Un drone résistant à la chaleur pour lutter contre les incendies

Des chercheurs de l’Empa et de l’Imperial College London développent un drone résistant à la chaleur qui, en cas d’incendie de bâtiment ou de forêt, peut analyser les foyers de danger de très près. Les pompiers peuvent ainsi optimiser la stratégie d’une intervention à haut risque avant de pénétrer dans la zone dangereuse.

Là où d’autres sortent en courant, eux doivent entrer: les pompiers se mettent dans des situations dangereuses lors d’opérations de sauvetage. L’année dernière, les pompiers suisses sont intervenus plus de 12’000 fois pour lutter contre les incendies. Des robots volants pourraient les aider lors de telles interventions: des chercheurs de l’Empa et de l’Imperial College London développent actuellement un drone résistant à la chaleur, équipé de caméras et de capteurs de CO₂, qui peut fournir des informations importantes sur la répartition des foyers d’incendie, les dangers inattendus ou les personnes piégées.

Trop chaud pour les drones normaux

Les drones sont déjà utilisés dans la lutte contre les incendies pour prendre des photos aériennes, hisser des lances à incendie sur des immeubles, ou larguer des agents d’extinction dans des zones isolées, par exemple pour endiguer la propagation des incendies de forêt – mais uniquement à une distance sûre du foyer d’incendie. La chaleur extrême dégagée par un incendie est trop importante pour que les drones traditionnels puissent voler plus près : leur cadre fondrait et l’électronique cèderait. L’objectif était donc de développer un drone capable de résister à la chaleur et de fournir ainsi des données rapides et précises depuis le cœur du foyer de danger.

Ultraléger et résistant

Les chercheurs ont réussi à synthétiser un matériau isolant qui résiste à des températures élevées et rend ainsi le drone plus résistant au feu. Pour concevoir le «FireDrone», ils se sont inspirés de la nature, plus précisément d’animaux comme le pingouin, le renard polaire et le scarabée cracheur, qui vivent à des températures extrêmes. Tous ces animaux possèdent des couches de graisse, une fourrure ou produisent des couches de protection en matériau thermorégulateur qui leur permettent de survivre dans des conditions extrêmes.

Adapté aux combinaisons spatiales

Dans ce cas, les chercheurs en matériaux ont choisi un aérogel, un matériau ultraléger composé presque entièrement de pores remplis d’air entourés d’un soupçon de substance polymère, à base d’une matière plastique polyimide. Les aérogels de polyimide sont également étudiés par la NASA, par exemple pour l’isolation des combinaisons spatiales. L’équipe de recherche n’a toutefois pas misé sur le polyimide seul pour la synthèse de l’aérogel: le matériau composite est composé de polyimide et de silice, et est en outre renforcé par des fibres de verre. Des analyses en laboratoire ont montré que ce matériau relativement résistant au feu se prête particulièrement bien à l’utilisation dans les drones.

Vol au cœur de l’enfer

Lors des premiers tests effectués dans l’arène de vol de l’Empa à Dübendorf, le prototype du «FireDrone» a déjà montré de bons résultats. Les caractéristiques de vol et la maniabilité de ce drone d’environ 50 cm étaient excellentes, même avec un manteau isolant en aérogel, un système de refroidissement supplémentaire intégré et un revêtement en aluminium pour réfléchir la chaleur.

Des essais dans des conditions aussi réelles que possible, typiques d’une intervention en cas d’incendie, devaient cependant montrer si l’appareil pouvait également passer l’épreuve du feu. L’équipe de l’Empa a pu utiliser un tel «scénario réel» sur le terrain d’entraînement du centre de formation d’Andelfingen. Résultat: le prototype a résisté à plusieurs vols d’essai. L’électronique, la caméra thermique et les capteurs de CO₂ du drone étaient intacts et prêts pour d’autres tests. La prochaine étape consiste désormais à tester le drone dans un incendie qui, contrairement à une flamme de gaz relativement propre, présente un fort développement de suie.

Le «FireDrone» pourrait en outre être utilisé dans des environnements extrêmement froids, par exemple dans les régions polaires et sur les glaciers. L’équipe a en effet également testé le drone dans un tunnel glaciaire en Suisse afin d’étudier comment le système se comporte à des températures très froides. Des discussions sont déjà en cours avec d’éventuels partenaires industriels afin de poursuivre le développement du prototype. L’utilisation des drones est souvent limitée par des facteurs environnementaux tels que des températures extrêmes. Avec le «FireDrone», l’éventail des applications futures des drones dans des environnements extrêmes pourrait être considérablement élargi.