Un des enjeux majeurs du tour du monde auquel s’attaque Solar Impulse avec le support d’Altran est la gestion des vols de longue durée, jusqu’à 120 heures sans escale, et des traversées océaniques de 7 000 voire 10 000 kilomètres. Sur ces longs parcours, l’avion solaire autonome Si2 rencontrera un nombre grandissant d’aléas potentiels, confronté à des situations météorologiques délicates car extrêmement variables. Et c’est au sol, au cœur de la Mission Control Center (MCC) , que sont tracées les routes de cette épopée hors du commun, grâce au système de calculs mathématiques développé par les équipes Altran.



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Ce sont ainsi entre 100 et 150 milliards de plans de vol possibles qui ont été analysés depuis 2014 : les mathématiques au service d’une des plus belles aventures du monde moderne.

Au sein de la MCC, l’équipe Flight Strategy d’Altran a pour rôle d’explorer les possibilités de vol et de construire des stratégies optimisées afin d’alimenter en continu le processus décisionnel supervisé par le Flight Director. Pour saisir les meilleures opportunités de décollage et assurer l’enchainement des vols en préservant les bonnes marges de sécurité et en évaluant les risques encourus, de nouveaux systèmes de simulation et de calcul ont été développés par Altran. Les solutions identifiées sont disséquées et discutées avec les trois autres équipes de spécialistes présentes dans la MCC : météorologues, contrôleurs aériens et ingénieurs de vol.

« Altran a développé des systèmes de calcul qui innovent par leur capacité à analyser de gigantesques masses de données météorologiques, mais aussi à anticiper précisément les paramètres de vol de l’avion, à chaque instant. Ceci permet alors à l’équipe Flight Strategy de construire et d’étudier la meilleure stratégie pour un vol donné, et de vivre ainsi le vol avant qu’il n’ait lieu », explique Philippe Salle, président-directeur général d’Altran.

Christophe Béesau, responsable Altran stratégie et prévision pour Solar Impulse, et son équipe d’experts Altran fournissent également les cartes et les graphiques qui sont intégrés au plan de vol opérationnel transmis au pilote, et alimentent en continu les écrans de contrôle de la MCC présentant la situation actuelle du vol et sa situation prévisionnelle, ce qui permet d’anticiper les éventuelles difficultés en éclairant la route.

Chaque stratégie de vol, précisément adaptée à un jour donné, peut être remise en cause d’heure en heure, en fonction des prévisions météorologiques, des contraintes du trafic aérien ou des dysfonctionnements éventuels de l’appareil. L’équipe Flight Strategy d’Altran est en charge des études de cas spécifiques, ce qui permet de disposer de plans de secours en un temps extrêmement réduit, et de les actualiser au fil de la progression de l’avion.

« Il faut assurer au pilote un niveau optimal de préparation et de sécurité, malgré des conditions extrêmes », précise Christophe Béesau.

Les mathématiques au service de l’anticipation maximale
Réduire les incertitudes est un travail de longue haleine. Avec un avion particulièrement sensible aux conditions météorologiques, la moindre variation peut avoir une influence significative sur les paramètres de vol. Qu’il s’agisse de l’épaisseur de la nébulosité à haute altitude, de la vitesse et de l’orientation exacte des vents, ou bien de l’humidité des masses d’air traversées, la stratégie de vol doit être construite pour maîtriser au mieux le risque de variation de ces paramètres critiques.

Depuis Edward Lorenz et son célèbre discours sur « l’effet papillon », on sait que la difficulté des prédictions météorologiques croît extrêmement rapidement avec l’horizon de prédiction. A cause de l’instabilité des systèmes d’équations différentielles qui régissent les phénomènes météorologiques, chaque jour gagné pour repousser l’horizon de prédiction nécessite donc, en théorie, des efforts considérables.

Pourtant, c’est sans utiliser de supercalculateurs qu’Altran a développé des systèmes de calcul adaptés aux besoins de Solar Impulse. En considérant le problème différemment, il est possible de faire apparaître d’autres équations et de focaliser l’effort de recherche pour faire parler les données afin d’en extraire une information cachée, et significative. Ainsi, il a par exemple été possible de développer une approche non conventionnelle du traitement de l’information, en considérant l’avion comme une sonde d’exploration des données météo futures, c’est-à-dire un raisonnement à l’inverse de la logique standard.

Ce renversement de paradigme offrait dès lors de nouvelles possibilités de traitement des données, conduisant aux réponses attendues. Une façon d’assurer encore quelques tours d’hélices d’avance au pilote, précieuse information au moment de monter dans le cockpit pour faire face aux éléments.

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