Un laboratoire néerlandais a fait voler un drone sans gouvernail en lui donnant des réflexes de pigeon

La plupart des aéronefs portent une queue verticale ou un gouvernail pour maîtriser le roulis hollandais — ce mélange de lacet, de glissement latéral et de roulis, à la manière d'un patineur. La queue ajoute du poids et de la traînée, ce qui coûte du carburant aux avions de ligne et gonfle la signature radar, un problème pour les aéronefs furtifs. Le bombardier B-2, dépourvu de gouvernail, se contente de volets de traînée à ses extrémités d'aile, ce que l'ingénieur en aérospatiale et biologiste David Lentink, de l'université de Groningue, juge inefficace : la manière efficace de résoudre la stabilité consiste à générer de la portance, et c'est ce que font les oiseaux.

En 1929, le scientifique allemand Franz Groebbels soutenait que les oiseaux volent comme des « avions automatiques », se stabilisant par des réflexes — la queue se retourne quand le corps tangue, les ailes s'étendent asymétriquement quand il roule. L'équipe de Lentink a testé l'hypothèse en partant d'elle pour construire. Le premier robot, Tailbot — ailes fixes, queue à cinq degrés de liberté — est resté stable dans une soufflerie turbulente simulée sous un contrôleur à réflexes, mais s'est écrasé en extérieur. La correction fut le PigeonBot II : des ailes à géométrie variable semblables à celles d'un pigeon, qui se replient et s'étendent indépendamment, neuf servomoteurs, à peu près le poids d'un vrai pigeon, et de vraies plumes.

Un pilote automatique de drone Pixracer standard ne comprend que les commandes conventionnelles de quadricoptère ; un Arduino s'intercale donc entre le pilote automatique et le robot, traduisant les commandes en mouvements d'ailes et de queue. En extérieur, le PigeonBot II a décollé, volé et atterri de façon entièrement autonome — ou sur des commandes de haut niveau de l'opérateur comme monter, descendre, tourner —, la stabilisation du vol reposant entièrement sur des réflexes semblables à ceux des oiseaux. La conjecture de Groebbels de 1929 dispose désormais d'une démonstration en vol.

Un composant défie encore l'ingénierie : les plumes elles-mêmes, avec des crochets 3D de 10 microns formant le seul velcro à sens unique au monde, chaque crochet verrouillé supportant des charges allant jusqu'à 20 grammes. Aucune structure fabriquée n'est à la fois aussi légère, rigide et complexe ; les robots volent donc avec de vraies plumes de pigeon.

Remplacer le gouvernail par la réponse de l'oiseau : un contrôleur de type réflexe replie et déploie des ailes et une queue à géométrie variable, se stabilisant par la portance plutôt que par la traînée.

Il s'attaque au coût de la queue à la source — se stabiliser par un changement de forme générant de la portance, comme les oiseaux, plutôt que de rapiécer avec des volets de traînée coûteux comme le B-2.

Une hypothèse biologique vieille de 95 ans est devenue un test d'ingénierie en vol : construire la boucle réflexe et voir si la théorie reste en l'air.

L'avionique est restée du matériel standard : un Arduino intercalé a permis à un pilote automatique de drone standard de commander des ailes à géométrie variable et une queue à cinq degrés de liberté.

Retirer le gouvernail élimine d'un seul coup son poids, sa traînée et sa signature radar — tout l'intérêt de voler sans gouvernail.

Quand une surface de contrôle coûte trop cher, emprunter la solution de l'animal : un changement de forme distribué, piloté par des réflexes rapides, peut remplacer entièrement la pièce.

Le PigeonBot II a passé le test en extérieur : décollage, vol et atterrissage autonomes, stabilisés purement par le contrôleur à réflexes, un opérateur n'émettant que des commandes de haut niveau. L'équipe vole toujours avec de vraies plumes, car rien de fabriqué ne les égale ; le résultat offre aux concepteurs d'aéronefs une voie fondée sur la portance vers le vol sans gouvernail, là où une queue verticale est précisément le handicap.