Les chercheurs d’EADS luttent contre les turbulences en vol

Rapport technologique

Munich01 mars 2013

Les scientifiques d’EADS Innovation Works, le centre de recherche du Groupe, travaillent actuellement à l’élaboration d’un système capable d’identifier les turbulences et rafales avant que l’avion ne les traverse. Ce système repose sur le principe de la télédétection par laser ou LIDAR (LIght Detection And Ranging) utilisant une lumière laser pour détecter la présence d’obstacles et déterminer leur distance. Le capteur LIDAR conçu par EADS Innovation Works émet des impulsions dans le domaine ultraviolet (UV), généralement avec une fréquence de 60 impulsions par seconde, qui sont dispersées par les molécules d’azote et d’oxygènes présentes dans l’air. Quatre faisceaux mesurent ainsi les vecteurs de mouvement de l’air entre 50 et 200 mètres devant l’avion.

La présence d’une turbulence modifie le mouvement des molécules et par conséquent le signal reçu par le système. A l’avenir, le LIDAR pourrait envoyer les données recueillies au système de contrôle de vol qui actionnerait ensuite les gouvernes afin d’en neutraliser l’effet. « Le signal sera envoyé au calculateur de vol. L’appareil pourra ainsi réagir automatiquement », explique Nikolaus Schmitt d’EADS Innovation Works. « Ce que détecte notre LIDAR se trouve au plus à une seconde de distance. Ce temps est suffisant pour une machine, mais pas pour le cerveau humain. Toutefois, à cette distance, nos mesures des flux d’air présents devant l’avion sont extrêmement précises. L’appareil sera donc réellement capable de réagir automatiquement aux courants verticaux ou horizontaux sur la base de ces informations ».

Un tel système d’alerte avancée ne permet pas uniquement d’éviter les pertes soudaines d’altitude (dues aux turbulences en air clair, appelées également « trous d’air »), mais également de réduire la fatigue des appareils. En effet, les turbulences aériennes exercent d’importantes forces sur le fuselage et la voilure.

Ce système, actuellement en phase d’essais, devrait selon Nikolaus Schmitt être prêt pour la production en série dans une dizaine d’années. Le LIDAR a été soumis à une campagne d’essais en vol concluante sur un Airbus A340. Les chercheurs s’appliquent désormais à miniaturiser les capteurs pour les intégrer au système de contrôle de vol. Des constructeurs aéronautiques européens et américains sont intéressés par ce type de technologie.

A l’avenir, le système pourrait non seulement être utilisé pour mesurer les trous d’air, mais également les tourbillons de sillage (turbulences causées par des avions). Ainsi, le LIDAR pourrait aider à évaluer la position et la distance des avions par rapport aux tourbillons de sillage des appareils décollant devant eux. Les avions observent généralement une distance de sécurité prescrite afin d’éviter les tourbillons de sillage des appareils qui les précèdent. Ces distances ne reposent toutefois pas sur des mesures effectuées en temps réel et peuvent, à l’heure actuelle, varier selon l’autorité de navigabilité aérienne compétent dans la région. A l’instar des trous d’air, les tourbillons de sillage sont invisibles. La technologie LIDAR permettrait de déterminer avec précision et en temps réel la distance de sécurité requise entre les appareils au décollage et à l’atterrissage sur la base d’une norme internationale commune. En outre, cela permettrait de réduire dans certains aéroports les distances entre les appareils et ainsi d’augmenter la fréquence du trafic aérien. Les chercheurs d’EADS Innovation Works étudient actuellement l’alignement de l’impulsion lumineuse requis pour obtenir une vision globale de la position d’un tourbillon de sillage.

La technologie LIDAR pourrait également mesurer certaines données essentielles telles que la vitesse, la température ou la pression et la densité de l’air en vol. Actuellement, ces paramètres sont déterminés à l’aide de diverses méthodes mécaniques. L’acquisition de données optiques offrirait une technique de mesure supplémentaire et ainsi un surcroît de sécurité grâce à une redondance système additionnelle. Par ailleurs, il serait possible d’identifier les particules présentes dans l’air, telles que les poussières volcaniques, et d’en évaluer la concentration, autorisant ainsi des opérations sures dans les zones à faible concentration de poussières en cas d’éruption volcanique.

A propos d’EADS

EADS est un leader mondial de l’aéronautique, de l’espace, de la défense et des services associés. En 2011, le Groupe – qui comprend Airbus, Astrium, Cassidian et Eurocopter – a dégagé un chiffre d’affaires de 49,1 milliards d’euros avec un effectif plus de 133 000 personnes.

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