Arnaud Didey, fondateur de Neoptera, avec un modèle volante à échelle réduite de l'aéronef eOpter à corps basculant, au symposium eVTOL de la Vertical Flight Society. Image : SD

Interview : Arnaud Didey de Neoptera

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Le eOpter de Neoptera est un avion étrange qui pourrait bien devenir une configuration de référence dans la course à la construction et à la certification de taxis aériens électriques eVTOL (Vertical Takeoff and Landing) pour l’Urban Air Mobility (UAM). Par rapport aux aéronefs en développement par Bell (Nexus), Kittyhawk (Cora), Boeing (PAV) et Airbus (A3 Vahana) par exemple, le eOpter a une différence fondamentale : le corps bascule, et non les ailes ou les rotors. Le fondateur de Neoptera, Arnaud Didey, a déclaré qu’une conception « assise sur sa queue » était une conception intrinsèquement plus sûre, car si le mécanisme de basculement échouait, la navigabilité de l’aéronef ne serait pas compromise. Nous nous sommes assis au Symposium eVTOL de la Vertical Flight Society fin janvier à Phoenix, en Arizona.

Le Neoptera eOpter effectue la transition en vol.
L’eOpter est prêt pour l’embarquement dans un héliport.
Le eOpter en vol.

Q : Je participe à la 6e édition du Electric VTOL Symposium de la Vertical Flight Society avec Arnaud Didey de Neoptera. Arnaud, merci d’être assis avec nous.

Arnaud Didey : Merci, c’est un plaisir.

Q : Maintenant, pourquoi ne vous présentez-vous pas, Neoptera est une start-up, mais il semble que ce ne soit pas votre première. Vous travaillez dans l’aérospatiale depuis près de deux décennies, semble-t-il. Et vous avez également beaucoup travaillé avec EADS et Airbus et vous avez également de nombreux brevets à votre actif. Parlez-moi de vous.

Arnaud Didey : En effet, je travaille depuis près de 20 ans dans l’industrie aérospatiale. J’ai commencé à travailler sur des satellites. J’étais à l’époque architecte de systèmes sur les systèmes de propulsion électrique. Il était utilisé pour North-South Station Keeping (NSSK). En particulier, les satellites de télécommunication géostationnaires Intelsat 10 et Inmarsat 4. Donc, évidemment, c’est très spécifique. Les systèmes de propulsion électrique des engins spatiaux ne sont pas ce que vous pourriez avoir à l’esprit, c’est un système de propulsion à plasma (PPS) qui repose sur un gaz ionisé accéléré. J’ai toujours travaillé comme consultant, et lorsque les satellites ont été lancés, je devais rentrer au Royaume-Uni et on m’a proposé de travailler avec Airbus. Je suis passé des engins spatiaux aux avions et cela fait bientôt 15 ans que je travaille sur des systèmes d’actionnement électriques et sur de nouvelles architectures d’avion plus électriques avec Airbus. Je n’ai jamais participé aux projets Airbus eVTOL cependant, uniquement des avions commerciaux.

Cette période de 15 ans a été interrompue lorsque j’ai cofondé Reach Robotics, une société basée à Bristol où j’étais responsable de l’ingénierie, j’ai également participé à la conception et au développement du robot de jeu appelé MekaMon, désormais disponible en ligne et dans les Apple Store. C’est un robot à quatre pattes assez complexe avec 12 degrés de liberté, mais j’ai décidé de revenir à ma passion, la conception d’avions. En 2017, j’ai commencé à me concentrer sur les avions électriques à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL). Au début, j’étais intrigué de savoir s’il était vraiment possible de réaliser des missions viables entièrement électriques. J’ai commencé à regarder le dimensionnement de la cellule, des moteurs et des batteries, ce qui m’a obligé à regarder ce qui était en train d’être développé, grandement aidé par le site Web evtol.news de la Vertical Flight Society. Je n’étais pas particulièrement impressionné par la complexité de certains concepts, après avoir passé pas mal de temps à concevoir des systèmes embarqués critiques pour la sécurité et leurs implications en matière de certification.

Avec plus de 25 brevets à mon actif, dont beaucoup sur des actionneurs et systèmes tolérants aux pannes, j’étais contre l’utilisation d’un système d’actionnemment critique pour la sécurité et contre l’utilisation de niveaux de redondance excessifs. Je suis rapidement parvenu à la conclusion que la chose la plus simple à faire était un avion assis sur sa queue, car la transition ne dépend que des gouvernes classiques et de la poussée différentielle des éléments propulsifs. C’est pourquoi j’ai très rapidement imaginé cette configuration unique d’aile tandem pouvant atterrir verticalement et dotée d’un fuselage basculant conçu pour que les passagers restent à niveau pendant le vol, de manière à éviter les inconvénients des « tail-sitters » antérieurs, dans lesquels les passagers décollaient et atterrissaient sur le dos, avec une visibilité très limitée pendant les phases de vol vertical. Il est rapidement devenu évident que cette configuration simple présentait de nombreux autres avantages, à commencer par le fait qu’en raison de la configuration de l’aile, il était relativement sûr d’embarquer et de débarquer à l’abri des dangers liés aux hélices, l’aile supérieure étant bien au-dessus de la tête des passagers par exemple. Rétrospectivement, cela semblait logique comme approche et c’est seulement à ce moment-là que nous avons commencé à réaliser tout le potentiel de cette configuration.

Q : Alors dites-moi, l’eOpter semble déjà être un concept très développé. Vous avez déjà réalisé plusieurs modèles en vol et vous disiez hier que cette approche présente de réels avantages.

Arnaud Didey : Tout d’abord, nous devons rester humbles et nous rendre compte que, bien que nous comprenons la conception des avions, nous avons effectué de nombreux tests à échelle réduite et une conception préliminaire de l’avion à l’échelle un, ainsi que de nombreuses modélisations et simulations, nous devons tout de même réaliser un avion à l’échelle un, le piloter et démontrer les mérites de cette configuration inexplorée. Si vous regardez ce que font même les grands OEM [avionneurs] dans ce domaine, leurs premiers essais en vols sont timides. Il reste donc un long chemin à parcourir, mais nos prototypes à échelle réduite, dont le premier volait à l’automne 2017, et notre analyse des versions à plus grande échelle suggèrent qu’il s’agit potentiellement d’un des concepts dominants de demain. Et en effet, au cours des 18 derniers mois, nous avons construit plusieurs prototypes de différentes tailles, le plus grand ayant une portée de plus de 1,4 m (pour 7kg) et c’est très encourageant.

Mais encore une fois, quelle que soit la représentativité de ces prototypes, et nous veillons à ce qu’ils soient le plus représentatifs possible, cela ne peut jamais être pleinement représentatif, car tout n’est pas linéaire, bien évidemment. Les dimensions s’échelonnent linéairement, mais les surfaces s’échelonnent au carré, les volumes/masses au cube, et c’est encore plus critique pour les inerties. Vous devez donc garder cela à l’esprit lorsque vous vous dirigez vers un avion à grande échelle. Jusqu’à présent, nous avons construit et piloté huit prototypes et chaque fois, nous essayons différentes choses. Nous pouvons tester les configurations aerodynamiques, différentes distributions de masses et géométries, tester différentes lois de contrôle, etc. La géométrie est fixée depuis un certain temps. Nous avons itéré deux ou trois fois il y a environ un an sur la géométrie et nous savons maintenant comment configurer cet avion de manière à ce qu’il soit équilibré en phase de vol vertical et suffisamment stable en vol horizontal.

Q : Je pense donc que vous appelez cela une conception de carrosseries basculantes car le fuselage, la nacelle reste confortable pour les passagers car elle reste à niveau, n’est-ce pas?

Arnaud Didey : Oui. Il est donc très important de comprendre qu’il y a des gens qui vont regarder cela et penser, « Oh, c’est une aile basculante ». Ca n’est pas le cas, seul le fuselage bascule, cependant l’avion n’atterrit pas sur son fuselage mais sur ces ailes. De ce fait, en cas de panne de notre mécanisme, l’avion peut encore atterrir en toute sécurité, sans mettre en danger la vie de nos passagers. Si nous avions choisi de basculer les ailes ou les rotors, nous nous retrouverions dans une situation très différente. Nous serions toujours en mesure de concevoir un avion sûr — tous les systèmes VTOL certifiés le seront — mais nous aurions besoin d’actionneurs très tolérants aux pannes et nous serions confrontés à des défaillances potentiellement graves et des modes dégradés complexes à gérer. Voilà donc le principal avantage de cette configuration.

Q : D’accord. J’avais vu dans votre exposé toute à l’heure que vous avez incorporé dans la conception la possibilité de le conditionner dans un conteneur demi-longueur pour le voyage.

Arnaud Didey : Oui. La conception de l’avion est modulaire pour faciliter son industrialisation et parce que nous voulions pouvoir facilement effectuer la maintenance de l’avion sur le terrain, avec très peu de temps d’arrêt pour l’opérateur. En conséquence, l’avion est conçu de telle sorte que les ailes puissent être détachées assez rapidement. Il est évident que cela doit être fait par un technicien qualifié, mais cela est conçu pour être une opération simple et rapide. En conséquence, cela nous permet également de transporter l’avion très facilement dans un petit camion ou un conteneur de 20 pieds. Et le transport n’est pas seulement utile pour les services d’urgence et les opérations de secours en cas de catastrophe dont nous avons discuté aujourd’hui, il est également utile pour livrer l’avion à vos clients !

Q : OK. J’ai lu que vous avez créé une nouvelle entité à Toulouse, que pouvez-vous me dire à ce sujet ?

Arnaud Didey : Donc, à Toulouse, nous travaillons très étroitement avec l’Aerospace Valley, ils nous ont apporté un soutien considérable et nous travaillons également très étroitement avec l’ISAE-SUPAERO. La partie française de la société est donc basée sur le campus. Olivier Lesbre, président de l’ISAE-SUPAERO, a eu la gentillesse de nous permettre de domicilier la société dans leur espace dédié aux start-ups. Jusqu’à ce que notre bureau devienne trop étroit, nous y sommes présents et avons accès à de nombreuses installations telles que le « Fablab », un laboratoire de prototypage, et bien sûr, nous sommes également entourés de la richesse des connaissances des chercheurs et professeurs de premier niveau qui peuvent donner des conseils sur un certain nombre de sujets, notamment la conception des aéronefs, l’aérodynamique et les commandes de vol, par exemple. Sans oublier le sujet complexe de la transition en vol. Nous avons donc naturellement créé une petite structure à Toulouse afin de pouvoir travailler en ce moment avec des étudiants brillants.

Q : Oui, parce que vous avez déjà une structure à Bristol, n’est-ce pas ?

Arnaud Didey : Oui, au Royaume-Uni, où nous avons 2 sociétés, une société de conseil que j’ai créée il y a 20 ans et qui auto-finance une société nouvellement créée dédiée au développement de cet avion. Ainsi, les sociétés britanniques et françaises sont financées par cette société de conseil qui disparaîtra éventuellement lorsque nous aurons des investissements externes qui seront en mesure de financer nos activités et notre croissance.

Q : OK, très bien. Et je pense que vous avez mentionné dans votre exposé que vous recherchiez réellement ce financement pour pouvoir construire un démonstrateur échelle un.

Arnaud Didey : C’est bien ça. Aujourd’hui, avec les ressources limitées dont nous disposons, nous ne pouvons effectuer que des travaux de prototypage et de conception à échelle réduite. En réalité, il reste maintenant à construire et à tester un avion à échelle réelle, notre démonstrateur TRL 5, qui sera un avion à deux places. Et pour cela, il est impossible de le faire sans investissement externe. Nous cherchons donc des fonds pour passer à l’étape suivante, cela nous permettra également d’élargir l’équipe et de permettre aux collaborateurs à temps partiel de devenir des employés à temps plein, tout en nous permettant de changer d’échelle au niveau de l’avion mais aussi au niveau de l’équipe.

Q : Revenons un instant à la présentation que vous avez faite il y a à peine une heure. Le « Transformative Vertical Flight Working Group 4 on Public Services » de la NASA. Parlez-moi un peu de ce groupe, vous êtes un contributeur maintenant.

Arnaud Didey : Oui. Ainsi, vers la fin de l’année dernière, 2018, Johnny Doo, le responsable de la NASA pour ce groupe de travail, nous a demandé d’y participer, car il voyait le potentiel de nos avions pour des opérations de recherche et de sauvetage, grâce à son encombrement réduit. Mais je pense — et je lis entre les lignes ici — que Johnny a également compris que nous étions sérieux dans ce que nous faisons. Et surtout, réaliste sur ce que nos avions peuvent faire, car c’est très d’annoncer des autonomies et des vitesses très importantes, mais à un moment donné, il faut le réaliser et le livrer, et au bout du compte, vous vous racontez des histoires. Je pense que c’est très important, car si vous n’êtes pas réaliste, vous pouvez facilement développer ou essayer de développer un concept qui ne pourra jamais être transformé en un produit viable. Donc, comprendre les limites de ces avions [VTOL], ce qui compte vraiment pour atteindre les performances est crucial pour partir du bon pied car ce n’est pas quelque chose que vous pouvez changer plus tard sur la ligne de fabrication et recommencer. C’est une tâche énorme, très ambitieuse et « pivoter » — une terminologie souvent utilisée par les start-ups — plus tard sur la ligne de fabrication ne sera pas vraiment une option pour des projets de cette envergure.

Q : Il y avait une diapositive qui m’intéressait beaucoup, où vous parliez de propulsion électrique ou hybride. Pouvez-vous m’en dire un peu plus ?

Arnaud Didey : Oui. Cela semble donc être un sujet brûlant pour le moment. Il y a des avantages aux deux. Il est indéniable que la portée est limitée pour un avion purement électrique. Donc, si votre cas d’utilisation nécessite une plus longue portée, vous n’avez probablement pas d’autre choix que d’avoir un avion hybride électrique. Mais pour ce que nous visons, par exemple l’évacuation médicale, le taxi aérien tel qu’il existe aujourd’hui, par exemple un aller-retour Nice-Monaco, ces trajets sont très courts, moins de 80 km (50 mi) en général. Si vous regardez les compagnies qui offrent le transport par hélicoptère privé — le tourisme, ou allant d’un aéroport à votre destination finale si vous pouvez vous le permettre — ces vols sont très courts. Ils sont très courts car, pour commencer, en 20 minutes, vous allez assez loin en ligne droite à des vitesses supérieures à 200 km/h (120 mph). Et ils sont très courts parce que c’est cher. Ainsi, les cas d’utilisation de ceux-ci sont déjà compatibles avec la portée relativement courte d’un avion tout électrique. Ainsi, une start-up comme nous doit être réaliste, l’hybride étant un projet à part entière, vous savez, outre le fait que vous devez également construire un avion pouvant passer du vol vertical au vol horizontal et inversement. Nous pensons donc que l’hybride ou l’électrique est une sorte de « faux-débat ». C’est bien si vous avez les moyens comme les gros constructeurs actuels, vous pouvez vous permettre d’examiner les deux. En même temps, pour nous, c’est un vrai challenge de montrer au monde que ceci est un moyen très efficace et simple de passer du vertical à l’horizontal et c’est sur quoi nous devons nous concentrer pour commencer. Donc, ce premier démonstrateur, notre TRL [Niveau de maturité technologique] 5, sera entièrement électrique ; pour les TRL 6/7, nous pouvons commencer à chercher des solutions hybrides et nous en y avons déjà réfléchi lors la conception préliminaire. Nous savons où nous allons placer notre générateur électrique, où nous stockons notre carburant, quelle architecture est nécessaire pour répondre aux exigences de sécurité et faire face aux modes de défaillance, etc. Un bloc d’alimentation hybride ne va pas simplifier les choses ! Cela vient donc plus tard, cela demande plus de main-d’oeuvre, plus d’argent, et cela ne résout pas le problème même qui a empêché la plupart des VTOL antérieurs d’être réussis, à savoir la transition,la sécurité et la fiabilité des vols.

Q : Je pense que vous avez dit vouloir placer les batteries dans les ailes pour des raisons de sécurité.

Arnaud Didey : Eh bien, oui, historiquement, le carburant est généralement dans les ailes d’avion. Il est donc logique que nous y stockions notre énergie et localisions nos batteries. Cela présente évidemment l’avantage d’éloigner les passagers des dangers que représentent les batteries modernes à haute énergie pour la sécurité, principalement des risques associés à la haute tension et aux risques d’incendie. Alors oui, je pense que la plupart des entreprises VTOL voudront mettre leurs batteries dans les ailes, en supposant qu’elles en aient, bien sûr ! Comme vous pouvez l’imaginer, nous avons beaucoup de batteries et il serait donc dommage de ne pas utiliser cet espace vide [rires].

Q : D’accord, Arnaud, merci beaucoup de m’avoir rencontré aujourd’hui.

Arnaud Didey : Je vous en prie. Merci d’avoir pris ce temps et pour vos questions.