- Par Katie Milligan AFWERX
BASE AÉRIENNE DE WRIGHT-PATTERSON, Ohio (AFRL) – L’AFWERX Agilité Prime le programme a fait un autre pas en avant en décembre avec le premier vol téléguidé par le gouvernement d’un avion électrique à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL).
Le capitaine Terrence McKenna, pilote de réserve de l’Armée de l’air au sein du 370e Escadron d’essais en vol et responsable des essais et de l’expérimentation pour AFWERX Agility Prime, a participé à la formation de pilote en contrôle à distance (rPIC) sur l’avion Heaviside aux installations de Kitty Hawk Corporation à Palo Alto, en Californie, à partir de décembre. 13-17, 2021.
La formation a culminé avec le premier vol piloté à distance par le gouvernement d’un avion à décollage et atterrissage verticaux électriques (eVTOL) lorsqu’il a piloté avec succès le Heaviside via le système Buddy Box. Ce premier vol d’aviateur a démontré une autre étape clé de la collaboration.
Kitty Hawk, en partenariat avec Agility Prime, évalue un programme de formation pour leur avion eVTOL sans pilote, le Heaviside. Les plus de 15 années d’expertise de McKenna dans le pilotage d’avions habités tels que le C-5 et le T-38, ainsi que dans la conception, le développement et les essais de systèmes d’aéronefs habités et de petits aéronefs sans pilote (sUAS) en tant qu’ingénieur civil, ont aidé l’équipe d’ingénieurs de Kitty Hawk à affiner à la fois leur produit et leurs procédures de formation.
Kitty Hawk : S’appuyer sur l’héritage des Frères Wright
Kitty Hawk Corporation a été fondée en 2010 par Sebastian Thrun et est soutenue par Larry Page, cofondateur de Google. Leurs séries d’avions Heaviside ne sont que plusieurs dans une gamme de plus de 20 prototypes eVTOL différents. Kitty Hawk a son siège social à Palo Alto, en Californie, et y effectue une grande partie de ses tests. En juillet 2021, l’USAF a accordé l’approbation de navigabilité de Kitty Hawk, permettant à l’entreprise de profiter d’opportunités de tests supplémentaires grâce à un partenariat avec Agility Prime.
Josh Lane, ingénieur d’essais en vol (ETP) pour Agility Prime, a commencé à travailler avec Kitty Hawk en mars 2021 et a collaboré avec Kitty Hawk pour élaborer des plans d’essais à l’appui de leurs essais de prototypes et de leurs objectifs de commercialisation.
En se concentrant sur la partie 23 révisée de la Federal Aviation Administration (FAA), les normes de sécurité et les exigences de certification de type pour les petits aéronefs, et d’autres parties potentiellement pertinentes du Code des règlements fédéraux, les entreprises eVTOL comme Kitty Hawk ont acquis une meilleure compréhension des exigences auxquelles elles devraient se conformer pour obtenir la certification de type. Cependant, Lane a expliqué que la voie vers la certification des eVTOLs est un processus continu et collaboratif.
”Ce sont de nouveaux modèles qui ne correspondent pas au moule de la FAA, et il n’y a pas un ajustement à 100% dans les cas de certaines de ces entreprises, donc il y a beaucoup d’engagement pour obtenir ce chemin vers un avion certifié de la FAA », a déclaré Lane. « Ils utilisent des pièces de base et travaillent avec la FAA pour déterminer quelle est cette base de certification et quels domaines doivent être ajustés et abordés.”
McKenna a acquiescé en disant“ « Agility Prime est en train de déterminer comment nous abordons l’entraînement pour ces types d’avions. C’est un tout nouveau stade.”
L’avion Heaviside
Nommé en l’honneur de l’ingénieur, physicien et mathématicien anglais Oliver Heaviside, le Heaviside est le modèle volant actuel de Kitty Hawk. La société a travaillé sur plusieurs itérations de ce véhicule et en est aux étapes de planification pour la prochaine.
Le Heaviside a été déployé pour la première fois en 2019 après près d’une décennie de développement. La masse maximale au décollage de cet avion est d’environ 880 livres, ce qui permet à un passager d’environ 176 livres. Heaviside peut voyager à une vitesse d’environ 180 milles à l’heure, mais surtout, il reste silencieux: seulement environ 35 décibels à 1 500 pieds au-dessus du niveau du sol, ce qui est légèrement plus fort qu’un murmure et environ 100 fois plus silencieux qu’un hélicoptère. De plus, Heaviside a démontré 237 transitions entre le vol stationnaire et le vol avancé, ainsi qu’une portée de 100 miles sur une seule charge.
Heaviside tire parti de plusieurs technologies avancées, telles que la Propulsion Électrique Distribuée (DEP), car cet avion dispose de huit hélices entièrement électriques. De plus, Lane explique que Kitty Hawk a perfectionné son utilisation des capacités de vol automatisées via sa station de contrôle au sol (GCS); les ingénieurs peuvent télécharger un plan de vol, indiquant au véhicule de voler vers certains endroits, et le Heaviside peut effectuer l’intégralité du profil de vol sans intervention humaine.
Cependant, une caractéristique d’entraînement du Heaviside est la configuration de la boîte de contact, qui est une télécommande secondaire câblée à une manette principale. Ce système est destiné à l’utilisation d’un instructeur et d’un étudiant exerçant les fonctions de pilote externe en mode de vol manuel; le stagiaire manipule et exploite l’aéronef tandis que l’instructeur assure la supervision et le soutien.
Le système Buddy Box fonctionne un peu comme une voiture d’éducation du conducteur: l’instructeur de conduite est sur le siège passager et permet à l’étudiant de conduire manuellement le véhicule, mais est finalement en contrôle total et capable de freiner si nécessaire. De même, pour une configuration de boîte de contact, l’instructeur peut remplacer toute direction que le commandant de bord à distance (rPIC) donne à l’avion à partir du contrôleur principal.
Les modèles Heaviside et futurs ne feront pas appel à un pilote externe pour les opérations de vol, mais l’utilisation de cette méthode de formation offre désormais la possibilité d’un retour d’information plus immédiat et qualitatif sur l’avion, tout en élaborant un programme de formation pour l’opérateur GCS.
Entraînement avec le capitaine Terrence McKenna
Bien que le plan de formation actuel pour le Heaviside comprenne un cours de familiarisation de cinq jours et un cours de qualification rPIC de 12 jours, McKenna n’a participé qu’à des éléments du cours de familiarisation.
Kitty Hawk utilise des techniques telles que la formation basée sur des scénarios (SBT), qui est dérivée des Normes de certification des aviateurs (ACS) de la FAA et place l’élève dans des situations réalistes afin de compléter chaque objectif de la leçon. De plus, Kitty Hawk utilise une notation centrée sur l’apprenant, permettant aux étudiants d’évaluer leurs propres performances lors d’une conversation ouverte avec leur instructeur.
Agility Prime a choisi McKenna pour participer à cette formation parce qu’il remplissait les conditions préalables requises pour les stagiaires de Kitty Hawk, qui comprennent la possession d’une qualification de pilote militaire ou d’un certificat FAA Part 107 et 61. Grâce à une approche par blocs de construction, les étudiants doivent également démontrer leurs compétences en pilotage d’avions télécommandés (RC) plus petits, tels que les avions à voilure fixe et les quadrirotor, avant d’obtenir leur diplôme au Heaviside.
Au cours de la semaine en Californie, McKenna s’est principalement concentré sur les tâches du pilote externe, volant en mode manuel plutôt qu’en vol automatisé et exploitant le GCS. Les jours 1 et 2 étaient axés sur les universitaires au sol, y compris la formation en simulation, les listes de contrôle en amont et l’exposition aux CGC du Heaviside. Le mauvais temps a maintenu l’avion au sol, mais McKenna a rapporté une journée productive d’examen des opérations et de discussion sur l’élaboration du programme.
Puis, le jour 3, après avoir effectué plusieurs vols sur des avions RC plus petits, McKenna a piloté avec succès le premier vol USAF d’un véhicule sponsorisé par Agility Prime, naviguant dans le ciel du Heaviside en tant que pilote externe sur le site d’essai de Kitty Hawk. À la fin de la journée, McKenna avait effectué 3 vols réussis, se concentrant sur les manœuvres verticales, le décollage et l’atterrissage, la manipulation sur tous les axes, le vol stationnaire automatique et le vol manuel.
McKenna a expliqué que le fait d’être pilote externe permet aux pilotes de se faire une idée de ce dont l’avion est capable lorsqu’il se déplace dans le ciel.
”C’est un paradigme différent pour l’exploitation de l’avion », a déclaré McKenna. « Une chose cruciale que le contrôleur RC vous permet de faire qu’une approche basée sur une station entièrement sans pilote ou entièrement contrôlée au sol ne le fait pas est [d’acquérir] cette intuition sur les caractéristiques de vol de l’avion qui sont si importantes [pour l’emploi opérationnel].”
Les jours 4 et 5 ont conclu la semaine par la formation de McKenna sur le vol à voilure fixe, les transitions aller et retour vers le vol vertical et les profils complets de vol. McKenna a fait état d’une satisfaction enthousiaste à l’égard des méthodes d’entraînement testées par Agility Prime, AETC Det 62 et Kitty Hawk.
”Je me sens très confiant dans la formation [comprenant] des études préalables, des universitaires au sol, des travaux de simulation et des vols de substitution pour nous amener à ce stade », a déclaré McKenna.
Élaboration de programmes en partenariat avec le détachement 62 de l’AETC
Bien que McKenna ait effectivement appris à piloter à distance le Heaviside, un objectif crucial de l’exercice d’une semaine était d’évaluer et d’améliorer le plan d’entraînement lui-même pour les opérations futures.
”L’objectif principal est d’aider à développer en collaboration des programmes de cours pour ces plateformes avec Kitty Hawk et notre détachement de l’AETC [Det 62] », a déclaré McKenna.
Pour surveiller et évaluer le processus de formation de McKenna, le Commandement de l’éducation et de la formation aériennes (AETC) a envoyé du personnel du Det 62 pour lui donner son expérience de l’élaboration de plans de formation au pilotage. L’équipe Det 62 a travaillé en étroite collaboration avec Kitty Hawk et l’équipe de test Agility Prime pour rédiger un programme initial pour McKenna pour les tests et la formation. L’équipe s’est coordonnée avec les analystes de Kitty Hawk, ainsi qu’avec Agility Prime, pour observer, collecter des données, examiner les processus de formation et effectuer des débriefs détaillés en cours de route. De plus, Brittney Tough, directrice principale de la formation en vol de Kitty Hawk, a également apporté des connaissances et une expérience étendues à la table et a servi d’atout aux équipes d’essais en vol du gouvernement.
”Il y a une opportunité entre les militaires et les civils d’apprendre les uns des autres sur les bonnes pratiques et les approches en matière d’élaboration de plans d’entraînement », a déclaré Lane. « Je suis certain qu’il y aura de l’apprentissage dans les deux sens.”
Se réjouissant de l’utilité militaire potentielle du Heaviside, Lane a exprimé la vitalité de la présence et de la contribution de l’AETC au projet.
”C’est énorme que l’AETC ait envoyé ce détachement, et ils font ce travail précoce pour réduire les risques et ouvrir la voie à l’intégration d’un ou plusieurs des systèmes de ces entreprises dans une utilisation militaire, et essayer de s’assurer que cela soit aussi transparent que possible », a déclaré Lane.
Lane et McKenna ont tous deux souligné l’importance de l’implication précoce d’Agility Prime et de sa coopération avec l’industrie afin d’accélérer le développement du marché de l’eVTOL.
”Il y a trois jambes au tabouret: l’entraînement, l’avion lui-même et la logistique pour le soutenir », a expliqué Lane. « L’objectif typique est d’avoir votre système de formation en place, de sorte que lorsque vous mettez en place un système, vous ayez des personnes prêtes à l’utiliser.”
McKenna a parlé du succès de l’engagement précoce de la Force aérienne grâce à Agility Prime avec des sociétés eVTOL comme Kitty Hawk.
“Cette interaction porte ses fruits et elle continue de croître”, a-t-il déclaré. « De première main, j’ai vu que l’interaction se révélait fructueuse aux deux extrémités.”
Autres succès : BVLOS Flight et FlyOhio
Le premier vol piloté par l’USAF d’un eVTOL s’appuie sur les faits saillants et les jalons récents du programme Agility Prime. Le Nov. Le 10 novembre 2021, Kitty Hawk a effectué avec succès son premier vol au-delà de la ligne de visée visuelle (BVLOS) lors de l’Ohio Advanced Air Mobility Showcase, organisé par FlyOhio, à l’aéroport municipal de Springfield-Beckley, près de la Base aérienne Wright-Patterson.
”L’Armée de l’air a été un partenaire solide pour nous alors que nous rapprochons les eVTOLs d’être prêts pour le vol humain », a déclaré Sebastian Thrun, PDG de Kitty Hawk. “ En Ohio, nous avons franchi une étape importante qui fait de nous le premier fournisseur d’UAM à piloter un avion téléguidé BVLOS dans un espace aérien non restreint.”
En utilisant SkyVision, un système de détection et d’évitement au sol développé par le Laboratoire de recherche de l’Armée de l’Air, en collaboration avec le Département des Transports de l’Ohio (ODOT), Kitty Hawk a manœuvré Heaviside en toute sécurité parmi d’autres vols habités.
« Les tests de Heaviside BVLOS constituent un excellent exemple de l’objectif d’Agility Prime de s’associer à l’industrie et de fournir un accès aux ressources clés des tests gouvernementaux, telles que SkyVision, et [cette] expertise continue de contribuer à faire progresser l’industrie des EVTOLS commerciaux”, a déclaré le colonel Nathan Diller, directeur d’AFWERX.
Les Objectifs et l’Impact de Heaviside sur l’Écosystème
L’utilité du Heaviside s’étend à la fois au monde commercial et au monde militaire. Kitty Hawk espère fournir un service de taxi aérien commercial, mais leur eVTOL présente une multitude d’opportunités pour un usage civil et gouvernemental.
À terme, Kitty Hawk espère réduire les coûts avec son véhicule, rendant le covoiturage aérien plus accessible et abordable pour la population en général.
McKenna a noté que les cas d’utilisation potentiels de l’armée et de l’industrie se chevauchent largement pour le Heaviside: l’avion pourrait transporter du personnel blessé, évacuer des personnes de territoires hostiles, livrer du fret ou des premiers soins, rendre les services médicaux d’urgence plus accessibles dans les zones rurales ou les villes congestionnées, et aider aux opérations de lutte contre les incendies ou de recherche et sauvetage, parmi de nombreux autres scénarios possibles.
”Ce que nous essayons de faire, c’est de développer un pipeline d’entraînement dans la Force aérienne pour comprendre ces types d’aéronefs », a déclaré McKenna. « Si nous pouvons obtenir une équipe d’expérimentation conjointe de l’armée de l’air et de l’industrie, nous pouvons maintenant ouvrir l’ouverture sur les engagements pour ces types d’avions de manière spectaculaire.”
Quelle que soit la façon dont ces véhicules sont utilisés après la certification, Lane a attiré l’attention sur l’aspect pratique de la mise en œuvre des avions eVTOL dans la société. Bien que Prime se concentre sur la façon dont le Heaviside et ses concurrents affectent le Système d’espace aérien national (NAS), la nouvelle technologie eVTOL aura un impact sur l’ensemble de l’écosystème de l’aviation.
”De manière plus simpliste, ce ne sont pas que des avions; ce sont ces systèmes aériens et l’ensemble de l’écosystème dans lesquels ils vont voler et qui doivent les soutenir », a déclaré Lane. “Il y a des activités de recherche et de test en cours pour développer, améliorer et renforcer le Système d’espace aérien national (NAS) afin que nous puissions commencer à intégrer ces nouvelles capacités.”
Dans l’ensemble, McKenna et Lane ont salué le travail d’équipe nécessaire pour réaliser ce vol d’étape.
”Nous établissons l’interaction et les processus pour nous assurer que tout est vérifié et approuvé et fait de manière sûre », a déclaré McKenna. » C’est un excellent moyen d’accélérer l’innovation, de soutenir l’industrie et de la suivre. Cela a été un excellent effort d’équipe, et je suis ravi de la façon dont cela s’est réuni.”
