Commandes de vol électriques : le numérique passe des avions de ligne aux jets
Dans un avion à commandes de vol électriques, les ordres du pilote vont à des calculateurs plutôt qu'à des câbles. Le Falcon 7X a introduit le principe dans les jets d'affaires en 2007, et il caractérise aujourd'hui la plupart des nouveaux modèles à grande cabine.
Dans un avion classique, actionner le manche tire des câbles et des bielles qui rejoignent les gouvernes, souvent via des servocommandes hydrauliques. Dans un avion à commandes de vol électriques (fly-by-wire), la main du pilote envoie un signal électrique à un ensemble de calculateurs, qui décident comment déplacer les gouvernes. L'idée vient des avions de chasse et des avions de ligne. En vingt ans, elle est devenue la technologie emblématique des nouveaux grands jets d'affaires.
De quoi s'agit-il
Un système de commandes de vol électriques comprend trois éléments principaux. Des capteurs mesurent les ordres du pilote et les mouvements de l'avion. Des calculateurs de commandes de vol, généralement doublés ou triplés pour qu'une panne unique soit sans conséquence, calculent la réponse nécessaire. Des vérins électriques ou électro-hydrauliques actionnent ensuite ailerons, gouvernes de profondeur, gouverne de direction et spoilers.
Comme un calculateur s'intercale entre le pilote et les gouvernes, il peut faire plus que relayer des ordres. L'apport le plus important est la protection du domaine de vol : le logiciel empêche l'avion de décrocher, de dépasser sa vitesse maximale ou de s'incliner trop fortement, quelle que soit la force exercée par le pilote. Ces systèmes fonctionnent selon différentes « lois ». La loi normale inclut toutes les protections ; si des capteurs ou des calculateurs tombent en panne, le système bascule en loi alternative, avec moins de protections, et en dernier recours en loi directe, qui transmet les ordres du pilote directement aux gouvernes.
Des avions de chasse aux avions de ligne
Le Concorde utilisait dès 1976 une forme analogique de commandes de vol électriques. La percée pour les avions de ligne est venue de l'Airbus A320, entré en service en 1988 comme premier avion de ligne produit en série doté de commandes de vol électriques numériques et de petits mini-manches latéraux à la place du manche classique. Boeing a adopté la technologie sur le 777, qui a volé pour la première fois en 1994, en conservant un manche traditionnel et en permettant aux pilotes de passer outre les protections, une différence de philosophie qui sépare toujours les deux constructeurs.
Les jets d'affaires suivent
Dassault a introduit les commandes de vol électriques dans l'aviation d'affaires avec le Falcon 7X. Il a volé pour la première fois le 5 mai 2005, a été certifié par l'EASA et la FAA le 27 avril 2007 et est entré en service en juin de la même année, premier jet d'affaires doté de commandes de vol entièrement numériques. Les Falcon 8X, Falcon 6X et le nouveau Falcon 10X poursuivent dans cette voie ; Dassault indique que le 10X ajoute une « Smart Throttle » reliée aux deux moteurs et un mode de protection dérivé de l'avion de chasse Rafale.
Le G650 de Gulfstream, certifié par la FAA le 7 septembre 2012, a été le deuxième jet d'affaires à commandes de vol électriques. Les G500 et G600 sont allés plus loin avec des mini-manches actifs, reliés électroniquement pour que chaque pilote ressente ce que fait l'autre. Le G700, certifié le 29 mars 2024, et le G800, certifié en avril 2025, reprennent cette conception, tout comme le G400.
Embraer a fait descendre la technologie d'une taille. Le Legacy 500, certifié par la FAA le 21 octobre 2014, a été le premier jet d'affaires moyen doté de commandes de vol électriques et d'une cabine à plancher plat où l'on tient debout. Le Legacy 450 a suivi en 2015, et tous deux ont évolué en Praetor 600 et Praetor 500 en 2019. Le Global 7500 de Bombardier, certifié par Transports Canada le 28 septembre 2018, utilise une architecture de commandes de vol électriques inspirée de l'avion de ligne aujourd'hui appelé Airbus A220, avec une atténuation active des charges pour réduire l'effet des turbulences. Le Global 8000 en hérite.
Les versions VIP des avions de ligne apportent la technologie avec elles : tous les jets d'affaires Airbus, de l'ACJ318 à l'ACJ350, ainsi que le Boeing BBJ 787, sont à commandes de vol électriques. Les versions BBJ du 737 ne le sont pas.
Avantages, limites et suite
Les commandes de vol électriques font gagner du poids en supprimant câbles et poulies, et permettent aux ingénieurs de donner à un avion le même comportement sur toute sa plage de vitesses. Les protections réduisent le risque de perte de contrôle, principale catégorie d'accidents mortels dans de nombreuses études de sécurité aérienne. L'atténuation des charges offre aux passagers un vol plus confortable, et une famille d'appareils peut partager le même logiciel de commandes, ce qui raccourcit la formation des pilotes d'un modèle à l'autre.
Les coûts sont élevés. Le logiciel doit être certifié selon les normes les plus strictes, le matériel exige plusieurs redondances et des alimentations indépendantes, et le coût de développement est difficile à amortir sur un petit jet bon marché. C'est pourquoi aucun jet léger du catalogue JetAtlas n'utilise de commandes de vol entièrement électriques. À chaque nouveau modèle à grande cabine, la technologie gagne un peu de terrain. Son arrivée dans la catégorie des jets légers dépendra de calculateurs et de vérins moins chers, et d'un constructeur prêt à financer le premier la certification.