Présentation
EnglishRÉSUMÉ
La croissance rapide des applications de drones depuis les années 2000 a rendu prégnantes les questions de sécurité. Parmi celles-ci, la « résilience des drones », faculté pour ces aéronefs à poursuivre leur vol le mieux possible malgré la survenue d’aléas mettant en péril leur intégrité, fait l’objet de cet article. La définition et l’intérêt de ces aéronefs sans pilote à bord seront d’abord exposés. Puis la nécessité de la résilience sera expliquée, en lien avec les évolutions réglementaires, et les progrès techniques. Un état des lieux des approches actuelles dans l’industrie sera proposé. Les défis actuels et les méthodes en cours de développement seront ensuite discutés. Enfin, d’autres défis, dans des domaines différents de celui de la résilience, et même de la sécurité, seront évoqués.
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Henry de PLINVAL : Directeur du programme Drones Office national d’études et de recherches aérospatiales (ONERA), Toulouse, France
INTRODUCTION
Les vingt dernières années ont vu une véritable « drone-mania », au cours de laquelle articles de journaux et émissions de télévision se sont succédés pour vanter les mérites de ces « nouveaux » engins, capables, semble-t-il de répondre aux promesses les plus inouïes, de se déployer dans de très nombreux domaines, civils comme militaires. Cependant, ces appareils ne sont pas si nouveaux que cela, puisqu’on situe leur origine pendant la Première Guerre mondiale, avec les travaux du britannique Archibald Low qui développe dès 1916 « l’Aerial Target » commandé à distance au moyen des ondes de la TSF. En France, en 1917, le capitaine Max Boucher fait voler un avion Voisin sans pilote à bord. Depuis, de nombreux travaux, expérimentations, et finalement, développements de produits industriels, ont été accumulés. La FAA chiffre ainsi début 2021 à 1 782 479 le nombre de drones enregistrés, 208 010 le nombre de télépilotes certifiés. Les drones ont également leurs salons professionnels (UAV show, Xponential, etc.) et, dans la recherche, leur conférence intégralement dédiée depuis plusieurs années (International Conference on UAS).
Pourtant, les entreprises dédiées aux drones professionnels et rentables sont (très) peu nombreuses encore, et l’explosion effective des ventes, prophétisée depuis des années, n’a (toujours) pas eu lieu. Pourquoi ?
L’une des raisons, peut-être la principale, est à chercher du côté des réglementations, qui n’ont pas encore atteint un niveau de maturité permettant de rendre possible, de façon routinière, les opérations les plus utiles, qui seront présentées plus loin, celles qui recèlent des marchés importants, des perspectives économiques conséquentes. En retour, si cette réglementation n’a pas vraiment émergé, ce n’est pas faute de volonté, mais parce que ces contextes complexes font jaillir des défis techniques qu’il faut lever pour définir correctement une mission sûre. Et cela commence par la définition du bon niveau de sécurité qui convient pour autoriser, par exemple, le vol d’un drone de transport de colis – a fortiori de passagers – au-dessus d’une ville. Ce niveau n’est ni celui d’un jouet appelé à évoluer à proximité immédiate de son télépilote et loin de tout passant, ni celui d’un A380… Mais comment le définir précisément, quelles contraintes imposer : voilà des questions plus complexes qu’il n’y paraît. Derrière ces vastes questions, se cache celle des « aléas », tous ces problèmes qui peuvent survenir – qui surviendront – durant le vol d’un drone : un actionneur qui se bloque, un capteur qui tombe en panne… Pour faire face à ces aléas, il faut développer une véritable résilience pour les drones : un enjeu considérable dont les solutions n’en sont qu’à leurs balbutiements.
L’objet de la discussion – les drones – sera d’abord resitué : que sont-ils, à quoi servent-ils, à quoi pourront-ils servir ? Les liens entre réglementations et enjeux techniques et technologiques seront ensuite exposés, et la question de la résilience y sera précisée. Les approches, systèmes, méthodes existants sur la résilience seront ensuite développés, avec les défis associés. D’autres problématiques, au-delà de la résilience, seront ensuite présentées, avant de conclure.
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4. Défis actuels
Les sections précédentes le montrent, la résilience des drones est un thème vaste et complexe : de nombreux développements seront nécessaires pour la rendre effective et ce, sur différents plans. Il y a en effet des défis de méthode, aussi bien que des développements plus directement technologiques.
4.1 Des défis spécifiques et des pistes en voie d’exploration
La résilience envers les perturbations aérologiques est un thème majeur puisqu’en pratique ces perturbations peuvent survenir très régulièrement, et peuvent avoir des conséquences très graves. Il faut d’abord bien cerner la problématique, et pour cela, en amont de solutions « résilientes » :
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comprendre, modéliser, calculer les champs aérologiques que risque de rencontrer un drone, notamment en ville avec la problématique des « canyons » urbains. C’est l’un des objets d’étude de l’ONERA, comme le montre la figure 8 : on cherche ainsi par exemple à analyser la circulation d’air autour des bâtiments pour se prémunir de leur effet potentiellement désastreux sur le drone ;
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modéliser finement les drones, et l’effet du vent sur eux. De grands progrès restent à faire dans ce domaine, car si les progrès techniques, notamment dans le domaine de l’identification (science par laquelle, sur la base d’essais instrumentés on reconstitue le comportement fin d’un drone), ont été très importants, ils ne peuvent se reposer que sur des mesures fines, qui sont souvent absentes pour les plus petits drones, faute de disposer de capteurs suffisamment précis, mais aussi faute de consacrer un temps suffisant à de telles campagnes de mesure.
Ces deux éléments peuvent paraître anodins, mais il n’en est rien : il reste d’importants progrès à faire sur ces plans.
Dans un second temps, pour pallier les effets de l’aérologie, il est possible d’intervenir à différents niveaux :
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les capteurs : des technologies lidars existent, qui permettent de mesurer un champ aérologique. L’ONERA...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - INTERNATIONAL CIVIL AVIATION ORGANIZATION - Unmanned Aircraft Systems (UAS) - (2011).
-
(2) - EUROPEAN PARLIAMENTARY RESEARCH - Civil drones in the European Union, Briefing - , october 2015.
-
(3) - DIRECTION GÉNÉRALE DE L’AVIATION CIVILE - Aéronefs circulant sans personne à bord : activités particulières – guide, - édition 2, version 2 (2020).
-
(4) - AUSTIN (R.) - Unmanned Aircraft Systems, UAVs Design, Development and Deployment. - Wiley (2010).
-
(5) - SESAR JOINT UNDERTAKING - European Drones Outlook Study, Unlocking the value for Europe, - novembre 2016.
-
(6) - UVS INTERNATIONAL - Yearbook 2015 - (2015).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Federal Aviation Administration (FAA) http://www.faa.gov
International Conference on UAS http://www.uasconferences.com
Incidents impliquant des drones : état des lieux http://www.jac.cerdacc.uha.fr/incidents-impliquant-des-drones-etat-des-lieux-et-perspectives-pour-la-securite-j-sharples-et-c-rotily/
Quiet Drones https://www.quietdrones.org
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