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

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. Des pro­grammes struc­tu­rants anti­cipent les rup­tures tech­no­lo­giques de demain.

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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