Un cockpit d’hélicoptère avancé, débarrassé du trio de commandes traditionnel, pourrait être en route si Airbus Helicopters choisit de faire avancer le développement d’un système de commandes de vol automatisé qui a été testé avec succès lors de récents essais en vol.
Réalisé par la branche innovation Airbus UpNext, le projet Vertex a intégré une suite de capteurs et d’ordinateurs de commande de vol haute puissance, couplés à un pilote automatique à quatre axes, dans le démonstrateur FlightLab basé sur le H130 de l’avionneur.
En fin de compte, l’objectif du projet était de simplifier la préparation et la gestion des missions, de réduire la charge de travail des pilotes d’hélicoptère et d’augmenter encore la sécurité.
Les vols d’essai, qui ont débuté cet été, ont culminé le 22 novembre avec une sortie d’une heure au cours de laquelle le FlightLab a effectué une mission entièrement automatisée le long d’un itinéraire prédéfini, comprenant le décollage, la circulation au sol, le décollage, la croisière, l’approche, puis atterrissage.
Plutôt que les commandes standard de l’hélicoptère – les leviers de collectif et de cyclique et les pédales – l’équipage a pu saisir des instructions à l’aide d’une tablette à écran tactile sauvegardée par un écran principal.
Les départs automatisés ont vu le taxi FlightLab équipé de Vertex à une hauteur de 7 pieds, le long d’un couloir de 2 m de large, depuis la base de Marignane d’Airbus Helicopters dans le sud de la France vers la piste principale de l’aéroport de Marseille, s’arrêtant à des intersections prédéterminées avant de procéder au décollage.
« C’était probablement une première mondiale d’avoir une telle précision le long d’un couloir de deux mètres de large », explique Alexandre Gierczynski, responsable du démonstrateur Vertex.
Comme dispositif de sécurité supplémentaire, un capteur LIDAR est capable de détecter d’éventuels obstacles au sol, immobilisant automatiquement l’hélicoptère avant une collision si le pilote ne sélectionne pas un itinéraire alternatif suggéré par l’ordinateur.
Une fois en vol, le même système LIDAR, ainsi qu’un ensemble de caméras électro-optiques/infrarouges et un système de traitement d’image – s’appuyant sur les technologies démontrées par Airbus Helicopters dans le cadre de son précédent projet Eagle – sont utilisés pour créer une image codée en couleur du terrain environnant. l’hélicoptère sur un écran spécialement configuré. Un système anticollision trace également un chemin sûr pour s’éloigner des obstacles en vol.
Les images capturées sont également utilisées pour augmenter le système de vision synthétique (SVS) existant, créant ainsi une représentation plus fidèle de l’environnement.
L’utilité du SVS peut être encore renforcée grâce à l’ajout d’ensembles de données spécifiques, telles que l’emplacement des lignes électriques – un danger bien connu pour les hélicoptères.
À l’aide de la tablette, le pilote peut également sélectionner un site d’atterrissage et le système Vertex calculera automatiquement – et une fois sélectionné – effectuera l’approche et l’atterrissage optimaux. Une fonction d’atterrissage d’urgence connexe est également intégrée, ajoute Gierczynski.
Dans ce cas, si un atterrissage d’urgence est nécessaire, le système Vertex affiche le site d’atterrissage connu le plus proche. Même si quelqu’un à bord de l’avion doit encore approuver la sélection, une fois effectuée, l’hélicoptère descend automatiquement pour atterrir en toute sécurité.
Même si un haut niveau d’autonomie a été atteint, il dit que l’intention du projet a toujours été de « garder le pilote comme commandant de bord de l’avion » ; les manœuvres suggérées doivent être approuvées et peuvent également être annulées si le pilote souhaite prendre les commandes.
« Le pilote garde toujours le contrôle du système et doit valider et surveiller ce qui se passe dans l’avion », explique-t-il.
Pour simplifier les affichages dans le cockpit, Airbus UpNext a suivi les conseils des acteurs du front de taille : « Nous avons beaucoup travaillé avec nos équipes de test et nous avons changé et adapté tout au long du projet ce que nous affichons et comment nous l’affichons pour être sûrs d’en montrer suffisamment, mais pas trop », dit Gierczynski.
Bien que la tablette soit la principale interface de contrôle, elle est également équipée de deux joysticks miniatures – un peu comme ceux que l’on trouve sur une console de jeux – au cas où les niveaux de vibrations rendraient l’écran tactile difficile à utiliser. Mais en fin de compte, dit Gierczynski, cette fonctionnalité n’était pas nécessaire.
Une « radio intelligente » est également incluse dans Vertex, qui sélectionne automatiquement le bon réglage en fonction « de l’endroit où vous vous trouvez et de votre destination », précise-t-il, ajoutant : « La gestion de la radio peut représenter 80 % de la charge de travail du pilote. »
Les vols du FlightLab équipé de Vertex ont commencé en juillet, même si à ce moment-là les capteurs étaient actifs mais non couplés au système de commandes de vol. Les tests avec Vertex fonctionnant comme prévu ont commencé en septembre, la période d’évaluation principale s’étendant du 27 octobre au 22 novembre. Au total, une dizaine de vols d’une durée d’environ 1h à 1h30 chacun ont été effectués.
« Nous avions un produit très mature après 7 heures de vol et nous avons simplement apporté quelques améliorations progressives pour atteindre le niveau que nous avions (sur le vol final) », explique Gierczynski.
Les technologies mises au point grâce aux démonstrations en vol de Vertex pourraient équiper n’importe quel giravion – même si les hélicoptères légers sont considérés comme une cible particulière – ou les avions électriques à décollage et atterrissage verticaux comme le CityAirbus NextGen.
Airbus Helicopters affirme qu’il continuera à faire évoluer les différentes technologies de Vertex : capteurs et algorithmes basés sur la vision pour la connaissance de la situation et la détection d’obstacles ; fly-by-wire pour un pilote automatique amélioré ; et une interface homme-machine avancée sous la forme d’un écran tactile et d’un casque pour la surveillance et le contrôle en vol.
Un projet distinct utilisant également le H130 FlightLab a également testé un système de commande de vol électrique et un levier de commande à joystick unique.
Projet sur trois ans, Vertex représente un investissement à deux chiffres en millions d’euros en partie financé par la DGAC, le régulateur de l’aviation civile française.
