Actualité web & High tech sur Usine Digitale

Recevez chaque jour toute l'actualité du numérique

x

Trafic aérien : Les avions doivent devenir des objets connectés

Enquête Il reste de nombreux obstacles avant que le projet de modernisation du trafic aérien en Europe ne soit opérationnel.
Twitter Facebook Linkedin Flipboard Email
×

Trafic aérien : Les avions doivent devenir des objets connectés
Trafic aérien : Les avions doivent devenir des objets connectés © D.R.

Des embouteillages d’avions près des aéroports, des appareils qui disparaissent au-dessus de l’océan sans laisser de traces, des conversations entre pilotes et contrôleurs aériens qui passent par d’antiques liaisons radio, des taxes payées par les compagnies aériennes qui varient suivant les pays survolés... Gérer le trafic aérien n’est pas une sinécure ! En Europe, ces dysfonctionnements coûtent près de 4 milliards d’euros sur un budget total de plus de 9 milliards dédié au contrôle aérien. La modernisation du trafic devient urgente, alors que le nombre d’appareils dans le ciel ne cesse de croître : 14 millions de vols sont prévus en Europe en 2035, contre 9 millions en 2012.

L’année 2015 marque un tournant : le projet de modernisation de ciel unique européen Sesar, qui fera entrer le trafic aérien dans l’ère du numérique, est en phase de déploiement après des années de développement. "Il vise une hausse du niveau d’automatisation du trafic aérien, résume Florian Guillermet, le directeur exécutif de Sesar Joint Undertaking qui pilote le programme. Le système de gestion repose aujourd’hui sur l’humain. Les avions doivent devenir des objets connectés capables de communiquer avec tout leur environnement." Le numérique, outil idéal pour fluidifier le trafic aérien ? Oui, mais avant de parvenir à ce résultat, les industriels vont devoir se retrousser les manches.

Une phase de déploiement à 6 milliards d’euros

Le chantier est immense. D’après la Commission européenne, le lancement de Sesar nécessite un investissement de 10 à 30 milliards d’euros d’ici à 2030. Impacts attendus d’après le scénario le plus optimiste : 419 milliards d’euros supplémentaires pour le PIB de l’Union européenne, 328 000 emplois créés, 50 millions de tonnes d’émissions de CO2 évitées. Comment expliquer de tels chiffres ? Moderniser le trafic aérien européen revient à déployer un arsenal de technologies numériques – routeurs, logiciels, systèmes embarqués, antennes... – dans trois tranches industrielles distinctes : au sol (centres et tours de contrôle, stations météo), dans le ciel (les avions de ligne) et dans l’espace (les satellites).

"Le numérique nous sert à favoriser la transmission de correctifs"
Patrick Ky, président de l’agence européenne de la sécurité aérienne

"Pour la sécurité aérienne, l’un des apports principaux du numérique est l’analyse systématique des vols, grâce à la mise à disposition rapide des données techniques et opérationnelles, ainsi que la transmission de correctifs. De leur côté, les pilotes accèdent de façon continue pendant les vols aux observations et prédictions météorologiques et peuvent ainsi anticiper les changements de route nécessaires. L’utilisation accrue des technologies de l’information s’est accompagnée d’une complexité croissante des équipements à bord et requiert de nouvelles méthodes d’analyse des pannes et de leurs conséquences."

La phase de déploiement initiale prévoit un budget de 6 milliards d’euros jusqu’en 2025, financé à 50 – 50 par le privé et le public. D’ici à la fin 2016, deux appels d’offres généreront les premiers contrats industriels. "À terme, Sesar ne devra pas seulement évaluer les trajectoires les plus courtes, mais aussi les plus avantageuses d’un point de vue économique, précise Dominique Stammler, conseiller scientifique et industriel au sein de la Direction des services de la navigation aérienne (DSNA). Il permettra aux compagnies aériennes de répondre au mieux à leur modèle économique." Clé de voûte du système : un réseau intranet de l’aérien, nommé Swim.

Moderniser les systèmes au sol

Aujourd’hui, un avion communique avec les aéroports au moment du décollage et de l’atterrissage, mais peu en vol. Demain, il pourra échanger des données avec chaque partie prenante du trafic aérien, y compris les autres avions. Pour édifier ce nouveau monde aérien collaboratif, il faudra connecter tous les systèmes présents au sol, dont les appareils de communication sont bien moins modernes que ceux à bord des appareils. "Pour connaître la position et la trajectoire précises d’un avion, les systèmes au sol doivent être parfaitement synchronisés, souligne Florian Guillermet. Des algorithmes devront être capables de corriger les temps de latence causés par les délais de propagation des informations dans l’ensemble du réseau."

Les outils utilisés par les contrôleurs aériens doivent aussi être renouvelés pour fonctionner avec les mêmes protocoles… Thales déploie 4-Flight, un programme de rénovation des cinq centres de contrôle français situés à Reims, Aix-en-Provence, Paris, Bordeaux et Brest. "Il vise à remplacer le papier par des interfaces numériques qui fournissent des informations plus précises, explique Jérôme Fichez, responsable du SkyCentre chez l’électronicien. Elles permettent, par exemple, de visualiser les trajectoires anticipées des avions pour éviter les collisions et de gérer le séquençage des atterrissages et des décollages."

Thales a déjà mis au point le système de contrôle aérien du futur : reconnaissance vocale et écran tactile pour les commandes, système de suivi du regard pour sélectionner les appareils à l’écran, spatialisation du son pour simuler une conversation avec plusieurs interlocuteurs… Cet arsenal transfigurera le très conservateur milieu du contrôle aérien. "Nous allons passer d’un système papier – où l’avion est un point – à un système numérique où il devient une trajectoire, explique Pierre Fossier, directeur technique de l’activité systèmes terrestres et aériens chez Thales. L’une des difficultés sera d’assurer l’interopérabilité entre les différents acteurs, ils vont devoir parler le même langage."

La numérisation au sol doit s’accompagner de nouveaux moyens de communication avec les avions. "La technologie VHF utilisée par les pilotes est génératrice d’erreurs, assure Philippe Lievin, le directeur marketing solutions avioniques chez l’américain Rockwell & Collins. On se dirige de plus en plus vers l’envoi de messages type SMS pour fiabiliser l’échange de données." La mise en œuvre de Sesar introduit un concept inédit dans le monde aérien : le vol 4D, qui prend en compte l’espace, mais aussi… le temps. Dans quelques années, les compagnies s’engageront à ce que les avions atteignent leur point de passage à quelques secondes près !

La faisabilité du vol 4 D a été validée grâce à plusieurs expérimentations menées, ces trois dernières années, par un groupement de partenaires réunissant Airbus, Honeywell, Thales, Eurocontrol, Indra et Noracon. "En 2012, un A 320 reliant Toulouse à Stockholm a eu moins de trois secondes de retard lors de ses survols au-dessus des 128 points de passage prédéfinis", s’enthousiasme Pierre Fossier chez Thales. Des performances rendues possibles par l’usage de technologies de positionnement plus précises, comme des systèmes hybrides couplant une centrale inertielle et une liaison satellitaire. Coût de l’opération pour moderniser chaque avion : entre 30 000 et 50 000 euros. Un montant qui comprend l’intégration dans les systèmes de navigation de logiciels doués d’intelligence artificielle.

Bientôt la fin des boîtes noires

À terme, le système de gestion de vol des avions asservira les commandes pour respecter la trajectoire initiale. Une prouesse qui passe par la mise au point d’algorithmes d’optimisation prenant en compte le moindre imprévu et réajustant la trajectoire en temps réel. "Demain, le pilote devra gérer une mission, il ne pilotera plus l’avion", résume Pierre Bachelier, le responsable gestion du trafic aérien chez Airbus. Ce qui passe aussi par un rôle croissant des satellites pour soutenir les flux de données toujours plus importants. "Le satellite va de plus en plus s’inviter dans l’univers de l’avion, prédit Philippe Boissat, consultant chez Deloitte. Demain, une flotte de satellites pourrait remplacer les boîtes noires."

Le déploiement complet de Sesar prendra du temps dans un secteur où chaque nouveauté doit faire la preuve des gains apportés avant qu’elle ne soit acceptée par les autorités de certification. Les systèmes devenant de plus en plus complexes, la certification fonction par fonction pourrait voir le jour. L’émergence d’un intranet aérien n’est pas non plus sans risques… "On passe d’un système très fermé à un système où toutes les portes sont ouvertes, commente Patrick Fabiani, directeur de la recherche à l’Isae-SupAero. Les protocoles d’échanges devront être sécurisés pour garantir l’intégrité du système et se prémunir du leurrage GPS." Les menaces de détournement d’avions par des hackers commencent à être prises au sérieux.

Sesar risque aussi le surplace entre des acteurs aux intérêts divergents et les Vingt-Huit qui renâclent à lâcher prise sur le trafic aérien, l’un des symboles de leur souveraineté nationale. Mais la tendance est là, qui voit partout dans le monde se multiplier des initiatives similaires, comme aux États-Unis avec NextGen, mais aussi en Australie, en Russie. En assurant l’interopérabilité de ces dispositifs, ce qui relève encore de l’utopie industrielle pourrait devenir réalité : l’avènement d’un intranet mondial du ciel.

Les quatre priorités du ciel unique européen

Le projet de ciel unique européen Sesar aura mis du temps à être mis en œuvre. La première phase de définition (2005–2008) a été suivie d’une phase de développement (2008–2014). Le programme est entré cette année dans sa troisième phase, celle du déploiement opérationnel. Au gré des années, les priorités ont évolué, passant de l’absorption de la hausse du trafic aérien à l’environnement. Aujourd’hui, c’est la baisse du coût des vols qui est mise en avant par les différents acteurs. Mais les quatre objectifs initiaux restent inchangés : maintenir le même niveau de sécurité en réduisant par dix le risque d’accident, multiplier par trois le trafic aérien, réduire de 50 % le coût d’un vol, baisser de 10 % les émissions de CO2 (avec pour date de référence 2004).

Réagir

* Les commentaires postés sur L’Usine Digitale font l’objet d’une modération par l’équipe éditoriale.

 
media
Suivez-nous Suivre l'Usine Digitale sur twitter Suivre l'Usine Digitale sur facebook Suivre l'Usine Digitale sur Linked In RSS Usine Digitale