Mon projet : contrôler une maquette de Rafale depuis une calculatrice

Posted 07/06/2020 by Ludovic Duchenne, Maths and computer sciences teacher Lycée Touchard Washington, Le Mans

Ne serait-ce pas un super projet de créer un programme pour contrôler une maquette d’avion de chasse ? Et ne serait-ce pas encore plus fou de tenter de reproduire le fameux avion de chasse français Rafale ? Cette idée m’est venue en tête lors d’un énième visionnage de Top Gun – tout début 2018. La crise du covid-19 et le confinement qui s’en est suivi est alors apparu comme l’opportunité parfaite pour commencer à mettre en œuvre ce projet.

Et lorsque je suis revenu dans mon établissement pour la fin d’année scolaire, mes élèves étaient plus que curieux à l’idée de découvrir cette toute nouvelle activité !


Lorsque j’ai construit la maquette chez moi, mon fils m’a très justement fait remarquer qu’il manquait sur ma maquette les lumières typiques des carlingues. Après plusieurs allers-retours dans les magasins de bricolage pour trouver les lumières rouges et vertes si typiques, j’ai enfin pu continuer le développement de ma maquette. Au-delà de l’aspect réaliste donné à l’avion, l’ajout des diodes permet de familiariser les élèves avec la programmation (allumer et éteindre des LED selon un cycle prédéfini par exemple).

Avec ce projet, j’espère pouvoir mettre mes élèves dans la peau d’ingénieurs aéronautiques. Je leur fournis les objectifs de la mission et les composants, et à eux de trouver les solutions pour répondre aux problématiques données.

Et jusqu’à présent, mes élèves semblent grandement apprécier ce projet ! « Incroyable, je ne pensais pas qu’on pouvait contrôler des servomoteurs depuis la calculatrice. Ce n’est pas une calculatrice que nous avons entre les mains, mais un véritable ordinateur ! » m’ont dit certains d’entre eux. Et un autre m’a même confié ne pas avoir l’impression, à sa grande satisfaction, d’étudier les mathématiques lorsqu’il travaillait sur ce projet.

Si nous parvenons à mener ce projet à terme, je prévois de diviser la classe en deux groupes ou chaque groupe devra trouver le modèle le plus efficace en termes d’outils et de logiciels pour contrôler la maquette d’avion que j’ai créée. Les élèves utiliseront alors leur propre calculatrice graphique TI-83 Premium CE Edition Python ainsi que le microcontrôleur TI-Innovator™ Hub et programmeront en Python des algorithmiques pour contrôler l’allumage des LEDs ou encore le contrôle des servomoteurs.


Les mathématiques derrière le Rafale
Une large partie du projet est basée sur le contrôle de la maquette selon les trois axes du trièdre direct () qu’ils appréhendent via le contrôle des servomoteurs. Par la même occasion, ils apprennent également les concepts de force et de frottement sur les ailerons et les gouvernes. Lorsque les élèves ont terminé la création des commandes de l’avion, ils peuvent lancer leurs premiers tests. Le contrôle des gouvernes et des ailerons servira d’introduction pour développer les notions de fonctions affines et linéaires et la conversion de valeurs numériques sur un intervalle angulaire.


Tout comme les mathématiques sont présentes partout dans l’algorithmique, elles le sont également dans ce projet. Bien que ce projet ait initialement été fait pour un niveau de seconde générale, c’est un projet interdisciplinaire qui peut s’incorporer dans de nombreux parcours scolaires. Ce projet permet de travailler les mathématiques mais également l’esprit de synthèse en mobilisant des compétences en physique, mécanique et sciences informatiques. C’est un véritable projet STEM (sciences technologie ingénierie mathématiques) qui captivera l’attention des élèves et les engagera encore plus dans ces apprentissages.

Aujourd’hui, je suis très fier que mes élèves aient accroche avec ce projet. En travaillant entre eux, ils ont pu développer leur autonomie, leur prise d’initiative et leur créativité. Ce projet fut un incroyable projet pilote et je compte bien continuer à le développer l’année prochaine. Qui sait, peut-être qu’un jour nous arriverons à faire voler cet avion !