Thèse soutenue

Vieillissement mécanique de cellules photovoltaïques intégrées dans la structure composite des ailes d’un drone solaire

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Auteur / Autrice : Quentin Rouxel
Direction : Pascal Casari
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique
Date : Soutenance le 11/07/2022
Etablissement(s) : Nantes Université
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes) - Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Vidal-Sallé
Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Antoine Dubos, Shahram Khazaie
Rapporteurs / Rapporteuses : Xiao-Jing Gong, Benoit Vieille

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre, les missions de surveillance effectuées par hélicoptère ou avion, peuvent être réalisées par des drones, notamment électriques. Pour augmenter l’autonomie de ces drones, la société XSun a décidé d’intégrer des cellules photovoltaïques aux ailes de leurs drones. C’est dans ce contexte que ce travail de thèse, sur le vieillissement mécanique d’une cellule photovoltaïque intégrée à un matériau composite, est né. Les verrous scientifiques soulevés lors de l’étude tels que le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque en fatigue ou le vieillissement de l’interface matériau composite-cellule photovoltaïque permettent d’apporter des réponses scientifiques à un problème industriel. Différents moyens ont été employés et développés afin de caractériser les matériaux constituant les ailes et la structure des ailes en elle-même. Des mesures à bord du drone ont été effectuées avec différents capteurs embarqués afin de suivre diverses grandeurs en vol. Les travaux de caractérisations et les mesures en vol ont permis de concevoir des essais de fatigue représentatifs du vieillissement en vol de la peau de l’aile du drone. Ces essais ont montré que les sollicitations subies en vol ont un impact mineur sur les propriétés mécaniques et électriques de la structure formée. Les caractérisations et mesures en vol alimentent également un modèle numérique étudiant l’influence de paramètres tels que le facteur de charge, la position des ailerons ou la température sur l’état mécanique de l’aile.