SSI et système d’informations

SSI et système d’informations

Conférence Mieux connaitre les drones Avant-propos Une véritable mutation des systèmes aériens Voler est et restera l’un des plus grands plaisirs de l’homme… Toutefois, si celui-ci était à bord de la première machine volante, pour sa plus grande fierté, ses connaissances scientifiques et technologiques lui permettent aujourd’hui de rester au sol dans certaines circonstances et ce, pour son plus grand avantage.

Il étend ainsi de façon considérable le champ d’utilisation des aéronefs qui, prenan le nom de « drones », carrière prometteuse Ce nouveau palier aé des plus récents 5 p g ent appelés à une omme est le fruit progrès accomplis dans des domaines clés, tels que l’informatique, la robotique, l’optronique, l’imagerie radar, la transmission de données, etc. Les drones occupent ainsi à juste titre une place de plus en plus importante dans les milieux aéronautiques et de la défense.

Et l’on assiste à une montée en puissance des expérimentations dans le monde entier, encore plus ou moins opérationnelles. Oui mais.. Si le potentiel d’applications civiles et militaires semble effectivement très élevé, ce n’est pas sans soulever certaines difficultés fondamentales qui, ? défaut d’être ésolues, pénaliseraient gravement une utilisation optimale des dans d’autres domaines (Airbus, Ariane, Eurocopter… ). L’Onera, établissement public français de recherche

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dédié au secteur aéronautique et spatial, est, dans le cadre de sa vocation, légitimement et fortement concerné.

Il se propose de jouer son rôle de catalyseur, et de fédérer les efforts scientifiques autour des grands projets de dimension internationale, afin de répondre aux attentes de la société. e but de ce premier livret est à la fois d’expliquer ce que sont les drones, de démontrer leur potentiel considérable, mais aussi d’exposer leur roblématique. Il sera suivi d’un deuxième tome, démontrant pourquoi et comment l’Onera, acteur reconnu dans les domaines clés qui intéressent les drones, se propose d’apporter ses compétences en vue de répondre à chacune des questions qui sont soulevées aujourd’hui.

Une nouvelle page de l’histoire de l’aérospatiale est incontestablement en train de s’ecnre. Ce ne sera pas sans l’Onera ! Historique Les drones déjà dans l’histoire. Ce sont les lourdes pertes subies pendant la seconde guerre mondiale par les aviations d’observation de chacun des antagonistes qui suscitèrent l’idée d’un engin ‘observation militaire sans é ui a e (ni pilote, ni observateur). 5 Plus tard, en 1 991, lors de la guerre du Golfe, ils ont fait appel au drone (Pioneer) pour la surveillance jour/nuit, l’acquisition des objectifs, et les réglages de l’artillerie. Dans ce même conflit, les Britanniques et les Français commencèrent à servir des drones. De leur côté, les Israéliens ont saturé les défenses aériennes le long du canal de Suez lors de la guerre du Kippour (1973) et ce, avec un grand nombre de drones bon marché. Plus tard, ils ont détecté et «leurré» par le même moyen les batteries syriennes anti-aériennes.

D’une façon générale, les spécialistes considèrent que les drones ont pu vraiment démontrer leurs capacités opérationnelles d’observation aérienne (renseignement), sur les trois récents théâtres d’opération qu’ont constitué les conflits en exYougoslavie, en Irak, et en Afghanistan. Cest encore un drone (Hunter) qui a successivement assuré la surveillance des réunions du G8 à Evian en 2003, ainsi que les cérémonies de célébration du 60 ème anniversaire du débarquement allié en Normandie en 2004. Les exemples d’utilisation civile, eux, se font plus rares.

On peut toutefois citer la urveillance urbaine en Afrique du sud, et le traitement des cultures effectué au Japon par des drones hélicoptères télécommandés. En France, deux drones miniatures sont en expérimentation au sein de la Gendarmerie nationale et du GIGN (Coccinelle). De son côté, le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées a procédé à des essais de surveillanc ‘art, également avec un 3 5 surveillance de trafic routier sur le périphérique d’une grande ville française à partir d’un drone miniature (environ 6 Kg) a été refusée en 2004 par les autorités et ce, pour raisons de sécurité. Qu’est-ce qu’un drone ? Eagle 1 C EADS & IAI Il n’y a pas de pilote à bord. Les drones sont des aéronefs (1 ) capables de voler et d’effectuer une mission sans présence humaine à bord. Cette première caractéristique essentielle justifie leur désignation de Uninhabited (ou Unmanned) Aerial Vehicle (UAV). D’origine anglaise, le mot «drone», qui signifie «bourdon», ou «bourdonnement», est communément employé en Français en référence au bruit que font certains d’entre eux en volant !

Décollage automatique du RESSAC @ ONERA La désignation de drone est très limitative puisqu’elle ne recouvre qu’un véhicule aérien. Le drone n’est en fait qu’un des éléments d’un système, conçu et déployé pour assurer une ou plusieurs missions. C’est la raison pour laquelle les spécialistes parlent de «systèmes de drones». Le principe des drones peut être rapproché, toutes proportions égales par ailleurs, de celui de l’aéromodélisme, selon lequel des petites maquettes sont pilotées par télécommandes.

On distingue toutefois de 4 5 e drones : ceux qui arrivé, lors d’une démonstration officielle, et à la grande stupeur des organisateurs eux-mêmes, qu’un drone « remette les gaz » alors qu’il était en approche pour un atterrissage sur piste et e, sur « sa » propre décision…! Prowler à l’atterrissage @ General Atomics Bien sûr, on ne saura jamais ce qu’aurait fait un pilote «humain» dans les mêmes circonstances : aurait-il fait de même ou aurait-il cherché à atterrir à tout prix du fait de l’importance de la démonstration ?

Le drone, lui, a eu une considération totalement objective de la situation ! La vocation principale des drones est l’observation et la surveillance aériennes, vocation jusqu’à présent surtout utilisée à des fins militaires (actuellement du marché mondial des drones). Ainsi, tous les drones, qu’ils soient autonomes ou non, equièrent la présence au sol d’au moins un opérateur, pour recueillir en temps réel les bénéfices de la mission : celui-ci reçoit, analyse et enregistre les informations transmises par le drone.

Aujourd’hui, les progrès réalisés, à la fois dans les performances des drones et leurs équipements, leur confèrent un très large potentiel d’utilisation dans le domaine civil. Enfin, une troisième caractéristique essentielle des drones est qu’ils sont récupérables, ce qui permet de les réutiliser. Cela les différencie des missiles, auxquels on aurait pu être tenté de les assimiler. Le drone n’a pas de pilote 5 par celle d’un fuselage devant abriter au moins un pilote (de façon confortable) : les combinaisons de formules aérodynamique et de propulsion sont donc plus larges.

Il existe de nombreuses configurations de drones, très différentes les unes des autres – pratiquement une pour chaque machine – et dont certaines sont très novatrices. En fait, la forme d’un drone sera déterminée par la nature et le profil de sa mission, ainsi que par sa charge utile : à chaque demande correspond pratiquement une solution spécifique. Les éléments composant un drone répondent aux mêmes fonctions que sur un avion. Golden Eye, moteur caréné @ Aurora Flight Sciences Tracker, fuselage bipoutre La cellule, porte et abrite la charge utile, le moteur et les systèmes de bord, ainsi que le carburant.

La sustentation est en général assurée par une voilure fixe ou tournante, comme sur hélicoptères. Cette dernière est choisie pour certaines missions spécifiques, requérant le vol stationnaire, par exemple pour des relevés devant s’effectuer de façon horizontale (inspection des gros ouvrages dart, photogrammétrie… ), ainsi qu’une grande souplesse de manœuvre (évolutions autour de l’objectif) ; ou encore néce tage sur 5 grandes vitesses de l’avion.

La motorisation du drone est également dictée par la mission qui lui est attribuée ; elle est déterminée par la grosseur de la machine (et sa masse), l’altitude et la durée de son vol. On retrouve sur les drones toute la palette des motorisations possibles pour les avions (moteurs à pistons, avec ou sans turbocompresseur, turbines à hélices, turboréacteurs), auxquelles s’ajoutent, pour les petits drones et ceux dotés d’une voilure tournante, les moteurs électriques. Les Américains évaluent actuellement pour la première fois un drone doté d’un moteur diesel sur le Hunter).

Convertible Eagle @ Bell Global Hawk @ Northrop Grumman Les moteurs électriques Ces derniers sont légers mais ne peuvent bénéficier que d’une autonomie de fonctionnement limitée du fait du poids élevé que représentent les batteries dans lesquelles sont stockées les réserves d’énergie nécessaires à leur fonctionnement. Cette difficulté reste soumise à l’évolution de la technologie des accumulateurs et, à plus long terme, au développement de piles combustibles, qui seraient capables d’alimenter ces batteries pendant une période suffisamment élevée.

Certains drones euvent être dotés de panneaux de cellules solaires photoélectriques qui alim eries (notamment sur 5 depuis le sol, par un opérateur chargé de conduire la mission. Le système de conduite du vol asservit plusieurs équipements entre eux : les capteurs (mesurant les paramètres du vol) ; des calculateurs, respectivement dédiés au pilotage et à la navigation, et d’où sont émis les ordres de pilotage ; une Helios mémoire (contenant la programmation du vol et, @ AeroVironement éventuellement, des critères de décision, préalablement enregistrés), et les actionneurs (agissant sur les commandes de ol).

Cette chaîne est parfaitement comparable, au degré de décision près, à celle dun pilote automatique sur avion, couplé à un système de navigation de type FMS (Flight Management System), se référant à des données GPS (Global Positioning System). En outre, elle doit être capable de maintenir le drone dans son enveloppe de vol, protégeant celui-ci des situations dangereuses, (turbulences, configurations instables… ). La charge utile, proprement dite, constitue l’un des éléments fondamentaux du système drone car c’est elle qui permettra, en parfaite adéquation avec le vecteur érien, de réaliser la mission.

Souvent placée en dessous de la structure, elle consiste en un ensemble d’équipements pouvant assurer trois fonctions essentielles : L’acquisition des données, par des capteurs, électro-optiques (caméras visibles ou infrarouges) ou électromagnétiques (radars), capables de restituer des images, ou tout autre pécifique (par exemple, 8 5 rendre directement et plus rapidement exploitables, en vol (mise à un format spécifique) ou au sol (restitution d’images pour interprétation par l’opérateur), et suivi, si nécessaire, de leurs fusion/compression. e possible sélection à bord des informations «utiles» qui seront transmises vers le sol, requérant une pré-analyse des données acquises (effectuée par des processeurs, par comparaison aux critères entrés en mémoire). L’ensemble des ces données peut aussi être enregistré à bord, pour envoi différé ou pour dépouillement ultérieur après retour au sol.

Seeker II @ Kentron Un système spécifique produit l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l’ensemble des équipements embarqués. Comme sur un avion, cette énergie est obtenue par transformation de l’énergie mécanique prélevée sur a partie tournante du moteur (arbre de l’hélice ou de la turbine). Certaines charges utiles requièrent une grande quantité d’énergie, qui s’ajoute à celle consommée par les autres équipements.

Ce paramètre peut devenir dimensionnant pour le drone et sa mission. Dans certains cas, et sur les drones de grande taille, un petit turboréacteur d’appoint ou APU (Auxiliary Power Unit) est nécessaire. Un système de transmissi s entre le drone et le sol, 45 un autre vecteur aérien (avion ou drone). Dans les deux cas, la densité des données transmises (malgré fusion et compression) peut nécessiter des grands débits.

En outre, la haute définition, en matière d’imagerie, n’est pas compatible avec une vitesse de transmission trop La transmission par laser constitue une prospective qu demandera, dune part, une connaissance précise de la position du drone, d’autre part, une parfaite stabilité du dispositif émetteur et ce, de façon à assurer avec précision et de façon constante la projection des faisceaux. Charge utile expérimentale du Ressac Une intelligence embarquée donne au drone ses différents degrés d’autonomie, en matière de pilotage et pour la réalisation de sa mission.

Cette «intelligence» est ournie par des calculateurs dédiés, auxquels sont asservis le système de conduite de vol, d’une part, et la charge utile d’autre part, ainsi que par les bases de données spécifiques auxquelles sont comparées les informations acquises par le drone (par exemple, pour la reconnaissance et l’identification des éléments observés : terrains, sources de chaleur/départ de feu, objectifs militaires, etc. ). Les logiciels mis en œuvre revêtent une importance capitale, notamment dans la rapidité et la stabilité de leurs algorithmes. Certains drones militaires ment être armés