Dans un précédent article, j’introduisais les drones avec un petit historique et une ouverture sur les applications civiles qui s’annoncent. Évoquons à présent les problématiques liées à l’exploitation de ces UAV

Un peu de jargon « drone »

Si vous vous intéressez aux drones/UAV/UAS, vous aurez déjà entendu parler de MALE et HALE. MALE signifie Medium Altitude Long Endurance et HALE,  High Altitude Long Endurance. D’une manière générale, les drones qui nous concernent sont les MALE (seule la montée/descente des HALE pose éventuellement des problèmes) et tous les drones susceptibles d’évoluer dans les « basses couches ».

De même, parfois, nous trouvons l’acronyme UCAV qui correspond en fait à un UAV disposant de moyens offensifs comme des roquettes le transformant en appareil de combat (Unmanned Combat Air Vehicle).

Avant de rentrer dans le vif du sujet, il semble important de rappeler que les drones peuvent voler dans deux modes différents :

• un mode « télé-piloté » ce qui signifie qu’un opérateur suit la trajectoire du drone et qu’il pourrait éventuellement la modifier.
• un mode « autonome » ce qui signifie que seuls les systèmes logiques du drones sont susceptibles d’altérer sa trajectoire.

Ces deux modes induisent des problèmes différents comme nous allons le voir.

Voir et éviter

Dans le monde aéronautique, la règle du « voir et éviter » constitue une base même si au travers de l’histoire aéronautique, elle a pu montrer ses limites. L’introduction des drones change largement la donne puisque cette règle semble plus compliquée à appliquer que ce soit en mode autonome ou même en mode piloté.

Dans les limites constatées de cette règle, nous trouvons les grosses disparités de vitesses^[1], les contraintes opérationnelles^[2] et les conditions météorologiques marginales^[3].

Les solutions alternatives à « voir & éviter »

Pour en revenir aux drones, il y a plusieurs pistes possibles pour pallier ce problème:

La ségrégation

Les vols se retrouvent cantonnés à des zones dédiées dans lesquelles les UAV sont les seuls à évoluer. Ces zones peuvent être utilisées juste pour la montée/descente dans le cas de drones HALE ou pour tout le vol dans les MALE. Cette méthode de ségrégation s’utilise déjà pour séparer des avions de combats en entraînement du trafic civil. Cette pratique pose néanmoins le problème du partage de l’espace aérien et de son éventuelle monopolisation par un petit nombre.

Les capteurs embarqués

Comme dans les tours de contrôle gérées à distance (Remote Tower), le drone embarque des capteurs (qui peuvent utiliser différents spectres) pour permettre à l’opérateur d’appliquer la règle du voir et éviter. Cette technique a un coût et implique que l’opérateur assure une surveillance constante limitant de fait l’intérêt du recours aux drones.

Le « Sense & Avoid »

Il s’agit de la voie proposée pour reproduire l’équivalent de la règle « voir & éviter » dans un contexte de drone autonome. En effet, en l’absence d’un opérateur, il faut tenter de reproduire un mécanisme de détection (Sense) couplé à une programmation de l’UAV pour entreprendre des manœuvres évasives (Avoid). Plusieurs gros industriels du domaine de l’armement font des recherches dans ce domaine. Il s’agit de la seule vraie solution permettant d’envisager une circulation libre de drones autonomes au milieu du trafic civil.

Les délais de transmission

Aujourd’hui, les rares UAS évoluant en contact avec le contrôle aérien appartiennent à la catégorie HALE^[4] et volent souvent à des altitudes supérieures aux niveaux de croisière des avions de ligne (FL660+). Malgré tout, ces rares contacts sont l’occasion de constater que si la qualité de la liaison sol-bord est bonne. Il n’en demeure pas moins qu’il y a une latence supplémentaire par rapport à un avion piloté. Cette latence supplémentaire n’est pas rédhibitoire mais elle représente un risque supplémentaire s’il est nécessaire d’échanger rapidement.

La qualification des opérateurs

Un autre point important dans le cas de drones évoluant dans un espace aérien contrôlé, s’il est piloté tout du moins, reste la formation de l’opérateur. En effet, si le drone évolue librement dans la circulation aérienne, il reste nécessaire que l’opérateur soit en mesure de comprendre son environnement et d’échanger avec les autres protagonistes. Il devrait donc, de manière non-exhaustive :

• pouvoir respecter une phraséologie adaptée,
• connaître les règles s’appliquant aux espaces dans lesquels évoluent l’UAV,
• plus généralement, connaître les règles de l’air…

De ce constat découle une tendance des autorités de l’aviation civile à vouloir calquer la formation des opérateurs sur celle des pilotes commerciaux. Si cette approche peut paraître excessive, il ne faut pas non plus  tomber dans l’excès inverse du « lobby drone » appelant à une formation des plus « légères »…

Encore une fois, l’hyper-réglementation ne peut rien amener de bon mais il ne faut pas non plus que des UAV évoluent au milieu d’autres aéronefs sans que les opérateurs ne disposent d’une formation adaptée afin d’assurer la sécurité des avions civils mais aussi des populations survolées^[5].

Des pistes pour la détection et l’évitement

Le TCAS sur les drones

Depuis de nombreuses années, différents dispositifs ont vu le jour pour assurer une meilleure détection des aéronefs afin de faciliter les évitements. Tout d’abord, il existe, pour le trafic commercial (mais pas seulement), le TCAS (Traffic Collision Avoidance System). Ce système permet de donner des instructions au pilote pour une manoeuvre d’évitement dans le plan vertical^[6].

Depuis quelques années, les progrès technologiques et une baisse des coûts rendent abordables ce TCAS pour des avions légers ce qui peut permettre à certains IFR légers voire à des VFR d’en disposer. Néanmoins, cette solution pose des problèmes de formation puisqu’un TCAS délivre des résolutions qui doivent être suivies fidèlement sous peine de créer des situations encore plus dangereuses^[7].

Concernant plus spécifiquement les drones, il existe une étude sur une simulation de l’utilisation d’un TCAS sur un Global Hawk. Elle conclue à une réelle efficacité du système. Mais la principale limitation à l’utilité d’un emport de TCAS reste les maigres performances de vol du drone en question. Cette étude a le mérite de montrer que des solutions « civiles » peuvent ouvrir des voies.

Ou d’autres systèmes

D’autres systèmes d’aide à la détection existent comme le FLARM^[8]qui équipe de nombreux planeurs ou d’autres systèmes exploitant, par exemple, l’ADS-B. D’une manière générale, de nombreuses solutions ont vu le jour ces dernières années pour améliorer la détection et donc l’anti-collision. Ces technologies, à défaut de régler définitivement les problèmes de l’intégration des UAV dans les espaces aériens, peuvent contribuer en tant que « brique » possible dans la recherche du « sense & avoid ».

Les premières réglementations

Les drones ne datent pas d’hier mais l’explosion récente de ce domaine d’activité a amené des besoins réglementaires nouveaux. Les aviations civiles de nombreux pays travaillent conjointement (EASA/FAA) pour définir les règles qui s’appliqueront à ces engins. Le but est qu’ils puissent voler dans nos espaces comme tous les autres appareils y évoluant déjà. Si cette intégration se veut proche, il reste encore pas mal de chemin à parcourir. Néanmoins, les premiers textes permettant de fixer un cadre initial ont déjà été diffusés par la DGAC.

Pour l’instant, le drone reste quelque chose de peu « concret » pour le contrôle aérien mais, il y a fort à parier que, dans les prochaines années, le phénomène UAV puisse l’impacter tant en terme de procédures que d’outils.

Quelques liens intéressants :

Une analyse des modalités d'utilisation des drones :
Partie 1|Partie 2|Partie 3|Partie 4

1. ^[1]La limitation à 250 kts des appareils civils en dessous du FL100 découlerait de la difficulté d’acquérir visuellement un trafic et de pouvoir procéder à une manoeuvre d’évitement d’urgence dans un laps de temps court.↩
2. ^[2]Nous parlons, dans ce cas, essentiellement des militaires qui peuvent avoir besoin de se consacrer à certaines tâches rendant plus difficile la détection d’un appareil conflictuel. Ces dernières années, plusieurs collisions entre ULM/avions légers et avions d’arme en attestent. L’existence d’un réseau TBA ne semble pas suffisant pour éviter cela.↩
3. ^[3]Comme la brume, un soleil couchant éblouissant en volant vers l’ouest le soir, etc…↩
4. ^[4]Typiquement, les Global Hawk américains !↩
5. ^[5]Il faut rappeler que la notion d’UCAV existe et que ce type d’engin devrait se faire de moins en moins rare à l’avenir. Aussi, tout comme aujourd’hui, un avion d’arme et son armement n’est pas confié au premier venu, il conviendrait de faire de même avec ces machines.↩
6. ^[6]Une version à venir du TCAS devait permettre un évitement aussi dans le plan horizontal mais cette version semble plus complexe à mettre au point↩
7. ^[7]Il existe pas mal de cas même chez les pilotes de ligne de cas de sous/sur-réaction à un avis de résolution TCAS (RA) ayant finalement contribué à un incident plus grave qu’il n’aurait du l’être dans le cas d’un suivi strict de l’instruction. Les avionneurs l’ont d’ailleurs bien compris puisque le pilote automatique des dernières générations d’appareils commerciaux suivent les RA.↩
8. ^[8]Ce système est obligatoire en France pour les planeurs.↩