thalesgroup.com Les solutions mises en place par l'activité aéronautique de Thales pour limiter l'impact sur l'environnement

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1 thalesgroup.com Les solutions mises en place par l'activité aéronautique de Thales pour limiter l'impact sur l'environnement

2 Le trafic aérien devrait, selon les prévisions estimées, doubler à l horizon des 20 prochaines années. Parallèlement, les grands industriels de l aéronautique se sont fixés plusieurs objectifs : Consommer moins d'hydrocarbures Emettre moins de CO 2 et NO x Générer moins de déchets Réduire les nuissance sonores De grandes études mondiales sont en cours autour de ces thèmes afin d apporter des réponses concrètes. THALES S'ORGANISE POUR ATTEINDRE LES OBJECTIFS ENVIRONNEMENTAUX Sur son secteur aéronautique, Thales a déterminé de grands axes pour contribuer activement à répondre aux objectifs environnementaux : ECO-CONCEPTION créer des produits qui prennent en compte l impact sur l environnement depuis la conception et pendant leur cycle de vie. "ECO-PRODUITS" POUR L'AVIONIQUE concevoir des aides au pilotage et à la gestion du trafic aérien pour diminuer les émissions de polluants. "ECO-EFFICACITÉ" adaptation de l organisation interne avec, au quotidien, moins de papier et de déplacements, plus de recyclage, de places de vélos, de covoiturage et de transports en commun. 2 -Les solutions mises en place par l activité aéronautique de Thales pour limiter l impact sur l environnement

3 L'ECO-CONCEPTION L éco-conception est l intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement de produit avec pour objectif de réduire les impacts environnementaux pendant le cycle de vie d un produit. Cette approche globale et multicritère de l environnement prend en compte toutes les étapes du cycle de vie des produits. A LA RECHERCHE DE MATIÈRES PREMIÈRES PLUS PERFORMANTES L objectif est, pour l ensemble des matériaux utilisés, dans le cockpit et la cabine, de réduire la masse globale des équipements. Le poids est en effet un facteur critique dans les avions : plus ce dernier est lourd et plus il consomme de carburant pour effectuer sa mission. Thales lance régulièrement des réflexions sur l intérêt de nouveaux matériaux pouvant être introduits dans notre fabrication afin de limiter la masse tout en conservant ou en améliorant les performances. Globalement, si l apport de l électronique à bord n a cessé d augmenter, son poids et son volume diminuent. Parallèlement, les substances dont la manipulation présente un risque pour la santé sont progressivement retirées des équipements de conception ancienne. SIMPLIFIER LES SYSTÈMES ET LEUR FABRICATION Thales oeuvre activement à rendre les systèmes à bord moins complexes et à réduire le nombre d équipements. La création de l avionique modulaire intégrée est un exemple probant de réussite. Ce type d architecture électronique apparu sur l A380 a permis de rationaliser les besoins de calculateurs et de diminuer ainsi le poids du hardware de 15 à 20 % tout en accroissant les capacités de calcul et en augmentant la durée de vie des équipements. La vie d un avion nécessite parfois cette recherche de simplification. Thales a ainsi, sur le programme A320, redesigné des calculateurs embarqués conçus 20 ans auparavant. Sans modifier leur forme pour ne pas impacter les systèmes de l avion, Thales a développé de nouveaux calculateurs plus puissants et moins lourds de 70 kg, soit l équivalent d un passager. La consommation d énergie, limitée à bord d un avion, est également un enjeu crucial. Ainsi, dans la cabine, Thales a cherché à rationaliser les systèmes et réduit le nombre d équipements à bord tout en augmentant la qualité perçue par le passager. La mise en place d organisation de type LEAN (simplification de la gestion de production) a également aidé à réduire les pertes d efficacité liées aux organisations très complexes. Depuis plusieurs années, des gains considérables ont pu être obtenus grâce à la rationalisation des lignes de production. Les entités Thales en France sont ainsi spécialisées pour rassembler l ensemble des expertises en un seul et même lieu en évitant les transports d hommes et d équipements inutiles tout en accroissant l efficacité globale. REPENSER NOS CIRCUITS DE DISTRIBUTION La maintenance est l une de nos chaînes logistiques les plus complexes. Récemment, et pour réduire drastiquement les mouvements des équipements en réparation, une restructuration complète a été effectuée sur l ensemble de notre réseau mondial. PRENDRE EN COMPTE LA MAINTENANCE DÈS LA CONCEPTION Mieux prendre en compte la maintenabilité des équipements s opère depuis la conception. Un enjeu central guide cette opération : comment allonger la durée de vie d un produit en diminuant et simplifiant les besoins de maintenance? Alors que la maintenance d un équipement électromécanique sur Concorde pouvait demander jusqu à 40 heures de travail, son équivalent sur A380 est aujourd hui réduit à moins de 4 heures. La durée de vie de l électronique à bord a également été multipliée par 4 durant la même période. VERS UNE NOUVELLE VIE Une fois déclarés non-utilisables, les équipements en fin de vie peuvent être recyclés. Pour parer à ce procédé complexe qu est le retraitement des cartes électroniques, Thales a recours à des sous-traitants spécialisés. Des matériaux variés sont utilisés. Grâce à l utilisation d un traitement séparant les matériaux, chacun d entre eux peut être recyclé et vivre une nouvelle vie. Les solutions mises en place par l activité aéronautique de Thales pour limiter l impact sur l environnement - 3

4 POUR UN PILOTAGE "PLUS VERT" 2% de la génération de CO2 est issue du transport aérien qui représente aussi 12% du transport global. Si l industrie aéronautique n est pas la plus en cause dans les problèmes environnementaux, elle initie, depuis plusieurs années déjà, des axes de recherches pour réduire son impact global. En plus des évolutions particulièrement marquées apportées par les moteurs, l aide à la navigation a su activement participer à la réduction d impact des émissions de CO 2, NO X et de bruit grâce à : Des aides à la navigation pour optimiser les trajectoires de vol et la circulation au sol ; Une meilleure prise en compte de la météo pour éviter les changements de trajectoire soudains qui rallongent les trajets ; Une gestion du trafic aérien permettant un trafic plus fluide avec moins d attente audessus des aéroports. Le système de gestion du vol (Flight Management System ou FMS) est une aide intelligente au pilotage qui calcule les trajectoires optimisées en fonction des données de l avion, de la météorologie et de l heure souhaitée d arrivée. Le pilote peut ainsi choisir le meilleur compromis entre la consommation de carburant et la durée du vol. Son utilité est de calculer des trajectoires optimisées qui contribuent à diminuer le bruit, les émissions et la consommation lors des différentes phases du vol : Décollage et montée : Optimiser la poussée moteur Croisière : Optimiser la vitesse et les niveaux de vol Il contribue aux enjeux majeurs pour une meilleure utilisation de l'espace aérien : donner accès à l intégralité de l espace aérien ; diminuer la séparation entre aéronefs ; rendre possible des trajectoires plus directes et mieux optimisées ; augmenter le nombre d aéronefs par secteur contrôlé ; fluidifier les flux d aéronefs ; diminuer les circuits d attente dans l espace aérien ; respecter les créneaux horaires pour maximiser l utilisation des pistes ; calculer des reconfigurations des trajets en fonction de la météo. Thales détient plus de 30 ans d expertise dans ce type de système hyper-complexe et intelligent qui équipe les avions et les hélicoptères civils et militaires. Régulièrement, de nouvelles fonctionnalités viennent enrichir le système pour l aider à gagner en sécurité et en impact écologique. Thales investit dans les compétences humaines, ainsi que dans la recherche et développement. Notre laboratoire «The Link by Thales» a ainsi vu le jour en 2013 pour simuler et tester dans des conditions très réalistes les concepts de nouvelles fonctions de pilotage grâce à la création d un espace aérien concentré dans quelques mètres carrés. De véritables systèmes de gestion du trafic aérien, de tour de contrôle, développés par Thales et vendus partout dans le monde y sont rassemblés. Il intègre également un outil de simulation de cockpit. Ingénieurs et pilotes y coopèrent pour inventer de nouvelles façons de s organiser, valider et faire mûrir ces concepts au sol avant de les embarquer dans les avions pour poursuivre les tests. Descente : Améliorer la gestion de l énergie dans un cadre constraint Approche : Rester le plus haut possible pour diminuer le bruit au sol, tout en garantissant une approche sûre et stabilisée AUTO Atterissage automatique : Optimiser le freinage pour éviter une remise de gaz 4 -Les solutions mises en place par l activité aéronautique de Thales pour limiter l impact sur l environnement

5 DES AIDES A LA NAVIGATION DESTINÉES AU PILOTE Thales porte également un oeil attentif sur les fonctions de pilotage, un axe stratégique aui allie de très importantes réductions de consommation de carburant et de charge de travail des pilotes à une amélioration de la sécurité des vols. Elles contribuent aussi à réduire le bruit, un autre volet majeur de l'impact sur l'environnement. L'ensemble des phases du vol sont concernées. Lorsque l'avion est au sol LA PRÉPARATION DU VOL : DU PILOT-CASE À LA TABLETTE La préparation du vol est une phase importante encore souvent effectuée par les pilotes sur des dossiers en format «papier». L évolution technologique permet dorénavant à l ensemble des documents de devenir accessible depuis un équipement électronique de type tablette tactile. Manuels de vol, cartes de navigation et autres documents jadis emmenés par le pilote dans son «pilot case» sont désormais utilisables sur tablette. Plus besoin de transporter, d imprimer et de stocker en grand nombre les documents papier qui peuvent donc rester à bord de l avion. LA NAVIGATION EN ZONE AÉROPORTUAIRE La circulation de l avion au sol, sur l aéroport, est une phase décisive et potentiellement dangereuse. De nombreux appareils et autres véhicules y circulent. L équipe de pilotage doit être des plus concentrées pour prendre en compte tous les risques. Le pilote doit être particulièrement vigilant lorsqu il change régulièrement d aéroport. Sur la plupart des avions, notamment les plus anciens, seules les cartes papier sont accessibles. C est pourquoi Thales a développé un système d aide à la navigation aéroportuaire digitale (accessible sur tablette tactile ou directement sur les écrans du cockpit pour les avions les plus récents) qui permet au pilote de suivre la cartographie et de vérifier son itinéraire. Le temps de roulage optimisé lui permet ainsi de gagner en sécurité et d économiser du carburant. Une évolution en cours de développement devrait apporter encore plus d efficacité aux échanges entre la tour de contrôle et le pilote pendant la phase de navigation aéroportuaire. Aujourd hui, les consignes de la tour de contrôle passent oralement au pilote. L afflux d échanges vocaux entre les pérateurs et les dizaines d avions est complexe à gérer et demande aux pilotes une attention des plus intenses. Le système «D-Taxi», actuellement en cours de tests, induira des échanges ce type «sms» entre la tour et l avion. Ce message pourra être entré directement dans le système de pilotage qui indiquera visuellement au pilote la route à suivre. Cette solution innovante permettra des alertes anticollisions en cas de conflit de trajectoires entre avions et véhicules au sol. Elle sera aussi utilisée pendant les phases d approche. «TopWings» est une solution développée par Thales pour les compagnies aériennes. Totalement connecté aux services centraux de la compagnie, le pilote peut préparer son vol avec des informations réactualisées jusque dans le cockpit, et ce, avant que l avion ne décolle. Les données météorologiques les plus récentes sont ainsi prises en compte par le pilote qui établit un plan de vol parfaitement à jour au moment du décollage. Les solutions mises en place par l activité aéronautique de Thales pour limiter l impact sur l environnement - 5

6 Lorsque l'avion est en vol DECOLLAGE ET MONTÉE OPTIMAUX Les choix de trajectoire et de poussée des moteurs permettent des gains significatifs de consommation de carburant et de bruit. Thales a ainsi mis au point, dans le cadre du programme européen CleanSky, le développement d un nouveau mode de décollage de l avion. Un nouveau process qui, en adaptant automatiquement la vitesse, l altitude et la poussée moteur, permet de réduire à la fois le bruit perçu par les riverains de l aéroport et la consommation de carburant. I-4D : LE VOL PASSE EN 4 DIMENSIONS La gestion de la trajectoire, partagée aujourd hui entre les services de gestion du contrôle aérien, passe par 3 dimensions : altitude, longitude et latitude. Le programme Sesar, auquel Thales participe, implique un développement du vol en 4 dimensions. Aux 3 précédentes, s y ajoute celle du temps. Ce nouveau concept permet de gérer les avions dans leur ensemble et de mieux les répartir sur un secteur aérien. Ce séquencement organisé des avions contribue à fortement réduire les «embouteillages» aériens à l approche des aéroports qui occasionnent de longs temps d attente avant l atterrissage, et réduit ainsi la consommation inutile de carburant. LA PRISE EN COMPTE DE LA MÉTÉO Lorsqu il prépare son vol, à quelques heures du départ, le pilote prend en compte des cartes météorologiques imprimées une à plusieurs heures avant le décollage. Pourtant, les situations météorologiques sont susceptibles d évoluer rapidement, même sur un circuit court. Par exemple, un orage pris en compte à mi-parcours par le pilote qui modifie en conséquence la trajectoire directe pour s en détourner peut rapidement changer de place et de force. Le pilote est alors contrait de changer son plan de vol en tenant compte des données météo fournies par le radar météo à bord de l aéronef. Topmet est une étude en cours dans le cadre du programme Sesar et actuellement en phase de test. Elle permet au pilote d avoir accès à des cartes météo en temps quasiréel et de modifier ainsi son plan de vol au fur et à mesure si nécessaire. Le pilote a une bonne vision du changement de temps et peut reprogrammer précisément son nouveau trajet. Grâce à cet outil de prévision, sa trajectoire sera calculée au mieux et lui évitera une consommation supplémentaire de kérosène, ainsi qu une perte de temps tout en augmentant le confort des passagers. L'INDICATEUR DE COÛTS Thales développe pour les avions régionaux des solutions spécifiques, jusqu alors uniquement dédiées à des appareils plus complexes. C est le cas du cost index. Cette fonction calcule en temps réel le meilleur compromis entre les contraintes horaires et le coût de consommation de carburant. Le pilote peut ainsi faire des choix qui lui permettent d optimiser sa consommation tout en respectant ses contraintes horaires. Lorsque l'avion est en approche PRÉCISION DE LA LOCALISATION La gestion du trafic aérien est comparable à celle de nos voitures évoluant sur les routes. Un trafic fluide sur autoroute peut néanmoins fortement se densifier aux abords des péages et sur les périphériques des agglomérations. Il en est de même avec les approches vers les aéroports. Thales développe des systèmes de localisation de très grande précision. Grâce à cette information de positionnement et des systèmes de haute précision de trajectoire, y compris lorsqu elles sont courbes (virages), la gestion de l espace aérien peut se prévoir plus facilement. L avion va en effet garantir de ne pas sortir de sa route permettant au contrôle aérien de multiplier les routes sans avoir à ajouter des zones tampons au cas où un avion serait amené à modifier sa trajectoire. Gérer plus d avions en vol est désormais possible, même en zone dense, et pour des approches plus directes vers les aéroports. 6 -Les solutions mises en place par l activité aéronautique de Thales pour limiter l impact sur l environnement

7 LA DESCENTE EN CONTINUE La descente en continue a été conçue pour réduire la consommation de carburant et les nuisances sonores, ainsi comparée aux procédures traditionnelles avec la suppression des «paliers». Cette technique de conduite de vol autorise des profils de vol optimisés grâce à des procédures d approches aux instruments et structures d espace adaptés ou à l aide de techniques du contrôle aérien. Elle utilise des puissances moteur réduites et, lorsque cela est possible, des configurations limitant les trainées aérodynamiques. Ce concept de type d approche, lancé en 2010, est en cours de validation avant une mise en oeuvre généralisée. Cette fonction permet ainsi, sur un vol type Toulouse-Paris (45 minutes de vol), d économiser 100 à 200 kg de kérosène sur les 2000 embarqués sur un A320! ATTERIR SUR TOUS LES AÉROPORTS Un avion ne peut pas atterrir sur tous les aéroports s il ne dispose pas de certains équipements au sol ou à bord de l aéronef. Thales développe un nouveau type d approche dénommé LPV (Localizer performance with vertical guidance) et basé sur les systèmes de navigation satellite de type EGNOS pour l Europe. Grâce à un système embarqué à bord de l avion, il lui permet de se poser sur tous les aéroports, même ceux qui ne sont pas équipés de système sol de type ILS. Son intérêt est double : limiter la multiplication des installations au sol et permettre à un avion qui doit modifier son plan de vol d atterrir sur l aéroport le plus proche en lui évitant ainsi de devoir voler encore durant des centaines de km avant de trouver un aéroport équipé. L'AVION PLUS ÉLECTRIQUE : OFFRIR DE NOUVELLES SOLUTIONS L avion «plus électrique» est en marche depuis un certain temps et Thales s est engagé dans cette progressive et importante transformation visant à remplacer les traditionnels systèmes pneumatiques et hydrauliques par des équipements électriques. Les principales clés des défis de «l avion plus électrique» sont la réduction des masses embarquées et l efficacité de l énergie nonpropulsive. Thales s emploie à faire émerger de nouvelles idées pour atteindre ces objectifs. Nous travaillons par exemple sur des solutions qui intègrent des moteurs électriques dans les roues des avions pour faciliter leurs déplacements au sol sans utiliser les moteurs principaux. Grâce à un tel système, une économie substantielle de près de 4% est réalisée sur le poste carburant d un court/ moyen-courrier. Pour les A380 et A400M, nous avons développé en partenariat avec Safran, une technologie avantgardiste : la génération électrique à fréquence variable. L A380, par exemple, est équipé de quatre générateurs électriques à fréquence variable, fournissant chacun une puissance de 150 kva. Audelà du gain de masse embarquée que permet ce type de générateurs, la fiabilité de l alimentation électrique est notablement améliorée : elle est plus que doublée par rapport aux générateurs à fréquence fixe! Enfin, de nouvelles applications émergent, comme le démarrage électrique des réacteurs qui se propage sur les avions modernes. Thales réalise une nouvelle fois la solution de génération/démarrage TopStart pour le moteur Silvercrest du Falcon 5X de Dassault Aviation. Ce système optimisé fournit l énergie nécessaire - courant alternatif à fréquence variable - à l avion d affaire et lance les moteurs de dernière génération plus économes et moins polluants tout en offrant une réduction significative du coût global de possession. TopStart intègre les avancées technologiques réalisées par Thales grâce à sa R&D, et via les programmes de recherche français et Européen comme CLEANSKY par exemple. RECHERCHER L'OPTIMISATION ET GÉRER LA PUISSANCE ÉLECTRIQUE Nous avons, dans un tout autre registre, développé une architecture d électronique de puissance intégrée modulaire pour l alimentation de tous les types de charge électrique à bord. Elle repose sur des modules d électronique de puissance standards, reconfigurables et intègre la nouvelle fonction dite «Power management» permettant d optimiser l énergie fournie par les modules aux systèmes électriques «consommateurs» grâce à d astucieuses logiques de combinaison et de mutualisation. L'avion "plus électrique" est en marche depuis un certain temps et Thales s'est engagé dans cette progressive et importante transformation Les solutions mises en place par l activité aéronautique de Thales pour limiter l impact sur l environnement - 7

8 THALES, UN ACTEUR FORTEMENT IMPLIQUÉ DANS LES PROGRAMMES ENVIRONNEMENTAUX EUROPEENS ET MONDIAUX Le trafic aérien mondial devrait concerner 415 à 500 millions de passagers à l horizon 2030, soit le double de ce qui était enregistré en 2005 (228 millions de personnes). Largement soutenue par les pays émergents, cette croissance impactera aussi la flotte mondiale, qui pourrait passer de avions aujourd hui à en Face à de tels défis, l industrie aéronautique s organise pour gagner en sécurité et en efficacité, mais aussi pour mieux prendre en compte les contraintes liées à la protection de l environnement. Très présent dans le secteur des systèmes avioniques et des solutions de gestion du trafic aérien, Thales est un partenaire majeur de ces programmes d envergure mis en place au début des années 2000 pour gérer l ensemble des recherches et des projets technologiques visant à améliorer l utilisation des avions. Le Groupe est membre fondateur de CleanSky, un programme européen de recherche comptant comme l un des plus importants jamais mis en oeuvre. Cette initiative publique/privée vise à accélérer une nouvelle conception plus verte dans une industrie traditionnellement caractérisée par de très longs cycles de conception et de vie. Les objectifs environnementaux de l initiative CleanSky devant être atteints en ont été définis par le Conseil consultatif pour la recherche aéronautique en Europe : -50% émissions CO 2-80% émissions NO x 50% bruit Réduction de 50 % des émissions de CO 2 grâce à une diminution drastique de la consommation de kérosène Réduction de 80 % des émissions de NO x (oxyde d azote) Réduction de 50 % du bruit perçu, un cycle de vie vert pour les produits (conception, fabrication, maintenance et élimination/ recyclage) Thales pilote l un des six grands thèmes de recherche baptisé «Systems for Green Operations», qui doit permettre d optimiser la consommation de l avion en travaillant sur sa trajectoire, notamment au décollage et en phase d approche. Au sein de CleanSky, le Groupe coordonne par ailleurs le «Technology Evaluator», un outil de simulation destiné à évaluer l impact environnemental de ce programme. Thales est également un acteur majeur du programme SESAR, lancé en 2004 à l initiative de la Commission européenne et dont l un des objectifs est de réduire l impact de l activité aérienne sur l environnement. SESAR s est donné pour but : Diminuer les rejets de CO2 de 10 % par vol d ici 2020 (sur la base des chiffres de 2005) Réduire les émissions acoustiques des avions de 20 décibels lors du décollage et de l atterrissage Accroître la place des réglementations environnementales locales dans la gestion du trafic aérien Pour atteindre leurs objectifs environnementaux, les industriels de l aéronautique doivent impérativement améliorer la conception des avions. Une telle initiative contribuera à hauteur de 65% à une réduction globale de 10 % de la consommation de kérosène. Thales est également partenaire d un projet piloté par le CRIAQ (Consortium de Recherche et d Innovation en Aérospatiale au Québec), organisme à but non lucratif créé en 2002 dans le but d accroître la compétitivité de l industrie aérospatiale. Ce projet, qui vient d entrer dans sa deuxième phase, est destiné à améliorer l architecture des ailes pour diminuer leur traînée et ainsi réduire la consommation de carburant. Ces avancées permettront également de raccourcir les distances de décollage et d atterrissage dans la mesure où les avions pourront réaliser ces phases à plus faible allure. Papier 100% recyclé Thales has a policy of continuous development and improvement and consequently the equipment may vary from the description and specification in this document. This document may not be considered as a contract specification. Graphics do not indicate use or endorsement of the featured equipment or service. Photos credits: Fotolia. Copyright Thales THALES - Pour plus d'informations, merci de nous contacter à cette adresse : avionics@fr.thalesgroup.com onboard.thalesgroup.com twitter.com/thalesaerospace linkedin.com/company/thales-aerospace youtube.com/user/onboardwebzine