L'histoire du premier avion à viseur tête haute est une chronique d'innovation et d'adaptation, tant dans le domaine militaire que civil. Cette technologie, qui a débuté comme une solution pour les pilotes de chasse, a progressivement trouvé sa place dans divers secteurs de l'aéronautique.
La réalité augmentée (RA) et l’aéronautique ont une longue histoire en commun, qui a débuté dans les années 50. «L’affichage tête haute utilisé par les pilotes de chasse dans les situations de combat, et aujourd’hui les pilotes d’avions de ligne et d’hélicoptère, est une technique de réalité augmentée» rappelle Alexandre Godin, responsable des activités de réalité augmentée et de réalité virtuelle chez Airbus.
La réalité virtuelle (RV) fait irruption plus tard au bénéfice de missions d’entraînement. Les industries de l’aérospatiale et de l’aéronautique sont peu à peu conquises. «Airbus a pris le virage de la réalité virtuelle dans les années 90 avec l’installation des premiers Caves (ou cube immersif avec stéréoscopie 3D, NDLR) et «powerwalls» (mur d’images 3D, NDLR) sur plusieurs sites, poursuit Alexandre Godin. L’ingénierie, le design et la formation ont été les premiers métiers à en profiter.
Très vite, des applications orientées client, telles que le rendu de cabine, ont vu le jour. Par la suite, ces installations, casques de réalité virtuelle y compris, ont également été mises à contribution par nos équipes de recherche. Celles-ci étudient les interactions homme-machine dans le cockpit ou mesurent l’impact d’une modification de la cabine - hauteur du plafond, écartement des sièges… - sur le comportement de pilotes volontaires ou d’employés qui jouent le rôle des passagers.
L’utilisation d’un viseur « tête haute » comme aide au pilotage n’est plus une nouveauté mais son emploi à l’appontage est une « première » du Super-Étendard. L’avantage sur l’utilisation exclusive du miroir d’appontage provient de l’information sur la direction du vecteur « vitesse », c’est-à-dire sur la trajectoire, qui est donnée au pilote : celui-ci sait non seulement « où il est », mais aussi « où il va ».
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Le Super-Étendard n’est pas simplement un Étendard remotorisé avec un réacteur plus puissant (ATAR 08K50 de 5 tonnes de poussée en remplacement de l’ATAR 8 C de 4,4 tonnes), c’est aussi et surtout un avion équipé d’un nouveau système d’armes moderne, et certaines caractéristiques en font un « précurseur » dans la panoplie des avions de combat français.
Réalisé par Sagem (Société d’applications générales d'électricité et de mécanique), cet équipement assure les fonctions de navigation ainsi que le calcul des éléments nécessaires au bombardement et au tir air-sol et air-mer des canons, roquettes et missiles. L’expérience acquise depuis plus d’un an par les pilotes de l’aéronautique navale a montré tout l’intérêt que présente cet équipement en matière d’efficacité opérationnelle.
Précis : il permet au pilote de trouver l’objectif même par mauvaises conditions météorologiques et d’exécuter son attaque avec succès à la limite de portée maximum de son armement.
Sur un aéronef embarqué, le problème est beaucoup plus complexe puisque le support peut être mobile : il se déplace avec le porte-avions et subit les mouvements du « parking oscillant » que constitue le pont d’envol. Le principe utilisé consiste à transférer les informations de la « centrale inertielle-mère » du porte-avions à la centrale de l’avion pendant la période d’alignement.
La grande nouveauté du système réalisé pour le Super-Étendard réside dans l’utilisation de l’infrarouge pour transmettre les informations à l’avion. Ce système baptisé Telemir, réalisé par la SAGEM, est actuellement le seul de ce type en service dans le monde.
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L’appontage de nuit constitue en effet, en matière de pilotage, la manœuvre la plus délicate qui soit, et elle requiert à la fois sang-froid et précision.
Jean FRÉMOND, un ingénieur et pilote d'essais, a joué un rôle crucial dans le développement des avions de combat français, intégrant des systèmes de navigation et d'attaque avancés.
Combinant pilotage et conception, Jean FRÉMOND intègre les équipes de développement du Mirage F1EQ : premier « avion systèmes ». En effet, entre 1980 et 1990, Bagdad achète à la France 121 Mirage F1EQ/BQ. Cette version export du F1 nécessite d’intégrer et de faire communiquer entre eux différents équipements d’un Système de Navigation et d’Attaque encore plus évolué. En particulier, l’objectif consiste à remonter en cabine et d’y rendre accessible des images FLIR ou d’un Pod de Désignation Laser.
Fort de son expérience dans la reconnaissance, il participe également au développement du Mirage F1CR. Alors que l’avion est déjà en développement, il obtient diverses améliorations. Parmi celles-ci, l’ergonomie du cockpit est optimisée pour éviter que le pilote n’ait à plonger la tête dans l’habitacle durant sa mission.
Suite aux premiers vols du Mirage 2000N en 1983, Jean FRÉMOND participe à l’ouverture de son domaine de vol à partir de 1985. De nombreux essais portent alors sur les vols à haute vitesse et très basse altitude aux instruments (IMC). L’objectif est de qualifier son système de navigation et d’attaque (SNA) et son radar Antilope V. Celui-ci dispose de la toute première fonction suivi de terrain (SDT).
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Le 4 juillet 1986 le démonstrateur Rafale A décolle pour la première fois aux mains de Guy MITAUX MAUROUARD. De nombreuses évaluations portent également sur les bénéfices de la forte inclinaison du siège éjectable à 32°. Néanmoins, il apparaît très vite que celle-ci ne permet pas au pilote d’atteindre les instruments de part à d’autre de la VTM.
En premier lieu, il cherche à éviter les entrées aux claviers. Il s’assure donc dès 1988 d’une utilisation possible de commandes tactiles. Autre domaine qu’il convient d’optimiser : la position du pilote. A l’aide de maquettes, les équipes techniques décident de redresser le siège de 32 à 29°. Ils abaissent par ailleurs le plancher de la cabine, dans la limite des contraintes imposées par la taille du futur train avant du Rafale M.
Alors que Guy MITAUX-MAUROUARD effectue finalement le premier vol du Rafale C01 le 19 mai 1991, c’est Jean FRÉMOND qui assure sa présentation en vol au salon de Farnborough en 1992. Le salon aéronautique démontre la parfaite fiabilité et disponibilité des appareils de Dassault Aviation.
Le premier Rafale biplace, le B01 effectue quant à lui son premier vol le 30 avril 1993, avec Jean FRÉMOND aux commandes. Durant les semaines qui précédent, pilote, ingénieurs et mécaniciens procèdent à divers essais. Progressivement, ils conduisent l’appareil vers son premier vol. Celui-ci effectue d’abord plusieurs points fixes au sol afin d’évaluer le fonctionnement global des systèmes.
Les opérations de finalisation sont désormais réalisées sur le jumeau numérique du futur avion. «Chaque rivet, chaque boulon de l’A350 a été au préalable numérisé et les études d’accessibilité, parmi d’autres, ont été menées sur la base de ces modèles 3D, avant même que les premières pièces ne soient produites, explique Alexandre Godin. Ainsi a-t-on pu s’assurer que les techniciens pouvaient se mouvoir à travers une trappe puis travailler dans de bonnes conditions.»
Airbus possède maintenant plus d’une dizaine de Caves. «Le coût d’une installation, autrefois entre 2 et 3 millions d’euros, a été divisé par dix, estime Alexandre Godin. Un Cave est par exemple situé au sein même de notre usine de fabrication de l’A350, à Toulouse, et sert de support aux processus de fabrication.
Un autre exemplaire haut de gamme, situé à Hambourg, est réservé aux présentations pour les clients, car la définition de l’image reproduit de manière optimale les finitions intérieures. Nous employons aussi des casques grand public, comme le HTC Vive et l’Oculus Rift. Mais leur champ de vision horizontal est limité à 110° et leur définition insuffisante pour que le porteur du casque puisse lire un écran virtuel situé à un mètre de distance.
Les phases d’inspection du fuselage, voire son assemblage, font appel à la réalité augmentée. Le principe a été exploré relativement tôt chez Airbus. «Notre solution MIRA (Mixed Reality Application), reposant sur une tablette et une caméra, a été déployée industriellement à partir de 2011 pour vérifier le positionnement des supports sur le fuselage du A380, précise Alexandre Godin.
Nous testons également sur les lunettes HoloLens une cinquantaine d’applications, relatives au marketing, au contrôle qualité, etc. L’assistance à la pose de câbles sur la structure de l’avion est l’un des concepts les plus avancés. Dans d’autres situations, la robotique pourrait venir à la rescousse pour accélérer les processus et supprimer les mauvaises postures affectant les techniciens.
Au CNES (Centre national d’études spatiales), la RA a été expérimentée l’an dernier dans le but de vérifier la conformité de l’assemblage des charges utiles du satellite scientifique Taranis, dont le lancement est prévu en 2019. Ce projet-pilote a été mis au point par Sogeti High Tech, un intégrateur industriel filiale de Cap Gemini, et Diota, qui émane du CEA (Commissariat à l’énergie atomique).
«L’enjeu est d’établir un lien entre le bureau d’études, donc le modèle numérique, et la salle blanche où est assemblé le satellite, explique Alexandre Embry, en charge de l’offre RA/RV chez Sogeti High Tech. L’idée est d’effectuer la comparaison entre le «as built» et le «as designed». Le logiciel identifie et localise les éléments constituant le satellite et déroule la procédure d’inspection.
Grâce à la technologie de Diota, les images numériques sont calées avec précision dans les images filmées sans préparation et instrumentation de la zone de travail, à condition qu’une maquette numérique de l’ensemble soit disponible.»
D’ordinaire, l’ingénieur réalise cette comparaison en prenant comme référence un plan papier, mais la méthode est laborieuse. Désormais, il regarde une tablette qui lui signale automatiquement les anomalies. L’intégrateur s’est également rapproché d’un fabricant de satellites, Thales Alenia Space, pour fournir une solution d’assistance aux opérations de montage cette fois.
La technologie est toujours d’origine Diota, sauf que les éléments virtuels ne sont plus incrustés dans l’image filmée par la tablette, mais projetés sur le satellite. «Il s’agit de faciliter le montage d’une multitude de composants, comme des fixations, sur les antennes ou les modules de communication, enchaîne Alexandre Embry. Ces petites pièces sont pénibles à repérer.
Habituellement, ces opérations imposent des techniques de métrologie, l’impression et le découpage de calques… et signifient deux jours de préparation. Avec la RA, quelques minutes suffisent et le positionnement des pièces est millimétrique.
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