3.2 Performances de vol : masse, centrage et batteries

Le programme de l'examen A2 (AMC1 UAS.OPEN.030(2)(c), point (b)(2)) commence par « l'enveloppe opérationnelle typique » d'un aéronef à voilure tournante, à voilure fixe et en configuration hybride. Le programme CATS de la DGAC le détaille : chaque aéronef sans équipage à bord dispose d'un domaine de vol approuvé, au sein duquel un vol sûr est démontré dans des conditions normales, anormales et d'urgence. Les limitations d'exploitation doivent toujours être respectées.

Les différents types d'UAS (multicoptères, ailes fixes, configurations hybrides) peuvent avoir des domaines de vol et des limitations différents, ne serait-ce qu'à cause de leur conception. Le télépilote prend donc le temps de s'adapter à son appareil : c'est le sens de l'autoformation pratique de l'A2, qui doit se faire sur un aéronef aux caractéristiques de vol, aux commandes et à la masse comparables à ceux du drone qu'on utilisera (AMC1 UAS.OPEN.030(2)(b)).

Au plan réglementaire, le pilote exploite l'UAS « conformément aux instructions du fabricant », en tenant compte des limites applicables (UAS.OPEN.060, point 2 e). Pour un drone de classe C2, ces instructions décrivent notamment la masse de l'aéronef, sa masse maximale au décollage, les charges utiles admises, la procédure en cas de perte de liaison et les limites de fonctionnement (règlement 2019/945, partie 3, point 19).

La MTOM (masse maximale au décollage) est une limite de structure : le programme CATS demande de savoir la définir. Trois masses sont à ne pas confondre.

Avant le vol, si l'UAS est équipé d'une charge utile supplémentaire, le télépilote vérifie que sa masse « ne dépasse ni la MTOM définie par le fabricant ni la limite de MTOM de sa classe » (UAS.OPEN.060, point 1 e).

Le matériel d'orientation de l'AESA (GM1 UAS.OPEN.020(5)(c) et (d), UAS.OPEN.030(3) et UAS.OPEN.040(4)(c), (d) et (e)) précise ce qu'est une modification de nature à rompre la conformité à la classe : celles qui affectent la masse ou les performances au point de sortir des spécifications ou des instructions du fabricant. Remplacer une pièce par une autre de mêmes caractéristiques physiques et fonctionnelles (une hélice identique, par exemple) n'en est pas une.

Le centre de gravité (CG) est le point d'équilibre de l'aéronef. Le programme A2 retient trois idées (AMC1 UAS.OPEN.030(2)(c), point (b)(2)(ii)) :

• il faut considérer l'équilibre global quand on fixe une nacelle (gimbal) ou une charge utile ;
• des charges utiles de caractéristiques différentes n'ont pas le même effet sur la stabilité du vol ;
• chaque type d'aéronef a son propre centre de gravité.

Le programme CATS demande en outre de savoir décrire la relation entre la position du CG et la stabilité et la maniabilité, ainsi que les conséquences d'un CG au-delà de la limite avant ou en deçà de la limite arrière, et de connaître l'effet du CG sur la consommation d'énergie. Il demande enfin de savoir pourquoi les éléments de la charge utile doivent être correctement fixés avant le décollage.

La règle opérationnelle correspond à l'AMC1 UAS.OPEN.060(1)(d) : le télépilote s'assure que toute charge utile est correctement fixée et installée et qu'elle respecte les limites de masse et de centre de gravité de l'aéronef. En catégorie Ouverte, le largage de charges en vol est interdit (guide catégorie Ouverte, § 9.5) : une charge qui se détache est donc, par construction, un incident.

Le programme de l'examen A2 couvre les batteries en quatre points (AMC1 UAS.OPEN.030(2)(c), point (b)(2)(iv)) : comprendre la source d'énergie pour prévenir les situations dangereuses, connaître les différents types de batteries, comprendre la terminologie (par exemple « effet mémoire », capacité, C-rate) et comprendre le fonctionnement d'une batterie (charge, utilisation, danger, stockage). Le programme CATS cite comme types courants le Li-Po, le Li-ion, le NiMH et le plomb (Pb).

La DSAC rappelle dans son guide (§ 4.6) que les batteries au lithium « doivent être manipulées avec précaution en raison de leur propension à s'échauffer voire à prendre feu en cas d'endommagement ». Elles entrent dans la catégorie des marchandises dangereuses pour le transport dans un aéronef habité, qu'elles soient installées dans le drone ou transportées séparément. Les restrictions s'expriment notamment en nombre maximal de batteries, en énergie maximale pour le lithium-ion, en interdiction d'enregistrement en soute pour les batteries hors équipement et en règles de conditionnement. La DGAC renvoie vers son application « AIRBAG » pour vérifier ce qui est autorisé avant un voyage.

Au quotidien, le même guide demande de contrôler l'état et le niveau de charge des batteries avant chaque vol, et de les stocker, lorsqu'elles ne sont pas utilisées, séparément de l'appareil, de préférence chargées.

Quatre grandeurs suffisent pour lire une fiche de batterie. Le programme CATS demande de savoir décrire les principaux paramètres : la capacité (en ampères-heures), la tension (en volts), le courant de charge et de décharge (en ampères), ainsi que les configurations en série et en parallèle.

Le C-rate relie le courant et la capacité. Pour une batterie fictive de 6 Ah, un courant de 15 A représente 15 ÷ 6 = 2,5 C. Le fabricant indique le courant de décharge que la batterie supporte : la notice fait foi. L'AMC cite aussi l'« effet mémoire » dans la terminologie à connaître ; il désigne classiquement une perte apparente de capacité de certaines technologies de batterie rechargées sans avoir été vidées, et la notice du fabricant dit ce qu'il en est pour chaque batterie.

L'autonomie théorique d'un vol à courant constant est la capacité divisée par le courant. Pour la batterie fictive de 6 Ah qui débite 15 A : 6 ÷ 15 = 0,4 h, soit 24 minutes. Si le vent de face et une charge plus lourde font monter le courant à 18 A, la durée tombe à 6 ÷ 18 ≈ 0,33 h, soit 20 minutes.

Un vol ne se planifie pas sur l'autonomie théorique. L'AMC1 UAS.OPEN.060(1)(d) demande de s'assurer que la charge de la batterie suffit pour l'opération prévue et pour « l'énergie supplémentaire nécessaire en cas d'événements imprévisibles ». Le règlement fixe le principe, pas le pourcentage : c'est le télépilote, avec la notice du fabricant, qui fixe sa marge. Pour un drone de classe C2, le règlement délégué (partie 3, point 17) impose un signal d'alerte clair quand la batterie atteint un niveau bas, afin de laisser le temps d'atterrir en sécurité.

Les fonctions de sécurité liées à l'énergie (retour automatique, atterrissage automatique en cas de batterie faible ou de perte de liaison) doivent avoir été correctement paramétrées avant le vol, indique le guide de la DSAC (§ 8.1). Et pour la fonction de rétablissement de liaison, l'AMC1 UAS.OPEN.060(1)(d) demande de vérifier qu'elle permet un retour sûr compte tenu de l'opération envisagée.

La météo, vue au chapitre 3.1, rejoint la performance : un temps froid réduit l'énergie disponible, la chaleur et l'altitude diminuent la densité de l'air donc la portance, le vent de face rallonge le trajet de retour. Le programme CATS demande d'ailleurs d'expliquer pourquoi un changement de densité influence la portance des pales. À l'examen, ces notions sont évaluées ensemble : une question peut partir de la météo pour aboutir à une conséquence sur la batterie.

Cette liste reprend les points de l'AMC1 UAS.OPEN.060(1)(d) et du guide de la DSAC (§ 8.1). Elle ne remplace ni la notice du fabricant ni les procédures de l'exploitant (UAS.OPEN.060, point 2 f).