Le futur du secteur aéronautique

L’aéronautique est l’un des secteurs de l’économie qui consacre le pourcentage le plus élevé de son chiffre d’affaires à la R&D et innovation. En effet, la branche civile de ce secteur hautement industriel dépense 7,8 milliards d’euros en recherche et développement, réalise un chiffre d’affaires annuel d’environ 106,4 milliards d’euros et a un impact significatif sur la création d’emplois : en Europe, elle représente environ 362 700 d’emplois directs. D’ici 2038, cette industrie devrait contribuer au PIB mondial à hauteur de 1 700 milliards de dollars (environ 1 540 milliards d’euros), selon l’Association européenne des industries de l’aérospatiale, de la sécurité et de la défense (ASD).

Il est clair qu’elle est aussi le moteur de produits, de processus et de services innovants qui sont initialement développés pour résoudre ses propres défis, mais qui trouvent ensuite une application de niche dans d’autres secteurs. En ce sens, l’aéronautique est considérée comme un secteur hautement innovant, et l’analyse de ses tendances peut être d’un grand intérêt afin d’anticiper les technologies qui domineront le marché dans les années à venir.

Ces dernières années, la Commission européenne a poursuivi l’objectif de décarboniser l’aviation et d’atteindre ainsi la neutralité climatique, conformément au Pacte vert pour l’Europe. À cette fin, elle a établi une série de jalons à court, moyen et long terme (2030, 2035, 2050, respectivement) dans différentes catégories, telles que les véhicules, les systèmes de propulsion, les infrastructures, les opérations et services et les carburants, qui serviront de guide pour que tous les agents impliqués dans l’écosystème de la R&D et innovation (universités, centres de recherche et industrie) puissent prendre des mesures en faveur de la durabilité du secteur.

Les carburants de l’avenir

Les efforts de recherche actuels sont motivés par de multiples tendances futures, et l’un des débats les plus brûlants porte sur le carburant de l’avenir. L’une des possibilités est l’étude de nouveaux carburants durables pour les installations de propulsion, connus sous le nom de carburants aéronautiques durables (Sustainable Aviation Fuels, SAF, en anglais). Il s’agit de carburants synthétiques dont la production diffère de celle des carburants conventionnels. Ils sont classés dans la catégorie des carburants de substitution, c’est-à-dire des carburants dont l’utilisation ne nécessite pas de modification des structures et des sous-systèmes du moteur.

Leur production à plus grande échelle et leur disponibilité dans les aéroports est un défi qui, s’il peut être relevé, leur permettra de décarboniser les vols long-courriers. En outre, la définition même des SAF doit être modifiée afin d’ouvrir l’éventail de ce qui est réellement considéré comme tel.

D’autre part, il y a l’hydrogène. Ce cas clair de carburant non intégré nécessite des modifications de l’installation de propulsion et des sous-systèmes de l’aéronef pour pouvoir être utilisé. L’hydrogène peut être utilisé de deux manières pour propulser un avion : dans une turbine à gaz pour la combustion, ou dans une pile à combustible pour produire de l’énergie électrique, en obtenant de l’eau comme produit de réaction et de l’électricité. Ces deux options sont considérées comme la solution la plus viable pour décarboniser les trajets à moyenne distance et pour apporter une solution – en particulier dans le cas des piles à combustible – à la micro-mobilité urbaine grâce à la motorisation des véhicules à décollage et atterrissage verticaux (VTOL, en anglais). Un défi supplémentaire apparait alors, celui de créer l’infrastructure nécessaire à la gestion de l’hydrogène dans les aéroports et les vertiports.

Des efforts importants sont également déployés pour électrifier les avions, c’est-à-dire les équiper de puissants moteurs électriques pour les rendre hybrides/électriques. Cette option est considérée comme la plus appropriée pour décarboniser les trajets court-courriers.

Comme on peut le deviner, il n’est peut-être pas opportun de dire qu’une solution l’emportera sur l’autre, mais plutôt que toutes ont leur champ d’application et que ce n’est que le moment venu qu’il sera possible de voir laquelle d’entre elles est la plus apte à répondre aux besoins du moment.

Optimisation aérodynamique

Au-delà du débat sur le carburant, des technologies très innovantes sont développées pour améliorer l’aérodynamisme et le rapport portance/résistance aérodynamique (appelé efficacité aérodynamique). Il s’agit du développement d’architectures intégrales que l’on pourrait qualifier de futuristes, comme l’aile volante (flying wing), grâce à laquelle l’ensemble du fuselage de l’aéronef génère de la portance. Malgré ses grands avantages aérodynamiques, cette architecture présente plusieurs inconvénients opérationnels, tels que les fortes accélérations verticales que subiraient les passagers en bout d’aile en cas de tangage ou de roulis de l’avion.

D’autres améliorations aérodynamiques concernent la conception de l’aile et des nacelles pour maintenir un écoulement laminaire, en évitant les transitions turbulentes ou, pire, les pertes de charge (qui augmentent considérablement la traînée aérodynamique), comme des ailes à grand allongement. De cette manière, les effets du phénomène connu sous le nom de flottement peuvent être réduits.

Des moteurs plus efficaces

L’amélioration de l’efficacité propulsive passe par des turbos à très haut taux de dilution, c’est-à-dire capables de déplacer un flux secondaire beaucoup plus important que le flux primaire, ce qui se traduit par une augmentation de la poussée. Les matériaux à haute résistance et à faible densité issus des technologies de fabrication additive, ou les matériaux à matrice céramique avec revêtement, capables de résister aux températures élevées à la sortie de la chambre de combustion, sont également en cours d’analyse.

Infrastructures et navigation aérienne

La tendance dans ce domaine se concentre sur l’amélioration des infrastructures aéroportuaires (tant au sol qu’en vol) et sur la construction des vertiports mentionné ci-dessus. À l’horizon, le développement de jumeaux numériques d’aéroports est considéré comme une activité qui pourrait grandement contribuer à la simulation des opérations au sol. En outre, de nouveaux algorithmes et systèmes sont en cours de développement dans le but d’accroître la capacité de contrôle du trafic aérien.

Tendences secteur aéronautique 2023 : financement européen

Les initiatives de la Commission européenne dans le secteur aéronautique s’articulent autour de différents instruments de financement. D’une part, il y a le programme-cadre Horizon Europe, dont le Cluster 5 (Climat, énergie et mobilité) comprend quatre thèmes liés à l’aviation. D’autre part, il existe divers partenariats public-privé (connus sous le nom de JU), tels que Clean Aviation JU (CAJU), SESAR 3 JU et Clean Hydrogen JU, qui visent à promouvoir le développement de technologies de rupture dans le domaine de l’aviation, de la navigation aérienne et de la production, du stockage et du transport de l’hydrogène, respectivement.

Il convient de noter que la première d’entre elles (CAJU) établit trois piliers fondamentaux pour ce développement : les aéronefs hybrides-électriques, les aéronefs à hydrogène et les aéronefs à court et moyen-courrier ultra-efficaces. Ce partenariat comprend également un segment qui touche à des domaines transversaux mais fondamentaux, tels que les processus de certification (pour lesquels l’implication de l’Agence de sécurité aérienne de l’Union européenne est fortement recommandée) et la recherche de synergies avec les programmes nationaux.

Par ailleurs, en ce qui concerne l’axe temporel, nous pouvons identifier deux phases : la période 2022-2025, dédiée à l’identification de concepts disruptifs à fort potentiel ; et la période 2026-2031, pendant laquelle visant ces technologies seront conduites vers leur maturation, leur intégration et leur démonstration.

Doté d’un budget estimé à 137,75 millions d’euros, le deuxième appel à projets CAJU – visant le financement de neuf projets (dont huit actions d’innovation et une action de coordination et de soutien) – est désormais lancé et se clôturera le 11 mai.

Quant à lui, la priorité du SESAR 3 JU (Single European Sky ATM Research 3 JU), est de gérer la demande croissante du trafic aérien. À cette fin, un appel à projets devrait être lancé au milieu de cette année.

Si vous êtes une grande entreprise, une PME, une université ou un centre de recherche et que vous souhaitez soumettre une proposition de projet dans le domaine de l’aéronautique, si vous avez des doutes sur les conditions d’éligibilité ou si vous avez d’autres questions relatives à ces programmes, n’hésitez pas à contacter Zabala Innovation afin que nous puissions vous aider dans la préparation de la proposition ou dans la gestion du projet. Rejoignez également notre réseau Kaila, un excellent outil doté d’une base de données complète, pour obtenir plus d’informations sur les différents appels et projets.