Nicolas Dousse

DOCTORANT EN MICROTECHNIQUE À L'EPFL

Nicolas Dousse est actuellement en Doctorat à l'EPFL dans la section de Microtechnique. Il travaille sur des techniques d'évitement de collisions pour des véhicules personnels aériens (des hélicoptères automatisés avec passagers). Il est actif au sein du Laboratoire des systèmes intelligents. Nicolas est également membre de l'association Drone Adventures qui tend à promouvoir l'usage civile des drones.

Auparavant, il a effectué un Master en Aéronautique à Toulouse à l'ISAE, l'Institut Supérieure de l'Aéronautique et de l'Espace, où il a pu profiter d'un enseignement mixte, entre des professeurs et des ingénieurs d'Airbus, lui donnant un sens plus pratique de l'ingénierie aéronautique.

Nicolas est titulaire d'une licence de pilote d'avion privé avec environ 140 heures de vol à son actif. Il pratique également le parachutisme ayant environ 70 sauts à son actif.

Mais pourquoi mon avion est en retard alors que je suis dedans?

Bien installé dans son siège d’avion, ceinture de sécurité attachée, dossier du siège droit, tablette relevée, prêt au départ quand soudain au haut-parleur : « Mesdames et Messieurs, c’est votre commandant de bord qui vous parle, notre vol est retardé de 45 minutes en raison d’une congestion du trafic à notre aéroport de destination, nous vous prions de bien vouloir excuser ce désagrément… » 

Après quelques râles dans les passagers, tout le monde prend son mal en patience et attend le décollage. 

Mais pourquoi peut-on avoir du retard avant même le décollage pour un vol programmé ?

Les plannings des compagnies aériennes sont effectués longtemps à l’avance. Et même avec les moyens de prévisions actuels, il reste difficile voire impossible de prévoir quels retards seront soumis aux différents avions. Ces retards peuvent être d’origines multiples : des retards dus au facteur humain (passager en retard, camion essence en panne, pilote ou steward malade, etc.) aux conditions météo défavorables en passant par les avions privés non planifiés. La liste des éléments pouvant provoquer des retards à un avion est interminable. Si certains avions sont en retard, le planning ne peut plus être respecté. Un retard peut en cacher un autre, et un effet domino peut se répercuter sur tous les prochains vols. 

Avec le nombre d’avions qui survolent le monde de nos jours, certains hubs (des nœuds aéroportuaires), sont à la limite de la surcharge.

L’intervalle légal minimal entre deux avions à l’atterrissage est en moyenne de deux minutes (time lapse des atterrissage à l'aéroport de London Heathrow). Cela définit le nombre maximal d’avions que peut recevoir une piste d’atterrissage. Avant même le décollage, chacun a déjà son slot d’arrivée, autrement dit sa position d’arrivée en fonction de tous les autres avions. Etant donné le prix du baril de pétrole et ayant une consommation importante en vol, les avions ont grand intérêt à optimiser chaque minute passer en l’air. Ainsi il est bien plus judicieux de s’assurer avant le décollage qu’un slot soit disponible pour l’atterrissage. C’est ce qu’on appelle le Ground Delay Program

Une autre stratégie communément appliquée aujourd’hui est le Cruise speed reduction. Le contrôleur aérien ordonne alors à un avion de réduire sa vitesse de croisière - et ainsi sa consommation - afin d’arriver à destination lorsqu’un slot sera disponible. 

La situation actuelle du contrôle du trafic aérien

A l’heure actuelle, les plans de vol suivent une suite de points géographiques prédéfinis. Les avions volent ainsi les uns derrière les autres dans des couloirs aériens. Ainsi le travail du contrôleur aérien au sol est simplifié. Il lui suffit de respecter les distances de sécurité horizontales et verticales dans ses voies aériennes. Le contrôleur est responsable d’un secteur délimité de manière horizontale et verticale. Une fois un avion arrivé au bord de son secteur, il l’envoie au contrôleur du secteur suivant, et ainsi de suite, jusqu’à son aéroport de destination.

Les principes de contrôle des avions n’ont que peu évolué depuis plusieurs décennies. Seuls les outils à disposition ont suivi le pas de la technologie. Cependant, il existe de nombreuses initiatives proposant de nouvelles méthodes de contrôle du trafic aérien, c’est le sujet que je vais aborder maintenant. 

Le concept « Free Flight »

Un projet de recherche nommé Free Flight a étudié les effets sur la durée des vols de permettre aux avions de voler en ligne droite de leur aéroport de départ à leur aéroport de destination sans suivre des voies aériennes ni survol de points prédéfinis. Il a été démontré que les gains en kérosène pouvaient attendre 33% en moyenne!

Dans un tel scénario, la difficulté de maintenir la sécurité dans le ciel par un contrôleur aérien au sol serait augmentée de manière considérable. Une proposition communément acceptée est de transférer, du contrôleur au sol aux avions eux-mêmes, la responsabilité pour éviter les collisions.

De nombreuses stratégies d’évitement de collisions existent proposant des variantes allant des plus simples aux plus complexes. A l’heure actuelle, la principale difficulté réside dans la certification des capteurs garantissant un niveau de sécurité suffisant pour une application généralisée à l’aviation.

De plus, même si le développement de nouveaux avions est à la pointe de la technologie, l’évolution des lois réglant la navigation aérienne est nettement plus lente. 

L'ADS-B

Un exemple : l’introduction de l’ADS-B, pour Automatic Dependent Surveillance Broadcast. C’est un appareil embarqué permettant d’échanger de manière automatique des informations (position, altitude, vitesse) aux autres avions équipés dans le voisinage. Mais cela ne règle les problèmes qu’avec les avions équipés du même capteur.

Les standards pour l’implémentation de ce capteur ont été définis en 1998 pour la première fois. Les autorités américaines ont émis finalement en 2010 les règles finales d’utilisation de ce capteur. L’obligation d’être équipé de ce capteur ne sera obligatoire qu’en 2020 ( !) soit plus de 20 ans après !

Cependant, le pilote sera toujours responsable d’effectuer la manœuvre d’évitement.

Même si je décrie ici cette lenteur d’évolution, il faut relever que c’est le prix à payer pour garantir une haute sécurité. Mieux vaut attendre la maturité d’une nouvelle technologie que de se presser de l’adopter et remarquer plus (trop) tard à nos dépens qu’elle n’est pas à la hauteur des exigences du secteur. 

Le futur du contrôle du trafic aérien

Autant aux Etats-Unis qu’en Europe, des instituts de recherche ainsi que les autorités cherchent de nouvelles techniques pour minimiser les délais et donc les coûts des transports aériens.

Aux Etats-Unis, le programme NextGEN tend à trouver des solutions pour l’espace aérien américain. La NASA possède un simulateur nommé FACET pour Future ATM Concept Evaluation Tool, capable de simuler le trafic aérien sur la base de vraies données et ainsi tester et valider de nouvelles stratégies.

En Europe, c’est le programme Single European Sky (SES) qui occupe les offices nationaux et européens du contrôle de la navigation aérienne. A l’heure actuelle, chaque pays est responsable de l’espace aérien au dessus de son pays. Un vol traversant l’Europe doit donc changer fréquemment de canal de radio. De plus, les routes ne sont pas toutes optimisées pour ces vols mais plutôt alignées sur les frontières des pays. Le programme SES aimerait unifier et optimiser les routes et les secteurs de contrôles de manière supra nationale et ainsi diminuer les coûts des vols. Les principales critiques de ce programme sont principalement politiques car peu de pays sont prêts à renoncer à une partie de leur espace aérien et d’en déléguer la responsabilité à un pays voisin. 

Responsabilités liées à l'automatisation

L’automatisation des avions soulève également un problème de responsabilité. Si une manœuvre effectuée par un pilote automatique recevant des informations d’un capteur embarqué provoque un accident, qui est responsable ?

Le pilote n’ayant commis aucune action mettant en danger l’avion ?

L’entreprise ayant fourni le capteur ?

L’ingénieur ayant conçu le système ?

Le technicien ayant assemblé le capteur ? 

Cette question n’a pour l’instant pas de bonne réponse et retarde probablement l’implémentation de solutions automatisées permettant une diminution des coûts des vols et probablement une augmentation de la sécurité. 

Du même auteur

Les newsletters de Bilan

Le cercle des lecteurs

Le Cercle des Lecteurs est une plate-forme d'échanger sur tout ce qui touche votre magazine. C'est le reflet de vos opinions, et votre porte-parole le plus fidèle. Plus d'info

Image Footer

"Tout ce qui compte.
Pour vous."