Les avions d’affaires du futur

L’a­via­tion d’af­faires a un rôle socio-éco­no­mique crois­sant et consti­tue un seg­ment à part entière de l’aé­ro­nau­tique. L’ob­jec­tif majeur de réduc­tion de l’empreinte envi­ron­ne­men­tale dans laquelle s’en­gage l’en­semble des acteurs du tra­fic aérien, les demandes de ser­vices de plus en plus éla­bo­rés et bien enten­du la pres­sion de la concur­rence néces­sitent des évo­lu­tions signi­fi­ca­tives des tech­no­lo­gies et concepts pré­pa­rant les futures géné­ra­tions d’aéronefs.

Illus­tra­tion ci-des­sus : Empreinte au sol com­pa­rée d’un Fal­con « tech­no­lo­gie an 2000 » et d’un concept d’avion d’affaires « ultra-vert ».

REPÈRES
Les avions d’affaires repré­sentent aujourd’hui une flotte com­pa­rable en nombre à celles des avions com­mer­ciaux. On dénombre envi­ron 27 000 avions d’affaires dont plus de 15 000 avions à réac­tion dans le monde. Le mar­ché, autre­fois for­te­ment concen­tré sur le conti­nent nord-amé­ri­cain, est doré­na­vant planétaire.

Long­temps per­çus comme des attri­buts de luxe, les avions d’af­faires s’im­posent aujourd’­hui comme des outils de tra­vail adap­tés au contexte de l’é­co­no­mie mon­dia­li­sée en offrant avec un mini­mum de pré­avis la capa­ci­té d’ac­cé­der au plus près du lieu final de des­ti­na­tion dans n’im­porte quel endroit du monde. Conçus comme de véri­tables bureaux volants, dotés de moyens de com­mu­ni­ca­tion les plus sophis­ti­qués, ils pro­longent » en tout confort » l’en­vi­ron­ne­ment de tra­vail et de détente de leurs passagers.

Il faut simul­ta­né­ment pro­po­ser une pla­te­forme d’aéronef et des concepts d’emploi

Atteindre rapi­de­ment une alti­tude de vol éle­vée, au-des­sus du tra­fic com­mer­cial, pou­voir décol­ler et atter­rir sur des pistes courtes, satis­faire aux contraintes locales de bruit, garan­tir un haut niveau de fia­bi­li­té com­pa­tible avec des opé­ra­tions en tout point de la pla­nète et assu­rer une faci­li­té de pilo­tage et de mise en oeuvre consti­tuent les prin­ci­paux atouts de ces avions.

Ils sont confron­tés aux mêmes enjeux et défis que les avions de ligne, mais pré­sentent quelques spé­ci­fi­ci­tés. Le pre­mier des enjeux est envi­ron­ne­men­tal : l’a­via­tion d’af­faires s’ins­crit dans la démarche de réduc­tion de l’empreinte envi­ron­ne­men­tale por­tée par les ambi­tieux objec­tifs de l’A­care¹. Cela demande un effort de recherche majeur. Il s’a­git en effet pour leur mise en appli­ca­tion effec­tive à l’ho­ri­zon 2020 de por­ter à une matu­ri­té suf­fi­sante des tech­no­lo­gies per­met­tant une forte réduc­tion des nui­sances : 50 % pour le nombre de rive­rains concer­nés par le bruit des avions au décol­lage et à l’at­ter­ris­sage, 50 % pour les émis­sions de CO2, et même 80 % pour les émis­sions de Nox. Et cela par com­pa­rai­son des niveaux obte­nus par les tech­no­lo­gies des années 2000, avec bien enten­du la contrainte de main­te­nir et même éle­ver le niveau de sécurité.

Des besoins et enjeux spécifiques

Bien qu’elle par­tage ces objec­tifs avec l’a­via­tion com­mer­ciale, l’a­via­tion d’af­faires a cepen­dant un cer­tain nombre de spé­ci­fi­ci­tés. Du fait à la fois de ses modes opé­ra­toires propres (en par­ti­cu­lier opé­ra­tions à par­tir des aéro­ports de l’a­via­tion géné­rale, donc de pistes courtes sou­vent en milieu urbain et éga­le­ment croi­sière à très haute alti­tude) et des contraintes d’en­com­bre­ment des avions de petite taille, les points de dimen­sion­ne­ment en concep­tion et les condi­tions d’in­té­gra­tion pour atteindre ces objec­tifs sont pour une bonne part spé­ci­fiques. Néan­moins, il est indis­pen­sable d’é­ta­blir avec l’a­via­tion com­mer­ciale des pro­grammes com­muns de déve­lop­pe­ment tech­no­lo­gique pour en par­ta­ger les coûts (voir enca­dré en fin d’article).

Le pre­mier domaine d’é­vo­lu­tion concerne l’offre que le construc­teur d’un avion d’af­faires doit mettre à la dis­po­si­tion de ses clients : il faut simul­ta­né­ment pro­po­ser une pla­te­forme d’aé­ro­nef et des concepts d’emploi de celle-ci dans son envi­ron­ne­ment, per­met­tant d’of­frir un ser­vice inté­gré. Des inno­va­tions impor­tantes sont atten­dues en termes :

- de capa­ci­té de diag­nos­tic embar­qué, cou­plée à un sys­tème de sou­tien opti­mi­sé, pour une part à dis­tance, afin de per­mettre une dis­po­ni­bi­li­té maxi­male de l’a­vion pour des opé­ra­tions à par­tir de ter­rains sans infrastructures,
– d’as­sis­tance dans la conduite de la pla­te­forme, dans toutes les phases de la mis­sion, appor­tant à la fois une sécu­ri­té accrue et une dis­po­ni­bi­li­té plus grande du per­son­nel navi­gant pour la ges­tion de la mission,
– de capa­ci­tés de com­mu­ni­ca­tion à la fois au pro­fit des pas­sa­gers (concept de bureau volant connec­té) et au pro­fit de l’é­qui­page et de la conduite de la pla­te­forme (concept d’In­ter­net du ciel),
– des moyens et des pro­cé­dures de navi­ga­tion per­met­tant des opé­ra­tions à la fois flexibles et sûres : pro­cé­dures d’ap­proche ou de décol­lage don­nant l’ac­cès au plus grand nombre de ter­rains par tous les temps et en maî­tri­sant les nui­sances aux rive­rains, capa­ci­té à réa­li­ser une croi­sière à finesse maxi­male et donc d’al­ti­tude conti­nû­ment crois­sante au fur et à mesure de l’al­lé­ge­ment de l’a­vion, à moyen terme capa­ci­té de sépa­ra­tion avec le reste de la cir­cu­la­tion en auto­nome, capa­ci­té de réa­li­sa­tion de tra­jec­toires » 4D » (espace + temps) et plus glo­ba­le­ment capa­ci­té d’in­té­gra­tion dans le futur ATM (Air Traf­fic Mana­ge­ment) déve­lop­pé dans le cadre du pro­gramme Sesar² en Europe et de Next­Gen³ aux États-Unis.

Main­te­nir la com­pé­ti­ti­vi­té de pro­duits conçus et assem­blés dans des pays à coûts sala­riaux élevés

En grande par­tie, les déve­lop­pe­ments cor­res­pon­dants sont simi­laires à ceux qu’en­tre­pren­dra l’a­via­tion com­mer­ciale, les opé­ra­tions devant s’in­té­grer dans un ciel unique qui com­pren­dra éga­le­ment l’a­via­tion géné­rale. Cepen­dant, les concepts d’emploi des avions d’af­faires sont pour une part spé­ci­fiques, du fait des opé­ra­tions atten­dues par leurs clients. On peut citer en par­ti­cu­lier les opé­ra­tions depuis les aéro­ports en proxi­mi­té des centres urbains, qui néces­sitent pour res­ter accep­tables par les rive­rains un niveau d’op­ti­mi­sa­tion très avan­cé (voir encadré).

Approches inno­vantes à base de tra­jec­toires courbes (ici pour évi­ter des obs­tacles au voi­si­nage du ter­rain) qui sont dès aujourd’hui d’actualité pour les avions d’affaires. L’agilité des avions d’affaires est mise à pro­fit pour éla­bo­rer des tra­jec­toires évi­tant les concen­tra­tions urbaines. Ces tra­jec­toires éla­bo­rées – comme les tra­jec­toires à pente non constante ou courbes – sont ren­dues pos­sibles par les évo­lu­tions des moyens de gui­dage (gui­dage GPS sécu­ri­sé prin­ci­pa­le­ment); elles sont aujourd’hui réser­vées à des cir­cons­tances (aéro­port, avion, équi­pages) spé­ci­fiques dans le cadre de pro­cé­dures spé­ciales du type RNP SAAAR (Requi­red Navi­ga­tion Per­for­mance, Spe­cial Air­craft and Air­crew Auto­ri­sa­tion Requi­red) et devront demain être géné­ra­li­sées. L’exemple ci-des­sus illustre un tel type d’approche.

Maintenir la compétitivité par la différenciation

Maquette de souf­fle­rie d’avant-projet d’avions d’affaires super­so­niques réa­li­sée dans le cadre du pro­jet euro­péen Hisac du 6^e pro­gramme cadre de recherche et développement

Autre série d’en­jeux, les enjeux de com­pé­ti­ti­vi­té, ren­for­cés dans un monde glo­ba­li­sé où des acteurs issus de pays émer­gents avec des coûts bien plus faibles appa­raissent dans le monde des avions d’af­faires d’en­trée de gamme. À ce titre, l’in­tro­duc­tion de dif­fé­ren­cia­teurs en per­for­mance deman­dant une maî­trise fine du dimen­sion­ne­ment d’un avion tels qu’une capa­ci­té de vitesse de croi­sière aug­men­tée, et éven­tuel­le­ment supé­rieure à la vitesse du son, de croi­sière à haute alti­tude per­met­tant de se déga­ger des cou­loirs de l’a­via­tion de trans­port et de capa­ci­té à atter­rir et décol­ler depuis des pistes courtes et étroites, reste un gage de compétitivité.

Par ailleurs, la recherche d’a­mé­lio­ra­tion des pro­ces­sus et de concep­tions plus effi­caces est un enjeu clé pour réduire les coûts de pro­duc­tion et en consé­quence main­te­nir la com­pé­ti­ti­vi­té de pro­duits conçus et assem­blés dans des pays à coûts sala­riaux élevés.

Technologies et concepts pour le futur

Les avions qui entre­ront en ser­vice en 2020 seront défi­nis et dimen­sion­nés quelques années aupa­ra­vant (typi­que­ment quatre à cinq ans). Cepen­dant pour per­mettre le choix per­ti­nent puis le déve­lop­pe­ment effi­cace des tech­no­lo­gies qu’in­té­gre­ront ces avions, des avant-pro­jets dits » concep­tuels » sont créés afin de » mettre en situa­tion » et fédé­rer les déve­lop­pe­ments en explo­rant les concepts d’a­vion ren­dus possibles.

Des avant-pro­jets dits « concep­tuels » sont créés afin de « mettre en situa­tion » et fédé­rer les développements

Deux avant-pro­jets concep­tuels d’a­vions d’af­faires décrits ci-des­sous illus­trent cette démarche. Le pre­mier pré­fi­gure un avion d’af­faires à rayon d’ac­tion moyen » ultra-vert « . Il intègre l’en­semble des tech­no­lo­gies pro­met­teuses visant à réduire émis­sions et bruit. Par­mi les tech­no­lo­gies inté­grées dans ce concept et per­met­tant des gains envi­ron­ne­men­taux impor­tants, on peut citer :

- une voi­lure lami­naire en com­po­site, inté­grant des tech­no­lo­gies d’ac­tion­neur fluidique,
– une confi­gu­ra­tion d’ar­rière-corps per­met­tant de réflé­chir les sources de bruit moteur vers le haut, – un train d’at­ter­ris­sage caré­né et des hyper­sus­ten­ta­teurs faible bruit,
– des sys­tèmes de ges­tion de l’éner­gie et d’ac­tion­ne­ment tout électriques,
– un gui­dage évo­lué per­met­tant l’op­ti­mi­sa­tion envi­ron­ne­men­tale des trajectoires.

Concept d’avion d’affaires « ultra-vert ».

Le second pré­fi­gure un avion d’af­faires à long rayon d’ac­tion, ultra-per­for­mant à tous points de vue, y com­pris sur le plan envi­ron­ne­men­tal, et en par­ti­cu­lier très rapide. Il intègre l’en­semble des tech­no­lo­gies per­met­tant une croi­sière rapide la plus effi­cace pos­sible. Par­mi les tech­no­lo­gies inté­grées dans ce concept et per­met­tant des gains de per­for­mance impor­tants, on peut citer :

- un sys­tème d’hy­per­sus­ten­ta­tion très per­for­mant, per­met­tant de maî­tri­ser le dimen­sion­ne­ment voi­lure sans péna­li­té sur l’ef­fi­ca­ci­té en croisière,
– un contrôle adap­ta­tif des charges et des défor­ma­tions de la voilure,
– un sys­tème per­met­tant l’an­nu­la­tion des bruits et vibra­tions en cabine,
– un sys­tème de com­mandes de vol per­met­tant l’u­ti­li­sa­tion de confi­gu­ra­tions aéro­dy­na­miques plus effi­caces (tri­plan en particulier),
– un sys­tème de com­mu­ni­ca­tion modu­laire et de très haute capa­ci­té inté­grable sur les avions d’affaires,
– un sys­tème de diag­nos­tic embar­qué per­met­tant une dis­po­ni­bi­li­té totale.

En paral­lèle de ces déve­lop­pe­ments tech­no­lo­giques, les évo­lu­tions décrites pré­cé­dem­ment néces­si­te­ront le déve­lop­pe­ment de nou­velles archi­tec­tures du sys­tème embar­qué ain­si que des évo­lu­tions de cock­pit adap­té aux futurs types d’o­pé­ra­tions. Là aus­si, les solu­tions qui seront rete­nues devront être com­pa­tibles avec l’emploi et les opé­ra­tions des avions d’af­faires afin de valo­ri­ser sou­plesse d’u­ti­li­sa­tion et haute fiabilité.

Concept d’a­vion à haut niveau de service

Das­sault Avia­tion délivre près de 40 % du mar­ché mon­dial sur le seg­ment haut de gamme des avions à large cabine et long rayon d’ac­tion avec la famille des Fal­con dans un contexte de concur­rence essen­tiel­le­ment nord-américaine.
La socié­té pour­suit une démarche de coor­di­na­tion des déve­lop­pe­ments tech­no­lo­giques avec ceux de l’a­via­tion com­mer­ciale pour par­ta­ger une part des coûts asso­ciés à leur vali­da­tion avant appli­ca­tion, en par­ti­ci­pant notam­ment au pro­gramme euro­péen de démons­tra­tion tech­no­lo­gique Clean Sky qui repré­sente une acti­vi­té de recherche sans pré­cé­dent pour un mon­tant de 1 600 Me (dont 800 Me de finan­ce­ment des indus­triels). Ce pro­jet dont la durée ini­tiale a été fixée à sept ans regroupe les prin­ci­paux don­neurs d’ordre par­mi les­quels les avion­neurs, les moto­ristes, les équi­pe­men­tiers, des PME inno­vantes et des ins­ti­tuts de recherche.
Elle a enga­gé depuis plu­sieurs années la révo­lu­tion numé­rique de ses pro­ces­sus de concep­tion et de fabri­ca­tion ; la mise en place, dans le cadre du pro­gramme de déve­lop­pe­ment du Fal­con 7X, d’un bureau d’é­tudes en pla­teau col­la­bo­ra­tif phy­sique puis vir­tuel avec de mul­tiples par­te­naires a été une pre­mière mondiale.

1. Acare : Advi­so­ry Coun­cil for Aero­nau­ti­cal Research in Europe.
2. Sesar : déve­lop­pe­ment du futur Single Euro­pean Space.
3. Next­Gen : déve­lop­pe­ment du futur ATM aux États-Unis.

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