Nouveaux usages R&D Techno

Un drone pour faire la pluie et le beau temps

Le drone First

Après trois ans et demi de recherche, le projet «First» pour le déclenchement d’avalanches et la dénébulisation par drone à voilure tournante s’est terminé en décembre dernier. Les différents partenaires en ont profité pour faire le point et réfléchir à la suite.

Que peuvent bien avoir en commun le déclenchement des avalanches et les nuages au-dessus des aéroports ? La réponse est un petit drone multirotor : le «First» (pour «First Innovativ Responder for Security Target»). Celui-ci doit remplir une double mission : déclencher les avalanches par largage d’une charge pyrotechnique en montagne, et réussir à disperser les nuages au-dessus des aéroports. Le point commun est la technique pyrotechnique qui doit être mise en place sur le drone, et la sécurité accrue qui doit accompagner son vol.

Les études du projet First, menées conjointement par les sociétés Lacroix, IRTS, Aerosurveillance et Agralis et les instituts de recherche Onera et IMFT (Institut de mécanique des fluides de Toulouse) ont duré trois ans et demi avec un budget FUI (Fond unique interministériel) de 2,45 M€ (dont 0,976 M€ d’aides). Dans le cas du déclenchement d’avalanche, le drone vole de manière autonome, mais toujours sous surveillance d’un opérateur et d’un pilote de secours, jusqu’au point de déclenchement de l’avalanche. À ce moment-là, un opérateur dédié commande le largage de la charge sur la montagne puis déclenche celle-ci une fois au sol. «La décision finale est toujours prise par un homme et non par une machine », précise Henry de Plinval, directeur de programme Drones à l’Onera. Même problématique au-dessus des aéroports, même si cette fois-ci aucune charge n’est larguée mais des torches hygroscopiques sont déclenchées à distance afin de répandre des poudres qui vont «faire pleuvoir» les nuages et ainsi rendre le ciel visible.

Sécurisation du vol

Dans les deux cas, une problématique émerge dès le début des discussions il y a trois ans entre les différents partenaires : la sécurisation de l’avionique. «Il faut penser la possibilité de panne», explique Henry de Plinval. « Avec notamment la redondance des calculateurs. Si un système tombe en panne, un autre prend sa place.»

En condition de vol en montagne, une nouvelle problématique est posée : la panne GPS. En effet, comment faire lorsque le signal GPS est perdu ou moins précis ? «Préparer la mission», répond Henry de Plinval. «Jusque-là, c’est classique bien sûr mais ce qui l’est moins c’est de le faire en prenant en compte la perte de repère GPS. On sait où l’on risque de perdre le signal. Nous devons donc étudier ces zones pour que dans le meilleur des cas, le drone puisse les éviter, mais il faut aussi prévoir le cas où il n’y a pas le choix. C’est à ce moment-là qu’il faut “intégrer l’imprécision”. Par exemple (en prenant des chiffres aléatoires), si on se retrouve avec une précision de cinq mètres au lieu des quelques centimètres habituels, on va laisser une marge de vingt mètres par rapport à la montagne au lieu des dix habituels.»

Toujours dans la sécurité, la société Lacroix, spécialiste des systèmes de pyrotechnie, a travaillé, elle, sur le développement d’une charge utile permettant à la fois le largage et le déclenchement à distance. Afin de sécuriser le vol, le systémier de la pyrotechnie a créé une « inhibition d’avant déclenchement ». Grâce à un système de réservoirs séparés, il est – presque – impossible de déclencher la détonation avant que le mélange chimique des deux réservoirs ne se fasse.

Une bonne surprise lors des essais en vol
«Nous avons eu une démarche très progressive pour les vols d’expérimentation, notamment pour les demandes auprès de la DGAC», explique Henry de Plinval, directeur de programme Drones à l’Onera. En effet, on imagine aisément qu’il n’est pas si simple d’obtenir des autorisations pour faire voler des drones portant des charges explosives… «Nous avons fait des premières demandes pour effectuer des vols sans la charge, puis avec la charge inactive (qui reste à bord puis qui est larguée) et enfin, des vols d’essai avec la charge larguée puis déclenchée », explique Henry de Plinval. «Cela permet à la DGAC de mieux maitriser les risques. Et ainsi, quand il y aura les demandes industrielles pour ce type de mission (s’il y en a), la DGAC sera prête et connaîtra déjà le sujet.»

Dénébulisation

De leur côté, l’IMFT, en lien avec la société Agralis, s’est penché sur le développement des outils de modélisation de torches hygroscopiques. Ils se sont attaqué à deux problématiques d’amélioration : l’étude du flux d’air turbulent entrainé par les rotors (favorables à la dissipation des poudres), et l’étude de mécanique des fluides de la façon dont les poudres se dispersent et se mélangent avec les nuages. Ces études leur ont permis de trouver un « pic de poudre idéal».

Enfin, l’étude First a porté sur le système de drone lui-même. En effet, celui-ci doit répondre à plusieurs demandes spécifiques, notamment : comment intégrer la charge à bord sans qu’elle ne représente un danger ? Ou encore : comment faire voler un drone en altitude alors qu’il est soumis à des conditions particulières (basses températures, faible densité d’air…) ? Les industriels continuent à travailler sur ces aspects, utiles sur bien d’autres situations, après la fin du projet First.

Bilan… et suite

Les différents partenaires se sont réunis en décembre pour clôturer le projet et en tirer leurs conclusions. « Si le programme First est fini, le projet est loin de s’arrêter là », s’enthousiasme Henry de Plinval. « Il y a tout d’abord des études proprement industrielles qui continuent chez Aerosurveillance et Lacroix notamment. De notre côté, la recherche continue avec le lancement d’un deuxième FUI nommé “Safe Drone” pour continuer sur les aspects de sécurisation, mais cette fois-ci qui ne se limitent pas à la sécurisation de l’avionique. » Prévu pour 36 mois avec un budget de 1,6 M €, le projet « Safe Drone », porté là encore par la société Lacroix, consistera à développer des actions pour contrer les pannes de toute sorte.

Son originalité : le déclenchement d’un parachute sur le drone (d’où la présence du systémier de la pyrotechnie sur le déclencheur d’ouverture du parachute). On peut imaginer différentes applications pour ce parachute de drone : survol plus sécurisé des zones urbaines (en effet, s’il n’y plus de risque que le drone «tombe» sur quelqu’un, on peut imaginer le survol de population plus facilement) ou encore la récupération de drones coûteux, militaires ou non, en cas de panne qui ne permette pas son atterrissage. Recherche, essais en vol (cf. encadré), budget FUI… Tout cela amène à une question : quand va-t-on voir des avalanches déclenchées par drone ou des nuages dissipés au-dessus des aéroports ? « Cela ne dépend plus de nous mais des industriels et du marché qui est demandeur ou non de ce type de mission », conclut Henry de Plinval.

Expérimentations explosives
Les essais en vol pour le projet First se sont étalés essentiellement sur la deuxième moitié du projet (la première étant consacrée aux recherches diverses et variées). Ils se sont déroulés en partie sur le site de l’Onera dédié aux vols de drones de recherche afin de tester les systèmes d’avionique sécurisée. Des tests sur les charges pyrotechniques ont eu lieu sur différents sites au sol sans le drone. Enfin, la combinaison des deux, essais en vol avec la charge pyrotechnique à bord du drone, s’est déroulée sur l’année 2015 sur le site Seveso de Lacroix, à Mazère, en Ariège, au pied des Pyrénées. Enfin, des essais afin de tester le vol du drone au-dessus d’une explosion (dans le cas du déclenchement d’avalanche) se sont soldés par une bonne surprise : le drone n’est pas perturbé par l’explosion et se récupère facilement suite à celle-ci.