabilisateur, par exemple), et reliés à un système de mesure. Le champ magnétique terrestre est uniforme à une altitude donnée. Le système détecte les différences de champ magnétique entre les capteurs; elles doivent être nulles si les trois capteurs sont à la même altitude. Quand la position de l’avion change, le système transmet aux servos d’ailerons et de profondeur (ou de gouvernail et de profondeur) des signaux qui tendent à corriger les déviations. L’appareil était efficace, mais cher et complexe; c’est pourquoi il n’a été utilisé que sur les grands aéromodèles à usage militaire (“drones” ou cibles aériennes pour artillerie).
Le Par-1
Voici près de trois ans, le système de stabilisation automatique pour aéromodèles appelé HAL 2100 est apparu sur le marché. Ce système fut commercialisé en deux versions apparemment semblables, si ce n’est que l’une fonctionnait et l’autre pas, la seconde ayant des composants d’origine soviétique. Conséquence de ce “petit problème” le système ne connut pas une grande popularité. Cependant, les points positifs de sa conception (je parle de celui qui fonctionnait, bien sûr) furent reconnus par le fabricant japonais Futaba qui aurait, semble-t-il, acquis le brevet et éliminé les défauts de la première version. Nous allons vous en présenter la version définitive. Le système de stabilisation du PAR-1 est tellement simple qu’il est difficile de croire, avant de l’avoir essayé soi-même, qu’il puisse fonctionner. Il est basé sur la détection de la lumière ambiante au moyen de quatre senseurs. 
1)
En enlevant le couvercle, on découvre les quatre senseurs
photoélectriques et le circuit imprimé. 2)
Les flèches de position et leurs signes correspondent à la position des
microinterrupteurs.
Senseurs de lumière ?
D’un point de vue physique, le PAR-1 est très simple dans la dernière version, nous disposons d’un récepteur simple aux dimensions normales. On y connecte une pièce en plastique en forme de “champignon”, d’environ 2 cm de diamètre et de poids négligeable, munie de quatre senseurs photoélectriques. En théorie, ces quatre senseurs mesurent la lumière ambiante, qui est relativement constante à une même hauteur par rapport à la ligne d’horizon. Les impulsions électriques générées par ces quatre senseurs sont transmises au récepteur (ou plutôt à un petit processeur situé à l’intérieur) qui additionne les signaux générés aux impulsions de contrôle des
servos, de sorte que (par exemple) la différence de lumière perçue entre le senseur qui est à l’avant et celui qui est à l’arrière - au cas où le modèle piquerait vers le sol -fait que le servo de profondeur tire vers le haut, stabilisant l’avion à l’horizontale. Les senseurs latéraux agissent de même avec le servo d’ailerons ou de dérive, dans le cas d’un modèle à deux axes.
Bien
que le PAR-1 puisse équiper n'importe quel avion, son environnement
naturel est l'entraîneur à aile haute.
Analyse du système
L’importateur nous à prêté, à titre d’essai, un PAR-1 de dernière génération, intégré dans un récepteur
Futaba. Les modèles précédents étaient du même type, mais le processeur était placé dans une unité indépendante du récepteur, à laquelle on branchait les deux servos et le senseur. Dans notre cas, le récepteur est de dimensions apparemment normales, avec le logement pour le quartz. Il est à quatre canaux (c’est dommage, car nous pourrions vouloir l’utiliser pour des modèles plus complexes, avec davantage de
servos). Au-dessus des prises des servos, nous trouvons un potentiomètre de contrôle -nous y reviendrons- servant à régler la sensibilité du pilote automatique. De l’autre côté du récepteur, deux prises pour les connecteurs du senseur de lumière. A l’arrière, des
microinterrupteurs, dont nous reparlerons également. Les senseurs se trouvent dans une pièce en plastique noir, en forme de champignon, de deux centimètres de large et un peu moins de hauteur. Elle comporte en son extrémité un filet et un écrou en plastique avec les deux câbles qu’il faut connecter au récepteur. Pour l’installer, il faut réaliser une ouverture d’environ 10 mm de large dans le fond du fuselage. 
Vue
inférieure du récepteur avec ses microinterrupteurs.
Réglage
On installe le PAR-1 sur le modèle comme s’il s’agissait d’un récepteur normal. Après avoir branché les câbles des servos et du senseur, nous vérifierons que le senseur est correctement orienté (le signe ‘’+’’ vers l’avant) dans le ventre du modèle. On peut opter pour une autre position, les senseurs étant alors à 45° par rapport à l’axe du modèle, dans le cas où le silencieux ou le train d’atterrissage gêneraient les senseurs. Dans ce cas, nous devrons placer l’un des microinterrupteurs du récepteur sur la position correspondante. On règle la sensibilité du PAR-1 depuis l’émetteur, ou bien, si l’émetteur est à quatre canaux, par le biais du potentiomètre situé à côté des prises des
servos. Si nous disposons d’un émetteur de plus de quatre canaux, on règle la sensibilité avec le canal 5 ou 6, que l’on peut sélectionner grâce à un autre
microinterrupteur. Les deux autres microinterrupteurs servent à inverser l’action des senseurs sur chacun des deux
servos. Nous devrons d’abord régler les servos depuis l’émetteur et, ensuite, régler l’effet du senseur par le biais des
microinterrupteurs.
1)
Le régulateur de sensibilité se situe au-dessus des prises des servos. 2)
L'intérieur du récepteur n'a rien d'extraordinaire... si ce n'est le
processeur, responsable du pilotage automatique.
Vérification du senseur
Comme nous l’avons déjà indiqué, le PAR-1 détecte les changements de comportement du modèle grâce aux variations de luminosité. Nous pourrons donc vérifier le bon fonctionnement du système à l’aide d’une simple lampe de poche. Supposons que la radio fonctionne correctement en mode normal. Une fois celle-ci allumée, nous dirigerons le faisceau de la torche sur le senseur, depuis l’avant. Nous pourrons observer que le servo de profondeur se déplace tout seul, et cela, vers le bas. Dans le cas contraire, nous changerons la position de l’interrupteur correspondant au servo de profondeur et nous vérifierons que la réponse est désormais correcte. Ensuite, nous illuminerons le senseur depuis l’arrière: la gouverne de profondeur devra monter; enfin, nous ferons de même depuis les côtés, pour vérifier le fonctionnement du servo d’ailerons. Lorsque l’éclairage vient de droite, le servo d’ailerons doit se déplacer vers la gauche.
Sensibilité du système
On peut également régler la sensibilité du système. Plus nous augmenterons cette sensibilité, plus le modèle aura tendance à se stabiliser automatiquement, et moins nous pourrons le diriger nous-mêmes. Nous choisirons une sensibilité élevée (en commençant par 80%) pour les débutants et en cas de vents forts ou de turbulences. Cette opération est effectuée via le canal 5 ou 6 de l’émetteur, ou avec le potentiomètre du récepteur, dans le cas où l’émetteur ne disposerait que de quatre canaux. Le système dispose de la fonction dite de “priorité au stick”. Autrement dit, les ordres que nous donnons pour le déplacement des commandes ont priorité sur le pilote automatique: plus le stick sera éloigné de sa position centrale, plus nous aurons la maîtrise de l’appareil, aux dépens du pilote automatique. En revanche, si nous lâchons les commandes et que le stick revient en position centrale, le pilote automatique stabilisera le vol au maximum (dans les marges de sensibilité choisies). Si notre radio dispose d’un “dual rate” et que nous l’activons, l’action du pilote automatique restera importante, quelle que soit la position du stick. 
Vérifications
du senseur de profondeur. Dans ce cas-ci, il fonctionne correctement.
Vol d’essai
Ce système peut équiper pratiquement n’importe quel
aéromodèle, aussi réduit soit-il. Nous l’avons testé sur un entraîneur à aile haute et à quatre canaux qui, comme on peut le supposer, constitue son environnement le plus naturel. Nous réglons la sensibilité à 80%, comme indiqué dans les instructions. Après les vérifications de rigueur (que nous venons de vous décrire), nous faisons décoller l’appareil. Futaba précise clairement que le système ne fait que stabiliser le vol horizontal, et ne permet pas au modèle d’atterrir ou de décoller seul. Il prévient également les pilotes expérimentés que l’auto stabilisation risque de les dérouter. Il faut reconnaître, du moins en ce qui concerne notre modèle, que les performances du système sont tout simplement incroyables lorsque vous lâchez les commandes, quelle que soit la situation, le modèle se stabilise immédiatement. Quand vous pilotez en vol normal, vous remarquez à peine sa présence, tant il se fait “discret”. Quant à l’atterrissage, s’il est vrai que l’avion n’atterrit pas seul, ce système nous semble néanmoins être d’une grande aide pour te débutant, lors de la phase d’approche. En résumé le PAR-1 est un système simple et bon marché et, tel qu’il se présente dans sa dernière version, très facile à installer sur n’importe quel entraîneur. Après l’avoir testé, nous envisageons même d’en équiper notre modèle acrobatique. Le fait qu’il ne dispose que de quatre canaux rend difficile son installation sur des modèles plus complexes. C’est dommage ! Cette invention nous semble fantastique pour les pilotes débutants. Le PAR-1 est disponible dans toutes les bandes de fréquence utilisées en aéromodélisme. |
