Comme je l’ai signalé dans une précédente chronique, les besoins d’informations supplémentaires, imposés par la complexité croissante des missions, pourront être correctement pris en compte dans l’avenir. Le développement de techniques nouvelles a permis de réaliser des progrès considérables en matière d’équipements de bord et, corrélativement, des concepts nouveaux sont apparus. Il s’agit essentiellement de l’intégration des systèmes et du contrôle automatique généralisé.

L’intégration des systèmes

Tant qu’ils étaient simples, les systèmes de pilotage et de navigation étaient plus ou moins consciemment intégrés par le pilote. Aujourd’hui la complexité croissante des systèmes ne lui permet plus de jouer ce rôle efficacement. Il est donc devenu nécessaire de bâtir un ensemble capable de lui présenter des éléments de décision, sous une forme synthétique, au moment précis où il en a besoin ; d’où l’idée d’intégration qui vise en fait :

– la diminution de la charge de travail de l’équipage,
– l’optimisation du dialogue homme-machine,
– l’augmentation de la fiabilité,
– la souplesse d’adaptation et d’évolution,
– l’amélioration des performances.

Ainsi, le concept d’intégration relève du souci d’optimiser globalement un ensemble composé de plusieurs éléments ; une maîtrise des techniques est indispensable, mais aussi et surtout une totale coopération entre les utilisateurs, les concepteurs, les avionneurs et les équipementiers.

Le Contrôle automatique généralisé (CAG)

C’est en fait de l’intégration au sens le plus large, placée au niveau avion. Concevoir un avion selon la philosophie CAG consiste à compter sur l’utilisation de systèmes automatiques pour adapter l’avion aux différentes conditions de vol imposées par la mission. On cite à cet effet la stabilité artificielle, la limitation des charges en manœuvre, l’anti-turbulence, le contrôle direct des forces, l’anti-flottement structural. Ces techniques supposent l’emploi éventuel de gouvernes nouvelles parallèlement aux gouvernes classiques. Il s’agit en fait de créer des forces et moments aérodynamiques nécessaires au contrôle des instabilités de l’avion, qu’elles soient naturelles ou provoquées par l’environnement. Les gouvernes, ou plus exactement les servocommandes, recevront alors des ordres par l’intermédiaire de calculateurs. Ces ordres, provenant soit du pilote, soit des capteurs destinés à mesurer les phénomènes à contrôler, ne peuvent plus être transmis sous forme mécanique. Les systèmes mécaniques manquent par trop de souplesse, de précision et de rapidité pour transmettre et mélanger des ordres venant de sources différentes.

Pour s’en convaincre, il suffit de se rappeler que les gouvernes extrêmes du Concorde sont situées à 50 m du poste d’équipage. Or, un braquage de l’aileron de l/10^e de degré provoque une inclinaison latérale de l’appareil de 20 degrés en croisière à Mach 2. Aucune commande mécanique classique ne permet un braquage gouverne de quelques minutes d’angle ; une telle précision ne peut être atteinte du fait des déformations, des jeux ou des frottements inévitables. Le concept CAG repose alors sur la possibilité d’utiliser des commandes électriques. Il ne s’agit pas, toutefois, d’un remplacement pur et simple de liaisons mécaniques par des liaisons électriques. Il s’agit en fait, et le pas technologique est important, de transmettre aux gouvernes des ordres de position qui proviennent non plus directement du pilote mais du calculateur, afin d’obtenir de l’avion une réponse précise et sûre à la demande du pilote. L’organe essentiel n’est donc pas la liaison électrique, qui n’est qu’un moyen de transmission de l’information, mais le calculateur. Son rôle consiste :

– à assurer la stabilité de l’avion en l’absence d’ordre du pilote,
– à donner des ordres aux gouvernes pour réaliser les modifications de trajectoire ou d’attitude demandées par le pilote tout en minimisant les efforts à supporter par la structure,
– à rendre la trajectoire et les attitudes de l’avion indépendantes des perturbations extérieures,
– à contrôler les instabilités de structure pour éviter le flottement.

Parallèlement, le calculateur pourra assurer la navigation et le guidage ou assurer automatiquement la reconfiguration de l’avion en cas de pannes diverses.

Les réalisations actuelles

Un effort important a été entrepris ces dernières années pour valider ces nouvelles technologies. Ainsi, un Boeing B-52 Stratofortress équipé de commandes électriques, d’une succession d’équipements électroniques et de gouvernes nouvelles a été transformé en laboratoire volant entre 1971 et 1973. De même, un programme conjoint US Air Force-US Navy-NASA (National Aeronautics and Space administration), bâti autour d’un General Dynamics F-16 Fighting Falcon, explorera en 1983 certaines possibilités de manœuvres extrêmes. Ce F-16 AFTI (Advanced Fighter Technology Integrator) sera équipé d’un nouveau système numérique de commandes de vol mettant en œuvre trois ordinateurs. Les possibilités de ce système sont les suivantes :

– contrôle direct de la portance, avec utilisation simultanée de la gouverne de profondeur et des volets ou, en vol d’approche, avec la seule utilisation des volets ;
– contrôle direct des forces latérales à l’aide de la gouverne de direction et de plans canards montés sous l’entrée d’air ;
– maintien d’une finesse optimale par un réglage automatique des volets de bord d’attaque et de bord de fuite ;
– déport de l’axe du fuselage, en tangage et en lacet, par rapport à la trajectoire de vol.

En fonction d’un profil de vol choisi par le pilote par simple affichage, le système réagit en établissant la combinaison appropriée des modes de commandes.

L’AFTI doit ainsi être capable de suivre une trajectoire de montée tout en restant incliné latéralement à 90°, de manœuvrer en mode suivi de terrain tout en gardant les ailes horizontales, de poursuivre un objectif par déport du fuselage par rapport à la trajectoire de vol.

Les liaisons électriques évoquées précédemment, utilisées comme moyens de transmission des informations entre capteurs et calculateur ou entre calculateur et servocommandes, présentent toutefois quelques inconvénients dont le principal est leur sensibilité aux parasites radioélectriques ou électromagnétiques. On utilisera donc des conducteurs de lumière ou fibres optiques pour la transmission des ordres. Les signaux électriques seront transformés au départ en impulsions lumineuses par des diodes émettrices. À l’arrivée, ces impulsions seront reconverties en courant. La transmission d’informations sera ainsi à l’abri des interférences radioélectriques ou électromagnétiques. Parallèlement, la bande passante sera considérablement élargie (du mégahertz au gigahertz). Les fibres optiques seront incontestablement la base des Digibus de l’avenir.

Promesses d’avenir

S’agissant des avions militaires, le concept CAG présente un intérêt indéniable. La technique la plus séduisante est certainement l’instabilité contrôlée, d’abord en longitudinal puis en latéral. Les gains de performances sont considérables et il est facile d’y adjoindre la cambrure variable programmée de l’aile, qui permet d’accroître encore la manœuvrabilité.

L’anti-turbulence est également très intéressante pour les avions de pénétration à basse altitude ou pour les cargos transports de troupes.

L’anti-flottement permet l’emport de charges externes diverses sans avoir à grever le devis de masse de l’aile.

Les contrôles directs de portance et des forces latérales apportent des avantages décisifs en combat.

Enfin, le développement d’avions à décollage vertical du type rotors basculants peut être envisagé. Ces appareils font appel à une stabilisation automatique, particulièrement pour les périodes de transition, qui peut être obtenue par les techniques CAG.

En conclusion, il apparaît que l’évolution de l’avionique ne s’est pas arrêtée en dépit des apparences mais, bien au contraire, que des progrès considérables ont été réalisés. Ces progrès bouleversent d’ailleurs la technique aéronautique et obligent à repenser la façon de concevoir un avion.

L’essentiel demeure que les utilisateurs précisent au mieux leurs besoins et qu’il y ait totale coopération, dès la définition du projet, avec les concepteurs, les avionneurs et les équipementiers. ♦