Les méthodes de test pour les drones aident à mettre en pratique une règle cruciale pour des vols sûrs au-dessus des personnes

Les méthodes de test développées à Virginia Tech sont les suivantes premier à être accepté par la Federal Aviation Administration pour démontrer la conformité aux nouvelles réglementations pour une capacité cruciale pour le développement de l’industrie des drones: la capacité de faire voler ces avions au-dessus des personnes.  

La publication par la FAA à la fin de l’année dernière d’une règle pour les vols au-dessus des personnes était un indicateur de progrès attendu depuis longtemps dans un secteur où la capacité technologique a généralement dépassé les approbations réglementaires. L’acceptation officielle des méthodes d’essai – connues dans l’industrie comme un moyen de conformité — ajoute une valeur pratique à la signification symbolique de la règle. 

”La règle a permis de comprendre ce qui est nécessaire pour opérer sur les personnes », a déclaré Tombo Jones, le directeur du Partenariat Aéronautique Mid-Atlantique de Virginia Tech, un site d’essai de drones désigné par la FAA. « Mais pour utiliser la règle, vous avez besoin d’un processus solide pour démontrer que vous répondez à ces exigences. C’est ce que fournit ce moyen de conformité, qui permettra d’utiliser les drones de manière efficace et sûre pour un plus large éventail d’opérations.”

Cela renforce également la position de Virginia Tech à la pointe de l’intégration des drones, alors que le paradigme réglementaire de l’industrie évolue pour permettre aux vols de devenir plus routiniers.

Ce travail est la dernière victoire d’une collaboration de longue date entre le site d’essai, connu sous le nom de MAAP, et des experts en biomécanique des blessures dans le Département de Génie Biomédical et de Mécanique. Les deux groupes reconnus au niveau national ont décidé de mettre en commun leur expertise étudier les risques d’impacts humains des drones peu de temps après la publication par la FAA de son premier ensemble de règles sur les drones commerciaux en 2016 — une réglementation qui interdisait explicitement les vols au-dessus des personnes.

L’interdiction a été un point d’achoppement constant pour l’industrie, car le fait de devoir éviter de survoler quiconque au sol est un handicap important pour de nombreuses applications par ailleurs idéales pour les petits drones. (Imaginez la photographie de mariage, par exemple, ou les opérations de livraison en zone urbaine.) C’est également un élément de construction crucial pour voler au-delà de la ligne de visée visuelle, un autre objectif de l’industrie: Si vous ne pouvez plus voir le drone, vous ne pouvez pas garantir qu’il n’y a pas de personnes en dessous.

La FAA a accordé des dérogations à cette disposition lorsqu’un exploitant a fait une preuve convaincante que ses vols prévus étaient à faible risque. Ces dérogations ont permis à l’industrie de se développer — et, surtout, ont stimulé la recherche sur des méthodes d’essai efficaces — mais chaque dérogation ne s’appliquait qu’à un ensemble restreint de circonstances. Chaque nouveau type d’opération nécessitait une dérogation distincte.  

La nouvelle règle a balayé la majeure partie de la paperasserie qui caractérisait le système de dérogation en établissant une norme claire et universelle liée à la gravité de la blessure. Si un drone ne causait manifestement pas de blessures au-dessus d’un certain niveau, il pourrait survoler des personnes. (Il y a encore quelques limites liées au survol de grands groupes.)

« La transition de l’exploitation via des dérogations à l’exploitation en vertu d’une règle signifie que vous n’avez plus à demander à la FAA la sécurité de chaque opération au cas par cas”, a déclaré Jones.  » Il est considérablement plus efficace d’évoluer vers des opérations plus ambitieuses. Cela réduit également le risque commercial pour les fabricants de drones: Avoir une norme claire fournit une certaine assurance qu’il existe une voie bien définie pour pouvoir fonctionner.” 

La FAA a publié un moyen de conformité avec la règle: Une formule simple qui utilisait la masse et la vitesse d’un drone pour calculer l’énergie cinétique totale que l’avion pouvait transférer à une personne lors d’un impact — une métrique corrélée à la gravité d’une blessure potentielle.  

L’ingénieur en chef du MAAP, Robert Briggs, a déclaré que la formule peut établir une limite supérieure de risque sans avoir à effectuer de tests — mais les hypothèses sous-jacentes qu’elle utilise empêchent également la plupart des drones de respecter la norme.

« Cette hypothèse est que votre drone agit comme un objet rigide – que lorsqu’il impacte une personne, il n’y a pas de frangibilité, pas de déformation, pas de dynamique complexe. Pour certains drones, cela peut être une hypothèse valable, mais pour beaucoup d’entre eux, ce n’est pas le cas ”, a-t-il déclaré.

Lors d’un impact réel, un drone peut se déformer, se fissurer, voire se briser complètement en morceaux. Ces faiblesses structurelles sont souvent intégrées à la conception, car elles dissipent une partie de l’énergie cinétique qui, autrement, serait transférée à tout ce que l’avion toucherait. 

Cette énergie cinétique perdue fournit la latitude dont la plupart des drones commerciaux auront besoin pour répondre à la norme définie par la règle. Les méthodes de test de Virginia Tech démontrent la quantité d’énergie qu’un drone particulier est susceptible de transférer dans des conditions réalistes, et comment cela se compare à un objet rigide avec un seuil d’énergie cinétique spécifié. 

Ces méthodes reposent sur des années de travail du MAAP et du groupe de chercheurs en biomécanique des blessures dirigé par Steve Rowson, professeur agrégé de génie biomédical et de mécanique à Virginia Tech. Le partenariat a permis de combiner l’expérience de MAAP en matière d’évaluation des risques dans les opérations de drones, qui a permis de recueillir de nombreuses données sur la façon et les raisons pour lesquelles un impact pourrait se produire, et les techniques très réputées de Rowson et de ses collègues pour recréer des impacts en laboratoire et corréler les caractéristiques d’impact au risque de blessure. La fusion de leur expertise a permis des réalisations marquantes, notamment première dérogation nationale pour les opérations de drones au-dessus des personnes et le première certification de transporteur aérien par drone

Les moyens de conformité élargissent les tests hautement spécialisés nécessaires pour des dérogations spécifiques en procédures robustes et généralisables qui peuvent être appliquées à une gamme d’aéronefs et à une variété d’opérations. 

Maintenant qu’il est accepté, Virginia Tech peut travailler avec des candidats tels que des fabricants de drones pour concevoir et effectuer des tests pour des modèles individuels d’aéronefs — le demandeur soumettra les données de test à la FAA dans le cadre d’une déclaration de conformité à la nouvelle règle. Dans le processus, les tests continueront d’élucider ce qu’il faut pour survoler les gens en toute sécurité.

”Nous abordons vraiment cela comme un exercice d’apprentissage », a déclaré Briggs. « Alors que nous commençons à mener ces tests avec diverses entreprises, nous allons en apprendre beaucoup sur la gravité potentielle des blessures causées par les petits drones, y compris la façon dont ils évoluent en fonction de la taille et de la conception.”

En fin de compte, ces informations favoriseront la conception et les pratiques opérationnelles des aéronefs plus sûres et aideront à orienter la réglementation fondée sur des données probantes. 

”Le MAAP existe pour informer la réglementation“, a déclaré Briggs, « L’un de nos principaux objectifs est d’informer les réglementations qui créeront un espace aérien national plus sûr — et cela inclut les personnes au sol.”