Septembre/Octobre 2022 – Exploration des configurations de cockpit à l’intérieur des avions eVTOL de nouvelle génération – Systeme io

Septembre/Octobre 2022 – Exploration des configurations de cockpit à l’intérieur des avions eVTOL de nouvelle génération – Systeme io


Pour les avions à décollage et atterrissage verticaux électriques (eVTOL), la certification semble se profiler à l’horizon. De nombreux développeurs eVTOL de premier plan prévoient de certifier leurs avions dans les prochaines années. Tout en continuant à développer et à tester ces nouveaux avions, ils finalisent les conceptions et les configurations des véhicules.

Les rendus et les photos de l’extérieur de ces avions eVTOL sont généralement publiés, mais on en sait moins sur ce qui se passe à l’intérieur, et en particulier sur ce à quoi ressemblera l’avionique à l’intérieur du cockpit d’un eVTOL.

Les conceptions d’avions eVTOL combinent des composants d’avions à voilure fixe et d’hélicoptères conventionnels tout en incluant certains aspects innovants. La transition entre les modes de vol vers l’avant et de vol vertical et l’utilisation de l’énergie électrique signifient que les cockpits des avions eVTOL seront différents de ceux que l’on trouve dans les avions d’aujourd’hui.

Les développeurs doivent déterminer comment configurer au mieux les cockpits eVTOL, à quoi ressemblera la formation pour les opérateurs de ces véhicules et comment afficher efficacement des informations au pilote telles que le mode de vol et les niveaux de puissance de la batterie.

L’eVTOL de Joby « utilise un système de contrôle de vol unifié, basé sur 30 ans de recherche qui ont abouti à l’architecture du cockpit du F-35B, pour combiner le vol vertical et le vol de croisière dans la même interface de contrôle », a déclaré Greg Bowles, chef du gouvernement. et Affaires Réglementaires chez Joby. Il a noté que le développement de leur avion s’appuie sur les leçons tirées des premiers avions à décollage et atterrissage verticaux (VTOL), comme le jet Harrier.

Joby a sélectionné le G3000 de Garmin pour son poste de pilotage eVTOL. Joby Aviation

L’une des priorités de Joby est de concevoir l’expérience du pilote pour qu’elle présente une charge de travail nettement inférieure à celle des avions traditionnels. Cela a été un objectif clé dès les premières phases de conception, a déclaré Bowles.

La conception du cockpit de l’avion, et en particulier les commandes de vol unifiées, sont destinées à faciliter la transition pour les pilotes familiarisés avec le pilotage d’avions ou d’hélicoptères conventionnels. Bowles confirme que la plupart de l’avionique et des affichages seront familiers aux pilotes certifiés.

« Au cœur de la conception du système de commandes de vol Joby et du cockpit, nous nous sommes concentrés sur la garantie que les pilotes peuvent se concentrer davantage sur la prise de décision de niveau supérieur », a-t-il ajouté. « Nous continuons à effectuer de nombreux tests de facteurs humains avec un groupe diversifié de pilotes. »

Comparé à certains aéronefs VTOL qui peuvent être plus difficiles à exploiter, l’eVTOL de Joby utilise la même entrée de commande pour accélérer, ralentir et tourner tout au long du domaine de vol. L’avion utilise également la même entrée de commande pour monter et descendre.

En rendant les commandes de vol plus faciles à gérer que celles des hélicoptères traditionnels, les pilotes de l’eVTOL de Joby pourront se concentrer sur le maintien de la sécurité en vol.

Joby a révélé en 2021 qu’ils avaient choisi le poste de pilotage G3000 de Garmin pour s’intégrer à leur eVTOL. Selon Bowles, le G3000 « offre des capacités améliorées pour optimiser le service de mobilité aérienne grâce à une intégration étroite avec l’ordinateur de mission du véhicule et à la personnalisation des indications d’affichage du guidage de vol ».

Joby s’est associé à Garmin pour intégrer des informations spécifiques à leur eVTOL « dans une interface d’affichage que les pilotes traditionnels trouveront familière et facile à naviguer », a expliqué Bowles.

Au fur et à mesure que l’entreprise progresse dans la phase de développement, Joby a recueilli les commentaires des pilotes militaires sur ses supports de formation initiale des pilotes dans le cadre du partenariat de l’entreprise avec le programme Agility Prime de l’US Air Force.

Un autre développeur eVTOL de premier plan, Archer Aviation, a révélé le nom de son avion de production «Midnight» en août. Archer a mené des essais en vol et développé avec son modèle de banc d’essai, appelé Maker.

Archer’s Maker eVTOL a effectué son premier vol en décembre de l’année dernière. Archer Aviation

Le Midnight eVTOL utilisera une stratégie de contrôle de vol similaire aux commandes unifiées du F-35, a déclaré un représentant d’Archer à Avionics dans un communiqué envoyé par courrier électronique. « Du point de vue du pilote, les entrées de commande seront les mêmes, que ce soit en vol stationnaire ou en vol vers l’avant », a déclaré le porte-parole d’Archer.

Les priorités de l’entreprise pour la conception du cockpit de son eVTOL incluent la certification, la sécurité et une conception cohérente en ligne avec le reste de la cabine. Le représentant a noté que la conception de l’avion aborde également les défis inhérents à la création d’un avion pour les environnements qui nécessitent des décollages et des atterrissages conventionnels à voilure fixe ainsi que des capacités VTOL.

La disposition physique du poste de pilotage, les commandes et les écrans présentés dans l’eVTOL d’Archer seront similaires à ceux des avions d’aujourd’hui, selon le représentant. « Les instruments de vol et de navigation seront également similaires », ont-ils ajouté. « Cependant, en raison de l’utilisation de batteries pour alimenter le vol, les instruments et les limitations du type de moteur traditionnel seront différents des avions en service d’aujourd’hui. »

Le personnel d’Archer comprend un spécialiste des facteurs humains avec une expertise dans la certification, la convivialité des écrans, les contrôles, la logique du système, la charge de travail et la connaissance de la situation, en plus de choses comme l’entrée, la sortie et la sortie d’urgence. Pour le développement et la certification, l’équipe d’Archer utilise les évaluations d’utilisabilité du système multipilote (MPSUE).

Le pilote en chef d’Archer et le responsable de l’ingénierie des facteurs humains ont participé à la conception non seulement de l’aménagement du poste de pilotage et de la cabine, mais également de l’affichage et des commandes. « (Ils) travaillent avec les concepteurs, les ingénieurs système et les ingénieurs de sécurité des systèmes pour identifier les alertes et les contrôles appropriés et pour concevoir les pages d’affichage des systèmes selon les besoins », a déclaré le représentant d’Archer.

La taille et le poids sont deux des facteurs les plus importants pris en compte par Archer dans le choix des fournisseurs pour les écrans et les commandes de Midnight. Les facteurs humains ont également joué un rôle dans la disposition des équipements dans le poste de pilotage pour optimiser la lisibilité des informations et la portée des commandes.

Markus, pilote d’essai principal pour le programme de développement de jets eVTOL de Lilium, est assis dans le cockpit. Lilium

Le développeur allemand d’eVTOL, Lilium, a utilisé l’expertise d’Honeywell dans les systèmes de contrôle de vol pour développer le Lilium Jet. En plus de fournir le système de contrôle de vol pour l’eVTOL de Lilium, « Honeywell fournira notre système avionique intégré de prochaine génération, qui fournira une interface utilisateur simplifiée pour que le pilote pilote le Lilium Jet », a partagé un porte-parole de Lilium avec Avionics.

Le porte-parole de Lilium a commenté : « Du point de vue des pilotes, l’effort de développement important mis dans la conception de notre cockpit signifie qu’il fournira le meilleur champ de vision possible pour le pilote dans un cockpit pratique et ergonomique qui utilise des écrans et des commandes modernes et intégrés. dont sont optimisés pour les opérations à pilote unique.

Jia Xu, CTO et directeur principal de l’ingénierie et de l’AAM chez Honeywell Aerospace, a fait remarquer dans une interview avec Avionics que les systèmes de vol électriques sont essentiels pour permettre aux pilotes de contrôler efficacement les avions eVTOL dans différents modes de vol. Un eVTOL peut avoir 20 actionneurs et rotors différents ou plus, et il n’y a pas de moyen facile de connecter ces commandes d’une manière qui fonctionnerait dans tout le domaine de vol, a-t-il expliqué.

Une image générée par ordinateur montrant le cockpit eVTOL développé par Honeywell Aerospace. Honeywell Aérospatiale

Xu a également mentionné l’importance de faciliter une interface homme-machine cohérente entre le pilote et les commandes de vol. « Nous ne voulons pas changer radicalement la façon dont le mouvement avant et latéral est contrôlé au moment où vous passez du vol stationnaire au vol avant de transition », a-t-il déclaré. Sinon, changer de mode de manière incohérente pourrait désorienter ou distraire le pilote.

« Même pour un pilote hautement qualifié, il y a tout simplement trop de rotors, de moteurs et d’actionneurs pour pouvoir tout gérer, en particulier pendant toutes les phases du vol », a commenté Sapan Shah, chef de produit senior d’AAM chez Honeywell.

Jia Xu a noté que le cockpit physique d’un avion eVTOL sera quelque peu différent de celui d’un avion ou d’un hélicoptère conventionnel. « C’est un cockpit monopilote par défaut, et il est très compact », a-t-il déclaré. « L’espace est limité, donc le panneau avionique doit tenir dans une zone très définie. »

Xu a également souligné l’importance d’une avionique personnalisable pour les eVTOL. L’industrie eVTOL va évoluer à un rythme plus rapide, notamment en termes d’automatisation et de réglementation. Les systèmes avioniques devront pouvoir s’adapter à de nouvelles fonctions et aux différents besoins des clients.

L’avionique qui entre dans les eVTOL doit être en mesure d’héberger la prochaine génération de capacités à mesure que l’industrie passe à des opérations simplifiées et éventuellement à des opérations autonomes.

L’interface homme-machine d’un avion eVTOL doit comporter un écran tactile, selon Xu. « Vous devez minimiser la quantité d’espace occupé par les boutons physiques. Avec un système tactile, il existe une interface définie par logiciel et vous pouvez intégrer davantage de fonctionnalités dans un espace fixe.

La filiale d’Embraer, Eve, est un autre développeur eVTOL de premier plan. Plus tôt cette année, Eve a choisi la société Thales comme partenaire stratégique pour apporter son expertise dans le développement de systèmes avioniques, électriques, de commandes de vol, de communication et de navigation. Eve et Thales mènent des études conjointes pour soutenir le développement des avions électriques.

Un responsable de Thales a déclaré à Avionics dans une déclaration écrite que la société « a développé une nouvelle génération de solutions de vol électrique pour la mobilité aérienne avancée avec un véritable ordinateur à haute intégrité fournissant l’architecture la plus compacte et la plus simplifiée du marché facilitant la certification ».

Selon la déclaration écrite de Thales, les caractéristiques des eVTOL qui différeront le plus des avions et hélicoptères à voilure fixe d’aujourd’hui sont une conception compacte, un poids global léger et une rentabilité. Étant donné que les avions eVTOL seront exploités par un seul pilote, les solutions d’assistance au pilote et une connectivité transparente pour permettre les communications sont encore plus importantes.

Thales s’est également engagé à développer des capacités de détection et d’évitement pour permettre des opérations de véhicule simplifiées, et éventuellement une autonomie complète, pour les avions eVTOL.

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