L'aviation à l'ère numérique - Aviation in the Digital Age
L' ère de l' information est généralement compris sont arrivés avec l' Internet comme il a été développé dans les années 1970 et déployé tout au long des années 1980, et continue l' évolution à ce jour. De même, l'adoption des techniques numériques dans l'aviation est également arrivée progressivement à peu près à la même époque et se poursuit également aujourd'hui.
L'utilisation d'ordinateurs numériques dans la conception d'aéronefs a été développée par de grandes entreprises aérospatiales tout au long des années 1970 et comprenait des techniques telles que la CAO, la FAO, l'analyse des contraintes des composants structurels à l'aide de la FEA et la modélisation aérodynamique. Les matériaux composites se prêtent mieux que le métal aux formes aérodynamiques «organiques» fluides de haute efficacité, et l'avènement de la conception et de la modélisation sophistiquées assistées par ordinateur a conduit à une expansion de l'utilisation de ces matériaux et formes.
Les systèmes numériques sont également apparus dans les avions eux-mêmes et ont connu une sophistication constante. Les premiers essais FADEC ( Full Authority Digital Engine Control ) ont eu lieu en 1968, le premier système opérationnel étant entré en service en 1985. Le premier système fly-by-wire entièrement autorisé a été développé pour le General Dynamics F-16 Fighting Falcon et son l'introduction en 1978 a annoncé une révolution dans la prise en charge de la tâche d'assurer la stabilité en vol des stabilisateurs aérodynamiques traditionnels. Cette utilisation de la "stabilité statique détendue" a permis de rendre les avions plus maniables et de recevoir une "sensation" artificielle pour aider les pilotes dans leur tâche principale. Pendant ce temps, le «cockpit en verre» remplaçait l'instrumentation électromécanique analogique traditionnelle par des affichages numériques graphiques qui pouvaient afficher toutes les informations sélectionnées. Les premiers cockpits en verre ont fourni des informations de vol moins critiques sous la forme du système EFIS, avec des systèmes entièrement en verre apparus à partir de 1988.
L'ère de la guerre froide a pris fin peu après l'arrivée des technologies numériques, entraînant une nette diminution de l'aviation militaire parmi les grandes puissances. Plus récemment, l'essor des économies indienne et chinoise a stimulé le développement d'avions militaires dans ces pays.
Avion
Stabilité statique détendue
Le premier système fly-by-wire opérationnel et entièrement autorisé a été développé pour le General Dynamics F-16 Fighting Falcon et son introduction en 1978 a marqué une révolution dans la prise en charge de la stabilité en vol des stabilisateurs aérodynamiques traditionnels. Cette utilisation de la «stabilité statique détendue» a permis de rendre les avions plus maniables et de recevoir une «sensation» artificielle pour aider les pilotes dans leur tâche principale.
Matériaux composites
Les matériaux composites se prêtent mieux que le métal aux formes aérodynamiques «organiques» fluides de haute efficacité, et l'avènement de la conception et de la modélisation sophistiquées assistées par ordinateur a conduit à une expansion de l'utilisation de ces matériaux et formes.
Moteurs
Cette période a vu une recrudescence de l'utilisation des systèmes d'alimentation électrique pour les avions légers et les drones. Les technologies habilitantes comprennent la disponibilité et l'accessibilité généralisées de nouvelles technologies de batteries hautes performances, des aimants aux terres rares à haute résistance dans les moteurs électriques, la baisse des coûts des cellules solaires et des systèmes de contrôle et de gestion informatisés sophistiqués.
Pendant ce temps, les moteurs aéronautiques conventionnels, à piston et à turbine, ont poursuivi le processus de raffinement, devenant de plus en plus fiables et économes en carburant, tout en étant moins polluants.
Avionique
Les systèmes numériques sont également apparus dans les avions eux-mêmes et ont connu une sophistication constante. Les premiers systèmes numériques étaient autonomes avec des fonctionnalités limitées. Les premiers essais FADEC ( Full Authority Digital Engine Control ) ont eu lieu en 1968, le premier système opérationnel étant entré en service en 1985.
Les systèmes de données intégrés nécessitent un bus de données numériques. Le bus MIL-STD-1553 a été défini en 1973. Cela a permis de développer le premier système fly-by-wire opérationnel entièrement autorisé pour le General Dynamics F-16 Fighting Falcon . L'introduction de cet avion en 1978 a marqué une révolution en prenant le relais de la stabilité en vol des stabilisateurs aérodynamiques traditionnels. Cette utilisation de la "stabilité statique détendue" a permis de rendre les avions plus maniables et de recevoir une "sensation" artificielle pour aider les pilotes dans leur tâche principale. Pendant ce temps, le «cockpit en verre» remplaçait l'instrumentation électromécanique analogique traditionnelle par des affichages numériques graphiques qui pouvaient afficher toutes les informations sélectionnées. Les premiers cockpits en verre ont fourni des informations de vol moins critiques sous la forme du système EFIS, avec des systèmes entièrement en verre apparus à partir de 1988.
Véhicules aériens sans pilote
Avant l'ère numérique, les véhicules aériens sans pilote (UAV) ou les drones étaient d'une utilisation limitée, ayant une capacité de guidage limitée ou une liaison de radiocommande vulnérable vers un pilote à distance.
Le développement de capteurs légers et peu coûteux tels que des appareils photo numériques ainsi que des technologies informatiques mobiles a permis aux drones de devenir plus sophistiqués et de prendre des décisions de vol autonomes. Les drones sont de plus en plus utilisés dans des rôles civils et militaires.
Les drones sont une arme d'attaque attrayante car ils combinent la flexibilité et la puissance de feu d'un avion piloté avec l'extensibilité d'un missile. Ils se sont fait connaître grâce à leur utilisation pour des frappes chirurgicales air-sol en Afghanistan . Cependant, une telle utilisation est controversée en raison du risque de causer la mort de civils par erreur.
Au 21e siècle, les drones civils tels que le quadcopter sont de plus en plus utilisés à des fins récréatives et pour l'observation aérienne via une caméra numérique.
Un micro-UAV est assez petit pour que plusieurs puissent être transportés à la fois, et ceux-ci trouvent des applications dans la reconnaissance militaire et la recherche scientifique.
Aviation civile
Au cours de cette période, l'aviation civile a continué de se développer. Les avions de ligne et les moteurs sont devenus plus gros et plus économes en carburant, tandis que les systèmes numériques ont progressivement pris le relais des commandes de vol et d'autres avions. Les avions de ligne modernes ont des cockpits en verre , un moteur numérique pleine autorité et des commandes de vol informatisées à commande électrique et, plus récemment, une connectivité de communication Internet mobile.
Les principales perturbations du transport aérien au 21e siècle comprenaient la fermeture de l'espace aérien américain en raison des attaques du 11 septembre et la fermeture de la majeure partie de l'espace aérien européen après l' éruption d'Eyjafjallajökull en 2010 .
L'aviation générale
Les avions ultralégers et ULM ont gagné en popularité, ainsi que d'autres activités sportives telles que le parapente .
En 1986, Dick Rutan et Jeana Yeager ont piloté le Rutan Voyager à travers le monde sans escale et sans ravitaillement en vol.
En 1999, Bertrand Piccard est devenu la première personne à faire le tour de la terre dans un ballon.
Aviation militaire
L'utilisation de systèmes numériques fly-by-wire et une stabilité statique détendue ont donné aux avions militaires une maniabilité accrue sans sacrifier la sécurité ou la capacité de vol. Des manœuvres tactiques avancées telles que le Cobra de Pougatchev devinrent possibles.
Missiles
La technologie numérique a permis aux systèmes de guidage de missiles de réduire leur taille et de calculer et corriger leur trajectoire de vol en cours de route. L'utilisation de cartes embarquées, de logiciels de traitement vidéo et de comparaison de terrain ( TERCOM ) a donné aux missiles de croisière une précision sans précédent.
Furtif
Pendant la période d'après-guerre, la détection radar était une menace constante pour l'attaquant. Les avions d'attaque ont développé la tactique de voler à basse altitude, «sous le radar» où ils étaient cachés par des collines et d'autres obstacles des stations radar. L'avènement des chaînes radar à basse altitude, comme moyen de défense contre les missiles de croisière, a rendu cette tactique de plus en plus difficile. Dans le même temps, les progrès des matériaux absorbant les rayonnements électromagnétiques (RAM) et des techniques de modélisation électromagnétique ont offert l'opportunité de développer des avions "furtifs" qui seraient invisibles pour le radar en défense. Le premier avion d'attaque furtif, le Lockheed F-117 Nighthawk est entré en service en 1983. Aujourd'hui, la furtivité est une exigence pour tout avion d'attaque avancé.
Activités au sol
La US Centennial of Flight Commission a été créée en 1999 pour encourager la plus large participation nationale et internationale à la célébration de 100 ans de vol motorisé. Il a rendu public et encouragé un certain nombre de programmes, projets et événements destinés à informer les gens sur l'histoire de l'aviation.
Fabrication
L'utilisation généralisée des techniques numériques tout au long de la conception et de la fabrication a conduit à une révolution dans la conception des avions. Désormais, un concepteur peut créer un avion, modéliser ses caractéristiques aérodynamiques et mécaniques, concevoir les composants de production et les faire fabriquer en atelier, le tout dans un seul domaine numérique de bout en bout.
L'utilisation croissante de matériaux composites en fibres a également conduit à des autoclaves de plus en plus grands pour appliquer et durcir la résine qui lie les fibres structurelles en place. De nouvelles techniques d'essai et d'inspection ont également dû être développées, car les modes de défaillance et les symptômes des composants composites ont tendance à être très différents de ceux en métal. Par exemple, les couches de fibres peuvent se délaminer dans un composant multicouche, l'affaiblissant sans signe visible de fissuration vers l'extérieur. Là où une peau métallique a tendance à conduire le courant d'un coup de foudre dans toutes les directions et à protéger les composants sensibles, la fibre de carbone a tendance à conduire le long des fibres et à laisser passer plus d'énergie à l'intérieur, ce qui nécessite une conception plus soignée pour protéger les composants de vol critiques. de la foudre EMP .
La sophistication croissante des systèmes avioniques a conduit à des temps de développement plus longs. En particulier, l'utilisation de systèmes de vol numériques tels que le fly-by-wire a conduit à une sophistication et une complexité toujours croissantes du logiciel de contrôle, dont le développement et la validation peuvent prendre de nombreuses années. Pendant cette période, toute modification de la conception physique de l'aéronef peut nécessiter une révision et une revalidation du logiciel associé.
Le contrôle du trafic aérien
Au fur et à mesure que les ordinateurs sont devenus plus sophistiqués dans les années 2000, ils ont commencé à prendre en charge les aspects routiniers de la tâche du contrôleur aérien. Jusque-là, tout le trafic aérien dans l'espace aérien voisin était suivi et affiché, le contrôleur aérien étant chargé de surveiller sa position et d'évaluer tout besoin d'action. Les systèmes informatisés modernes sont capables de surveiller les trajectoires de vol de nombreux autres aéronefs à un moment donné, permettant au contrôleur de gérer plus d'aéronefs et de se concentrer sur les processus de prise de décision et de suivi.