Les futurs pilotes apprendront à voler avec l'aide de casques VR et la puissance de la réalité virtuelle
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Les simulateurs de vol VR sont-ils l'avenir de la formation des pilotes ?

Les simulateurs de vol sont utilisés pour former les pilotes depuis plus de 80 ans. Au cours de cette période, il y a eu de nombreuses percées dans la technologie de l'aviation. Aujourd'hui, la réalité virtuelle (VR) est sur le point d'inaugurer une toute nouvelle ère de formation professionnelle des pilotes, avec des conséquences de grande envergure pour l'industrie aéronautique.

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Tous les pilotes, de l'armée de l'air aux pilotes de jets commerciaux et privés, sont formés sur des simulateurs de vol depuis près d'un siècle. Mais la réalité virtuelle est sur le point de changer la façon dont les étudiants sont formés dans les écoles de pilotage, dans ce qui devrait être plus qu'une simple percée technologique. Un système de formation des pilotes en VR a le potentiel de réduire considérablement les coûts de la formation au vol tout en diminuant les budgets de l'armée de l'air. Ils peuvent même être utilisés pour former des mécaniciens.

En avril 2019, l'armée de l'air américaine a lancé une classe de Pilot Training Next avec 30 élèves. En utilisant des casques VR et des systèmes biométriques AI avancés au lieu des traditionnels simulateurs de vol de plusieurs millions de dollars, 13 pilotes ont été certifiés en seulement quatre mois. Le système habituel de formation des pilotes prend environ un an. Le coût de la formation au vol en VR s'est élevé à 1 000 dollars par unité, au lieu du coût habituel de 4,5 millions de dollars pour un ancien simulateur. Les élèves ont pu s'immerger complètement dans un cockpit en utilisant un casque de réalité virtuelle HTC Vive, tandis que la biométrie contrôlait la fréquence cardiaque et la mesure des élèves - donnant aux instructeurs de vol une lecture précise de l'immersion des élèves dans l'expérience d'apprentissage - ce qui n'était pas possible avec les simulateurs de vol traditionnels. Un autre aspect révolutionnaire du vol en VR est la possibilité de changer de cockpit en seulement 10 secondes pour passer d'un T-6 à un F-22. L'expérience d'apprentissage a été encore améliorée en permettant aux étudiants d'analyser un vol qui avait été enregistré et téléchargé dans le simulateur VR.

Qu'est-ce que la formation des pilotes en réalité virtuelle ?

En général, un simulateur de vol est créé en découpant l'avant (cockpit) d'un avion, qui est ensuite monté sur une plate-forme hexapode qui permet à la partie de l'avion située au-dessus de se déplacer de six degrés. Des écrans vidéo sont ensuite installés, permettant aux pilotes de regarder au-dessus d'un paysage ou d'une piste.

Pendant la formation des pilotes, des simulateurs de vol permettent aux élèves d'interagir avec le cockpit d'un véritable avion. Ils permettent d'économiser du carburant et de réduire l'usure des avions et des moteurs, et peuvent reproduire des conditions dangereuses et des défaillances de systèmes sans mettre en danger les passagers réels.

Un simulateur de vol complet (FFS) est un simulateur plus avancé sur le plan technologique, qui utilise des technologies de pointe dans les domaines du mouvement, des images, des communications et du trafic aérien. Par exemple, un FFS peut simuler le frottement de l'air le long du fuselage et exposer les pilotes à des exercices d'orientation spatiale. Cela permet d'obtenir une vue à plus de 180 degrés en qualité satellite de tous les objets importants d'un aéroport particulier. Les pilotes peuvent alors définir avec précision leurs procédures d'approche de l'aéroport dans le simulateur.

Dans le passé, il y avait quatre niveaux de FFS classés de A à D, D étant la norme la plus élevée. Ces dernières années, ces niveaux ont été modifiés en sept niveaux internationaux et le niveau D est maintenant le type 7. La norme Niveau D/Type 7 est utilisée à la fois pour la formation initiale des pilotes (conversion à un nouveau type d'avion), et pour la formation périodique des pilotes commerciaux pour le transport aérien commercial (tous les pilotes commerciaux doivent s'entraîner régulièrement, généralement tous les six mois, pour conserver leur qualification pour piloter des passagers dans des avions CAT).

Les simulateurs de vol sont énormes, pèsent des tonnes et coûtent très cher. Par exemple, un simulateur de vol complet de type 7 se vend plus de 12 millions de dollars, sans compter le coût d'exploitation du simulateur. Il devient encore plus cher avec le lancement d'un modèle d'avion plus récent, ce qui signifie que l'ancien doit être abandonné. Il en résulte que le coût de la formation des pilotes est extrêmement élevé et hors de portée de nombreux aspirants pilotes.

La formation des pilotes de VR constitue-t-elle encore une tache à l'horizon ?

L'industrie aéronautique est divisée sur l'efficacité de l'utilisation d'un système de formation des pilotes en réalité virtuelle dans les écoles de pilotage. Certains affirment que rien sur le marché ne peut remplacer le simulateur de vol qui a fait ses preuves, estimant qu'il est vital pour les pilotes de s'entraîner dans un vrai cockpit où ils peuvent atteindre leur masque à oxygène même si le cockpit commence à se remplir de fumée, et sentir les subtiles vibrations de l'avion à travers un vrai siège de cockpit. Pour l'instant, rien ne prouve que la réalité virtuelle soit une meilleure alternative aux simulateurs physiques, mais cela va changer. Il y a de bonnes raisons pour lesquelles la VR est déjà utilisée comme une alternative aux didacticiels vidéo par l'armée de l'air et dans les écoles de pilotage privées.

L'armée américaine a récemment annoncé un accord avec Microsoft pour utiliser sa technologie HoloLens dans la formation militaire. Cela permet aux soldats d'obtenir des lectures en temps réel sur leur environnement, mais les objectifs de la recherche visent à développer une technologie qui permet la recherche de trajectoire, l'acquisition de cibles et la planification de missions. Compte tenu des énormes économies réalisées sur les coûts de formation au vol et de la réduction des risques associés aux vols en VR, il est probable que la réalité virtuelle sera rapidement adoptée par les écoles de pilotage militaire ainsi que par les formations de pilotes commerciaux et privés.

L'avenir de la formation des pilotes en VR

Au cours de la dernière décennie, la réalité virtuelle est passée de l'imaginaire à un pilier de l'industrie des jeux vidéo. En 2016, plus de 230 entreprises développaient des produits liés à la VR, dont des grandes marques comme Google, Apple, Amazon, Microsoft, Sony et Samsung. En 2018, Facebook avait présenté Half Dome, un prototype avec un affichage à focale variable. Ce dernier permettait un nombre infini de distances de mise au point pour la vision de près, intermédiaire et de loin, avec un champ de vision de 140 degrés sans renoncer à la forme ou au poids actuels des appareils de VR grand public.

La technologie actuelle utilise un casque VR ou un environnement multi-projection qui simule la présence physique d'un utilisateur dans un environnement virtuel. Mais l'appareil qui fait le plus progresser la formation des pilotes en VR est connu sous le nom de système haptique (également appelé "retour de force" dans les jeux vidéo et les applications de formation militaire), qui a la capacité de transmettre des vibrations et d'autres sensations à l'utilisateur.

Grâce aux progrès réalisés dans le monde virtuel, l'armée de l'air utilise cette technologie dans le cadre de ses systèmes d'entraînement des pilotes, et elle a eu des résultats particulièrement positifs pour les personnes souffrant du syndrome de stress post-traumatique (SSPT). La technologie est également utilisée comme alternative aux tutoriels vidéo dans les écoles de pilotage privées. Récemment, le chef pilote instructeur d'une compagnie d'aviation australienne a travaillé avec un studio de production pour créer une expérience de vol en VR qui enseigne aux élèves les bases du pilotage à l'aide d'un smartphone et d'un casque de réalité virtuelle mobile. Un cours de certification de pilote VR est déjà proposé, et d'autres devraient être ajoutés si le premier cours est réussi.

Un guide rapide des meilleurs casques et plates-formes de VR du marché

Actuellement, le casque VR est soit mobile, soit connecté. Les casques mobiles permettent à un utilisateur de brancher un téléphone portable, transformant ainsi son smartphone en appareil de VR. Cela signifie qu'aucun fil n'est nécessaire. Le Samsung Gear VR et Google Daydream View est un casque de réalité virtuelle mobile peu coûteux. Les casques connectés offrent six degrés de liberté (6DOF) pour suivre avec précision la position de l'utilisateur, ce qui permet une expérience de réalité virtuelle plus immersive. En raison de la puissance de traitement limitée des smartphones par rapport aux ordinateurs de bureau ou portables, les casques de VR connectés offrent généralement une expérience de cockpit beaucoup plus immersive et réaliste.

Il y a plusieurs équipements dont un utilisateur a besoin pour démarrer :

* Un ordinateur de vol VR

* Un casque de réalité virtuelle de qualité

* Logiciel de vol VR

* Un manche à balai ou un joystick pour contrôler l'avion

* Des palonniers (commandes aux pieds), qui sont importants pour les utilisateurs qui veulent vraiment voler un jour.

Bien qu'ils ne soient pas encore à la disposition de l'utilisateur commun, certains des derniers travaux réalisés avec la technologie haptique (retour de force) impliquent des actionneurs mécaniques - des dispositifs placés en contact avec différentes zones du corps, le plus souvent les mains et le bout des doigts, qui permettent à l'utilisateur de ressentir des sensations dans la réalité virtuelle. Ces dispositifs présentent un avantage intéressant lorsqu'ils sont adaptés à la formation des pilotes : ils donnent aux pilotes formés à la VR une confirmation tactile réaliste de chaque interrupteur et cadran qu'ils utilisent en vol.

Des développements passionnants de casques VR sont prévus pour un lancement en 2020. Des casques autonomes utilisant une technologie informatique avancée et dédiée sont attendus chez Vive et Oculus. En plus d'être mobiles, les casques de prochaine génération incluront un suivi du globe oculaire et un champ de vision accru, permettant aux développeurs de créer des simulations plus réalistes et plus précises qui amélioreront la formation des pilotes privés en ligne et l'expérience de la simulation virtuelle.

Logiciel de vol immersif

* X Plane 11 - La popularité de ce logiciel est principalement due à son réalisme. La dernière mise à jour comporte une nouvelle interface utilisateur haute définition, et la qualité et le réalisme des détails, du "moteur aux rivets ", sont une simulation proche de ceux de l'avion réel. Certains avions sont équipés d'un Garmin 1000 simulé, tandis que chaque avion est doté d'un cockpit 3D qui peut être utilisé pour le vol aux instruments.

* DCS World - Considéré comme l'un des meilleurs simulateurs de vol disponibles sur PC et efficace pour la formation des pilotes privés en ligne, ce logiciel offre un réalisme à toute épreuve. Bien plus qu'un jeu vidéo, le véritable défi consiste à apprendre à piloter l'avion virtuel à partir d'un cockpit et d'un tableau de bord très détaillés. DCS World propose désormais un certain nombre d'outils d'apprentissage et de tutoriels sur YouTube pour les utilisateurs qui ont besoin d'un peu plus d'aide pour maîtriser le logiciel.

* AeroFly2 - Aerofly2 propose des cockpits nets et détaillés, une physique aérienne merveilleuse ainsi que tout le sud-ouest des États-Unis à la disposition de l'utilisateur. Aerofly offre des graphiques 3D avancés et le modèle de dynamique de vol donne aux pilotes en herbe un niveau de réalisme élevé.

* FSX Steam - Le Microsoft Flight Simulator X, qui a été primé, est maintenant disponible sur Steam. L'édition Steam de Microsoft Flight Simulator X, avec une fonction multijoueur mise à jour et la prise en charge de Windows 8.1, offre aux utilisateurs une expérience de vol VR vers l'une des 24 000 destinations à bord de certains des avions les plus emblématiques du monde. Le mode de course des jeux de vol VR de FSX Steam Edition donne aux joueurs la possibilité de participer à quatre types de courses, y compris les parcours de la Red Bull Air Race, les parcours de planeurs et des parcours fictifs comme le Hoop et le Jet Canyon dans différentes conditions météorologiques.

Comment les pilotes et le secteur de l'aviation peuvent bénéficier de la VR

Une chose est sûre : l'utilisation de la VR dans l'aviation ne peut plus être ignorée, qu'un pilote ou un instructeur de vol se sente plus à l'aise dans un cockpit de la vieille école ou attaché au dernier simulateur de vol complet de type 7. Le nombre de casques de réalité virtuelle utilisés lors de chaque grand salon aéronautique et aérospatial en est la preuve, tout comme l'étude de cas militaire sur le caractère abordable, l'efficacité et la facilité d'utilisation des systèmes de formation des pilotes à la VR.

Les simulations de vol en VR ne peuvent peut-être pas remplacer l'expérience réelle dans les airs, mais elles peuvent ouvrir les possibilités d'une carrière dans l'aviation à une toute nouvelle génération en réduisant considérablement les coûts de formation des pilotes.

Récemment, Lufthansa Aviation Training a lancé sa première formation VR pour le personnel de cabine à Francfort et à Munich. À l'avenir, la formation récurrente des agents de bord se déroulera dans des centres de réalité virtuelle modernes. Chaque année, quelque 18 500 agents de bord s'entraîneront à la sécurité dans des cours de formation virtuelle de pointe, et il est prévu d'étendre la formation à la VR à d'autres domaines de la formation du personnel de cabine.

Malgré les possibilités passionnantes de la formation des pilotes en VR, la technologie a encore du chemin à parcourir et beaucoup de gens à convaincre avant qu'elle ne fasse partie de la formation des pilotes ordinaires. De nombreux experts de l'aviation sont toujours d'avis que le vol VR, aussi réaliste soit-il, ne peut jamais être identique à celui d'un simulateur de vol complet de type 7 ou même d'un simulateur d'avion-cargo de base. Il y a le problème à surmonter pour convaincre le cerveau qu'il se trouve dans une situation de vol réelle lorsque l'élève sait qu'il peut appuyer sur le bouton de réinitialisation et recommencer. L'avenir de la formation au vol en VR dépendra de la capacité de la technologie à réaliser ce que l'on appelle la "réalité fusionnée", c'est-à-dire à convaincre le cerveau qu'il se trouve dans une situation réelle ou critique même s'il sait qu'il est dans un monde de réalité virtuelle.

C'est ce à quoi travaille le Centre de recherche sur le vol Armstrong de la NASA, en collaboration avec Systems Technology Inc. Le projet s'appelle "Fused Reality" et implique un outil de réalité virtuelle monté sur la tête qui permet aux pilotes de s'entraîner à diverses situations dans les airs. Les dernières découvertes sont que l'expérience de vol en VR est plus à même de convaincre le cerveau qu'une situation de vol est réelle lorsque le corps est en vol que lorsqu'il est dans un siège de simulateur. Comme les manœuvres sont effectuées à 5 000 pieds, les erreurs de récupération ne devraient pas être catastrophiques.

Bien que la technologie de la VR ait encore un long chemin à parcourir, elle se développe à pas de géant. Pour l'instant, les pilotes de demain peuvent mettre un casque VR et se familiariser avec un Cessna 172, piloter l'Airbus A320 et maîtriser un Boeing 747. Après tout, chaque pilote vous dira qu'il a rêvé bien avant de voler.

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