La recherche technologique, clef de la mutation environnementale de l’aviation

Le nou­veau gros-por­teur Air­bus A‑380–800 per­met à l’avi­a­tion de franchir un nou­veau saut en ter­mes de per­for­mances, d’ef­fi­cac­ité et de capac­ité de trans­port : un seul vol d’A-380 peut en effet trans­porter en toute sécu­rité, con­fort­able­ment (amé­nage­ment en trois class­es long-cour­ri­ers), rapi­de­ment (à près de 900 km/h) et de manière économique et respectueuse de l’en­vi­ron­nement (entre 2 et 3 litres par pas­sager aux 100 kilo­mètres), près de 8,2 mil­lions de pas­sagers-kilo­mètres trans­portés (PKT), soit 46 % de plus que pour le B‑747 (5,6 mil­lions de PKT) dont la con­cep­tion ini­tiale remonte aux années 1960.

L’aéronautique est un catal­y­seur d’innovation et de développement

Ain­si, des pro­grès con­sid­érables d’ef­fi­cac­ité énergé­tique et de per­for­mance envi­ron­nemen­tale ont d’ores et déjà été réal­isés par le passé. Par exem­ple, au cours des cinquante dernières années, les amélio­ra­tions tech­nologiques ont per­mis de réduire de 70 % la con­som­ma­tion de car­bu­rant et les émis­sions de gaz car­bonique des aéronefs.

Repères
Depuis les débuts de l’avi­a­tion à la fin du XIX^e siè­cle, début du XX^e siè­cle (Clé­ment Ader, Hen­ri Far­man), la volon­té de vol­er a tou­jours pas­sion­né et mobil­isé des éner­gies impor­tantes. Avec la Pre­mière Guerre mon­di­ale, les nou­velles per­spec­tives qu’of­frait l’avi­a­tion mil­i­taire ont fédéré et catalysé les efforts, ouvrant la voie à des sauts tech­nologiques impor­tants. Les pio­nniers de cette aven­ture humaine ont su franchir une à une des étapes impor­tantes, avec l’aug­men­ta­tion des per­for­mances et des exi­gences accrues en ter­mes de sécu­rité : tra­ver­sée de la Manche (Bléri­ot, 1909), de l’At­lan­tique Sud (Cabral-Coutin­ho, 1922) puis de l’At­lan­tique Nord (Lind­berg, 1927), ensuite en 1940 les cab­ines pres­surisées (307 Stra­to­lin­er) ont per­mis de vol­er plus haut, notam­ment dans la couche stratosphérique, et les tur­boréac­teurs ont per­mis de vol­er plus vite et plus loin.

Un siècle de défis

En un siè­cle seule­ment, l’avi­a­tion a donc su répon­dre à de nom­breux défis : le plus lourd que l’air, la sécu­rité, la vitesse, le con­fort, la dis­tance fran­chiss­able et la capac­ité de trans­port accrus, l’ef­fi­cac­ité économique, les per­for­mances envi­ron­nemen­tales améliorées.

L’aéro­nau­tique est ain­si un catal­y­seur d’in­no­va­tion et de développe­ment et seules les solu­tions tech­nologique­ment les plus per­for­mantes ont été retenues. Le développe­ment futur de l’avi­a­tion com­mer­ciale, essor qui sou­tient l’ac­tiv­ité et con­stitue à son tour un fac­teur du pro­grès économique, ne doit pas s’ac­com­pa­g­n­er d’une crois­sance de son impact envi­ron­nemen­tal, qu’il soit local ou global.

Le Salon du Bour­get a vu la mise en place du Con­seil con­sul­tatif Acare

Des aéronefs ” ultra-verts ”

Avion d’Hen­ri Far­man (1910)

Alors que s’opère la prise de con­science des men­aces asso­ciées au change­ment cli­ma­tique, il ne serait pas accept­able que le trans­port aérien ne con­tribue pas à l’avenir à la réduc­tion des émis­sions de gaz à effet de serre. Au niveau mon­di­al, le trans­port aérien con­tribue entre 2 % et 3 % des émis­sions de gaz à effet de serre d’o­rig­ine humaine. Toute­fois, sans efforts tech­nologiques suff­isants, cet impact cli­ma­tique des émis­sions du trans­port aérien pour­rait croître sen­si­ble­ment, alors que dans d’autres secteurs il pour­rait se sta­bilis­er ou se réduire dans des pro­por­tions importantes.

Ces évo­lu­tions, aux­quelles s’a­joutent la raré­fac­tion et le renchérisse­ment des car­bu­rants d’o­rig­ine fos­sile, qui représen­tent une part crois­sante des charges des com­pag­nies aéri­ennes, ain­si que la per­spec­tive de l’in­té­gra­tion du trans­port aérien au sys­tème européen d’échanges de quo­tas d’émis­sions font que les per­for­mances envi­ron­nemen­tales des aéronefs sont un fac­teur plus que jamais déter­mi­nant de leur compétitivité.

Les prochaines généra­tions d’aéronefs ” ultra-verts ” qui entreront en ser­vice, en par­ti­c­uli­er celle qui suc­cédera aux familles d’avions mono-couloirs Air­bus A‑320 et B‑737, représen­tent un enjeu cap­i­tal. Pour les pré­par­er, les entre­pris­es définis­sent des pro­grammes de recherche et de développe­ments tech­nologiques ambitieux, dans lesquels l’amélio­ra­tion des per­for­mances envi­ron­nemen­tales des avions tient une place essentielle.

Une mutation profonde

Un agen­da stratégique partagé
Faisant suite aux deux pre­mières édi­tions de son agen­da stratégique de recherche (SRA) Acare a révélé le 18 novem­bre 2008, lors du som­met européen de l’avi­a­tion à Bor­deaux, un adden­dum à son agen­da. Prenant en compte les évo­lu­tions récentes du secteur, cet adden­dum apporte des com­plé­ments et met l’ac­cent sur un cer­tain nom­bre de sujets tech­nologiques ou insti­tu­tion­nels. En par­ti­c­uli­er, il souligne la néces­sité d’ac­célér­er les développe­ments tech­nologiques visant à pour­suiv­re l’amélio­ra­tion des qual­ités envi­ron­nemen­tales de l’avi­a­tion, de pré­par­er les futurs kérosènes alter­nat­ifs, d’en­cour­ager la coopéra­tion inter­na­tionale dans cer­tains domaines et de men­er des recherch­es pour pré­par­er le plus long terme.

Le trans­port aérien est un secteur stratégique et son développe­ment durable est néces­saire pour accom­pa­g­n­er la crois­sance économique, l’évo­lu­tion de la démo­gra­phie, l’in­ten­si­fi­ca­tion de la mobil­ité et des échanges dans un con­texte de développe­ment de la société d’in­for­ma­tion, du tourisme, et de glob­al­i­sa­tion qui stim­ule les mou­ve­ments de per­son­nes et de biens. L’avenir de ce secteur con­stitue un enjeu majeur pour l’é­conomie en rai­son de sa con­tri­bu­tion à l’emploi, au com­merce extérieur et au pro­grès tech­nologique. C’est l’un des plus dynamiques de l’in­dus­trie, avec des taux de crois­sance par­mi les plus élevés.

Avion de Clé­ment Ader (1890)

L’aéro­nau­tique exerce ses activ­ités dans un con­texte très dynamique et évo­lu­tif : rival­ité exac­er­bée entre Air­bus et Boe­ing, mon­di­al­i­sa­tion, poids crois­sant des pays ” émer­gents “, évo­lu­tion des rela­tions entre les inté­gra­teurs et leurs parte­naires, inté­gra­tion tou­jours plus poussée des com­posantes du trans­port aérien, par­ité euro-dol­lar défa­vor­able, nom­breux pro­jets dans le monde dans tous les secteurs (avions de plus de 100 places, héli­cop­tères, avi­a­tion d’af­faires et légère, moteurs, sys­tèmes et équipements associés).

Pour ce qui est de l’avenir, il ne s’agit pas de le prévoir, mais de le ren­dre pos­si­ble. SAINT-EXUPÉRY

Dans ce con­texte, les pro­grammes nou­velle­ment lancés et la pré­pa­ra­tion des prochaines généra­tions d’aéronefs qui devront répon­dre aux nou­velles exi­gences envi­ron­nemen­tales représen­tent pour l’in­dus­trie aéro­nau­tique un enjeu cap­i­tal. Le secteur amorce donc une phase de muta­tion pro­fonde à la fois sur les plans tech­nologique et indus­triel, du suc­cès de laque­lle dépen­dra le main­tien des com­pé­tences, des activ­ités indus­trielles aéro­nau­tiques à haute valeur ajoutée et de l’emploi associé.

En Europe, l’ef­fort de recherche et d’in­no­va­tion tech­nologiques est mené de manière cohérente et com­plé­men­taire aux niveaux com­mu­nau­taire, nation­al et régional.

Un référentiel ambitieux pour l’Europe

Con­cept de moyen-cour­ri­er de haute per­for­mance envi­ron­nemen­tale (Acare).

L’im­por­tance de l’en­vi­ron­nement a été claire­ment iden­ti­fiée dans le rap­port Vision 2020, pub­lié en jan­vi­er 2001, et rédigé par un groupe de quinze per­son­nal­ités du secteur aéro­nau­tique européen, rassem­blées autour de Philippe Busquin, alors Com­mis­saire européen en charge de la recherche. L’ob­jec­tif de ce rap­port était de don­ner, pour les vingt années suiv­antes, les grandes ori­en­ta­tions pour génér­er en Europe les efforts de recherche suff­isants per­me­t­tant au secteur de l’aéro­nau­tique et du trans­port aérien de se dévelop­per en Europe dans une per­spec­tive de développe­ment durable.

Le Salon du Bour­get 2001 a été le lieu de la mise en place solen­nelle du Con­seil con­sul­tatif pour la recherche aéro­nau­tique civile en Europe, l’Acare. Répon­dant aux recom­man­da­tions du rap­port Vision 2020, l’Acare a édité un agen­da stratégique de recherche (SRA), fix­ant les ori­en­ta­tions de la recherche pour per­me­t­tre au sys­tème du trans­port aérien d’at­tein­dre les objec­tifs défi­nis par le groupe de personnalités.

Performances et sécurité

Opti­miser la ges­tion du traf­ic aérien
Le pro­gramme Sesar (Sin­gle Euro­pean Sky ATM Research), dont les mem­bres fon­da­teurs sont la Com­mis­sion européenne et l’A­gence pour la sécu­rité de la nav­i­ga­tion aéri­enne Euro­con­trol, est un pro­gramme de recherche et de développe­ment con­sti­tu­ant l’im­por­tant volet tech­nologique du Ciel unique européen. Il implique pour la pre­mière fois l’ensem­ble des acteurs du monde aéro­nau­tique : usagers, com­pag­nies aéri­ennes, con­struc­teurs et indus­triels, con­trôle aérien civ­il et mil­i­taire, etc. Ce pro­gramme Sesar, dont l’équiv­a­lent améri­cain est ” NextGen “, a pour objec­tif de dévelop­per pour les trente prochaines années une nou­velle généra­tion du sys­tème de ges­tion du traf­ic aérien européen sûr et per­for­mant, moins coû­teux et respec­tant les con­di­tions d’un développe­ment durable.

Les ori­en­ta­tions d’Acare se décli­nent ain­si selon les cinq grands volets suiv­ants : pour­suiv­re l’amélio­ra­tion des per­for­mances envi­ron­nemen­tales du trans­port aérien ; ren­forcer l’ef­fi­cac­ité économique et la qual­ité des aéronefs ; pour­suiv­re l’amélio­ra­tion de la sécu­rité et réduire le nom­bre d’ac­ci­dents ; aug­menter les capac­ités et la flu­id­ité du sys­tème de trans­port aérien ; amélior­er la sûreté.

S’agis­sant plus par­ti­c­ulière­ment des per­for­mances envi­ron­nemen­tales, les objec­tifs ambitieux suiv­ants ont été affir­més par l’Acare pour les appareils de nou­velle tech­nolo­gie qui entreront en ser­vice en 2020 (par rap­port à 2000) : réduire la con­som­ma­tion de car­bu­rant et les émis­sions de CO₂ de 50 % ; réduire les émis­sions de NO_x de 80 % ; réduire le bruit perçu de 50 %.

Une impulsion nouvelle

Le Grenelle de l’en­vi­ron­nement a souligné l’im­por­tance d’in­ten­si­fi­er la recherche pour le développe­ment durable de l’aéro­nau­tique et de dévelop­per une stratégie ambitieuse pour la recherche aéro­nau­tique en con­fir­mant l’im­por­tance des objec­tifs envi­ron­nemen­taux d’Acare. Une con­ven­tion d’en­gage­ments a été signée par les dif­férents acteurs français du trans­port aérien le 28 jan­vi­er 2008.

Les engage­ments qui ont suivi le Grenelle inclu­aient la créa­tion d’un Con­seil stratégique pour la Recherche aéro­nau­tique civile (Corac), regroupant l’ensem­ble des acteurs français du trans­port aérien (indus­trie, com­pag­nies aéri­ennes, aéro­ports, nav­i­ga­tion aéri­enne, min­istères). Instal­lé le 23 juil­let 2008 à la suite d’un tra­vail pré­para­toire mené au cours du pre­mier semes­tre 2008, ce con­seil a comme prin­ci­pal objec­tif de définir et met­tre en œuvre une feuille de route pour la recherche tech­nologique aéro­nau­tique. Cela ren­force et dynamise la stratégie et la vision d’Acare en le décli­nant au niveau nation­al. Récipro­que­ment, cela per­met aux représen­tants français d’en­richir les réflex­ions menées au sein de ce con­seil. De telles démarch­es nationales sont dévelop­pées dans plusieurs grands pays aéro­nau­tiques européens, notam­ment le Roy­aume-Uni, l’Es­pagne, les Pays-Bas et l’Italie.

Les programmes cadres de recherche européens

L’A-380–800, un nou­veau saut en ter­mes de per­for­mances, d’ef­fi­cac­ité et de capac­ité de trans­port. ©Air­bus S.A.S

Depuis le qua­trième et le cinquième Pro­gramme cadre de recherche et de développe­ment tech­nologique (PCRD, allant de 1990 à 2002), la recherche aéro­nau­tique a tou­jours été prise en compte pri­or­i­taire­ment. Dans le six­ième PCRD (2003–2006), l’aéro­nau­tique, asso­ciée à l’e­space, a égale­ment été retenue comme l’une des thé­ma­tiques prioritaires.

Les ini­tia­tives tech­nologiques con­jointes asso­cient pub­lic et privé

Les pro­grammes cadres com­mu­nau­taires appor­tent une con­tri­bu­tion désor­mais essen­tielle au développe­ment des com­pé­tences tech­nologiques européennes, en com­plé­men­tar­ité et en cohérence avec les poli­tiques menées par les États. Le sep­tième pro­gramme cadre, qui cou­vre la péri­ode 2007–2013, a été lancé en début d’an­née 2007. L’aéro­nau­tique, et plus glob­ale­ment le sys­tème de trans­port aérien, fig­ure dans la thé­ma­tique ” Trans­ports, y com­pris aéronautique “.

Des initiatives technologiques conjointes

Con­cept de moteur à hélices rapi­des con­traro­ta­tives non carénées en con­fig­u­ra­tion “push­er” (Open-rotor “push­er”).

Out­re la recon­duc­tion des instru­ments ” clas­siques ” mis en oeu­vre dans le six­ième PCRD, la Com­mis­sion prévoit pour quelques secteurs tech­nologiques clés, stratégiques pour l’Eu­rope et néces­si­tant des investisse­ments impor­tants, la créa­tion d’un nom­bre lim­ité d’opéra­tions asso­ciant la Com­mis­sion, des États mem­bres et les indus­triels intéressés. Ces parte­nar­i­ats ” pub­lic-privé “, qual­i­fiés d’ini­tia­tives tech­nologiques con­jointes, sont dotés d’une struc­ture juridique spé­ci­fique et de règles de gou­ver­nance par­ti­c­ulières et con­stituent un out­il priv­ilégié et effi­cace dans la mise en oeu­vre du sep­tième PCRD.

Clean Sky, un projet structurant pour l’aviation ultra-verte

L’in­dus­trie aéro­nau­tique et les cen­tres de recherche européens, en par­ti­c­uli­er français, se sont mobil­isés depuis qua­tre années aux côtés de la Com­mis­sion pour le lance­ment d’une grande ini­tia­tive dans le domaine de l’aéro­nau­tique en liai­son avec Acare. Le pro­gramme pluri­an­nuel de recherche Clean Sky reprend les objec­tifs de ce con­seil en matière de développe­ment durable et vise à pré­par­er le trans­port aérien aux exi­gences envi­ron­nemen­tales de demain.

L’aéronautique est l’une des thé­ma­tiques pri­or­i­taires de la recherche européenne

Il favorise l’émer­gence d’in­no­va­tions rad­i­cales et accélère la mat­u­ra­tion des tech­nolo­gies de rup­tures néces­saires à l’es­sor durable de l’aéro­nau­tique et du trans­port aérien. Il revêt un intérêt tout par­ti­c­uli­er pour l’in­dus­trie aéro­nau­tique. Le règle­ment de l’ini­tia­tive tech­nologique com­mune Clean Sky a été adop­té par le Con­seil des min­istres de l’U­nion européenne le 20 décem­bre 2007 et les accords de finance­ment ont été signés fin 2008. Le bud­get com­mu­nau­taire qui y est con­sacré est de 800 mil­lions d’eu­ros sur sept années.

Clean Sky
La recherche européenne per­me­t­tra de con­cevoir la future avi­a­tion écologique en tra­vail­lant de manière inté­grée sur l’ensem­ble des aspects tech­nologiques. Out­re les grandes plates-formes hor­i­zon­tales dédiées aux moteurs et aux sys­tèmes, qua­tre ” démon­stra­teurs ” tech­nologiques inté­grés sont prévus. L’un d’eux sera dédié aux tech­nolo­gies de voil­ures fix­es intel­li­gentes. Il étudiera les tech­nolo­gies d’ailes intel­li­gentes, inclu­ant de petits élé­ments mobiles, capa­bles d’adapter l’aéro­dy­namique et la charge struc­turale de l’aile aux dif­férentes con­di­tions de vol. Une flex­i­bil­ité qui devrait se traduire par des gains de con­som­ma­tion et donc en ter­mes d’im­pact envi­ron­nemen­tal. Un autre démon­stra­teur est dédié au trans­port région­al vert (con­fig­u­ra­tions légères et silen­cieuses), et un troisième aux héli­cop­tères (ciblé notam­ment sur la mise au point de pales et de moteurs inno­vants). Un dernier démon­stra­teur tech­nologique est con­sacré à l’é­co­con­cep­tion. Il cou­vri­ra le cycle de vie com­plet des matéri­aux et des com­posants des aéronefs, de leur réal­i­sa­tion jusqu’à leur retrait (élim­i­na­tion des élé­ments tox­iques, util­i­sa­tion accrue de matéri­aux recy­clables, décon­struc­tion envi­ron­nemen­tale, etc.). Enfin, un éval­u­a­teur tech­nologique per­me­t­tra d’es­timer les pro­grès environnementaux.

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