Aucun drone autorisé à proximité des hélicoptères. Crédit :Michael May
L'augmentation rapide du nombre de drones dans le monde s'est accompagnée d'une augmentation des rapports de quasi-accidents avec des avions commerciaux. En 2017, en arrivant à terre, un avion de ligne canadien est entré en collision avec un drone, échappant de peu à la catastrophe. Les tests d'impact d'oiseaux pour les aéronefs sont obligatoires. À ce jour, cependant, il n'existe pas de procédure de test standard équivalente pour les collisions avec des drones. Afin de pouvoir comprendre fondamentalement les conséquences d'une collision entre un avion et un drone, l'Institut Fraunhofer pour la dynamique à grande vitesse, Ernst-Mach-Institut, EMI envisage maintenant de construire un banc d'essai pour recréer divers scénarios de collision avec des drones complets.
L'incidence des drones impactant le trafic aérien a augmenté ces dernières années. En 2018, il y a eu 158 cas signalés dans les aéroports allemands. En effet, La police fédérale allemande a mis en garde contre une menace massive posée par les véhicules aériens sans pilote. Cette année, début mai, les opérations aériennes à l'aéroport de Francfort ont dû être complètement arrêtées pendant une courte période après l'observation d'un drone. Le nombre total de drones à usage privé et commercial en Allemagne devrait atteindre 847, 000 d'ici 2030, une augmentation de près de 80 pour cent.
Les drones mettent en danger non seulement les avions qui atterrissent, mais aussi les hélicoptères volant à basse altitude. Les pilotes vivent dans la peur d'un drone heurtant le pare-brise du cockpit, le moteur ou le bord d'attaque des ailes. Les experts sont d'avis qu'une collision avec un drone causerait plus de dommages à l'avion que l'impact d'un impact d'oiseau. Avant d'être certifié pour l'utilisation, les aéronefs doivent subir un test standard pour évaluer leur tolérance aux impacts d'oiseaux. Dans le cas des drones, cependant, il n'y a pas de telles réglementations. Les chercheurs de Fraunhofer EMI à Fribourg sont impatients de voir des changements ici. « D'un point de vue mécanique, les drones se comportent différemment des oiseaux et pèsent également beaucoup plus, " explique le Dr Sebastian Schopferer, l'un des scientifiques travaillant sur ce projet. « Il est donc incertain, si un aéronef qui a été testé avec succès contre les impacts d'oiseaux, survivrait également à une collision avec un drone."
Une menace majeure pour la sécurité
Batterie lithium-ion typique (pesant environ 700 grammes), comme installé dans un drone. Crédit :Fraunhofer EMI
Les premiers tests d'impact avec des batteries et des moteurs de drones ont confirmé le danger. "En utilisant de l'air comprimé, nous avons accéléré ces deux composants à des vitesses allant de 115 à 255 mètres par seconde et les avons tirés sur des plaques d'aluminium jusqu'à huit millimètres d'épaisseur qui ont été montées dans un banc d'essai, " explique Schopferer. Compte tenu de leur poids, la batterie et le moteur peuvent causer des dommages importants :« Il y a eu une déformation et une indentation importantes des plaques, et la batterie et le moteur du drone ont été complètement détruits. » Le résultat des tests a été enregistré avec une caméra vidéo à haute vitesse.
L'objectif principal de cette série d'essais est de déterminer le transfert de quantité de mouvement au moment de l'impact avec les deux composants susmentionnés et d'étudier les dommages associés aux matériaux aéronautiques tels que les alliages d'aluminium et les composites de fibres. Parallèlement à ces investigations dynamiques, les chercheurs ont également effectué un certain nombre de tests de pression quasi-statique afin de déterminer la résistance et la rigidité des composants du drone. Ces résultats joueront un rôle essentiel dans la dérivation de données numériquement efficaces, des modèles de simulation prédictive que l'industrie aéronautique peut ensuite utiliser pour établir des découvertes nouvelles et importantes sur le comportement d'impact des drones. En utilisant de tels modèles pendant la phase de conception, il sera possible d'évaluer la résistance de nouveaux composants d'avions à l'impact d'un drone.
Fragments d'une batterie de drone suite à un impact avec une plaque d'aluminium sur le banc d'essai. Crédit :Fraunhofer EMI
Tests d'accélération avec des drones complets
Afin de simuler des scénarios d'impact réalistes, les chercheurs envisagent maintenant de construire un nouveau type de banc d'essai pour étudier l'impact de drones complets d'un poids maximum de trois kilogrammes et volant à des vitesses allant jusqu'à 150 mètres par seconde. "Nous pourrons étudier l'impact et la fragmentation de drones complets lors de collisions avec des cibles rigides et flexibles et ainsi étudier les effets vraisemblablement catastrophiques d'une frappe de drone pour un avion, ", explique Schopferer.
"Des tests dans cette catégorie de poids de drones n'ont jamais été effectués auparavant." Les tests seront effectués avec une variété de drones, y compris les modèles amateurs et semi-professionnels, pesant entre un et trois kilogrammes. Outre les avionneurs, ces enquêtes bénéficieront également aux autorités de l'aviation, leur fournir des informations importantes pour une évaluation plus approfondie du danger que représentent les drones pour les aéronefs.
