Un simulateur en aide de la formation.

Aéroclub Yonnais
Section école
Simulation
Daniel Tavernier concepteur
système expert pédagogique
Un simulateur en aide de la formation.
Avant-propos
La simulation et les simulateurs ont pratiquement toujours existé dans le domaine de l’aviation,
utilisés de façon intenses et incontournables pour les professionnels ; et plus ou moins utilisés selon
la taille des structures ou la pratique des instructeurs dans les formations aéroclubs.
Il va de soi que les objectifs et les finalités des formations ne sont pas les mêmes dans ces deux
activités (ni les moyens).
Si l’on envisage d’introduire de manière officielle (avec agrément) ou de manière informelle des temps
supportés par un simulateur, il devient nécessaire de produire une méthodologie pédagogique
adaptée aux objectifs visés par la formation. Dans le cadre de l’ACY, la dimension de l’aéroclub ne
permet pas d’intégrer de manière officielle des modules sur simulateur, c’est à dire inscrits sur le
carnet de pilote, mais il reste la possibilité de se servir de l’outil de manière opportune.
En préalable de toute avancée en la matière, il faut rappeler qu’un simulateur n’apprend pas à
piloter et qu’il ne peut être utilisé que dans une perspective de formation maîtrisée par l’instructeur
utilisateur, ce qui demande une appropriation spécifique de l’outil et de la méthode.
En matière de formation à la conduite automobile et à la gestion du risque routier, le simulateur entre
petit à petit dans les centres après avoir fait l’objet d’une étude de faisabilité pédagogique et d’un
agrément ministériel. (Simulateur Codes Rousseau/Faros et Fondation Maif - concepteur système
expert Daniel Tavernier.)
Sans aller jusque là en terme d’ingénierie pédagogique, pour un outil accessible, on peut réfléchir sur
un modèle permettant les minima en adéquation avec l’investissement financier.
L’existant en matière de simulation « légère »
Les logiciels :
Afin de rester dans une fourchette de coût de revient acceptable, plusieurs produits logiciels existent
actuellement sur le marché grand public.
- « FS 2000 et FS2004 » de chez Microsoft-Games. Très stable mais l’environnement 3D a été
amélioré sur la version supérieure. Beaucoup pratiquent encore avec ce support
- « FSX » toujours de chez Microsoft-Games est un logiciel qui malheureusement n’a pas été mené
jusqu’au bout de la finition malgré les « pachs » censés le rendre plus stable. Sauf adaptation
exécutée par un spécialiste, il ne fonctionne d’origine que sur un seul « core » et demande une
puissante carte graphique pour utiliser les réglages de qualité de manière optimale. Microsoft-Games
a abandonné la gamme il y a quelques années sans l’avoir finalisé. (environ 50€) Il reste cependant
un bon produit phare chez les simmers exigeants ! A priori, les observations des simmers montrent
que Windows Vista et 8 conviennent mal à FSX. Quelques problèmes de stabilité logicielle…
- « Prepare 3D » Lockheed Martin a racheté la licence Microsoft-Games afin de professionnaliser le
logiciel et offre plusieurs versions d’exploitation à destination des simmers à vocation ludique et pour
les professionnels. Le coût varie de 50$ (simmer) à 200$ (professionnel). Les utilisateurs amateurs
n’en sont pas mécontents mais attendent encore que les plâtres soit essuyés… La plupart des
addons FSX sont compatibles avec P3D… Le futur « must » !
http://www.prepar3d.com/product-overview/prepar3d-license-comparison/
Pour ces versions, beaucoup d’addons existent, tant en avions qu’en aérodromes ou encore en
modélisation météorologique par exemple. Un environnement IGN existe particulièrement pour les
Pays de Loire avec les aérodromes environnants.
- « X-Plane 10 » qui attire de plus en plus de simmers avertis du fait de sa pérennisation, de sa
grande stabilité et de sa richesse de modélisation réglable des appareils, mais qui malgré ses
quelques années d’existence n’offre pas encore suffisamment d’environnement avionique. A suivre
tout de même car très prometteur !
- Il existe une version fabriquée par des bénévoles « Flighgear », totalement gratuit et ressemblant
fort à FS, mais de par sa spécificité il pêche en terme d’environnement avionique… Ce dernier n’est
pas compatible avec le réseau mondial IVAO de simulation de contrôle aérien.
Les simulateurs :
Les simulateurs dédiés aux professionnels sont hors de portée d’un budget aéroclub et beaucoup trop
complexes pour l’utilisation qui pourrait en être faite ici.
Des magasins spécialisés vendent du matériel, soit en kit complet soit en pièces détachées ou des
addons avions ou environnements. (Simware, France VFR, FSpilotShop, etc.) Ils sont très fidèles à
la réalité. Il y en a pour toutes les bourses !
Quelques petits logiciel performants (FSUIPC4, SPAD, Trafic) permettent des réglages fins des
instruments, de dédier des éléments de l’interface pour des actions précises, de créer un trafic virtuel
ou encore de programmer une météo ou des pannes.
Certains simmers ont eux-mêmes construit leur propre simulateur. Cela va d’une simple installation
sur un bureau à la cabine dédiée dans une pièce. Aucun n’est monté sur vérins : trop complexe et
trop cher ! Diverses technologies et divers budgets…
A320 (40.000€) par un amateur
averti et un copilote réel AF A320
Installation aéroclub
Simulateur modulable mobile amateur
L’ensemble modulable peut passer par
4.000€ dont 2.000€ pour
une porte standard.
l’ordinateur principal dédié.
Un deuxième ordinateur en esclave (deux
1.000€ pour les 3 écrans
écrans blancs à gauche) sur le réseau
panoramiques et le boîtier Matrox
familial sert d’interface IVAP et
de gestion image.
Teamspeak avec le réseau IVAO et pour
500€ pour l’instrumentation
les cartes SIA
500€ pour la menuiserie et le
Un portable contient les checks-lists.
siège.
Installation de votre serviteur.
Plusieurs gros aéroclubs possèdent le leur, intégré dans la formation des pilotes PPL.
En général, ils servent pour se familiariser avec l’instrumentation, pour mettre en place certains
automatismes, pour apprendre les procédures check-list, les mises en situation d’urgence, la
navigation ou encore l’IFR. Tous ont pour point commun de n’être utilisés que sous contrôle d’un
instructeur !
Le réseau Internet :
http://fr.wikipedia.org/wiki/International_Virtual_Aviation_Organisation
https://www.ivao.aero/
"As real as it gets" "Where simulation meets reality"
Bien qu’il s’agisse de simmers , c’est à dire de personnes dont le monde de l’aviation virtuelle est un
loisir, il n’empêche que la structure au niveau mondial et les organisations nationales pratiquent dans
ce domaine avec le plus grand sérieux proche de la réalité. Ce sont les professionnels eux-mêmes
qui en font la remarque. Beaucoup d’entre eux « jouent » et apprennent aux autres à « jouer » sur ce
réseau ! En effet, du virtuel au réel, le pas est vite franchi pour ces pratiquants, soit tuteurs qui sont
aussi pilotes amateurs ou professionnels, soit qui aspirent à la devenir, ainsi que contrôleurs
aériens exerçant dans divers aérodromes de l’Hexagone.
Une activité financièrement abordable pour ceux qui en ont rêvé sans pouvoir le faire et qui permet
d’approcher au mieux la réalité. Il suffit en effet d’un ordinateur et d’un Joystick adapté pour
commencer…
On n’y apprend pas à piloter avec les paramètres sensori-moteurs ni sous contrôle d’un
instructeur ! Ce qui peut mettre en place de mauvais apprentissages lorsqu’on veut ensuite passer
dans la réalité…
Il existe cependant toute une documentation écrite par des pilotes et des contrôleurs ainsi qu’une
formation théorique avec ou sans tuteur à qui souhaite les suivre. Quantité de mes pairs pilotent en
aéroclub et viennent s’entraîner agréablement sur le réseau, tout en partageant leur plaisir de voler.
Ils font des émules !
Pratiquant ce loisir depuis plus de vingt ans, dont cinq années en réseau avec IVAO-France, il
m’arrive parfois d’être en contact avec de réels élèves pilotes en cours de formation PPL ou des
étudiants contrôleurs aériens. Ce qui laisse à penser, ainsi que je me le suis fait confirmer aux
Mondiaux de la Simulation du Bourget, que le réseau est aussi pédagogiquement utilisé en cours
de formation par des instructeurs pour la simulation de vol (navigation, contrôle aérien).
Encore faut-il circonscrire ce qui peut être éventuellement fait dans un cadre pédagogique de
formation PPL ! Une piste à creuser.
En résumé, la simulation via IVAO est un vecteur très ciblé permettant d’effectuer une passerelle
vers l’aéroclub ! Autant ciblé, mais inexploré, que le BIA… Idée à creuser.
Le simulateur de l’ACY
Etat des lieux :
Le simulateur existant est en cours de fabrication…
2 sièges de véhicule auto. Non réglables. Une ceinture de sécurité serait souhaitable car elle fait
partie des procédures. Une ventrale suffit pour le geste qui s’inclut dans une logique d’installation.
Un écran télévision connecté sur l’ordinateur. Il est actuellement placé beaucoup trop haut et oblige à
lever le regard.
Le panel est composé :
–
–
–
–
–
–
COM/NAV/ADF/DME et Transpondeur.
Commande de démarrage moteur
Tableau électrique Batterie/Alternateur
Avionique Pompe carburant Dégivrage
Eclairages Bacon Strobe, Atterrissage Roulage
Navigation et Tableau de bord
Un mini écran permettant de visualiser divers
paramètres de vol
Une manette de train rentrant
Ce tableau ne reproduit pas le tableau de bord du DR400 mais reprend cependant des pans
d’éléments avec pour certains une fidélité très acceptable.
Ce panel sert et ne sert pas… En effet, sur l’écran télé, on peut utiliser la fonction cockpit 3D, ce qui a
pour effet d’entrer dans la réalité de l’appareil présenté (DR400-180 très proche du 120).
L’agencement sur le panel en bois du simulateur n’est pas tout à fait conforme à l’image. Il faudra
donc en tenir compte dans les modules d’utilisation du simulateur. Tout dépend des objectifs visés au
moment de l’utilisation.
Possibilités et limites du simulateur
L’aspect visuel :
J’attire l’attention sur le fait qu’il est difficile (voire contre-indiqué) d’utiliser la fonction cockpit 3D en
lieu et place du 2D pour visualiser et contrôler l’instrumentation lorsque l’avion circule au sol ou vole
dans les airs ! On perd alors toute notion de réalisme sensori-moteur, raison pour laquelle sur les
exemples visibles de mon simulateur, j’ai placé un quatrième écran à hauteur de la réalité afin de
visualiser le tableau de bord en 2D, ce qui semble suffisant. Les trois écrans panoramiques sont
dédiés à la seule vision devant soi. Avec éventuellement l’ajout d’une fenêtre externe temporaire
(mouvement de l’avion au sol sur un gros aérodrome, GPS, ect.)…
Cette fonction 3D de vision intérieure du cockpit ne peut éventuellement servir qu’à l’arrêt. Ou
lorsqu’on joue…
Dans le même ordre d’observation (valable pour la simulation automobile), il est impératif que l’image
reste centrée sur l’horizon devant soi ! Car dans la réalité, ce sont les yeux et la tête qui vont
chercher l’information et non pas l’image devant soi qui bouge… D’où un risque de mauvais schéma
algorithmique cérébral dans l’exploration de l’environnement. En clair, une mauvaise habitude
visuelle…
La fonction de déplacement directionnel (comme en tournant la tête) de l’image doit donc rester très
limitée !
Attention donc aussi à la facilité du détecteur de mouvements de la tête (tracker) qui fait bouger
l’image du côté où l’on dirige la tête ! Il fausse l’activité visuelle exploratoire.
Les trois écrans panoramiques ouvrent un champ de vision à 90 100° au lieu des 30° d’un simple
écran sur un champ oculaire de 180°. Le champ de l’écran télé en place n’est guère plus large avec le
recul. Un projecteur vidéo donne une plus grande surface (pour un groupe d’élèves) mais doit être
reculé (pixelisation et effet de parallaxe), ce qui ne lui confère par de champ plus large qu’une télé.
La pièce où se situe le simulateur ne doit pas être sur-éclairée…
L’ergonomie :
Elle doit correspondre en espace en volume et en disposition à l’organisation des instruments d ‘un
modèle existant, et qui plus est au mieux celui utilisé en formation.
Les blocs d’éléments actuellement implantés ne représentent pas tout à fait la réalité de position mais
plutôt le réalisme de fonction. Ceci, ajouté à l’absence des autres instruments de contrôle (moteur,
électrique, carburant, etc.) visibles seulement sur l’image 3D cockpit, risque de déstabiliser la mise en
place de la mémoire spatiale. J’ai résolu en partie ce problème avec le quatrième écran.
L’équipement en instrumentation électronique fac simile qui pourrait le remplacer est relativement
onéreux… Compter plus de mille Euros…
Tel que, avec le simulateur actuel, seule la mémoire fonction logique s’active dans le cerveau. La
transposition alternée sur le DR-400 est donc souhaitable lors d’un même cours.
La position du corps dans le cockpit, celle du volant et celle du palonnier doivent correspondre au
mieux de la réalité (siège en attente de finition). L’écran doit aussi se situer à la hauteur réelle afin
que ni la tête ni les yeux ne souffrent d’un inconfort préjudiciable.
Chercher à optimiser un retour de force dans le volant ou le palonnier reste à discuter (le coût), car
s’il est indispensable pour le simulateur automobile, l’écart de fidélité n’est pas assez accentué pour le
rendre incontournable. Ce sont donc des apprentissages que le simulateur lambda ne peut pas bien
effectuer. L’avion saura mieux le faire et avec précision !
Le fait que le DR-400 soit équipé d’un manche et le simulateur d’un volant rend différentes les
sensations et la manipulation. Un temps d’adaptation se s’avère utile.
La modélisation du DR-400 :
La modélisation dynamique de l’appareil présenté est celle du DR-400-180, soit un avion plus
puissant et possédant ses propres caractéristiques de vol. Le tableau de bord reste très similaire,
ce qui est une bonne chose pour mémoriser les « scans » check-lists et effectuer les contrôles
indispensables en vol.
Je n’ai pas trouvé sur le Net un modèle DR-400-120…
Pour l’utiliser actuellement dans ma propre formation afin d’ancrer la mise en place des check-lists de
tour de piste, on constate que les vitesses et puissances diffèrent entre le 180 cv et le 120 cv lors des
préparations de l’avion au cours des phases de vol…
De plus, du fait du manque de sensations kinesthésiques, il est plus facile de piloter le vrai appareil
que le virtuel ! C’est la raison majeure de l’incapacité du simulateur statique à apprendre à
piloter. La seconde raison tient dans l’incomplétude du rendu visuel. Pour y pallier il faudrait faire
l’acquisition d’une casque écran reproduisant exactement le schéma sensori-moteur de la vision ;
mais il échappe au contrôle de l’instructeur…
La limite du simulateur :
La limite du simulateur devient claire : il ne peut servir qu’à la mise en place de schémas de
réponses par des automatismes programmés à des stimuli visuels ! Un peu d’auditif mais aucun
en ce qui concerne la kinesthésie (mouvements ressentis sur les trois axes), ce qui est l’essentiel, la
base du pilotage…
Il va donc falloir tenter de modéliser au mieux la dynamique de l’avion virtuel afin d’optimiser les
sensations du DR-400-120, mais l’acquisition de cette finesse n’est pas rédhibitoire. Par défaut, on
peut se contenter du modèle actuel (DR-400-180) tout en se conformant tout de même aux
spécifications de vol de cet appareil.
Investigation pédagogique
Délimitation du possible :
Les instructeurs sont les mieux placés afin de définir les modules pour lesquels le support de la
simulation peut bénéficier aux élèves. Il existe quelques approches en la matière.
Il est souhaitable qu’à leur démarche soit associé un expert en simulation afin de déterminer
ensemble la pertinence de faisabilité et d’apport réel. Cela demande une constante observation et
une réflexion sur les mécanismes cérébraux mis en place lors des apprentissages pour chaque
module, car l’expérience de la simulation hors cadre pédagogique rigoureux montre des écarts
préjudiciables jusqu’à la consolidation de mauvais automatismes due à des algorithmes erronés
dans la mise en œuvre matérielle ou d’enseignement.
Le recul sur les pratiques en matière d’automobile confirme le fait qu’il est obligatoire, surtout dans la
phase d’enseignement liée à la maîtrise de l’avion, d’alterner la mise en situation sur simulateur
avec l’exercice en réel sans écart significatif temporel. Le mieux se situant dans la continuité ! De
l’un à l’autre et ou de l’autre en l’un…
Ceci devient moins impératif et même non nécessaire pour la navigation, les cas d’urgence ou encore
avec VMC dégradée.
Tout apprentissage sensori-moteur demandant un travail sur les sensations kinesthésiques est à
exclure ! Seul l’avion peut le faire.
Le travail visuel en vol reste sujet aux limites du champ de vision de l’écran et au possibilité de vues
latérales. Les trois écrans panoramiques restent la solution la plus adaptée au travail visuel.
L’écran de télé demande du recul mais permet l’adjonction temporaire de fenêtres supplémentaires.
A discuter selon les modules projetés.
Le simulateur semble plutôt destiné :
- à une première approche de l’avion et un début de coordination des gestes de pilotage ;
- à la mise en place d’automatismes de procédures, avec les gestes d’application, au sol et en
vol ;
- dans une certaine mesure à voler à vue dans un environnement local (spatialisation et
orientation boussole et directionnel)
- à la navigation à vue sur repères significatifs et aux instruments ;
- à la préparation au vol de nuit ;
- aux procédures d’urgence
- à une approche du vol IFR ou sans VMC
Les modules existants :
Ci-joint document tout ou partiellement utilisé en instruction sur la base d’une pratique à l’aéroclub de
Luçon.
Il s’agit de fiches :
- reprenant la do-list et check-list de l’avion, d’une manière imagée et textuelle
- un scérario, phase après phase, de vol à destination d’un aérodrome et avec déroutement.
Il s’agit en fait d’une exécution normalisée des contenus de l’épreuve pratique du PPL.
Modules à réaliser :
Il convient dans un premier temps d’analyser les objectifs de l’ensemble de la formation au PPL
et d’en extraire ce qui a priori pourrait être travaillé sur le simulateur, en coordination avec la mise en
situation réelle.
Ensuite reprendre un par un ces objectifs pour en déterminer la pertinence et les bénéfices.
Ensuite analyser le module couple virtuel/réel afin de définir les objectifs de travail sur simulateur et
ceux du travail sur l’avion. Pour rappel, il peut exister un va et vient du simulateur à l’avion et de
l’avion au simulateur.
Etablir une évaluation d’acquisition et de transposition.
Enfin créer des fiches opérationnelles et les tester.
Dans un deuxième temps, on peut procéder à l’identique pour des entraînements spécifiques
d’acquisition ou de réactualisation, à la disposition des pilotes.
Il est fort probable que ce travail ait déjà été réalisé dans d’autres aéroclubs. En charge pour la
personne chargée des relations inter aéroclubs d’en faire l’acquisition car leur démarche faciliterait la
nôtre.
Profil à venir du simulateur ACY
Le profil final du simulateur dépend de l’utilisation pédagogique qui sera proposée.
Les options prises en la matière vont donc déterminer sa forme.
Actuellement, après observation in situ de la pratique, on doit jongler entre l’image 3D cockpit et le
tableau incomplet du simulateur. Ce qui n’est guère optimal… et dans ce cas, le bloc radio/nav fait
doublon avec l’image.
Je propose l’acquisition d’un écran moniteur qui simulerait le tableau de bord en 2D. Celui-ci
serait placé juste au dessus du volant, comme sur la photo de mon installation.
L’écran remplace ici la série des cadrans du
tableau de bord dont chaque unité coûte entre
150€ et 300€, l’ensemble devant être relié à
une carte électronique 250€… Etc.
Un bloc trois manettes peut être paramétré
pour obtenir puissance, richesse et volets.
Le compensateur peut être acquis 50€ mais il
n’est pas performant, j’utilise l’électrique sur le
volant.
L’écran de télévision récemment acquis devra être repositionné, après transformation de l’habitacle
existant. Trois écrans panoramiques ouvraient plus de possibilités d’utilisation de formation.
Le deuxième siège n’est pas vraiment obligatoire sauf éventuellement pour un travail de
navigateur accompagnateur, l’instructeur pouvant se placer à l’extérieur, à gauche du simulateur
et en léger retrait, avec devant lui une tablette. L’espace du deuxième siège peut donc servir (ou être
retiré) pour déposer, clavier, souris, casque, bloc-notes, carte, check-lists, etc. de celui qui travaille
sur le simulateur.
Il est indispensable de fixer le palonnier et de rendre réglable le siège muni d’une ceinture.
La configuration informatique et les réglages devront être réalisés par une personne compétente et
habituée, si possible comprenant l’anglais technique avion. A ce niveau, je ne suis qu’un néophyte
quelque peu renseigné…