Des étudiants de l’ESTACA en impesanteur

Alors que Thomas Pesquet est revenu sur Terre après une excursion orbitale de six mois à bord de l’ISS, des étudiants en filière spatiale de l’ESTACA ont été sélectionnés pour participer à la campagne de vols paraboliques du CNES NOVESPACE ayant eu lieu en automne 2021…

Chaque année trois projets sont choisis et permettent aux étudiants de monter à bord de l’Airbus A310 Zéro G pour réaliser une expérience scientifique. Le projet des élèves ingénieurs ESTACA a retenu l’attention du jury.

Pendant un an Hugo da Silva, Chloé Pasquier, Benjamin Wurgler, Etienne Montier et Martin Noble étudiants membres de l’association ESO (ESTACA SPACE ODYSSEY– le club aérospatial de l’École) ont réalisé ce projet en dehors de leur cursus grâce au soutien du département Recherche de l’École.

« Les étudiants sont très motivés, c’est un domaine (i.e. le spatial) qui ne fait plus peur aux jeunes scientifiques et ça fait vraiment plaisir » Ahmed BENABED, enseignant-chercheur à l’ESTACA et tuteur scientifique du projet.

L’intérêt des étudiants pour le domaine du spatiale ne cessent de croître ces dernières années, cela étant sans doute dû à l’épopée de Thomas Pesquet et du développement dans ce domaine de société privée comme SpaceX ou Virgin Atlantic.

Les étudiants ESTACA ont proposé un projet d’Études expérimentales sur les Instabilités de Rayleigh-Bénard en Impesanteur (EIRBI). Ces instabilités ou cellules de Rayleigh-Bénard se forment grâce à la convection naturelle (le mouvement de l’eau dans une casserole que l’on chauffe par exemple) :

L’objectif est de prouver expérimentalement que la convection naturelle existe en micropesanteur.

« Cette expérience peut changer la vie quotidienne des personnes à bord de l’ISS, elle peut changer notre connaissance des phénomènes sur Terre ou dans d’autres planètes, cela à un impact sur un grand nombre de choses. » explique Sophie Colonna.

« Nous sommes quatre étudiants motivés par une passion commune : le spatial. Notre but est de faire avancer la recherche dans ce secteur si riche en questions dont nous n’avons pas encore les réponses. Notre projet aboutira à des résultats expérimentaux qui pourront appuyer les arguments théoriques d’autres chercheurs sur ce phénomène encore partiellement compris aujourd’hui » ajoute Hugo DA SILVA MONTEIRO étudiant et chef du projet EIRBI.

Cette expérience a été réalisé en apesanteur, à bord d’un vol 0 G :

Le vol parabolique aussi appelé « vol 0 G » recrée l’état d’apesanteur au cours d’un vol. L’avion alterne montées et descentes en paliers.

Il est alors possible d’expérimenter une micropesanteur sans devoir aller dans l’espace et d’ainsi réaliser diverses expériences scientifiques :

Il s’agit par exemple d’analyser les propriétés de certains fluides, d’observer le comportement de matériaux à haute température ou de tester des dispositifs et des équipements destinés à être envoyés dans l’espace.

Lors de ce vol parabolique, les pilotes effectuent plusieurs fois une « manœuvre parabolique », au cours de laquelle l’état d’apesanteur est recréé à bord pendant en moyenne 22 secondes.

Comment cette manœuvre fonctionne ?

Cette manœuvre parabolique aussi appelée « arc d’ellipse » comporte 3 phases :

1-La « ressource d’entrée » en parabole

Cette phase dure environ 20s. Le pilote place l’avion avec un angle de 50° par rapport à l’horizontale. La pesanteur alors ressentie à bord est de 1,8 G. Il s’agit de « l’hyperpesanteur ».

2-La « Parabole »

Cette phase dure environ 22s. Au moment où l’avion est en pleine ascension, l’équipage place l’appareil dans sa trajectoire balistique en réduisant brutalement le régime des moteurs. Il s’agit de « l’injection ». L’avion est alors en chute libre.

3-La « Ressource de sortie » en parabole

Cette phase dure 20s. Après la réduction brutale du régime des moteurs, l’avion entame une forte descente en piquée avec une assiette de 42°, l’équipage stabilise alors l’avion en palier en augmentant progressivement le régime moteur. La pesanteur ressentie est de nouveau de 1,8 G. L’avion peut alors recommencer une manœuvre parabolique.

Par ailleurs, 2 minutes de délai sont observées entre deux manœuvres paraboliques successives, ce qui permet aux expérimentateurs et aux pilotes de se préparer pour la parabole suivante.

De cette manière on peut reproduire, à l’aide de certaines paraboles, la pesanteur de différentes planètes. En effet, hormis les paraboles qui recréent l’état d’apesanteur (0 G), il est possible de réaliser des paraboles légèrement différentes permettant de ressentir à bord tout niveau de gravité compris entre 0 et 1 G, et particulièrement la gravité lunaire (0,16 G) ou martienne (0,38 G).

« On vient de faire une série de 5 paraboles, c’était tout simplement incroyable » « indescriptible » « On a la tête à l’envers » témoignent les étudiants.

Les étudiants ressortent alors du vol avec la gratification d’une expérience réussie :

« Je suis vraiment très fier du résultat » explique Hugo DA SILVA MONTEIRO.

« Toute l’expérience a été mise en place et elle fonctionne parfaitement » ajoute Sophie Colonna.

L’expérience a été un succès, place maintenant à l’interprétation des résultats en espérant que ces derniers soient concluants.

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Les difficultés du programme F-35 sont-elles résolues?

Le programme F-35, destiné au départ à fournir aux différentes forces aériennes des États-Unis d’Amérique un avion de combat de nouvelle génération, a fait face à de nombreuses difficultés depuis le démarrage de son développement en 1996.

Défini par le Pentagone (Department of Defense, DoD), l’objectif de ce programme est de moderniser une grande partie de la flotte d’appareils des différentes forces aériennes (US Air Force, US Navy et l’US Marine Corps) en mutualisant les coûts de recherche, de développement et d’industrialisation, tout en possédant un avion commercialisable à l’international.

Le programme Joint Strike Fighter (JSF, devenu F-35), démarré en 1993, avait pour but explicite de remplacer pas moins de cinq avions différents des forces aériennes US, les F-16 et F-117 de l’US Air Force, les A-6 et F/A-18 de l’US Navy et le AV-8B Harrier II de l’US Marine Corps. Pour les phases de sélection du meilleur appareil et donc du constructeur, Lockheed Martin et Boeing ont construit deux prototypes, respectivement le X-35 et le X-32. En octobre 2001, Lockheed Martin est retenu et le développement du F-35 est lancé.

Le F-35 a été très controversé au niveau national à cause des enjeux économiques et sociaux qu’il entraînait, mais aussi d’un point de vue international car certains pays partenaires et co-financeurs ont été accusés par leurs opinions publiques d’avoir investi dans un programme comportant des lacunes importantes et au budget non maîtrisé avec des défaillances flagrantes.

I- Contexte Historique

Mis à part le récent et très coûteux F-22 de l’US Air Force qui assure les missions de supériorité aérienne, de très nombreux appareils en service dans les différentes forces aériennes américaines approchent de leur fin de vie ou deviennent obsolètes, face à leurs adversaires potentiels étrangers. C’est à cette condition que le F-35 doit pouvoir remplacer plusieurs appareils. Il devra être moderne, décrit comme un avion de cinquième génération, mieux équipé que ses prédécesseurs et rivaux avec une furtivité accrue et un équipement embarqué de pointe, qui sont aujourd’hui indispensables pour un avion dont la vie opérationnelle doit couvrir une grande partie du XXIe siècle.

La liste des différents constructeurs d’avions militaires américains a évolué avec l’obtention de différents contrats. Le développement et la construction de différents programmes ont amené à la fusion et la disparition de certains constructeurs. Nous pouvons ainsi parler, en quelque sorte, de sélection naturelle de constructeurs. En effet le nombre de ces derniers s’est réduit au cours du temps suite à des fusions et rachats entre constructeurs.

Les premières études du F-35 démarrent dans les années 1993-94 avec le groupe de travail Joint Strike Fighter et un cahier des charges est établi en mars 1996. Dès novembre de la même année, les constructeurs Boeing et Lockheed Martin répondent à l’appel d’offres et débutent la phase de conception et démonstration (Concept Demonstration Phase) avec, tous deux, un budget de 750 millions de dollars alloué par le DoD. Lockheed Martin remporte finalement le contrat pour le programme le 26 octobre 2001 avec son prototype X-35 contre le X-32 de Boeing.

II- Un cahier des charges sous influences contradictoires

En cherchant à diminuer les coûts, le DoD décide de regrouper les besoins de chacune des trois forces aériennes en un seul programme pour mutualiser la recherche, le développement et l’industrialisation.

Le F-35 est un avion qui devait succéder au :

– F-16 et F-117 pour l’US Air Force

– A-6 et une partie des F-18 pour l’US Navy

– AV-8B Harrier 2 pour l’US Marine Corps

Le F-35 devait impérativement être un avion multirôle (multirole combat aircraft) capable de réaliser plusieurs missions différentes sur les besoins des trois différentes forces aériennes. L’avion devait pouvoir être furtif et posséder un radar multifonction et multicible air-air et air-sol à balayage électronique. Cette exigence était commune aux trois corps d’armées.

Pour qu’il puisse succéder au F-16, l’US Air Force exigeait une bonne manœuvrabilité pour le combat aérien, un coût unitaire peu élevé pour remplacer les milliers de F-16 en service et qu’il soit supersonique en croisière. Pour effectuer des missions d’attaques au sol comme celles du F-117 ou du A-6, la condition exigée était une capacité de bombardement qui ne nuise pas à la furtivité, d’où la nécessité d’une soute à armement, qui permet l’emport de bombes et de missiles sans dégrader la signature radar.

Pour que le F-35 puisse succéder au A-6 et au F/A-18, l’US Navy demandait un avion catapultable et biréacteur pour améliorer la sécurité et la fiabilité, primordiales en opérations océaniques.

L’US Marine Corps, qui ne dispose pas de porte-avions, exigeait un avion pouvant décoller et atterrir à la verticale depuis ses porte-hélicoptères d’assaut, pour qu’il puisse ainsi succéder au AV-8B Harrier II.

Toutes ces contraintes exigées par les différentes forces aériennes ont posé de grandes difficultés aux ingénieurs de Lockheed. En effet nous pouvons en recenser quelques-unes :

– Une motorisation importante pour un monoréacteur qui demande un moteur coûteux et moins fiable qui augmente le poids de l’appareil.

– Les besoins dans l’aéronaval demandent un renforcement de la cellule et du train de l’avion pour résister au catapultage et à l’appontage.

– La furtivité, étant une caractéristique primordiale, exige que tous les armements et bombes puissent être stockés en soute. Cela entraîne donc un élargissement de la cellule qui détériore l’aérodynamique et augmente le poids de l’appareil.

– Le décollage et atterrissage à la verticale exigent un moteur avec deux centres de poussée.

Les ingénieurs ont vite compris qu’un modèle unique d’appareil était intenable, et ont décidé de séparer le programme en trois versions, pour qu’il puisse prendre en compte séparément les contraintes exigées et satisfaire les forces aériennes pour chacun des appareils à remplacer. Ces trois versions sont les suivantes :

– Le F-35A est la version la plus polyvalente des trois. Elle est destinée à l’US Air Force et est prévue d’être exportée à des nations alliées.

– Le F-35B est la version censée pouvoir décoller et atterrir à la verticale. Cependant à la suite des différents essais le décollage à la verticale ne sera pas opérationnel sous toutes les configurations et cette version restera seulement à décollage court et à atterrissage vertical (STOVL). Elle est destinée à l’US Marine Corps pour être embarquée sur porte-hélicoptères et est également offerte à l’exportation à des nations alliées.

– Le F-35C est la version CATOBAR (Catapult Assisted Take-Off But (ou Barrier) Arrested Recovery) pour le catapultage et l’appontage. Elle a une structure plus renforcée et une envergure plus importante qui lui permet d’augmenter sa capacité en carburant. Elle est destinée à l’US Navy et est la seule version non offerte à l’export.

De gauche à droite: F-35C , F-35B, F35A

III- Les difficultés rencontrées

Une des premières difficultés rencontrées est que le F-35 ne satisfaisait pas les pilotes car il ne répondait pas à la demande de départ qui était que cet avion militaire devait remplacer chacun des anciens appareils utilisés par les différentes forces aériennes américaines. Pour répondre à cette problématique il devait respecter le cahier des charges des anciennes versions mais aussi répondre à de nouvelles problématiques.

En 2015, un pilote anonyme de F-35 a dressé un compte-rendu pénalisant au site “War is Boring” après un exercice de combat rapproché contre un F-16 en Californie en janvier de la même année. Selon lui, lorsque les deux avions se sont livrés à une série de manœuvres brutales pour tenter d’abattre au canon leur adversaire, le F-35 a manqué “d’énergie” et n’a pas réussi à faire les manœuvres que le F-16 était capable de réaliser. Finalement, le F-35 a perdu face au F-16. Un compte-rendu accablant qui a affaibli de nouveau ce programme. Mais en juillet 2015, l’US Air Force a démenti les propos du pilote et a déclaré que le F-35 surclasse bien au combat le F-16. Selon elle, “il y a eu de nombreuses occasions où des groupes de F-35 ont engagé des groupes de F-16 en simulation de combat, et les F-35 ont gagné chacune de ces rencontres, grâce à leurs capteurs, leurs armements et leur technologie furtive ».

On retrouve donc des témoignages divergents avec des pilotes insatisfaits de cet avion face à une US Air Force qui a toujours démenti ces informations et a affirmé que le F-35 avait les capacités de battre des anciennes versions grâce aux nouvelles technologies qu’il utilise. Malgré le démenti de l’US Air Force, ce n’est pas le seul témoignage de pilote qui met en défaut les capacités du F-35. Tous ces témoignages participent ainsi à un certain dénigrement de ce programme et s’ajoutent à la méfiance générale des autres nations voulant acheter cet avion.

La seconde difficulté rencontrée est aussi celle qui a été le plus longtemps décriée, il s’agit du dépassement de budget mais aussi du dépassement de délai. En effet, le programme F-35 est le programme d’armement le plus cher de l’histoire militaire américaine. Le coût total estimé, à l’heure actuelle, est de près de 400 milliards de dollars pour le Pentagone. L’objectif, dans les années à venir, est de produire près de 2500 appareils. Le programme devrait donc durer jusqu’en 2070 et le coût total serait donc de 1500 milliards de dollars sur toute la durée de vie du programme (entretien compris). Ce programme aura donc eu un coût exorbitant sachant qu’en octobre 2001, au lancement du programme, le coût unitaire du F-35A était estimé à 69 millions de dollars alors qu’à son lancement il a augmenté de 89% et a atteint 130,6 millions de dollars par avion.

De plus, comme la construction du F-35 a pris du retard à cause des différentes défaillances rencontrées, les délais de livraison ont dû fortement augmenter. Ce délai et cette hausse de prix du F-35 ont participé à la réduction des quantités commandées mais aussi à une difficulté de vendre cet avion à l’international car il était devenu trop cher.

Malheureusement, le programme étant sous pression au niveau des coûts, le constructeur a fait le choix de matériaux et de composants qui étaient soit mal testés soit à faible longévité. Pour illustrer cette exécution de mauvaise qualité ; en 2020, dans son rapport annuel, le Pentagone a fait part de 871 défaillances logicielles et matérielles qui pourraient être “dommageables à la disponibilité, aux missions ou à la maintenance” sur le F-35. Parmi elles, 10 défaillances seraient de catégorie 1, c’est-à-dire susceptibles de mettre en danger l’appareil ou son pilote, ou l’empêcher de réaliser sa mission.

Tous ces défauts ont bien évidemment participé à une diminution de la longévité de cet avion, en effet, la durée de vie est passée à 2100 heures au lieu de 8000 heures pour les anciens avions de combat de l’armée américaine.

L’industrialisation fut elle aussi complexe. Produire trois versions sur une même chaîne de fabrication est une gageure compte tenu des différences dans les composants et les techniques d’assemblage et de fabrication. Mais nous ne pouvons nier que ces défaillances participent au retard de ce programme et à l’augmentation de son prix pour le contribuable américain.

IV- Le Departement of Defense garde le cap

Malgré tous les manquements que nous avons listés précédemment, les responsables du programme prennent en compte ces problèmes et les résolvent progressivement. Chaque année, un rapport public du Pentagone fait l’inventaire des problèmes restants. En 2018, nous retrouvions 102 problèmes de catégorie 1 alors qu’en 2020 il en restait plus que dix. Une amélioration qui montre bien l’importance de ce programme et la volonté de réussir ce programme du DoD.

En 2019, cent trente-cinq F-35 ont été livrés à l’international et plus de six cents avions ont été livrés depuis le début du programme. Preuve de la puissance militaire et industrielle des États-Unis, nous retrouvons des ventes du F-35 au Royaume-Uni, au Japon, au Pays-Bas, en Australie, en Norvège, au Danemark et au Canada. Cette hausse des ventes est notamment due à une baisse des prix de l’avion. Depuis le treizième lot de production, le F-35A affiche un prix unitaire de 80 millions de dollars, une réduction significative du prix depuis son lancement. Quant à lui, le F-35B affiche un prix aujourd’hui de 101 millions de dollars et le F-35C un prix de 95 millions de dollars.

Le programme F-35 est aussi financé et soutenu par plusieurs pays. En effet, plusieurs pays participent au programme du Joint Strike Fighter, selon trois niveaux de coopération variant en fonction des investissements et des transferts de technologie concédés. Le Royaume-Uni est seul partenaire de premier niveau grâce à la société britannique BAE Systems qui a participé à la conception et à la fabrication du fuselage arrière et de l’électronique de bord. L’Italie et les Pays-Bas sont partenaires de deuxième niveau avec l’entreprise Alenia Aeronautica en Italie qui fournira à terme, la moitié des voilures destinées à l’ensemble de la production. Les partenaires de troisième niveau investissent quant à eux dans le programme. On y retrouve la Turquie, l’Australie, la Norvège, le Danemark et le Canada.

Le F-35, un projet lancé Outre-Atlantique, est tout de même bien présent en Europe, grâce à ses partenaires qui sont pour la plupart Européens. Le F-35, comme beaucoup de matériel américain, tend à être le futur avion de combat produit en grande série avec déjà 2500 achats par les différentes armées américaines et plus de 700 ventes dans 11 pays. Le F-35A suivra certainement le chemin d’un de ses prédécesseurs, le F-16, qui a été exporté à 4500 exemplaires dans 25 pays. Le F-35B, plus spécifique grâce à son système STVOL, intéresse plusieurs pays qui veulent disposer d’une force aéronavale sans avoir à entretenir de coûteux porte-avions. Face à une production en si grande série, très peu d’entreprises peuvent rivaliser. Par exemple Dassault qui a livré 148 rafales aux armées françaises et enregistré 84 commandes à l’export, pourra difficilement affronter le géant américain au niveau de la production industrielle.

V- Conclusion

À la fin des années 90, les différentes armées américaines expriment le besoin d’un nouvel aéronef de combat, et le Pentagone crée le JSF et lance une mise en compétition des derniers constructeurs restants donnant naissance au F-35. Malgré un cahier des charges complet mais insurmontable pour les ingénieurs, le F-35 a bien été développé et des solutions ont été trouvées. Malheureusement, face à un cahier des charges si complexe, de nombreuses défaillances ont vu le jour sur cet avion entraînant une augmentation significative du prix mais aussi du délai de livraison.

Si la mobilisation du Pentagone pour sauver le programme a permis de détecter de nombreux défauts du F-35 et de les résoudre, il reste encore aujourd’hui de nombreuses difficultés qui ne sont toujours pas résolues. Mais ces difficultés n’ont pas mis en péril le programme car il a été si coûteux et si ambitieux que personne ne pouvait se permettre de l’arrêter compte tenu des enjeux économiques et politiques, tels que les constructeurs, les emplois, l’argent public…. Le F-35 était pour ainsi dire : “Too big to fail”.

Même si le succès est finalement acquis, les constructeurs, qu’ils soient américains ou bien de toute autre nation, doivent tirer parti des erreurs de ce programme. Nous pouvons prendre comme exemple les constructeurs européens qui doivent être particulièrement vigilants sur les programmes multinationaux très ambitieux et très complexes, alors que les états qui les financent sont moins nombreux et n’ont pas des budgets aussi larges que le DoD.

Auteurs : Aurore Laguelle, Alexandre Gales et Adrian Galilea Guennec (Responsable Qualité), membre de l’association Junior Estaca Paris – Saclay et de l’école ESTACA

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Qu’est-ce qu’un véhicule autonome ?

Le secteur du transport est aujourd’hui en pleine révolution après un long essor du véhicule à moteur thermique. L’arrivée des voitures électriques ainsi que des nouvelles motorisations va créer une première vague de changement. Cependant le développement de plus en plus poussé des véhicules autonomes va accélérer ce renouveau.

Alors que les premières technologies d’aide à la conduite sont apparues de nombreuses années auparavant, les constructeurs travaillent d’arrache pied sur des véhicules entièrement autonomes. Cet article donnera d’abord une définition exacte de ces véhicules. Puis, la seconde partie sera dédiée aux technologies embarquées par les véhicules.

Vidéo: Voiture entièrement autonome

I- Définition et histoire du véhicule autonome

L’autonomie se définit comme étant la capacité d’un système à ne pas être dépendant d’une ressource ou de quelqu’un. Dans le cadre d’un véhicule, il existe différents niveaux d’autonomie, au nombre de 5, le niveau 0 étant un véhicule totalement manuel sans aide :

Niveau 1 : Certaines fonctions sont automatisées afin d’assister le conducteur qui garde le contrôle global (ABS, régulateur de vitesse)
Niveau 2 : Deux fonctions principales sont automatisées simultanément et combinées (Le régulateur de vitesse adaptatif et le centrage des voies)
Niveau 3 : Le véhicule est capable de se conduire seul dans certaines conditions spécifiques (sur autoroute), le conducteur est capable de reprendre le contrôle si les conditions ne sont plus réunies (conduite autonome sur autoroute : Autopilot Tesla en 2016)
Niveau 4 : conduite autonome totale, le véhicule est capable d’assurer un trajet complet sans conducteur ou bien sans que ce dernier n’interagisse avec le véhicule

Le premier niveau d’automatisation des transports existe depuis plus de 30 ans, tandis que les fonctions du niveau suivantes sont apparues dans les années 2000. L’arrivée de l’Autopilot sur les Tesla en 2016 a permis d’instaurer les premières conduites entièrement autonomes sur autoroute uniquement aux États-Unis. De nombreux autres pays étant trop contraignant avec leur législation sur le sujet.

Le développement de véhicules complètement indépendants du conducteur a longtemps fait rêver les fans de science-fiction, il aura cependant fallu attendre 2004 avant que l’industrie ne s’y intéresse vraiment. C’est ainsi qu’a commencé le développement des véhicules complètement autonomes aussi bien par des entreprises du numérique que par des constructeurs automobiles. Les véhicules d’essais ont désormais parcouru de nombreux kilomètres sur route ouverte, et semblent plus proche que jamais de la commercialisation.

II- Un concentré de technologies

Afin de piloter un véhicule sans action humaine quelconque, les ingénieurs des différents constructeurs doivent réfléchir à des solutions toujours plus novatrices. Ainsi, les véhicules autonomes utilisent des technologies dernier cri.

Tout d’abord un véhicule autonome reste une voiture (ou camion, bus…), il est donc composé des mêmes éléments fondamentaux tels que les roues, un moteur etc… Ce type de véhicule est souvent associé à une motorisation électrique, cependant les moteurs thermiques ne sont pas un frein à l’automatisation des véhicules. C’est surtout par la recherche d’une nouvelle mobilité exploitant des énergies plus vertes qui provoque l’utilisation de l’électricité plutôt que l’essence.

Afin de pouvoir se repérer et se diriger, le véhicule nécessite plusieurs ajouts qui s’accompagnent d’un coût supplémentaire. Afin de pouvoir créer une perception de ses alentours, les véhicules de ce type utilisent aujourd’hui la technologie LIDAR : détection et estimation de la distance par laser. Un rayon de lumière est envoyé, puis un ordinateur est capable de calculer la distance par rapport à un objet en fonction du temps que le laser met pour revenir. Il y a quelques années le prix d’un de ces capteurs était d’environ 75 000$, il est aujourd’hui plus proche de 2000$. Cette technologie est souvent couplée à des capteurs de proximité afin de déterminer l’environnement aux alentours du véhicule.

Afin de traiter les données obtenues par ces différents capteurs puis de décider les actions à effectuer, les véhicules autonomes sont équipés de 2 ordinateurs puissants afin d’avoir une puissance de calcul de secours si la première est défectueuse. Comme tous les robots intelligents, les voitures autonomes fonctionnent en 3 étapes : perception, planification et action.

Avant de s’intéresser à ces étapes de calcul, il faut premièrement faire un point sur la technologie principale utilisée : l’intelligence artificielle. Aujourd’hui, ce domaine devient de plus en plus développé, et de plus en plus complexe. Il s’agit ici de comprendre le mode de fonctionnement plutôt que les détails mathématiques et informatiques. Un programme avec de l’intelligence artificielle est capable d’apprendre de ses expériences. Ainsi, plus il est entraîné sur des cas concrets différents plus il sera performant. C’est le même type d’outil qui est utilisé pour détecter des visages, ou retoucher une photo automatiquement.

La première étape de travail de l’ordinateur de bord est de s’occuper de la perception tout autour du véhicule. Les données reçues du LIDAR sont brutes, elles seront étudiées afin de reconnaître un piéton ou une voiture, ainsi que leur sens de déplacement. Le véhicule autonome possède ainsi une vision de son entourage proche de celle d’un humain, comme on peut voir sur l’image suivante.

La seconde étape est alors la planification. En fonction des éléments repérés lors de la perception de l’environnement ainsi que leur caractéristiques (de distance, des limitations de vitesse, de panneaux…) le véhicule va alors calculer la trajectoire à suivre. Cette étape utilise encore une fois le principe de l’intelligence artificielle afin que le véhicule puisse choisir la trajectoire et la vitesse optimale. Des priorités sont utilisés afin d’assurer la sécurité, le confort ou encore le respect du code de la route.

Pour passer à l’action, l’ordinateur de bord calcule l’angle au volant nécessaire, la vitesse nécessaire pour suivre la trajectoire planifiée. Les éléments du véhicule sont ainsi pilotés. Le système agit en temps réel et la trajectoire, donc le comportement du véhicule est modifié perpétuellement en fonction des conditions extérieures.

Il existe actuellement certaines limites à la conduite des véhicules autonomes. Tout d’abord les conditions extérieures peuvent fausser la perception de l’ordinateur, dans le cas d’un brouillard ou d’une forte pluie, ou si un panneau est déformé. De plus, la planification de la trajectoire est facilement perturbée si la route est sans marquages, si un panneau n’est pas détecté ou encore d’autres conditions qui demandent en conséquence une action du conducteur. Finalement, si la route est plus glissante, que la voiture a un problème technique (pneu dégonflé, géométrie imparfaite…) la voiture ne suivra pas exactement la trajectoire demandée, ce qui peut être problématique dans certains cas.

Grâce à l’utilisation d’intelligence artificielle, les véhicules autonomes peuvent apprendre de leur comportement ou de celui d’un humain. Ainsi, il est possible d’améliorer les programmes des voitures autonomes en les entraînant sur des cas plus complexes. Par exemple en entraînant le programme de perception sur des panneaux en mauvais état celui-ci pourra détecter des panneaux endommagés. Il faut donc s’attendre à ce que les véhicules autonomes deviennent de plus en plus performants au fur et à mesure de leur développement.

III- Conclusion

Après avoir longtemps été un rêve, le véhicule autonome est plus proche que jamais de devenir une réalité. L’autonomie d’un véhicule peut se mesurer en plusieurs niveaux, ceux les plus bas étant désormais acquis et implémentés sur la majorité des véhicules. Les constructeurs sont en plein développement d’automatisation complète, dans des conditions spécifiques, voir même en toutes conditions.

Pour réaliser ce défi, des technologies de pointe sont ajoutées aux véhicules. On peut notamment noter les radars LIDAR assez puissants afin de recréer l’environnement autour de la voiture. Les logiciels embarqués fonctionnent en 3 étapes. Tout d’abord la perception de l’environnement pour reconnaître les lignes blanches, les autres véhicules… Après, l’ordinateur calcule la trajectoire optimale à suivre en fonction des conditions extérieures, des demandes des occupants et de la programmation. Finalement le véhicule est piloté automatiquement afin de suivre la trajectoire définie. Les véhicules autonomes opèrent plus difficilement dans des conditions inhabituelles, mais un développement plus poussé permettra d’effacer ces problèmes.

Ainsi, il sera bientôt possible de voir des véhicules se conduire seuls sur la route, de nombreuses études prévoient un début de cette technologie d’ici 2025. Cependant de nombreux facteurs semblent s’opposer à leur production, tel que le cadre légal, la sécurité mais aussi la demande sur le marché. L’avenir nous dira donc quel futur il réserve pour ces véhicules.

Auteur : Théophile Louvet, membre de l’association ESTACA Formula Team

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Automobile

Le Pal V, une bonne solution à la voiture…

Pal V, une bonne solution à la voiture volante ?

La voiture volante n’est plus un rêve. Elle est bel et bien là et après de nombreux test, le Pal V est apte à circuler sur les routes en Europe et d’ici 2022, elle aura la certification aéronautique qui lui permettra de prendre son envol.

Depuis 2008, la société hollandaise PAL-V international industries s’exerce dans le développement de véhicules à mi-chemin entre la voiture et l’avion. L’entreprise fait ses débuts en 2012 avec un premier modèle PAL V ONE qui n’a jamais été commercialisé, et aujourd’hui, elle nous propose un produit homologué, le PAL V Liberty Pioneer.

Cependant nous pouvons nous poser bien des questions quant à l’utilité, la praticabilité ou encore les performances de cette voiture volante et nous allons y répondre dans cet article.

1. Les performances

Nous avons affaire à un engin qui possède 2 modes. Un mode route (composé de 3 roues) et un mode air. Le passage de l’un à l’autre prend environ 5 minutes. En mode Air, le Pal V se situe entre l’avion et l’hélicoptère avec son hélice propulsive et un rotor principal. Il possède donc 2 moteurs et roule avec un carburant Super Sans Plomb qui lui permet d’atteindre, sur route, les 160km/h.

Le Pal V pèse 660kg à vide et peut accueillir 2 personnes à son bord.Avec un plein, il peut parcourir 1300km tandis qu’en vol, son autonomie est divisée par 3 soit environ 400km.

Le pal V possède une altitude maximale de 3500m pour une charge utile maximale de 246kg et enfin, il consomme 7.6l/100 en mode voiture et 26l/h en mode air.

Une voiture qui vole — Un avion qui roule

2. La classification de type Pal V

Après de telles performances, nous pouvons nous demander comment allons nous pouvoir piloter le Pal V, puisqu’après tout il s’agit d’un engin volant. Un simple permis de conduire ne suffit pas. Pour résoudre ce problème, la société Pal V propose une formation simplifiée et rapide qui se décompose en 3 parties. Il faut commencer par une semaine de formation de base sur la théorie puis, il faut passer par la formation de pilotage (environ 30 à 40h de vol) en aérodrome, puis enfin, lors de l’obtention du véhicule, une formation spécialisée au Pal V qui durera autant de temps que le pilote souhaite.

Il faut donc passer par toutes ces étapes afin d’obtenir la classification du type Pal V.

3. La voiture volante est-elle aussi utile que nous le promet la société Pal V?

Il n’est pas facile de répondre à cette question puisque cette voiture volante possède plusieurs avantages tout comme des inconvénients.

En effet, le Pal V peut s’avérer très utile puisque contrairement à ses homologues volants, le Pal V ne nécessite aucun aéroport ou aérodrome pour décoller ou atterrir. Cela permet donc une bien plus grande liberté au niveau des déplacements. Cependant, une distance de 330 mètres pour décoller et une distance de 30 mètres à l’atterrissage sont nécessaire pour voler. Nous sommes donc encore loin du rêve de pouvoir s’envoler lorsqu’un bouchon nous empêche d’avancer. Il faudra donc l’anticiper et trouver une piste de 330 mètres ce qui n’est pas aisé.

Cependant, du fait que le Pal V est également une voiture, il est donc facile de le garer et de trouver une place puisqu’il fait à peu près les dimensions d’une Renault Clio.

Vidéo: Décollage du pal V

4. Conclusion

Pour conclure, le Pal V est une grande avancée dans le domaine de la voiture volante. En effet, il offre une bonne solution aux personnes rêvant de pouvoir survoler les routes et rêvant d’avoir son propre avion chez soi. Cependant, avec un prix de départ à 300 000 euros et sa formation spécialisée, le Pal V n’est pas destiné aux grand public mais plutôt aux passionnés de l’aéronautique au portefeuille bien rempli qui veulent voler quotidiennement et potentiellement éviter quelques embouteillages.

Le Pal V n’est donc pas la solution à la voiture volante comme on l’imagine mais peut-être est-il le pionnier qui ouvre la voie vers un futur fait de voiture volante.

Auteur: Damien Archambaud, recrue du RFP 2021 chez Junior ESTACA Paris-Saclay

Pourquoi pas vous?

Vous voulez plus d'informations au sujet du Pal V? Visitez leur site officiel où vous pourrez même vous en procurer un.

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L’audit de l’ESTACA par la CTI

Cher tous, le 17 octobre dernier se tenait l’audit de l’ESTACA par la CTI durant lequel le personnel de l’Ecole ainsi qu’un groupe d’élèves représentant les étudiants et les associations de l’ESTACA furent auditionnés.

La réussite de l’audit représente un des enjeux les plus important pour l’ESTACA sur ces 5 dernières années. C’est en effet suite à ce dernier que l’école sera habilitée à délivrer un diplôme d’ingénieur. Des recommandations sont faites pour permettre à l’ESTACA de fournir au monde de l’industrie des ingénieurs de plus en plus compétents. Les relations avec les Grands Comptes (Dassault, Total, Airbus, Vedecom, Hutchinson, Safran, Renault, CCiVersailles) du monde des transports sont également étudiées et montrent ainsi l’implantation forte de l’ESTACA dans le domaine de la mobilité.

Cette journée fut également l’occasion de présenter le nouveau d’diplôme d’ingénieur délivré par l’ESTACA : Ingénieur ESTACA spécialisé véhicule, systèmes autonomes et connectés (FC -FISA). Ce diplôme accessible par la formation continue permets aux estaciens de diversifier leurs domaines de connaissances et compétences.

A ce titre, avec l’équipe d’étudiants, nous avons pu être auditionnés par la CTI sur tous les aspects de l’ESTACA; allant de la formation à la vie étudiante/associative en passant par la représentation des étudiants au sein des instances de l’école.

Une journée forte en enseignement, qui nous a permis de défendre notre école, notre diplôme. Ainsi avec l’accréditation CTI, l’ESTACA continuera de délivrer un diplôme qualité.

Hugo Pitiot, Ancien président de l’Estacom et membre de la FAE

Des étudiants de l’ESTACA en impesanteur

Les difficultés du programme F-35 sont-elles résolues?

I- Contexte Historique

II- Un cahier des charges sous influences contradictoires

III- Les difficultés rencontrées

IV- Le Departement of Defense garde le cap

V- Conclusion

POUR ALLER PLUS LOIN :

Qu’est-ce qu’un véhicule autonome ?

Qu’est-ce qu’un véhicule autonome ?

Vidéo: Voiture entièrement autonome

I- Définition et histoire du véhicule autonome

II- Un concentré de technologies

III- Conclusion

POUR ALLER PLUS LOIN :

Le Pal V, une bonne solution à la voiture…

Pal V, une bonne solution à la voiture volante ?

1. Les performances

2. La classification de type Pal V

3. La voiture volante est-elle aussi utile que nous le promet la société Pal V?

Vidéo: Décollage du pal V

4. Conclusion

Pourquoi pas vous?

L’audit de l’ESTACA par la CTI

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