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30 décembre 2020

Autonomie et Aviation commerciale

Autonomie ou automatisation ? La frontière est floue. Nous dirons que l’automatisation est le moyen de rendre un véhicule plus ou moins autonome, c’est-à-dire la capacité de prendre plus ou moins seul des décisions plus ou moins complexes.


L’automatisation augmente la sécurité aérienne

  • Les avions commerciaux en service peuvent être caractérisés par leur niveau technologique. Il fait sens de bien distinguer des générations précédentes :
  • Les avions équipés de systèmes de navigation sophistiqués (Flight Management System) et de systèmes d’avertissement et d’alarme d’impact (Terrain Awareness and Warning System) – 3e génération d’avions.
  • Les avions équipés de commandes de vol électriques et de protections du domaine de vol - la 4e génération.[1]


Les faits montrent que la 4e génération est plus sûre que la 3e, qui elle-même l’est plus que les précédentes et qu’il y a causalité (et pas seulement corrélation) entre l’amélioration de la sécurité aérienne et l’introduction d’innovations à base d’automatismes. Par exemple, les pertes de contrôle en vol (Loss of Control in Flight LOC-I) ont diminué de 76 % entre la 3e et la 4e génération: les protections du domaine de vol adressent justement ce type d’accidents.


L’hypothèse privilégiée est que le levier à utiliser est d’apporter de l’aide à l’équipage dans sa tâche.

En complément, le marché (clients, concurrents) pousse à considérer de poursuivre la tendance de réduction de la taille de l’équipage et donc de pouvoir opérer un futur avion avec un seul pilote, au moins pour certaines missions (Single Pilot Operations).

L’ambition d‘AIRBUS est de proposer un nouveau cockpit tel que l’équipage dispose toujours du temps et des informations nécessaires pour comprendre la situation et pour prendre une bonne décision afin d’augmenter de façon notable les marges de sécurité et cela, quelle que soit la taille de l’équipage.

Nous devons alors avoir totalement confiance dans les systèmes qui gèrent l’immédiateté du vol et, en cas « d’incapacité » de l’équipage, la poursuite du vol jusqu’à l’atterrissage.

L’enjeu technologique

ATTOL (Autonomous Taxi, Take-Off and Landing)[2]

 Cet enjeu est très fort. Citons par exemple :

  • « Fly » : le pilote automatique doit toujours être disponible. Une large extension de la technologie des commandes de vol électriques est donc nécessaire.
  • « Navigate » : toujours savoir où l’avion se trouve; du taxi, à l’approche ou à l’atterrissage, localiser les menaces (météo, obstacles). Il faut donc disposer d’une trajectoire sûre.
  • « Communicate » y compris avec un contrôleur du trafic aérien s’exprimant dans un anglais local et fortement accentué.
  • « Manage systems » les systèmes doivent s’autogérer.


L’interface homme-machine doit être suffisamment synthétique et didactique pour un équipage ayant toujours une forte culture aéronautique (basic airmanship). Outre la nécessité de surveiller la santé et la fatigue de l’équipage, une forme d’empathie sera nécessaire de manière à ce que les systèmes anticipent les questions que pourrait se poser l’être humain.

Une approche systémique est nécessaire : il s’agit d’évolution de l’avion et de ses systèmes mais également de son opération, donc d’intégration sur l’aéroport et dans le trafic aérien, ou encore de la formation et de la carrière des équipages et des centres opérationnels des compagnies aériennes.

L’enjeu de la confiance est tout aussi important, confiance de la part de l’industrie et de ses régulateurs (EASA …), confiance du public plus globalement.

Et l’intelligence artificielle dans ce cas ? Le démonstrateur ATTOL.

À ce stade, aucune technologie ne doit être exclue. Des essais récents d’utilisation d’algorithmes de traitement d’images (à la fois « classiques » et par réseaux de neurones ayant « appris » - Machine Learning) pour d’une part naviguer (détecter la piste et l’endroit exact où l’avion va se poser, l’axe de la piste au décollage et durant la phase de taxi) et aussi détecter des obstacles au sol ont été effectués. Ces essais sont prometteurs. Ils ont été effectués par un « démonstrateur » ATTOL (pour Autonomous Taxi, Take-Off and Landing)[2] sur un A350 ; ce projet a duré deux ans.

Au-delà des bons résultats, il reste à construire une bonne confiance dans ce genre d’algorithmes et à accumuler suffisamment de données pour leur apprentissage et surtout pour leur validation.



Pascal TRAVERSE

construit la stratégie Autonomie d’Airbus et coordonne les projets de recherche associés.
Il a participé au développement des commandes de vol électriques de l’A320 à l’A380. Il a aussi géré les activités sécurité et qualité d’Airbus pour la production de l’A380.
Émérite 3AF, il est ingénieur et docteur-ingénieur N7 et a été chercheur au LAAS et à UCLA.


Références

[1] Voir le site http://accidentstats.airbus.com/.
[2] https://www.airbus.com/newsroom/press-releases/en/2020/06/airbus-concludes-attol-with-fully-autonomous-flight-tests.html

Auteur

Pascal Traverse

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