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10 novembre 2016 – [datedermaj]

drone & avionDans notre précédent article en ligne: “Risque aviaire et drones ?”, nous avions étudié le péril aviaire dans le domaine de l’aviation civile et des drones.

Mais qu’en est-il des risques de collisions de drones avec des avions de ligne comme la presse s’en est fait l’écho, avec des titres accrocheurs ? Le risque est-il quantifiable et important ?

Deux études, un rapport étasuniens et une étude australienne que nous vous proposons à la suite tentent d’évaluer le risque pour les drones de moins de deux kilogrammes à partir notamment des données connues sur le risque aviaire. En effet, les oiseaux mis en cause sont souvent comparables aux drones en terme de masse. Pour cette raison, nous invitons, en préambule, à relire notre précédent article: “Risque aviaire et drones ?”.

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[info]Vidéo réalisée par le NATS (National Air Traffic Services), montrant les conséquences en terme de déroutage du trafic aérien, le 2 juillet 2017, à la suite du repérage du survol d’un drone non autorisé (loisirs), à deux reprises, sur l’aéroport de Gatwick, situé à 45 km au sud du centre-ville de Londres. Gatwick est le deuxième plus grand aéroport du Royaume-Uni et le 24e au monde en termes de trafic (2016).[/info]

Etude “UAS Safety Analysis”, de décembre 2014

Une étude étasunienne: UAS Safety Analysis, de décembre 2014, a tenté d’évaluer le risque de collision lié aux petits drones (deux kilogrammes), pesant environ la même masse ou moins qu’une majorité d’oiseaux. D’après leurs conclusions, ils ne constituaient pas plus de risques pour les avions que les oiseaux eux-mêmes. Cette étude avait été commandée par l’UAS America Fund, une organisation  qui a adressé une pétition pour que les lois étasuniennes soient plus souples sur les petits drones.

L’extrême rareté de toutes les collisions entre les oiseaux et les avions commerciaux en provenance des aéroports et à basse altitude, en dépit de la population de 10 milliards d’oiseaux, suggère que l’impact involontaire entre les drones et les avions pilotés … resteront toujours extrêmement peu probable.

George Morse, expert spécialisé dans le domaine des risques liés aux objets étrangers avec les moteurs d’avions, interrogé dans un article a précisé que comme les drones volent seuls, ils sont moins dangereux pour les avions, qu’un groupe d’oiseaux.

Rapport “A Closer Look at the FAA’s drone Data” de l’AMA

“A Closer Look at the FAA’s drone Data” pourrait être traduit par “Une étude plus attentive des données de la FAA sur les drones”.

L’AMA est l’Academy of Models Aeronautics, une association nationale qui regroupe 180 000 amateurs d’aéromodélisme aux USA. L’AMA a analysé avec attention la quasi totalité des plus de 700 dossiers “d’observations de drones” publiés par la Federal Aviation Administration (FAA) fin 2015. La FAA est l’équivalent de la DGAC française, aux USA. Ses conclusions remettent en question le nombre de quasi-accidents de drones fourni par la FAA. D’après elle: “la FAA a compté de simples observations de drones par des avions comme des accidents évités de justesse.”

Contrairement à l’affirmation de la FAA dans son communiqué de presse du 12 Août 2015, qu’elle considère trompeur, et les échos dans les médias qui ont suivi, les descriptions et notes dans les 764 rapports suggèrent que le nombre de quasi-accidents impliquant des drones semblent être de dizaines, et non pas de centaines.
Ce communiqué de presse précisait notamment:
“Le nombre de rapports de pilotes impliquant des drones a augmenté de manière dramatique depuis l’année dernière, avec un total de 238 signalements en 2014, à plus de 650 du début 2015 au 9 août 2015. La FAA veut envoyer un message clair que les drones qui volent autour des avions et hélicoptères est dangereux et illégal. Les opérateurs non autorisés peuvent être soumis à de lourdes amendes et des procès, y compris avec une éventuelle peine de prison. Les pilotes de différents types d’aéronefs – y compris de nombreuses grandes compagnies aériennes commerciales – ont déclaré avoir observé 16 drones en Juin 2014, et 36 le mois suivant. En 2015, 138 pilotes ont rapporté avoir vu des drones à des altitudes allant jusqu’à 10 000 pieds (3048 mètres) au cours du mois de Juin 2015, et 137 en Juillet 2015.”

Les dossiers de la FAA détaillent des centaines de rencontres entre des avions et des drones a précisé le Washington Post. Le Christian Science Monitor a précisé quant à lui: “Le rapport de la FAA a révélé près de 700 rencontres entre des avions et des drones. Les récits décrivent des drones “obstruant l’espace aérien des États-Unis,” “bloquant le trafic aérien”, “allant dans le sens de la FAA,” et «pénétrant dans l’un des espaces aériens les plus gardés du pays».

En décembre 2015, un groupe d’investisseurs lié au marché des drones aux USA, appelé le UAS America Fund, a demandé à la FAA de créer un ensemble de règles pour les “micro-aéronefs sans pilote”. L’idée de base était que ces microdrones – définis comme étant de 3 livres (1,4 kilogramme) présentent beaucoup moins de danger que beaucoup d’avions d’aéromodélisme aux États-Unis, qui peut peser jusqu’à 55 livres (25 kilogrammes). Il n’est donc pas logique de réglementer tous les “petits systèmes d’aéronefs non habités” (microdrones), comme la FAA aime les appeler et comme le gouvernement des États-Unis a été tenté de faire.

En outre, l’hypothèse que tous les cas rapportés sont des “amateurs” ou des utilisateurs de loisirs est clairement inexact. En effet, il y avait plusieurs cas de drones militaires, y compris deux accidents réels. Il existe également des organismes publics et des opérateurs commerciaux avec ou sans autorisation dans les cas rapportés.
De plus, certains rapports peuvent correspondre à des drones utilisés de manière responsable, conformément aux directives de la FAA, et quelques observations rapportées de drones qui peuvent même ne pas être du tout des drones. D’après l’AMA, les données ne sont utiles que si la FAA prend le temps d’analyser et de les caractériser de manière précise. D’après elle, l’agence fédérale (FAA) aurait utilisé un langage trompeur dans son communiqué de presse, publié seulement des rapports préliminaires et n’aurait pas une analyse critique de ses rapports. Elle n’aurait pas dû affirmé dans les médias qu’il y a des centaines de rapports de “quasi-accidents” avec des drones lorsque cela n’est pas étayé par les données. A ce sujet, la FAA admet qu’il n’a pas de définition réglementaire de ce qui constitue un “quasi-accident.”

N.D.L.R.: 
Pour rappeler le contexte, en décembre 2015, la Federal Aviation Administration (FAA) a mis en place une première réglementation sur les drones aux USA, la justifiant notamment par les données liées à des “quasi-accidents”. Cette dernière qui s’applique aux drones de plus de 250 g (0,55 livre) nécessite notamment l’enregistrement des drones en ligne auprès de la FAA.

drone & avion

Montage photo: © Denis JEANT

Etude “Consumer Drones Endanger the National Airspace ?”
Evidence from Wildlife Strike Data

“Consumer Drones Endanger the National Airspace ? – Evidence from Wildlife Strike Data” pourrait être traduit par “Les utilisateurs de drones mettent-ils en danger l’espace aérien national ? – Evidence de la base de données sur le péril animalier (Wildlife Strike Data)”.

Pour rappel, la “Wildlife Strike Data base” est la base de données américaine sur le péril animalier (dont péril aviaire) de la Federal Aviation Administration (FAA), l’équivalent de la DGAC en France.

Les auteurs: Eli Dourado et Samuel Hammond, sont chercheurs au Mercatus Center de la George Mason University. Ils font référence également au rapport de l’AMA présenté plus haut et remettent en question données de la FAA sur drones classés comme “quasi-accidents”.

Les impacts d’oiseaux, avec les avions sont les pires quand les oiseaux sont grands et en formation (groupe) importante. Ils sont aussi, selon un nouveau rapport du Mercatus Center de la George Mason University, beaucoup plus meurtriers que tout risque lié aux petits drones.
En effet ce rapport qui a été publié conclue que les drones sont de petite taille et que leurs rencontres avec les avions sont si rares, qu’ils posent encore moins de risque pour les aéronefs que les oiseaux.

Dans cette dernière étude, l’analyse a été basée sur les impacts d’oiseaux réels, pas sur des cas “évités de justesse” ou lors d’observations simples. Les petits drones en dessous de 2 kg (4,4 livres) présente un risque négligeable pour la sécurité de l’espace aérien national aux USA. Elle estime que 6.12×10-6 collisions causent des dommages à un aéronef pour 100.000 heures de vols d’un drone de 2 kg. Dit autrement, un incident dommageable se produirait pas plus de tous les 1,87 millions d’années de temps de vol pour un drone de 2 kg.

Les auteurs, Eli Dourado et Samuel Hammond, ont étudié les impacts d’oiseaux comme un moyen de comprendre les risques liés aux drones, en lieu et place de collisions réelles de drones car il n’y en a simplement pas eu de rapportés avec des avions.

Les deux auteurs de cette étude remettent en question le nombre de quasi-accidents de drones fourni par la FAA, notant que “la FAA avait compté les observations simples et accidents évités de justesse.” Ils font référence au rapport de l’AMA présenté plus haut, qui a également remis en question les mêmes données de la FAA sur les quasi-accidents de drones.

La principale mise en garde de Dourado et de Hammond au sujet de leur recherche est qu’ils supposaient que les drones volent individuellement, comme cela est souvent le cas aujourd’hui. Un groupe d’oiseaux pose plus de risques. De même, si des vol de drones en formation devenaient plus courants dans le futur, il serait utile de revenir sur leur étude.

Potential damage assessment of a mid-air collision with a small UAV

“Potential damage assessment of a mid-air collision with a small UAV” pourrait être traduit par “Évaluation des dommages potentiels d’une collision en vol avec un petit drone”.

Ce rapport australien de la Civil Aviation Safety Authority de décembre 2013 présente les résultats d’une étude menée par Alexander Radi qui l’a réalisé dans le cadre d’un stage de recherche de 4 mois à CASA (Canberra) en fin de 1ère année de Master en Science (Monash University). Le but de l’étude était de fournir à la CASA une évaluation des dommages potentiels d’une collision aérienne entre un aéronef habité et un petit drone (MTOW < 5kg). L’accent était mis sur les drones multirotors de type quadricoptères en raison de leur large diffusion et de leur disponibilité sur le marché. L’impact dans les moteurs à réaction, le pare-brise et le fuselage ont été étudié. L ‘objectif de ce travail est de déterminer les vitesses de collision critiques au – dessus desquelles les composantes du drone (UAV) sont susceptibles de pénétrer dans les structures de l’aéronef. Les conséquences d’une telle pénétration sont brièvement discutées, mais leur analyse détaillée sort du cadre de ce rapport.

La méthode consiste à examiner les données expérimentales publiées et à effectuer des calculs originaux à l’aide d’un modèle semi-empirique. La recherche documentaire se concentre sur les domaines de la sûreté de portée (RCC, 2007) et des essais de défaillance du moteur, qui portent tous sur la pénétration des plaques d’aluminium des aéronefs par des fragments de métaux compacts et rapides. Les études d’impact des oiseaux sur les pare-brise et sur le fuselage ont été examinées, mais ont été jugées de valeur limitée en raison du comportement différent des matériaux organiques par rapport aux composants constituant un drone. En supposant que la plus grande menace de pénétration provient des composantes les plus compactes et les plus lourdes d’un drone, une analyse détaillée des dommages d’un seul composant (batterie, moteur, charge utile comme caméra) a été effectuée à l’aide de simulations informatiques (méthode de Monte Carlo).

Les données scientifiques suggèrent que l’ingestion dans un moteur d’avion, et la perte de poussée subséquente, est le scénario de collision le plus probable (3 sur 4 cas). Les conséquences ne sont pas susceptibles d’être catastrophiques, comme les avions à réaction modernes sont conçus pour continuer le vol en toute sécurité avec une perte de moteur. Pour les vitesses de collision supérieures à 200 noeuds (kts) soit 370 km/h, il est prévisible que les composants du drone pénètreraient dans la structure du fuselage, avec le risque d’endommager les systèmes internes.

Aux vitesses d’atterrissage des grands avions commerciaux (VFE = 160-180 noeuds soit 297-334 km/h), la pénétration du pare-brise du cockpit n’est pas susceptible de se produire pour les petits drones inférieurs à 2 kg. Par contre, elle devrait être envisagée pour les drones plus lourds. Sinon, les pare-brises de l’aviation générale seraient pénétrés à des vitesses de croisière typiques, indépendamment de la taille et du poids du drone.
Par contre, l’équation utilisée pour la prédiction de la pénétration a été à l’origine développée pour les plaques métalliques et non les pare-brises. Par conséquent, sans essais réels d’impacts d’objets solides comme les composants d’un drone contre des pare-brises d’aéronefs, les estimations obtenues doivent être considérées que comme des approximations et avec de grandes incertitudes.

Situation et études en France ?

La DGAC française a dénombré 33 signalements de drones par des pilotes aux abords d’aérodromes accueillant du trafic commercial au cours de l’année 2015, et 27 autres au cours du premier semestre 2016.

Selon le rapport final BEA2016-0098 du BEA (Bureau d’Enquêtes et d’Analyses), les critères de certification établis par l’EASA (Agence Européenne de la Sécurité Aérienne) pour les différents types d’aéronefs ne considèrent que la résistance des aéronefs à une collision avec un oiseau ; il n’est pas fait mention d’autres objets volants. À titre d’exemple, les critères de certification pour les avions de la catégorie Commuter inclus dans la CS-23 requièrent que le pare-brise résiste à une collision avec un oiseau d’une masse de 2 livres (0,91 kg) à la vitesse d’approche maximale volets sortis. Il n’existe par contre aucune exigence de résistance des pare-brise pour les planeurs, les LSA (Light Sport Aeroplane), les VLA (Very Light Aeroplane) et les hélicoptères légers (moins de 3 175  kg et moins de dix passagers). Pour les avions lourds de plus de 5 700 kg, la certification exige que l’avion puisse poursuivre le vol après une collision avec un oiseau de 4 livres (1,81 kg) à sa vitesse de croisière. La même exigence s’applique pour les hélicoptères lourds après une collision avec un oiseau de 1 kg à vitesse maximale.

Selon le BEA, il n’a pas connaissance d’étude qui permettrait d’extrapoler les résultats d’une démonstration de résistance à des impacts d’oiseaux pour estimer la résistance à un impact avec un drone. Notamment, le comportement des batteries (LiPo) équipant les drones lors d’un choc avec un aéronef reste inconnu.

L’EASA a créé le 4 mai 2016 un groupe de travail dont l’objectif est d’évaluer les risques engendrés par une collision entre un drone et les différentes catégories d’aéronefs, à savoir les avions lourds, les avions d’aviation générale et les hélicoptères. Ce groupe de travail, auquel participent des constructeurs d’avions dont Airbus ainsi que des motoristes, va étudier la vulnérabilité des aéronefs au niveau des pare-brise, des moteurs et de la cellule et évaluer l’opportunité d’approfondir les recherches sur le sujet.

Un autre groupe de travail a été mis en place par l’EASA pour étudier le géorepérage, ou geo-fencing. Ces deux groupes de travail sont complémentaires: le premier étudie les conséquences d’une collision entre un drone et un aéronef classique; le second évalue la contribution du geo-fencing à limiter les risques de collision. Les rapports de ces groupes de travail ont été publiés récemment. Lire à ce sujet, notre article en ligne:”Rapport de la drone collision task force de l’EASA“.

Ces deux groupes de travail de l’EASA s’inscrivent notamment dans le cadre d’un projet de règlement européen qui devrait être publié prochainement. L’objectif serait de prévoir des dispositions communes européennes afin de clarifier la situation pour les fabricants et les exploitants de drones, d’intensifier le développement du secteur et de fournir un niveau de sécurité uniforme dans l’ensemble de l’Union Européenne.

La réglementation aux USA, seuil de masse et microdrones ?

Immatriculation drones FAA

Alors que le Congrès américain discutait d’un projet de loi sur les drones, de nombreux groupes pro-drones espéraient que la FAA envisagerait plus d’aménagements de la réglementation, pour les petits drones. Il en a été différemment.

Depuis la Federal Aviation Administration (FAA) nord-américaine a mis en place un enregistrement en ligne: “Unmanned Aircraft Systems (UAS) Registration“, pour les drones loisirs de plus de 250 grammes à moins de 25 kg. A la suite d’une gratuité lors de son lancement, le coût depuis le 29 février 2016 est de 5 US $ pour une durée de trois ans.

La réglementation en France, seuil de masse et microdrones ?

loi drones JO
Comme nous l’avons vu dans un de nos précédents articles, la proposition de loi relative au renforcement de la sécurité de l’usage des drones civils a été adoptée, sans modification, en 2e lecture, par le Sénat le 13 octobre 2016. De plus, elle a été publiée au Journal Officiel (J.O), le 25 octobre 2016. Lire à ce sujet notre article: “Nouvelle loi drones adoptée en France“.

Cette nouvelle loi française n°2016-1428 du 24 octobre 2016, relative au renforcement de la sécurité de l’usage des drones civils (NOR: DEVX1614320L) prévoit notamment que les drones au dessus d’un seuil de masse (poids dans le langage courant) inférieur ou égal à 800 grammes (article 1), qui reste à définir, doivent être enregistrés par voie électronique. Un décret d’application à paraître doit fixer par la voie réglementaire, une valeur inférieure ou égale à 800 grammes.

Débat sur les seuils de masse au sujet des drones

Husban X4 en vol
L’intégration d’un seuil de masse (poids du drone dans le langage courant) dans le texte de la loi (articles 1, 2, 4) est considéré par certains professionnels du secteur comme rigide, compte tenu des rapides évolutions technologiques à prévoir. Une majorité de représentants de la filière professionnelle avait demandé que tout seuil de masse soit fixé par des décrets d’application (textes réglementaires administratifs), plus souples et complémentaires à cette loi.

Pour certains professionnels, un premier seuil de 250 g pour l’enregistrement pourrait constituer une prise de conscience pour des utilisateurs de drones dont les caractéristiques les éloignent du simple “jouet”.

Un premier seuil de 250 g ferait consensus au niveau de l’Agence Européenne pour la Sécurité Aérienne (AESA), comme aux USA (FAA) qui ont depuis bientôt un an mis en place ce même seuil.
A ce sujet, M. Marian-Jean Marinescu (PPE, RO), vice-président et rapporteur des députés européens (Commission des transports et du tourisme) sur le dossier a précisé: “Les aéronefs sans équipage disposent d’un vaste potentiel…Toutefois, sans la rigueur adéquate, cela pourrait engendrer de graves problèmes de sécurité et de sûreté. L’enregistrement et l’identification sont des exigences de base. Tous les aéronefs sans équipage (drone) dont la masse au décollage dépasse 250 grammes et tous les aéronefs certifiés devraient être enregistrés”. Par conséquent, la prochaine réglementation européenne pourrait donc s’orienter vers un seuil de 250 g pour l’enregistrement et serait donc ensuite transposée en droit national dans l’ensemble des états membres, dont la France.

Rabaisser le seuil d’enregistrement et d’intégration de dispositifs de signalement électronique et lumineux de 1 kg à 800 g, voir moins, ne suit pas les préconisations du SGDSN dans son rapport d’octobre 2015 qui envisageait un seuil de masse à 1 kg pour l’intégration de ces dispositifs.

Seuil de masse maximum de 800 grammes et miniaturisation des drones

Voyons ce que cela donnerait par rapport à un seuil de masse de 800 g (le prochain décret d’application à paraître pourrait décider moins), avec des exemples de “drones compacts”, une majorité récemment apparue sur le marché, au 2e et au 3e trimestre 2016:

Archos: 135 gYuneec Breeze: 385 gParrot Bebop 2: 500 gDJI Mavic Pro: 743 gGoPro Karma: 1006 g

  • Archos (fabricant français);
  • Archos drone;
  • Masse: 135 g;
  • Quadricoptère compact;
  • Caméra HD intégrée (1280 x 720 px);
  • Prix conseillé: 80 € TTC;
  • Plus d’info.

Archos drone

  • Yuneec (fabricant chinois);
  • Yuneec Breeze;
  • Masse: 385 g;
  • Quadricoptère compact;
  • Caméra 4K intégrée;
  • Prix conseillé: 500 € TTC;
  • Plus d’info.

Yuneec breeze

  • Parrot (fabricant français);
  • Parrot Bebop 2;
  • Masse: 500 g;
  • Quadricoptère compact;
  • Caméra 4K intégrée;
  • Prix conseillé: 550 € TTC;
  • Plus d’info.

Parrot Bebop 2

  • DJI (fabricant chinois);
  • DJI Mavic Pro;
  • Masse: 743 g;
  • Quadricoptère compact;
  • Caméra 4K intégrée;
  • Prix conseillé: 1200 € TTC;
  • Plus d’info.

DJI Mavic Pro

  • GoPro (fabricant USA);
  • GoPro Karma;
  • Masse: 1006 g;
  • Quadricoptère compact;
  • Compatible caméras 4K GoPro: Hero 4, Hero 5 Black, Hero 5 Session;
  • Prix conseillé: 869 € TTC (sans caméra) et 1 199 € TTC avec caméra GoPro Hero 5 Black;
  • Plus d’info.

Retour du GoPro Karma après un rappel général
Les drones “Karma” de GoPro, avec caméras d’action Hero5 incluses dans les packages, ont été tous rappelé, avec remboursement et non pas échange à la clef. En novembre 2016, deux semaines environ après le lancement de ce qui devait être l’un des drones les plus attractif du marché, GoPro a vécu des heures sombres. En effet, un problème au niveau du mécanisme de verrouillage de la batterie LiPo entraînait des coupures d’alimentation. En plein vol, cela ne pardonne pas, avec un crash à la clef. Plus de 2000 unités avaient déjà été écoulées aux USA. Sa sortie en France était prévue pour fin octobre/début novembre 2016, mais celle-ci avait été repoussé sans plus de précision. L’échec du lancement de la première version du Karma n’a pas aidé le bilan financier de GoPro à remonter ! En effet, l’action a plongé et 15 % de ses employés ont été licenciés. Lire le communiqué en anglais, de GoPro, du 8 novembre 2016

Au printemps 2017, le retour du drone “Karma” de GoPro est annoncé. Il sera commercialisé en France, après correction de ses erreurs de jeunesse et en tentant de faire oublier les déboires de la fin d’année 2016.

GoPro Karma
Lire la suite: notre nouvel article en ligne “Rapport de la “drone collision task force” de l’EASA

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Sources et pour aller plus loin:

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Notre page Drones et réglementation aérienne en France
Notre précédent article: Risque aviaire et drones ?
Rapport final BEA2016-0098 du BEA sur une quasi collision avec un drone (PDF)
Notre article: Rapport de la drone collision task force de l'EASA
Site d'UAS America Fund, un lobby regroupant sociétés de services et de produits liés aux drones aux USA
Analyse de sécurité des mini-drones de l'UAS America Fund fin 2014 (PDF)
Smaller Drones Aren't Major Threat to Aircraft: A Little Birdie Told Me So - IEEE Spectrum
Article: What Might Happen If an Airliner Hit a Small drone ? - IEEE Spectrum
Page de la Federal Aviation Administration (FAA) étasunienne sur les drones (UAS)
Communiqué de presse de la FAA du 12 août 2015
Article: Cloudy FAA data skews drone threat du Winston-Salem Journal
Rapport de la Civil Aviation Athority of Australia : Potential damage assessment of a mid-air collision with a small UAV (PDF)
Site du Secrétariat Général de la Défense et de la Sécurité Nationale (SGDSN)
Site de l'Agence Européenne pour la Sécurité Aérienne