Transports aériens

Pollution atmosphérique, consommation de kérosène, nuisances sonores… L’avion, régulièrement pointé du doigt comme l’un des modes de transport les plus polluants - bien qu’il ne contribue qu’à 2% des émissions mondiales de CO2 d’origine humaine -, ne cesse pourtant de gagner du terrain. Transportant plus de 3,4 milliards de passagers aériens en 2014,  52 avions décollent aujourd’hui toutes les minutes dans le monde.

Dans le contexte d’une croissance mondiale moyenne du trafic de l'ordre de 5% par an, génératrice de développement économique, l’ensemble des acteurs de l’aviation s’est engagé sur une politique ambitieuse en matière d’environnement fondée sur l’augmentation de l’efficacité énergétique de ce secteur, tout en gagnant en sûreté et en efficacité.

Seul industriel du secteur aéronautique leader à la fois des équipements électroniques embarqués à bord des avions (aide à la navigation, systèmes de divertissement à bord,…) et au sol (radars, systèmes de gestion du trafic aérien, …), Thales est en première ligne et met sa capacité de recherche au service de solutions opérationnelles innovantes permettant de relever les grands défis de l’aviation civile : sûreté et sécurité, croissance, efficacité environnementale et ce, pour toutes les phases d’un vol (du roulage à l’atterrissage)

Le saviez-vous ?

  • L’avionique modulaire intégrée, introduite pour la première fois à bord de l’A380, a permis de diminuer le poids des matériels de 15 à 20% avec des puissances de calcul accrues.
  • Les systèmes de multimédia de bord pèsent aujourd’hui 40% de moins qu’il y a dix ans.

 

Eco pilotage

L’avionique est l’ensemble des équipements électroniques, électriques et informatiques qui aident au pilotage des aéronefs (avions, hélicoptères, etc.) dans toutes les phases du vol.

Thales a acquis plus de 30 ans d’expertise dans ces systèmes hyper-complexes et intelligents. De nouvelles fonctionnalités viennent régulièrement enrichir les systèmes pour gagner en sécurité et diminuer l’impact environnemental des avions.

L’intelligence de ces aides au pilotage réside dans le système de gestion du vol (Flight Management System) qui calcule les trajectoires optimisées apportant une diminution du bruit, des émissions et de la consommation pendant toutes les phases du vol  (décollage, ascension, croisière, descente et approche).

Les systèmes d’aide à la navigation permettent également une meilleure prise en compte de la météo pour éviter les changements de trajectoire soudains qui rallongent les trajets. Ils contribuent enfin à la fluidification du trafic aérien et à la réduction des temps d’attente inutiles au-dessus des aéroports.
 

Décollage et montée optimaux

Dans le cadre du programme Clean Sky, Thales a piloté le développement d’un nouveau mode de décollage. En adaptant automatiquement la vitesse, l’altitude et la poussée moteur, ce nouveau mode permet de réduire à la fois le bruit perçu par les riverains de l’aéroport et la consommation de carburant.

Vol en 4D

Thales participe aux expérimentations en cours dans le cadre du programme SESAR sur le vol en 4D (i4D).

Aujourd’hui, le calcul et la gestion de la trajectoire d’un avion prennent en compte trois données de positionnement : l’altitude, la longitude et la latitude. L’ajout de la dimension temps permet de mieux répartir les avions sur un secteur aérien donné.

En optimisant le séquencement des avions, le vol en 4D permettra de réduire fortement  les «embouteillages» aériens à l’approche des aéroports et de réduire la consommation inutile de carburant due aux temps d’attente avant l’atterrissage.

La descente en continu

La descente en continu est une technique d’approche qui supprime les paliers. Elle a été conçue pour réduire la consommation de carburant et les nuisances sonores. Utilisant des puissances moteur réduites et des configurations limitant les trainées aérodynamiques,  ce type d’approche, lancé en 2010,  est en cours de validation avant une mise en œuvre globale.

Sur un vol de type Paris-Toulouse (45 minutes de vol), la descente en continu permet d’économiser de 100 à 200 kg de kérosène sur les 2000 embarqués sur un A320.

Atterrir sur tous les aéroports

Thales développe un nouveau type d’approche appelé LPV (Localizer performance with vertical guidance) basé sur les systèmes de navigation satellite de type EGNOS pour l’Europe.

Embarqué à bord de l’avion, il permet de se poser sur tous les aéroports, y compris ceux qui ne sont pas équipés de système sol de type ILS (Instrument Landing System). Evitant la multiplication des installations au sol, il permet à un avion qui doit modifier son plan de vol d’atterrir sur l’aéroport le plus proche au lieu de continuer à voler pendant des centaines de kilomètres pour trouver un aéroport équipé.
 

Le poids, un facteur critique

Plus un avion est lourd et plus il consomme de carburant. Thales réfléchit en permanence à l’utilisation de nouveaux matériaux qui pourraient diminuer le poids des équipements tout en conservant ou en améliorant leurs performances.

Un exemple de réussite est la création de l’avionique modulaire intégrée qui permet de réduire la complexité des systèmes et le nombre d’équipements à bord. Apparue sur l’A380, ce type d’architecture électronique 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.

Cette recherche de simplification peut également intervenir au cours de la vie d’un avion. Thales a ainsi redessiné des calculateurs embarqués sur l’A320, 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.

Moins de papier à chaque vol
Il faut beaucoup de papier pour soutenir le flot d’informations nécessaires au décollage d’un avion.
Les équipes de Thales ont mis au point Topwings, une solution numérique alternative aux documents papier habituellement embarqués dans les cockpits.
Ce système unique, intégrant plusieurs sous-systèmes internationaux (hardware, cartes aériennes, etc.), facilite la communication des données en temps réel et augmente l’efficacité opérationnelle des avions, le tout en réduisant la charge de travail des pilotes.
 
 

L’avion électrique : le rêve devient réalité 

Si l’avion tout électrique n’est pas encore pour demain, l’avion beaucoup plus électrique existe déjà. Pour donner un ordre d’idée, la puissance électrique à bord d’un Boeing 787 Dreamliner a plus que triplé par rapport à la précédente génération d’avions. Une évolution particulièrement appréciable pour les avionneurs puisqu’elle permet de réduire la consommation de kérosène, l’empreinte carbone, l’émission de NOx (oxyde d’azote), mais aussi d’améliorer la fiabilité tout en réduisant les coûts de maintenance.

Grâce aux solutions innovantes développées par Thales, un certain nombre de systèmes avion auparavant alimentés en énergie hydraulique ou pneumatique, sont désormais passés à l’électrique.

L’intégration de moteurs électriques dans les roues des avions pour permettre leur déplacement au sol sans utiliser les moteurs principaux permet, par exemple, de réduire de 4% le poste carburant d’un avion court/moyen-courrier.

Dans un autre domaine, la génération électrique permet déjà d’alimenter de nombreux équipements et systèmes de l’avion : calculateurs, instruments de navigation, commandes d’actionneurs, éclairages, ventilation, systèmes de divertissement à bord… De nouvelles applications comme le démarrage des réacteurs, sont désormais en passe d’être ‘‘électrifiées’’ sur les avions modernes.   

Thales propose par ailleurs des solutions de conversion de puissance permettant d’alimenter les différents réseaux électriques de l’avion. Elles sont aujourd’hui certifiées et en service sur le 787 Dreamliner et sur l’A350 XWB.

Enfin, l’architecture d’électronique de puissance intégrée modulaire développée par Thales pour l’alimentation de tous les types de charge électrique à bord intègre une nouvelle fonction, dite « Power management », qui permet d’optimiser l’énergie fournie par les modules aux systèmes électriques « consommateurs » grâce à des logiques astucieuses de combinaison et de mutualisation.

Aujourd’hui, l’électricité couvre en moyenne un quart des besoins énergétiques d’un avion. Demain, il faudra accroître significativement la puissance des systèmes de génération et de conversion électrique pour alimenter l’ensemble des systèmes - au sol comme en vol – tout en continuant à réduire la masse embarquée, à maîtriser l’encombrement et à assurer la maintenabilité.

De nouveaux défis, passionnants, pour Thales…

 

Un simulateur d’hélicoptère éco conçu qui permet de diminuer les heures de vol et la consommation d’énergie

Le nouveau simulateur d’hélicoptère de Thales consomme 10 fois moins d’énergie que le modèle de la génération précédente.

Un gain spectaculaire obtenu grâce à la mise au point d’un système innovant de mouvement du simulateur, appelé Hexaline®  basé non plus sur un système hydraulique mais sur l’énergie électrique offrant un bien meilleur rendement et  sans risque de pollution. De plus, ce système  consomme deux fois moins d’énergie que les systèmes de mouvement électriques concurrents comparables.

Cette innovation majeure  bénéficie également au client car elle diminue le coût de fonctionnement de l'équipement et réduit considérablement ses déchets.

 

Eoliennes sous contrôle

Les éoliennes interfèrent avec les radars de l'aviation civile, de la défense et de la météorologie en créant un effet de masque et en déclenchant de fausses alarmes. Ce problème a contraint plusieurs pays à reporter leurs projets d’implantation de fermes éoliennes.

Afin de répondre à ce constat, Thales a développé un matériau absorbant les radiofréquences large bande qui réduit la Surface Equivalente Radar (SER) des objets recouverts, réduisant ou supprimant les interférences. La signature radar de l’éolienne est ainsi réduite de 99 %.

Cette solution vient s’ajouter à une solution existante consistant en une série d’algorithmes permettant aux radars de déterminer si un écho est renvoyé par un avion ou une éolienne, réduisant ainsi le risque de transmission d’informations erronées aux contrôleurs aériens. Thales a démontré l’efficacité de son système à l’aéroport d’Inverness, en Écosse, choisi en raison des 141 éoliennes qui l’entourent.

 



Transports ferroviaires


Dans un contexte d’urbanisation croissante, créer les conditions d’une mobilité durable à l’intérieur des villes comme entre les villes est un des leviers les plus efficaces pour lutter contre les émissions de CO2.

Depuis plus de trente ans,  Thales aide les gestionnaires des villes et les opérateurs de grands réseaux de transport à répondre à la demande croissante d’optimisation des déplacements. L’enjeu est clair : convaincre les voyageurs de passer à des modes de transport moins consommateurs d’énergie. Il s’agit de mettre à leur disposition une offre qui leur soit plus bénéfique en terme de coût, de confort et de temps.

Le saviez-vous ?

La solution Seltrac© CBTC permet de réduire jusqu’à 15% la consommation d’électricité sur les réseaux de métro et  transporte chaque année environ trois milliards de voyageurs.

 

Des métros encore plus « responsables »

Les métros et réseaux ferroviaires urbains transportent chaque année plus de 40 milliards de passagers dans le monde avec un impact environnemental très favorable comparé aux voitures.

Adapter la fréquence du trafic selon les besoins

Grâce à la technologie CBTC (Communications-Based Train Control) développée par Thales pour les métros,  l’espacement de temps entre les trains est plus réduit, ce qui permet d’adapter l’intensité du trafic selon les besoins. Cela contribue améliorer l’efficacité des systèmes urbains de transport ferroviaire.  Par exemple, la capacité de la ligne Jubilee du métro de Londres  a été augmentée de 20% pour accueillir les visiteurs des Jeux Olympiques en 2012. Le même système a été déployé à la Mecque pour le pèlerinage de 2010 et a permis de transporter jusqu’à 72 000 pèlerins par heure. Cette capacité de transporter un nombre très important de passagers en heures de pointe est un atout essentiel pour répondre au besoin de mobilité des villes à forte population.

Jusqu’à 15% de consommation d’énergie en moins

Réduire la consommation d’énergie est l’une des préoccupations des opérateurs de métros. La solution Seltrac® CBTC permet de réduire jusqu’à 15% la consommation d’énergie sur les réseaux de métro.

Comment ? Des algorithmes d’optimisation sophistiqués minimisent les cycles de départ/arrêt très énergivores et multiplient les opportunités pour le train de fonctionner « en roue libre » - en coupant l’alimentation électrique en des points prédéterminés pour lui permettre de continuer à avancer sur son propre élan.

Cette solution protège l’environnement et réduit les coûts d’exploitation. Pour une ligne de métro moyenne, la réduction des émissions de CO2 avoisine 14 000 tonnes par an, soit l’équivalent de 6 000 voitures en moins sur la route.

La mutualisation des energies de traction

La consommation d'énergie électrique de traction sur l’ensemble du réseau peut être significativement réduite grâce au contrôle de la vitesse des trains (usage de profils de vitesse lents lorsque la conjoncture d’exploitation le permet) et à l’optimisation des tables horaires en temps réel (ajustement du nombre de métros en fonction de la fréquentation). Cela consiste à synchroniser les départs et arrivées de rames dans une station, afin de transférer l’énergie de freinage de la rame qui arrive pour contribuer à l’accélération de l’autre.

Optimiser la consommation d’énergie dans les stations

Les systèmes de supervision de métro conçus par Thales permettent, entre autres, d’optimiser la consommation d’électricité dans les stations comme par exemple la gestion en temps réel de l’éclairage, des ascenseurs et des escalators, qui peuvent être ralentis ou éteints suivant la fréquentation.
 

Ecoconduite sur les grandes lignes 

Dans le transport grandes lignes, l’optimisation de la consommation électrique est un enjeu crucial. 
Les systèmes Thales de gestion de trafic des trains permettent d’économiser jusqu’à 10 % d’énergie électrique en lissant les cycles de freinage et d’accélération qui sont une source importante de gaspillage. Par exemple, à l’approche d’un aiguillage, grâce à une anticipation et une gestion plus fine du trafic, un train devant laisser le passage va pouvoir seulement ralentir plutôt que de s’arrêter complétement. Cette gestion optimisée est communiquée en continu au conducteur sur son écran de bord par messages, et des algorithmes prennent en compte l’environnement avec des données sur le matériel roulant et sur la géométrie de la voie, afin d’affiner le profil de vitesse et de maximiser les économies d’énergie.

Des trains plus rapides, PLUS NOMBREUX, partout en Europe

L’objectif de transférer une part importante des usagers de la route vers le train est un enjeu crucial pour l’environnement, et cela passe par l’augmentation de la capacité du réseau, la diminution des temps de trajet, et la capacité d’interopérabilité des réseaux Européens.

Le coût d’un nouveau réseau ferré est très élevé, en terme financier et environnemental, et l’augmentation de la capacité passe en grande partie par une rénovation et une meilleure utilisation des réseaux existants. Cela est permis en Europe grâce au standard ETCS (European Train Control System), qui garantit également au transport ferroviaire l’interopérabilité à travers les frontières nationales.

Le système développé par Thales, AlTrac ETCS, permet d’utiliser au mieux la puissance des trains avec des autorisations de mouvement données en temps réel. Chaque train suit un profil de vitesse qui lui est propre et qui est constamment actualisé pendant son trajet. C’est le cas en Autriche où la ligne Salzbourg – Vienne a gagné 23 minutes sur chaque temps de trajet et permet de faire circuler 30% de trains en plus par jour.

 

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