1 La différencentre une maquette d'aéromodélisme et un drone, définition retenue pour la classification au titre du MTCR (Missile Technology

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1 r L'articl -9 invité i n vit > é) Le marché des drones : jalons et débouchés e < Le marché des drones m jalons et débouchés E 2 eme partie Catherine FARGEON " François LEFAUDEUX DGA 1, IGA (S2) 2 Introduction Cet article est la suite de l'article sur les drones paru dans le numéro de la mai 2006 ( ). Comme précédemment indiqué, ces plates-formes autopilotées et simplement supervisées hors du champ de vue', sont beaucoup plus autonomes que les maquettes d'aéromodélisme. Elles constituent aujourd'hui une véritable rupture fonctionnelle en contribuant à la satisfaction des exigences accentuées d'informations en temps réel ou quasi réel des utilisateurs. Le premier article était consacré à la description de la segmentation technico-opérationnelle des drones et de quelques applications civiles et militaires ; il abordait enfin un sujet important et d'actualité celui des liaisons de données et des allocations de fréquences. Ce second article porte sur les aspects réglementaires et leur impact sur les marchés, d'autres points techniques à fort impact opérationnel et le coût de ces systèmes. Il analyse enfin les modes d'acquisition les plus efficaces en regard des questions d'interopérabilité et d'action coordonnée en réseau. 2. Aspects réglementaires - jalons - Impact sur les marchés Les exigences pour les aéronefs civils sont de quatre types :. La certification de la conception de l'avion : il s'agit de démontrer que la probabilité de chaque scénario catastrophique dû à une défaillance technique a un taux d'occurrence inférieur à une valeur prédéterminée. Il va de 10-9/h pour les avions de transport civil à 10-6/h pour les avions de tourisme.. Le règlement opérationnel : il définit la manière dont l'avion est mis en oeuvre. Il concerne l'insertion dans la circulation aérienne générale.. La formation requise des pilotes et contrôleurs.. Le volet maintenance : il a pour but de démontrer que l'avion utilisé a été entretenu correctement pour ne pas dégrader son niveau de sûreté et assurer le maintien de la navigabilité Certification La réglementation de l'aviation civile définit des objectifs de sécurité qui visent à la protection des personnes à bord (passagers et équipage 10-6 victime-passager /heure). Pour les drones, du fait de l'absence de personnes à bord, il convient de réorienter les objectifs de sécurité vers la protection des personnes au sol. Selon les statistiques sur 20 ans de l'us Navy, le nombre des victimes au sol engendrées par l'activité aérienne militaire des aéronefs classiques est de 1, victime-heure/vol. Un dérivé de cette valeur va constituer la référence pour l'activité drones Règlement opérationnel Il s'agit là de la plus grande difficulté si l'on veut que les drones puissent être admis dans la circulation aérienne civile et ne soient plus cantonnés à des zones réglementées imperméables et ségrégées comme actuellement exigé par les autorités civiles et militaires. Les textes applicables à l'aviation pilotée posent le principe du «détecter et éviter» qui relève de la responsabilité du pilote, même en IFR (pilotage aux instruments) et en espace contrôlé. La séparation des avions est assurée par le contrôle aérien dans les espaces aériens contrôlés de classes A à D et par les pilotes dans les espaces non contrôlés de classes E à G. La sécurité ultime est toujours assurée par les équipages et ce quel que soit l'espace aérien. Conscients des limites de ce concept en matière de sécurité, les responsables ont développé des dispositifs de sécurité complémentaires anti-abordage comme le TCAS/ACAS' (manoeuvres d'évitement calculées sur la 1 La différencentre une maquette d'aéromodélisme et un drone, définition retenue pour la classification au titre du MTCR (Missile Technology Control TCAS/ACS Regime), 'Traffic est cette Alert and capacité Collision à être Avoidance supervisé System/Airbome hors du champ de Collision vue. Avoidance System ". i\10 8

2 > L'article invité > Le marché des drones : jalons et débouchés < base de données radar fournies au pilote selon 3 niveaux de fonctions d'anti-abordage en vol) et commencent à mettre en place dans le cadre de l'atm des dispositifs d'aide à la séparation des avions comme l'ads-b " (équipement de localisation par satellites et diffusion de sa position par l'avion porteur à tout autre ADS-B environnant). L'objectif global devra respecter, dans le cas d'une collision avec un avion de transport, la valeur standard de 10-'/heure de vol. L'avènement de l'atm à l'horizon 2015, qui automatise la réponse des aéronefs en termes de trajectoires requises par le contrôle aérien, devrait permettre une intégration aisée des drones dans la circulation aérienne générale et le contrôle des espacements. Les mini drones et les drones miniatures échappent à la plus grande partie de la réglementation dans la mesure où ils sont légers (moins de 25 kg) et volent en dessous des altitudes autorisées pour les trafics militaires (100 m) et civils (150 m) Formation Il n'y a pas aujourd'hui de formation reconnue adaptée aux drones. Il convient donc d'envisager une formation de base commune pour les opérateurs de drones. Cette formation pourrait être voisine de celle d'un contrôleur aérien qui, dans la pratique journalière, a un rôle similaire (surveillance de l'espace aérien et envoi d'ordres de haut niveau au pilote par liaison hertzienne), mais avec, pour les opérateurs de drones, un niveau de responsabilité spécifique. Elle serait suivie de deux autres formations :. la formation à l'appareil,. la formation à la mission Responsabilité civile et pénale de l'opérateur On notera que, sans être réellement le pilote du drone, l'un des opérateurs en assume les responsabilités de «commandant de bord». Le règlement de la circulation aérienne (RCA et RCAM) souligne que, pour les aéronefs sans pilote, les responsabilités de commandant de bord sont assurées par la personne qui met en oeuvre le système. De ce fait, celle-ci endosse l'éventuelle responsabilité civile et pénale des accidents, ce qui renforce l'importance de la qualité de sa formation et impose le formalisme de la qualification. En conclusion, aujourd'hui seul le déploiement de drones de petite taille est possible, celui de tous les autres ne le sera qu'à la sortie d'une réglementation (attendue vers 2010), à l'exception des drones militaires volant dans des espaces ségrégés. De nombreux acteurs, en particulier les sociétés de services, envisagent l'utilisation de plates-formes optionnellement pilotées pour satisfaire les besoins tactiques mixtes (utilisation en espace ségrégés ou non, selon zone et affectation militaire ou civile) en attendant. 3. Autres points techniques à fort impact opérationnel 3.1. Décollage - atterrissage automatique La capacité de décoller et atterrir automatiquement multiplie par 2 à 3 la disponibilité opérationnelle des drones (par exemple le Hunter B par rapport au Hunter historique passe de 100 jours à 300 jours d'emploi possible dans nos zones climatiques). Cette automatisation du pilotage diminue le taux d'accidents dans ces phases critiques et permet des vols par tout temps et de nuit. En son absence, ces phases sont faites par un pilotage à vue type aéromodélisme, le pilote ne dispose pas des informations temps réel, d'attitude et de position en approche, suffisantes et il réagit souvent trop tard en présence de perturbations irréulières Back-office interface équipe - machine Un système de drone est géré au sol par une équipe de plusieurs personnes qui doivent se coordonner de manière efficace face au flux temporel d'informations et d'évènements du fait que le vecteur continue à voler. Par ailleurs, la complexité des procédures aériennes et de mise en oeuvre des charges utiles peut encourager un soutien de l'équipe par une supervision automatisée des enchaînements (procédures, solutions de sauvegarde, etc.). Il s'agit de la notion de «workflow temps réel» qui vient aussi faciliter et réduire la durée de la phase d'apprentissage de la prise en main des systèmes par les opérateurs, lesquels ont moins à mémoriser les procédures, souvent complexes. Ceci s'accompagne d'une réduction des risques d'origine humaine, aujourd'hui à la source de la majorité des crashes, même en opération militaire (comparé à l'attrition due au camp adverse) Plug and Play Les systèmes de drones présentent des exigences proches de celles des systèmes d'information : adaptabilité à la variété des missions, d'une part, et adaptabilité aux technologies disponibles, d'autre part. Il est donc essen- 3 ATM " Air Traffic Management 4 ". ADS-B " Automatic Dependent Surveillance Broadcast ". RCA/RCAM Règlement de la Circulation Aérienne/Règlement de la Circulation Aérienne Militaire. No 8

3 > L'article invité > Le marché des drones : jalons et débouchés < tiel de construire voulues ou subies. En particulier, des systèmes capables des évolutions doit être préservée face à l'obsolescence la pérennité du système des composants électroniques et des logiciels. Les axes identifiés de façon à diminuer la sensibilité à ce phénomène sont :. l'isolement des développements informatiques en couches - base matérielle, middleware (outils couvrant les fonctions de service), logiciels fonctionnels et de configuration - autorisant des remises à jour indépendantes,. la modélisation générique des composants,. la modularité des architectures. Seule une architecture ouverte, non -propriétaire', permet une conception modulaire, qui facilite l'évolutivité du système, mais également le partage des activités de développement en coopération (ou multi partenaires) et d'intégration et l'utilisation de modules existants sur «étagère» (particulièrement des modules logiciels). 4. Coûts patrimoniaux des systèmes Une évaluation des coûts moyens d'acquisition des systèmes complets - avec charges utiles, station (s) sol de contrôle et dépouillement, moyens de transmissions dans les deux sens - est proposée dans le tableau 1 ci-dessous selon des hypothèses hautes et basses : e pour les drones de petite taille, le volume est directement dépendant du prix de base,. pour les drones tactiques, le prix moyen est fonction de la proportion couteux, de drones à voilure tournante plus. pour les gros porteurs de longue endurance, le besoin estimé en volume est peu sensible au prix, en revanche la richesse de l'équipement en traitement et charges utiles influe fortement sur l'assiette de coût. Dans tous les cas, le choix d'une plate-forme existante - aéromodèles, planeurs motorisés (planeur sur lequel un moteur léger a été ajouté) ou ULMs rigides de voyage (catégorie d'avion dispensée de certification sous réserve de capacité d'atterrissage à très faible vitesse et de limitations en masse) et avions d'affaires, respectivement - est susceptible d'introduire des réductions importantes de coûts d'acquisition et de maintenance. La très large plage de vitesse des ULMs hypersustentés intervient à la baissex sur le prix des charges utiles électro-optiques. Le tableau 1 propose une estimation du besoin à terme (une vingtaine d'années) en nombre de vecteurs aériens déployés en Europe, ce qui permet de proposer une estimation grossière de flux annuel de chiffre d'affaire (CA), sachant qu'en réalité, les contrats d'acquisition se feront par paquets aux niveaux nationaux ou européens. L'évaluation est ramenée par vecteur - indicateur proportionnel à la surface au sol à traiter - et non par système, car chaque constructeur peut choisir le nombre de vecteurs qu'il met dans un système. Le taux d'attrition est pris au sens large, il se rapporte Hypothèses avec charges utiles Référencé par vecteur, horizon à ans Prix objectif Prix objectif institutionnels institutionnels 'riches''durs' Uolume Uolume cas cas 'riches''durs' A étaler sur 10 ans, à partir de l'ouverture du marché, en G&Euro; Gisement Gisement Taux cas cas d'attrition'riches''durs' MAV tactique opportuniste dont hélicoptèret MALE MALE+ et gros porteur LE ,5 1,2 1,05 1,98 6,16 4,713 1,155 2,1 1,813 Tableau 1. Estitnation des besoins futurs en nonibre de vecteurs aériens. au pourcentage rendu inutilisable chaque année et donc à remplacer. Les chiffres ne comportent pas les frais de maintenance et de services. Ces hypothèses conduisent à un flux moyen de CA de 1 GC par an pour ce domaine à l'horizon Les estimations sont proposées sous réserve d'arrivée d'une réglementation dans les délais espérés (ouverture des marchés 2010 pour MAV (mini et micro) pour gros porteurs pour tactiques). 6 Sans limitation liée à des droits de propriété de façon à permettre des mises en concurrence réelles sur les équipements tout en imposant l'utilisation de ces standards. 7 ULM " Ultra Light Motorized ". La vitesse la plus basse permet des prises de vue d'excellentes qualités avec du matériel moins cher et de la même manière la vitesse la plus élevée accroît la précision de l'antenne synthétique du SAR à coût réduit. MAV " Micro Aerial Vehicle " ; pour simplifier, les auteurs ont réuni sous ce vocable la population des mini et des micro, alors q'en fait les MAV ne font référence qu'aux drones très miniaturisés dans la littérature. No 8

4 > L'art ici e t i n vit é) sj > Le marché des drones : jalons et débouchés < Niveaux d'interopérabilité Capacité de recevoir en temps diff éré, via les C31/C41, les informations d'un drone Réception des donn ées en temps réel Gestion du vol par le service de mise en oeuvre et télécommande de la charge utile d'un système avec la station sol du client Gestion trajectoire et charge utile bascul ée sur la station sol du client 5 Récupération en mode d égrad é par le client Tableau 2. Les concepts d'opérabilité. 1 er Il, ; 1 1-1, 11, : standards, 1 d'interopérabilit' Images temps différé -, " Image temps réel Charge utile - prestataire ignorezd Plate-forme - service inter-coalisés Achat patrimonial Tableait 3. Les achats de service. 5. nteropérabi) ité - Mode d'acquisition Les américains sont les premiers à avoir introduit les concepts d'interopérabilité pour les drones selon un standard développé par l'otan, cf. tableau 2. A titre d'exemple avec un système régi sous le niveau 3 une société de service peut mettre en vol et contrôler la trajectoire de l'aéronef selon la demande préprogrammée du client, les données de charge utiles étant traitées directement par le client sans que son prestataire ait besoin d'en connaître. Dans le cas où l'aéronef doit pouvoir être contrôlé par le client pour effectuer une trajectoire d'opportunité (chasse d'un trafiquant préférable. Il en découle les différentes options d'achat de services, cf. tableau 3 en mer), le niveau 4 est 6. Conclusions Les projections de marché des drones prévoient e une part de marché civil importante en synergie avec l'emploi par les militaires, à l'exception du secteur des UCAV (drones de combat). Les gros porteurs ne pourront être mis en service de manière efficace et rentable que si les services utilisateurs civils fédèrent leurs besoins. Les ministères civils préfèreront le plus souvent avoir recours à des prestataires de service pour la mise en oeuvre du vecteur et sa maintenance, se réservant l'usage confidentiel des charges utiles et de leurs données. L'ouverture des marchés des drones des deux catégories supérieures est subordonnée à la levée de verrous réglementaires. Seuls les drones de faible taille à usage individuel ou semi-individuel peuvent être déployés dés No 8

5 r L'articl -9 i n v! t e > Le marché des drones : jalons et débouchés < maintenant sous réserve qu'ils cadrent avec les exigences de performances e 5 et de coût des utilisateurs. Catherine Fargeon, ingénieur SupAéro, docteur-hgënieur en Automatique et Systèmes, ingénieur au ministère de la défense (responsable stratégie technique à l'international et coordonnateur national de CapTech auprès de IAED , directeur pour la France du programme de R&T avions de combat pilotés ou non à 6 nations , responsable du domaine technique des drones ), expert technique auprès des institutions civiles, notamment de la Commission Européenne ancien professeur de grandes écoles d'ingénieurs (ENSTA, SUPELEC, EMSST) et enseignant ponctuel d'université (Villetaneusel. François Lefaudeux est ingénieur général de l'armement en deuxième sectlon. II a été adjoint au délégué général pour l'armement, inspecteur des constructions navales et inspecteur de! a délégation générale pour l'armement. II a termlné sa carrière active au conseil général de l'armement, centre de réflexion à la disposition du ministre de la défense Il continue à travailler pour cet organisme comme co-président avec Catherine Fargeon d'une étude sur les applications de sécurité des drones à l'échelle européenne. François Lefaudeux est aussi membre de l'académie des technologies. Annexe Tout l'espace est-il contrôlé? Non, l'espace aérien n'est qu'en partie contrôlé. Il est divisé au niveau national en 5 régions de responsabilité, une pour chaque CRNA, ce sont les FIR Marseille, Bordeaux, Brest, Paris et Reims. La FIR va de la surface (SFC) au FL 195 (i.e 19500ft). Au-dessus on trouve l'espace supérieur : l'uir (du FL 195 à illimité). Dans cet espace aérien, seules des portions d'espace sont contrôlées. Il s'agit notamment de : LTA (FL 115 à 195), de classe D UTA (FL 195 à 660), de classe A IFR : Instrument flight rules : règles de vol aux instruments permettant au pilote, avec l'aide de ses instruments et du contrôle aérien, de :. maintenir l'avion dans la configuration de vol (attitude, vitesse). suivre une trajectoire imposée par les organismes de circulation aérienne (séparation d'avec le relief, les obstacles et les autres avions). respecter la réglementation et les procédures VFR : Visual flight rules : règles du vol à vue respectant certaines conditions de visibilité et de distance horizontale et verticale par rapport aux nuages ; on parle aussi de conditions VMC (Visual Meteorological Conditions) par opposition avec vol IFR AMSL : above mean sea level : altitude relative au niveau moyen des mers Autres espaces contrôlés communs : CTR : zone à la verticale de certains terrains. Le plus souvent de classe D ou E TMA : zone plus importante contrôlée pour protéger les trajectoires de départ et d'arrivée des vols contrôlés. Supervise souvent une CTR et débouche sur le réseau d'awy AWY : Voie aérienne de l'espace inférieur. Garantit à celui qui l'emprunte le bénéficie du service de contrôle, si c'est bien sûr un vol contrôlé Glossaire CRNA FIR UIR LTA UTA EAC EANC CTR TMA AWY VMC Centre en Route de la Navigation Aérienne Flight Information Region Upper Information Region Lovver Traffic Area UpperTraffic Area Espace Aérien Contrôlé l'inverse... Control Region TerMinal Area Airway (voie aérienne de l'espace inférieur) VFR Meteorological Conditions Classes d'espace (présentation succincte) En 1992,!'OACi a uniformisé l'appellation des différents espaces aériens (contrôlés ou non), répartis en différentes classes qui correspondent à différents niveaux de service rendu ainsi qu'à différentes conditions de respect des conditions VMC (autorisant le vol VFR) Par ordre de service décroissant, ces classes d'espace sont A, B, C, D, E, F et G. Espaces A : contrôlés VFR interdit B : Espacements assurés : IFR/IFR VFR/VFR et VFR/IFR. Conditions VMC. hors des nuages et 5 km de visibilité horizontale (8 km au dessus du FL 100). Contact radio et clairance : obligatoires VFR Spécial : la visibilité en vol doit au moins être égale à la plus élevée de ces 2 valeurs : 1500 mètres (avions), 800 mètres (hélicos) ou distance parcourue en 30 sec de vol C :'Espacements assurés :) FR/! FR et VFR/IFR. Information de trafic : VFRNFR. Conditions VMC. 300 m verticalement et 1500 m horizontalement/nuages et 5 km de visibilité horizontale (8 km au dessus du FL 100). Contact radio et clairance : obligatoires a Vitesse : 250 kts maxi sous le FL 100 a VFR Spécial : la visibilité en vol doit au moins être égale à la plus élevée de ces 2 valeurs : 1500 mètres (avions), 800 mètres (hélicos) ou distance parcourue en 30 sec de vol N 8

6 D Espacements assurés IFR/IFR et VFR spécial/ifr. Information de trafic : VFR/VFR et IFRNFR. Conditions VMC : 300 m verticalement et 1500 m horizontalement/nuages et 5 km de visibilité horizontale (8 km au dessus du FL 100. Contact radio et clairance : obligatotres *Vitesse : 250 kts maxi sous le FL 100. VFR Spécial. la visibilité en vol doit au moins être égale à la plus élevée de ces 2 valeurs : 1500 mètres (avions), 800 mètres (hélicos) ou distance parcourue en 30 sec de vol Espacements assurés : IFR/IFR etvfr spéciai/ifr Information de trafic : VFR spécial/vfr spécial Conditions VMC : 300 m verticalement et 1500 m horizontalement/nuages et 5 km de visibilité horizontale (8 km au dessus du FL 100. Contact radio et clairance : pas exigés sauf VFR spécial. Vitesse. 250 kts maxi sous le FL 100 e VFR Spécial : la visibilité en vol doit au moins être égale à la plus élevée de ces 2 valeurs : 1500 mètres (avions), 800 mètres (hélicos) ou distance parcourue en 30 sec de vol Espaces non contrôlés F : (dit «à service consultatif»). Espacements assurés : aucun. Information de trafic : non. Conditions VMC. 300 m verticalement et 1500 m horizontalement/nuages et 5 km de visibilité horizontale (8 km au dessus du FL 100). Sous la surface «S». hors des nuages, en vue du sol, la visibilité en vol doit au moins être égale à la plus élevée de ces 2 valeurs : 1500 mètres (avions), 800 mètres (hélicos) ou distance parcourue en 30 sec de vol. Contact radio pas exigé, pas de clairance. Vitesse. 250 kts maxi sous le FL 100 G : Identique que classe F, sauf qu'il n'y a pas forcément Remarques d'organisme consultatif (d'info de vol) 1) Surface «S» : le plus élevé des deux niveaux suivants : 3000 pieds AMSL ou 1000 pieds ASFC 2) VFR spécial : quand les conditions météo sont peu clémentes, il existe tout de même un minimum à respecter afin de pouvoir évoluer en VFR dans un EAC, ce sont les conditions «VFR spécial» 3) Seules les classes A, D, E et G sont présentes en France 4) La classe E est une aberration puisqu'elle permet à n'importe quel VFR d'y croiser sans contact radio des IFR contrôlés. Dès lors comment garantir la sécurité, le principe du «voir et éviter» étant seul garant de l'anti-abordage pour un IFR auquel le contrôle délivrera des infos de trafic... sur les seuls VFR ayant eu la bonne idée de contacter ou ayant un transpondeur en marche! NO 8