Concevoir un drone capable de répondre à des contraintes de rigidité, de résistance, de poids, de performances aérodynamiques et acoustiques : tel était le défi proposé cette année aux élèves ingénieurs de deuxième année dans le cadre du projet MECAERO.
Pendant six semaines, les élèves ont travaillé en groupes sur l’ensemble des étapes du projet : conception, simulation, fabrication, assemblage et essais en vol. Le cours s’appuie sur un encadrement d’environ quinze enseignants et doctorants spécialisés en mécanique des matériaux, des structures et en aérodynamique, mobilisés tout au long des six semaines.
Le projet MECAERO 2026 a réuni trois groupes d’étudiants (GR1, GR2 et GR3), chacun ayant conçu sa propre plateforme de drone. Lors de la journée finale du 29 avril, les groupes ont présenté leurs travaux devant un jury, dévoilé leurs drones à l’ensemble de la promotion, puis procédé à des essais en vol dans les jardins de l’École.
Une pédagogie « théorie et pratique »
Pour Jean-Luc Bouvard et Rudy Valette, enseignants du projet, cette pédagogie repose sur une articulation forte entre enseignements théoriques et mise en pratique : « Les élèves reçoivent en premier lieu des formations théoriques (mécanique des structures, matériaux, aérodynamique) et pratique aux outils informatisés (conception assistée par ordinateur, calculs, etc..). Nous leur donnons ensuite un cahier des charges : optimiser la structure et les hélices d’un drone, sous certaines contraintes. »
Les enseignants présentent également aux étudiants une organisation inspirée des pratiques professionnelles de l’ingénierie : « Nous les laissons libres de s’organiser après leur avoir présenté la structure de groupe recommandée : chef de projet, bureau d’étude structure, bureau d’étude aérodynamique et équipe fabrication. Deux tuteurs parmi l’équipe encadrante suivent l’avancée du projet pour chaque groupe, en lien avec chaque chef de projet au cours de points réguliers. Un groupe d’experts (typiquement, des enseignants du tronc théorique et pratique et quelques doctorants du domaine) est à disposition au cours des 6 journées de projet. »
Cette organisation permet de combiner « un enseignement traditionnel avec l’approche ‘théorie et pratique’, de façon plus ou moins structurée selon les choix et les besoins des groupes ». Une approche qui confronte directement les élèves aux réalités du travail d’ingénieur, jusqu’aux imprévus de dernière minute : « En général cela se passe très bien, même si le rush final réserve parfois quelques surprises, dont l’issue est très souvent positive ! »
De la simulation numérique à la fabrication réelle
L’un des objectifs principaux de MECAERO est de former les élèves aux outils modernes de conception et d’optimisation en mécanique et en aérodynamique.
Comme le soulignent les enseignants, le projet mobilise « des connaissances relativement avancées en Mécanique et Matériaux, exploitées via l’application d’outils d’optimisation vu théoriquement dans d’autres cours. On remarque des goûts et des compétences en programmation souvent bien au-delà de nos attentes, pour certains étudiants ! Ceux-ci se tournent assez naturellement vers la simulation. D’autres se tournent plutôt vers une approche plus physique ou technique. Finalement, chaque élève doit maîtriser au moins un savoir-faire, souvent lié à son poste dans le projet (chef de projet, structure, aéro, fabrication). »
L’intégration de la simulation numérique, de l’impression 3D et des moyens du FabLab joue ici un rôle central : « Cela permet très vite de confronter la compréhension théorique à une résolution permise par le numérique, et une concrétisation permise par l’impression 3D couplée à des mesures avancées. Les élèves peuvent quantitativement vérifier la validité de leurs outils et la pertinence de leurs modèles, ce qui peut être déroutant au premier abord, mais réellement enrichissant. »
Cette confrontation permanente entre théorie et réalité a particulièrement marqué Esther Pautrel (GR3), impliquée dans la conception du châssis du drone. Son groupe devait arbitrer entre plusieurs contraintes : « la masse, la rigidité et la résistance et trois matériaux différents à notre disposition : du bois, de l’aluminium et du PLA – un matériau d’impression 3D utilisé pour le prototypage rapide).»
Elle explique : « Dans mon groupe nous avons décidé de prioriser les critères de rigidité et de résistance en réfléchissant au choix du matériau (aluminium et PLA), ainsi qu’à la géométrie du châssis. En effet, puisque toute l’électronique ajoutée ensuite sur le drone (contrôleur, moteurs…) pèse très lourd, nous avons décidé que la masse de notre châssis ne ferait pas de grande différence par rapport à la masse d’électronique qui nous était de toute façon imposée. Nous avons tout de même essayé d’alléger notre châssis, en évidant sa structure (utilisation d’un treillis en bout de bras de châssis par exemple). »
Mais le passage de la modélisation à la fabrication réelle a réservé plusieurs surprises : « Le temps de fabrication (impression, découpe des différentes pièces, puis l’assemblage en lui-même) et les petits détails d’emboîtement des différentes pièces constitutives du châssis que l’on ne remarque pas forcément lorsque l’on fait la modélisation m’ont marqué dans le passage de la modélisation à la fabrication réelle du châssis. »
Esther souligne également l’écart entre le modèle numérique et les contraintes concrètes de fabrication : « Dans la CAO (modélisation) toutes les pièces s’emboîtent parfaitement, tout fonctionne et puis on arrive à la fabrication réelle et on a des pièces en PLA qui ne se sont pas imprimées parfaitement ou bien on se rend compte qu’il faudrait rajouter un peu plus de marge pour pouvoir bien emboîter les pièces. »
Pour elle, cette phase d’itération constitue précisément « la beauté du travail de l’ingénieur ». Celle « d’aller de la modélisation à la fabrication réelle, puis de revenir à la modélisation pour la changer, l’améliorer pour réussir vraiment à fabriquer le meilleur châssis possible ».
Optimiser l’aérodynamique des hélices
Du côté de l’aérodynamique, Quentin Bonnet (GR1) a travaillé avec son groupe sur la conception des hélices du drone, un travail mêlant calculs, simulation numérique et validation expérimentale.
« Une hélice est déterminée par plusieurs paramètres : sa longueur de pale, la corde, l’angle de calage, le nombre de pales, son profil, les wingtips et le décalage de la pale », explique-t-il. Parmi ces paramètres, certains se sont révélés déterminants : « la longueur d’hélice car elle influence grandement la puissance de portance de l’hélice mais aussi sa consommation », ainsi que « le calage » et « la corde », optimisés grâce à « un code complexe d’optimisation de l’air incident sur la pale ».
Le groupe a finalement retenu « des profils CLARK Y, de 7.35 cm de rayon, avec 4 pales, et un calage/décalage bien définis ». Pour orienter ces choix de conception, les élèves se sont appuyés sur des simulations en mécanique des fluides (CFD). « Nous avons pu établir le profil de l’écoulement autour d’un profil de pale, et ainsi éliminer des profils non-adaptés aux écoulements caractéristiques des drones. »
Les simulations ont également permis de confirmer certains phénomènes aérodynamiques : « rajouter des pales augmente le sillage entre celles-ci et diminue les performances. » Le projet a aussi conduit les étudiants à développer leurs propres outils de calcul. Quentin explique : « Certains calculs ont parfois été réalisés à la main, parfois faits à la main puis résolus numériquement car il n’existait pas de possibilité de solution analytique : c’était le cas du code de calage qui permettait de résoudre des systèmes non linéaires pour déterminer nos calages et cordes en fonction de la distance au moyeu. Le code a été réalisé sur Python. »
Tester, mesurer, ajuster
Les performances des hélices ont ensuite été évaluées expérimentalement grâce à un banc de test mesurant la force de poussée, la puissance mécanique consommée, la puissance électrique, les vibrations et le couple. L’objectif était d’obtenir une consommation minimale tout en assurant une poussée suffisante, afin de permettre notamment de supporter une charge de l’ordre de 300 g. Ces mesures ont permis de comparer les différentes hélices et de valider les hypothèses théoriques formulées en amont.
Quentin explique : « Les écarts principaux étaient liés aux conditions d’expérimentations : la présence du banc pouvait influencer le flux d’air sortant de l’hélice, il existait donc des manques de symétrie et de représentativité dans la mesure de nos vitesses d’air dans la réalité par rapport à la théorie. C’est la raison pour laquelle le code a été adapté afin de tenir compte de ces observations expérimentales du profil de vitesse autour de l’hélice. D’autre part la théorie ne prend pas en compte les défauts d’impression et les états de surface de nos hélices, de même qu’il n’était pas possible de simuler en 3 dimensions l’écoulement autour de l’hélice, seulement autour d’un profil de la pale en 2 dimensions. Il est également difficile de prendre en compte dans nos calculs les états de sillage entre les hélices, la présence de régimes turbulents, les influences entre hélices des disques d’aspiration d’air etc. ».
Dans cette logique, le travail mené relève d’une démarche itérative : « on essaie de réaliser un profil performant, du mieux qu’on peut, avec notre théorie et nos hypothèses, et on va chercher à le valider expérimentalement pour ensuite raffiner nos designs et obtenir le meilleur de nos hélices ».
Une expérience collective proche des pratiques professionnelles
Au-delà des compétences techniques, le projet MECAERO place également les étudiants dans des conditions de travail proches de celles rencontrées dans le monde professionnel.
« Nous étions environ une quinzaine à travailler sur la conception de notre drone », explique Esther. Les étudiants étaient répartis en trois bureaux d’étude différents (BE) : « un BE chargé de la conception du châssis, un BE pour la conception des hélices et un BE pour la production réelle des différents composants du drone ».
Le projet reposait également sur une cheffe de projet « qui coordonnait les trois BE et gérait l’avancée et l’organisation du projet ». Pour Esther, « L’élément essentiel lorsque l’on travaille en groupe sur un système complexe est la communication, il est important que chacun sache où en sont les autres, cela permet de garder une même ligne directrice et d’avancer. Pour ce faire, nous avons utilisé la plateforme Miro sur laquelle nous inscrivions les avancées du jour, les deadlines des différentes étapes à réaliser, les petits tips que nous avions pu découvrir dans l’utilisation des différents logiciels par exemple. Cette expérience reflète bien les pratiques actuelles de l’ingénierie par le fait que le travail soit réalisé en groupe, que chacun apporte sa contribution essentielle à l’équipe avec ses idées originales et que la réalisation du système complexe passe par une très bonne communication entre les différents acteurs et la présence d’un chef de projet pour coordonner le tout. »
Pour les enseignants, la réussite du projet ne se mesure d’ailleurs pas uniquement à la performance finale du drone. « Nous retenons bien sûr la performance en lien avec le cahier des charges proposé en projet. Mais, au-delà, nous privilégions l’esprit critique et le questionnement, ainsi que la recherche personnelle et en groupe. »
Bilan de l’édition 2026
À l’issue des essais et des évaluations, plusieurs distinctions internes ont permis de mettre en lumière les points forts de chaque groupe, selon différents critères techniques et de conception : la raideur, l’effort maximal et le poids. 
Courbes Force – Déplacement obtenues pour tous les groupes, de 2019 à 2026
Pour les enseignants comme pour les élèves, MECAERO 2026 a confirmé que l’ingénierie s’apprend en faisant. Les drones ont été testés en vol pour démontrer leur stabilité, leur maniabilité et leur capacité à survivre aux imprévus. Certains groupes, comme le GR3, ont même osé des figures acrobatiques, récompensées par un prix dédié.
En définitive, MECAERO 2026 a illustré l’importance de l’itération (modélisation > fabrication > tests > amélioration) et de l’équilibre entre théorie et pratique. Une pédagogie par l’action, où la rigueur technique rencontre la créativité.
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