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Posté par Redbran le Vendredi 26/08/2016 à 12:00
Vers une meilleure détection des turbulences en vol
Selon une recherche de l'UE, les données de navigation actuelles peuvent aider les pilotes à éviter les turbulences et améliorer la sûreté du transport aérien.


A-380. © Techno-Science.net
Une recherche soutenue par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) DELICAT a montré que les turbulences peuvent être détectées de façon bien plus rapide et efficace, en utilisant des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) déjà diffusés systématiquement par les avions de ligne.

La détection des turbulences reste un défi majeur pour l'aviation (L'aviation est une activité aérienne définie par l'ensemble des acteurs, technologies et règlements qui permettent d'utiliser un aéronef dans un but particulier. Ces diverses activités peuvent être...) moderne, les rapports transmis par les pilotes étant souvent très imprécis. Malgré cela, cette méthode étant la moins coûteuse, c'est celle qui est le plus fréquemment utilisée pour prévoir l'endroit où elles se produiront.

Une équipe de la Faculté de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Varsovie a montré que toutes les données permettant aux pilotes d'éviter les turbulences et même de prévoir leur occurrence sont déjà systématiquement enregistrées, et l'ont d'ailleurs été depuis de nombreuses années. Jacek Kopec, doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de thèse, dans un projet de recherche sur une durée variable selon les pays et les statuts, comprenant la rédaction et la...) à la Faculté de physique, a pu extraire ces informations précieuses à partir des paramètres de vol systématiquement diffusés par les transpondeurs installés à bord de la plupart des avions commerciaux modernes. Ce qui est encore plus encourageant, c'est que cette nouvelle méthode de détection des turbulences n'est pas seulement originale mais aussi potentiellement très simple à mettre en œuvre.

"Les avions commerciaux modernes volent à des altitudes comprises entre 10 et 15km, où les températures descendent à –60°C. Les conditions de mesure des paramètres atmosphériques sont très difficiles, ce qui explique pourquoi ces mesures ne sont pas effectuées systématiquement ou de façon approfondie," commentait M. Kopec. "Le manque 'informations suffisamment précises et à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) ne met pas seulement en danger l'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un engin...) et ses passagers, mais restreint également le développement de théories et d'outils pour la prévision des turbulences."

Surmonter l'obstacle des coûts

Actuellement, les rapports des pilotes (PIREPs) relayés par radio et retransmis aux pilotes des autres appareils par les contrôleurs aériens constituent une source élémentaire de données sur les turbulences. Comme ces rapports sont basés sur les opinions subjectives des pilotes, les données ainsi collectées sont souvent entachées d'importantes imprécisions quant à la zone de la turbulence (La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse présente en tout point un caractère...) et à son intensité. Des lectures plus précises sont réalisées par les avions participant au programme AMDAR (Aircraft Meteorological Data Relay). Cette méthode est néanmoins coûteuse, ce qui fait que les données collectées aux altitudes de croisière sont assez rarement transmises. En pratique, il n'est donc pas possible d'utiliser ces rapports pour détecter et prévoir les turbulences.

Les passagers de l'avion sont équipés de capteurs enregistrant divers paramètres de vol. Malheureusement, l'essentiel de ces données n'est pas rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de...) public. Les rapports publiquement disponibles ne comprennent que les paramètres les plus courants comme la position de l'avion (transmissions ADS-B, également utilisées par le populaire site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web...) FlightRadar24) ou sa vitesse (On distingue :) relative au sol et à l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) (données Mode-S). D'autre part, la détection des turbulences exige de connaître l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur...) verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) de l'avion. "Les accélérations verticales sont fortement ressenties par les passagers et par l'avion," expliquait Jacek Kopec. "Malheureusement, on ne peut accéder aux données relatives aux accélérations verticales. C'est pourquoi nous avons décidé de vérifier si nous pouvions extraire ces informations à partir d'autres paramètres de vol, accessibles dans les transmissions Mode-S et ADS-B."

L'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) a testé trois algorithmes de détection des turbulences. Le premier reposait sur des informations concernant la position de l'avion (transmissions ADS-B). Malheureusement, des tests préliminaires et leur comparaison avec les paramètres enregistrés dans la même zone par les avions de recherche n'ont pas produit de résultats satisfaisants. Chacun des deux autres algorithmes utilisait, mais de façon différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité...), les paramètres reçus environ toutes les 4 secondes grâce aux transmission Mode-S. Dans la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. ...) approche, les paramètres étaient analysés en utilisant la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou l’expérience,...) standard de la turbulence. Dans la troisième approche, les scientifiques ont adapté une méthode pour déterminer l'intensité de la turbulence, qui était auparavant utilisée pour mesurer les turbulences sur une très petite échelle dans les sous-bois de forêts.

Une fois déterminée la vélocité (VéloCité est un service de prêt gratuit mis en place par la ville d'Angers qui fournit aux personnes qui habitent ou travaillent à Angers des bicyclette aux couleurs de la ville.) dans le voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui...) de l'avion et ses changements analysés via des lectures successives, il était possible d'utiliser les deux dernières approches théoriques pour localiser des zones de turbulence avec une marge d'erreur de 20 km seulement. Comme il faut environ 100 secondes à un avion de ligne (Un avion de ligne désigne un appareil utilisé pour le transport de passagers sur des bases commerciales. Ils sont, le plus souvent, exploités par des compagnies aériennes qui en...) pour parcourir cette distance, ce niveau de précision serait suffisant pour permettre aux pilotes de manœuvrer leur avion pour éviter les turbulences.

Un système facile à mettre en œuvre

Comme il exploite les données existantes, ce système de détection (Un système de détection est un système permettant à l'utilisateur d'observer un événement automatiquement par le biais d'un appareil électronique ou mécanique. On peut distinguer...) des turbulences n'exige donc pas d'investissements importants dans l'infrastructure aérienne. Pour être opérationnel, il n'exige qu'un logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les instructions de traitement,...) adapté et un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits...) connecté de façon simple aux appareils recevant les transmissions Mode-S émises par les transpondeurs embarqués dans l'avion, qui sont des équipements standard. En substance, le passager de l'avion agit comme un capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait souvent (à...) en créant un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) dense de points de mesure au-dessus de l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...).

Durant les mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) à venir, l'équipe de recherche prévoit d'améliorer ce logiciel, mais elle a déjà pu montrer que cette nouvelle méthode de détection des turbulences fonctionne réellement. Les données de la recherche ont été collectées pendant une campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu urbain. La campagne est caractérisée par...) d'essais en vol qui faisait partie du projet DELICAT, achevé en mars 2014. Les résultats détaillant le nouveau système ont été publiés dans le numéro du mois de mai 2016 de "Atmospheric Measurement Techniques", des détails supplémentaires ayant été publiés en août 2016 par l'Université de Varsovie.

Pour plus d'informations voir: projet DELICAT

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Source: CORDIS-Europa
 
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