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1 - QU’EST-CE QU’UN DRONE ?

2 - RÉSILIENCE : POSITIONNEMENT DU PROBLÈME

3 - ÉTAT DES LIEUX DE LA RÉSILIENCE DES DRONES

  • 3.1 - Présentation d’une démarche récente
  • 3.2 - Redondance et limites

4 - DÉFIS ACTUELS

5 - D’AUTRES DÉFIS SUR LES DRONES

  • 5.1 - Sécurité et sûreté, au-delà de la résilience
  • 5.2 - Bruit
  • 5.3 - Endurance

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : TRP4031 v1

Qu’est-ce qu’un drone ?
Résilience des drones - Capacité à dépasser les aléas en sécurité

Auteur(s) : Henry de PLINVAL

Date de publication : 10 janv. 2022

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RÉSUMÉ

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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ABSTRACT

Drones Resilience. Capability to Cope with Unpredicted Events

The fast growth of drones applications since the 2000s it essential to ensure safety for such aircraft. Among these questions, this article focuses on « drones resilience », which is the capability for drones to maintain their flight plan while coping with unpredicted events endangering their integrity. The definition of drones and interest for these aircraft without pilot onboard will then be presented. Then, the necessity for resilience will be introduced, which is related to regulatory evolutions, and technical advances. A state of play of the current approaches used in the industry will be proposed. The current challenges, and methods under development will be discussed. As an opening to new domains, other challenges, within areas different from resilience, and even safety, will finally be mentioned.

Auteur(s)

  • 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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KEYWORDS

GNSS   |   Actuators   |   regulatory evolutions   |   aircraft without pilot onboard

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-trp4031


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1. Qu’est-ce qu’un drone ?

1.1 Définition

Aussi étonnant que cela puisse paraître, la définition des « drones » suscite de nombreux débats, et davantage encore dans le monde anglo-saxon. Ces débats sont parfois superficiels, mais révèlent aussi de vraies questions techniques. Ce sont ces dernières qui importent dans le cadre de cet article. Voici tout d’abord quelques définitions qui font autorité, et qui permettront de cerner l’objet des discussions :

  • Organisation de l’aviation civile internationale : « Unmanned aircraft. Aircraft which is intended to operate with no pilot on board. » (en français : « Drone. Aéronef qui est prévu pour être opéré sans pilote à bord. » ) ;

  • Parlement européen : « Drones are aircraft which are operated with no pilot on board. » (« Les drones sont des aéronefs qui sont opérés sans pilote à bord. » ) ;

  • Direction générale de l’aviation civile : « aéronef qui circule sans personne à bord » . On relève ici une différence avec les précédents : « sans personne à bord » au...

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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).

  • ...

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