Histoire des drones : Introduction aux UAS

Introduction

• La leçon 1 initie à l'histoire de l'utilisation des systèmes d'aéronef sans pilote (UAS), également appelés "drones".
• Souligne la familiarisation avec l'état actuel du développement des UAS.
• Vise à fournir une connaissance pratique de l'évolution des missions aériennes sans pilote jusqu'à nos jours.
• Les objectifs incluent la description de l'évolution historique de l'UAS, la reconnaissance de la contribution de la défense et du secteur civil au développement, la compréhension de l'état actuel du développement, et la description des objectifs au-delà de l'utilisation.

Histoire des drones

• L'histoire des drones remonte à celle des UAS (Unmanned Aircraft System).
• Les Chinois utilisaient des ballons en papier vers 200 après J.-C. à des fins militaires, créant la peur chez l'ennemi.
• Pendant la guerre de Sécession, les forces de l'Union et les Confédérés lançaient des ballons chargés d'explosifs sur les dépôts ennemis.
• L'idée des objets aériens sans pilote est antérieure aux vols habités pour éliminer le risque de perte de vie lors d'expérimentations.
• L'idée moderne des objets volants sans pilote s'est développée pour signifier des avions sans pilotes à bord, grâce aux progrès technologiques.
• Divers termes sont utilisés pour décrire ces objets, tels que torpille aérienne, véhicule radiocommandé, UAV, UAS et drone.
• Le contrôle du vol était un défi majeur pour les pionniers de l'aérospatiale.
• La Première Guerre mondiale a stimulé les innovations dans la conception des vols, aboutissant à l'aviation moderne à la fin de la guerre.
• En 1916, la marine américaine a financé Sperry pour développer une torpille sans pilote, aboutissant au premier système d'aéronef sans pilote appelé Curtiss N-9.
• Dans les années 1930, l'US Navy a développé le drone Curtis N2C-2 pour tester la précision du système de défense anti-aérienne.
• La Seconde Guerre mondiale a accéléré le développement des aéronefs sans pilote, avec l'utilisation réussie d'avions de combat sans pilote par les Allemands et les alliés.
• Pendant la guerre du Vietnam, les drones Ryan Firebee ont mené diverses missions au-dessus du Nord-Vietnam.
• Récemment, les forces américaines ont utilisé des drones dans les conflits en Bosnie, Irak, Afghanistan, et dans la lutte contre le terrorisme mondial.

Situation actuelle des UAS

• Les drones, initialement développés à des fins militaires, ont révolutionné la technologie au cours des dernières décennies.
• Leur démocratisation rapide est due à la miniaturisation des composants électroniques et à la baisse des coûts de fabrication.
• Actuellement, les drones civils dominent le marché, utilisés comme outils de loisir et professionnels dans divers secteurs tels que l'agriculture, la sécurité publique et l'industrie.
• Les drones jouent un rôle majeur dans la société et l'industrie, notamment pour la surveillance environnementale, la cartographie, et le cinéma.
• Ils contribuent à une gestion plus efficace des cultures en agriculture, favorisant une agriculture durable.
• La prolifération des drones soulève des questions de sécurité, en particulier dans l'aviation civile, et les réglementations évoluent constamment.
• L'impact économique des drones est significatif, avec un marché en expansion rapide et des prévisions de plusieurs milliards de dollars.
• Les drones créent de nouvelles opportunités pour les entreprises dans les services de surveillance, la photographie aérienne et la livraison.
• Des disparités régionales existent dans l'adoption des drones, notamment en Afrique.
• En résumé, les drones sont une technologie émergente ayant un impact croissant sur divers aspects de la société et de l'industrie.

Eléments constitutifs d'un système aérien sans pilote

• La plupart des UAS comprennent un véhicule aérien sans pilote (UAV), des éléments humains, une charge utile, des éléments de contrôle et une unité de communication par liaison de données.
• Les versions militaires incluent une plate-forme de système d'armes et du personnel de soutien.
• Le véhicule aérien, ou UAV, est la partie aéroportée du système, pouvant être un avion à voilure fixe ou rotative.
• Il comprend des structures, des éléments aérodynamiques, des systèmes de propulsion, de contrôle, de communication, et des sous-systèmes de lancement et de récupération.
• Les gros UAV utilisent des moteurs à carburant, tandis que les petits utilisent des moteurs à essence ou électriques.
• UAS et UAV sont utilisés de manière interchangeable, bien qu'il y ait une préférence pour l'aéronef télépiloté (RPA) ou le véhicule télépiloté (RPV).
• La masse au décollage, l'envergure des ailes, la longueur, la vitesse d'endurance, le temps d'endurance, le poids du carburant, la puissance du moteur, la cylindrée du moteur, le poids du moteur et le poids de la cellule sont des facteurs de conception clés.
• La liaison de données est un sous-système essentiel pour la communication bidirectionnelle, comprenant une liaison montante pour contrôler l'UAS et une liaison descendante pour recevoir des données.
• Le système de liaison de données se compose d'une antenne au sol, d'une station de contrôle au sol, de l'UAS et d'un satellite.
• Deux modes de fonctionnement existent : l'exploitation en visibilité directe par radiofréquence et l'opération au-delà de la ligne de visée (BLOS).
• L'élément de commandement et de contrôle est le centre de l'exploitation de l'UAS, contrôlant des tâches telles que la mise à l'eau, le pilotage, la récupération et le traitement des données.
• Il utilise des sous-systèmes tels que l'état et les contrôles des drones, l'affichage et le contrôle des données, des affichages cartographiques, un pilote automatique, un terminal au sol et un ordinateur.
• Les parties les plus importantes sont le pilote automatique et le poste de contrôle au sol.
• Le pilote automatique permet un vol autonome, guidant le véhicule selon une trajectoire préprogrammée.
• Il exécute une routine de "liaison perdue" si le drone perd le contact avec la station de contrôle au sol.
• La station de commande au sol (GCS) varie en taille et en sophistication selon la catégorie de l'UAS.
• La charge utile fait référence au fret transporté par l'UAS et peut varier en taille, poids et fonctions.
• Les capteurs de télédétection et les systèmes de navigation sont essentiels pour les missions géospatiales.
• Les capteurs comprennent des capteurs électro-optiques (appareils photo), des capteurs infrarouges (régions NIR et TIR) et des capteurs laser (LiDAR).
• Les capteurs SAR nécessitent des drones de grande taille et sont principalement utilisés à des fins militaires.
• Les capteurs auxiliaires, tels que le GPS et l'IMU, sont utilisés pour déterminer l'emplacement et l'orientation de l'UAS.
• Les UAS offrent différents niveaux de précision GPS, avec des récepteurs à simple et à double fréquence.
• Les modes GNSS cinématique en temps réel (RTK) et cinématique post-traité (PPK) sont utilisés pour obtenir une précision de positionnement plus élevée.
• La centrale inertielle (IMU) mesure la vitesse, l'orientation et les forces gravitationnelles, aidant au contrôle du véhicule et à la géolocalisation.
• Le lancement et la récupération varient en complexité, nécessitant parfois un équipement de soutien spécialisé.
• L'élément humain est essentiel pour la sécurité et le succès de l'exploitation de l'UAS à partir de la planification de la mission jusqu'à la gestion de la charge utile.