Des drones pour calibrer les PAPI d’ADP

Un drone a récemment réalisé le calibrage des PAPI (indicateur de pente d’approche) de deux pistes à Roissy CDG. Une première. Approuvée par la DGAC, cette technologie développée par une start up espagnole est moins coûteuse et plus précise. Le Groupe ADP souhaite l’étendre à Orly et au Bourget d’ici la fin de l’année.

Une nuit de juillet 2018, l’opération a été bouclée en moins de trois heures sur les pistes 09R, 09L, 27R et 27L de la zone Nord de l’aéroport Paris-Charles-de-Gaulle. Deux des quatre pistes sont quotidiennement fermées pour préserver les riverains du bruit et permettre leur maintenance. Les vols cargos sont cantonnés à l’opposé sud de la plate-forme aéroportuaire, suffisamment éloignés pour que le drone travaille en toute sécurité.

Le PAPI : cet ingénieux système optique

Le PAPI (Precision Approach Path Indicator) fonctionne grâce à quatre unités lumineuses séparées et alignées horizontalement. Chaque bloc est équipé d’une lentille avec un filtre rouge et blanc. Lorsque le plan de descente est idéal, les pilotes voient les deux unités de gauche blanches, les deux autres sur la droite sont rouges. Si l’avion est trop bas toutes les lampes sont rouges.

Pour composer ce codage couleur et permettre la transition lumineuse, chaque lentille est calée sur un angle correspondant au plan d’approche idéal (5% dans la plupart des cas). Mais le système peut parfois se dérégler, par exemple suite à un choc ou le souffle d’un réacteur. Une histoire de millimètres le plus souvent. Grâce à une clé, on peut régler l’inclinaison du PAPI en vissant le pied qui le soutient.

Quand le drone devient l’œil du pilote

Le drone est positionné à environ 400 mètres du PAPI dans l’axe de la piste. Une distance nécessaire pour observer une transition nette des lampes. Il décolle verticalement à moins d’une centaine de mètres du sol et reste en vol stationnaire. Le vol s’effectue par alternance de petites montées et descentes devant chaque unité.

Ainsi il détecte instantanément la transition rouge ou blanc grâce à une caméra pointée vers le PAPI. Toutes les informations, principalement les angles à corriger, sont télétransmises en direct sur un ordinateur. Un seul vol suffit. L’opération prend cinq minutes pour chaque lampe. Au sol, le technicien d’ADP n’a plus qu’à régler si besoin l’inclinaison du PAPI.

« Cette technique innovante est un atout considérable pour une plateforme avec beaucoup de contraintes d’exploitation comme Paris-Charles de Gaulle » explique Sébastien Couturier, le responsable du pôle innovation du Groupe ADP. « Elle ne perturbe pas le trafic aérien, les informations sont obtenues immédiatement. Le PAPI est calibré en une vingtaine de minutes. C’est aussi un atout financier car l’opération coûte environ 5.000 euros ». Soit quatre fois moins chère qu’avec un avion.

Quand le drone remplace l’avion et la nacelle élévatrice

Car l’avion, le plus souvent un Beech de l’ENAC (utilisé aussi pour calibrer les systèmes ILS) mobilise un équipage et un technicien à bord. Au sol, deux techniciens du Groupe ADP sont en contact radio avec l’avion, ils reçoivent les informations nécessaires pour calibrer le PAPI. « Cette méthode à près de 20.000 euros le calibrage est aujourd’hui inadaptée sur une plateforme comme Paris-Charles-De-Gaulle. D’ailleurs on ne l’utilise plus », précise Sébastien Couturier.

Depuis dix ans, le Groupe ADP utilise une autre technique homologuée, celle de la nacelle élévatrice. Dans l’axe de la piste, celle-ci transporte un technicien, équipé d’une radio, il informe le géomètre au sol à chaque transition observée. Ce dernier (positionné au niveau du PAPI) va déterminer par trigonométrie avec sa mire la hauteur, la cotangente et donc l’angle correspondant à la transition lumineuse. Là aussi, l’opération mobilise du personnel et elle prend du temps, notamment pour acheminer la nacelle en bout de piste. Le drone, lui, réalise la totalité de l’opération seul, ou presque puisqu’il est télé piloté.

Une technologie venue d’Espagne

Basée à Madrid, la startup Canard Drone a fait de l’inspection et de la maintenance par drone des moyens d’aides à la navigation aérienne sa spécialité. « Nous l’avions détectée en 2016 aux rencontres « Hello Tomorrow » à Paris où elle a reçu un prix de l’innovation pour son développement de cas d’usages de drones en milieu aéroportuaire. Elle fait aujourd’hui partie intégrante de nos procédures de maintenance » explique Sébastien Couturier.

Et comme le précise Sergio Lopez Varela, CEO de Canard Drone « le Matrice 200 ou 600 de DJI utilisé n’est qu’un simple outil ! Notre métier, c’est de développer des solutions intégrées. Nous sommes les seuls à le faire. » Le drone est guidé grâce à une balise au sol de type RTK, un système de navigation et de positionnement de haute précision. Il transmet à un logiciel toutes les informations d’une précision inégalée.

« Notre technologie permet aujourd’hui de calibrer un PAPI sans intervention humaine. Le télépilote appuie sur un bouton pour faire décoller le drone. Les transitions lumineuses sont détectées automatiquement » détaille Sergio Lopez Varela. La présence du télépilote reste toutefois obligatoire conformément à la réglementation actuelle.

Des mois de discussions pour faire accepter cette méthode

Pour les autorités aéroportuaires et les services techniques de l’aviation civile (STAC), il a fallu dans un premier temps démontrer que la technologie est capable de remplacer la nacelle. En décembre 2017, un essai sur une piste de CDG fut concluant.

Le drone vole obligatoirement à vue dans un périmètre de 50 mètres maximum autour du télépilote. S’il sort de cette zone, il est programmé pour revenir automatiquement se poser. Un aéroport est toutefois un cas particulier et le calibrage du PAPI par drone est pour le moment approuvé uniquement sur le pôle de Paris-Charles de Gaulle depuis juillet 2018 et pour une durée de dix ans.

« Nous avons développé une procédure de sécurité avec ADP et la DGAC. Nous leur avons aussi expliqué les algorithmes du logiciel » précise Sergio Lopez Varela. « Dès le début, la DGAC s’est associée au projet, rendu possible également grâce à l’implication des équipes opérationnelles du Groupe ADP en charge des aires aéronautiques. Ce fut très constructif même si cela reste très lourd à organiser. En fait, il s’agit plus de contrainte opérationnelle que règlementaire. A chaque opération, une étude de risque est réalisée (tous les risques ont été étudiés). Au démarrage la technologie de calibrage était expérimentale, puis nous avons bénéficié d’un protocole entériné par la Direction de l’aviation civile », explique Sébastien Couturier. Comme par exemple l’inspection du toit des passerelles d’embarquement de l’A380. « On peut imaginer à terme une flotte de drones autonomes pour réaliser nos missions de maintenance ».

Canard Drone est dans les rangs pour tous ces projets. La start up espagnole a aussi mis au point le premier récepteur de radiofréquence pour drone permettant notamment de calibrer un système d’atterrissage aux instruments ILS. Mais pour cela il faut « lâcher » le drone bien plus loin (une trentaine de kilomètres de la piste) pour simuler une approche. Il faudra selon Canard Drone attendre 2 à 3 ans pour faire approuver une telle technologie par les autorités.

Jérôme Bonnard