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! Entretiens Louis le Grand 2005 !
Enseignants de Sciences Economiques et Sociales – Entreprises
Lundi et mardi 29 et 30 Août 2005
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
L’importance de
l’innovation chez Airbus
AirbusIntroduction
En cinquante années environ, le transport aérien est passé du statut de moyen de transport
aléatoire réservé à une élite à celui de transport sûr largement accessible et considéré
comme un facilitateur majeur du développement économique.
Ce changement de statut est notamment redevable aux avancées techniques décisives
réalisées sur la période comme l’avènement du réacteur à la fin des années 1950,
l’amélioration générale de la performance des avions à la fin des années 1970, l’arrivée des
turboréacteurs à double flux ou encore la consécration des commandes de vol électriques
introduites par Airbus dans les années 1980. Une des prochaines évolutions techniques
importantes pourrait être l’émergence des moteurs à très haut taux de dilution.
?
tape
elle é
Nouv
Performance des avions / capacités
Evolution ?
Commandes de vol électriques
Turboréacteurs double flux
Turboréacteur
Hélice
1950 1975 2000
Figure 1: Grandes révolutions technologiques
Au souci de performances techniques et économiques des décennies précédentes sont
venues récemment s’ajouter de nouvelles exigences visant à rendre le transport aérien :
! plus respectueux de l’environnement,
! plus proche du citoyen/consommateur,
! plus facile d’emploi,
! mieux intégré dans un contexte de plus en plus complexe et parfois hostile.
La satisfaction de ces exigences nécessitera vraisemblablement la mise en œuvre à bon
escient de technologies de rupture car les solutions techniques actuelles sont proches de
leur rendement maximum.
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005L’aéronautique civile: une problématique particulière
Caractéristiques de l’industrie aéronautique
L’Industrie aéronautique, en tant qu’industrie de haute technologie, employant une main
d’œuvre très qualifiée, est identifiée et reconnue comme un secteur industriel stratégique et
un des piliers du développement européen. Elle apparaît comme un des acteurs majeurs de
l‘intégration européenne et joue un rôle moteur dans le développement technologique : grâce
à des efforts constants, elle a constitué depuis des décennies l’une des principales vitrines
technologiques des grandes nations. Ce phénomène reste d’actualité avec notamment les
volontés politiques affichées de nouveaux venus tels que la Chine, l’Inde ou le Brésil.
Elle a un rôle clé en maintenant la compétitivité technologique et industrielle de l’Europe pour
le transport aérien et en contribuant de manière significative aux objectifs stratégiques,
économiques et politiques de l’Europe.
Le secteur des avions civils est le plus grand contributeur au CA de l’activité aérospatiale
européenne. Le développement du marché des avions civils et la compétitivité d’Airbus, due
en grande partie à sa culture d’innovation, sont des facteurs clés pour le développement de
l’industrie européenne. Les projections Airbus concernant le marché des avions de plus de
cent places à l’horizon 2023 tablent sur une croissance annuelle de 5,3%. Ce qui représente
plus de 17000 nouveaux appareils pour un montant d’environ 1900 Md$.
Figure 2 : Vision du marché des avions de plus de 100 places
La société unique transnationale et intégrée Airbus est un exemple des fonctionnements, qui
peuvent se mettre en place en Europe, basés sur la vision d’une destinée commune et un
partage des tâches qui prend son ancrage dans les compétences industrielles et le respect
des particularités de chacun. Une description succincte de la société Airbus est donnée en
fin de document.
Airbus : une « success story »
L’A380 a fait son premier vol le 27 avril : cet événement ne représente pas seulement un
jalon majeur pour le programme A380 mais aussi, démontre que les entreprises
européennes peuvent prendre la place de leader mondial quand les meilleures
compétences, que l’Europe peut offrir, sont rassemblées et intégrées pour atteindre un
objectif commun. Le succès de l’industrie aéronautique européenne n’est pas dû au hasard.
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005C’est une combinaison habile de choix stratégiques, d’esprit d’entreprise, d’investissement
long terme, d’intense coopération, de motivation d’ingénieurs et de chercheurs hautement
qualifiés et aussi d’introduction massive d’innovations qui génèrent finalement la valeur du
produit et la satisfaction du client (introduction du composite, commandes de vol électriques,
poste de pilotage à 2, notion de famille réduisant drastiquement les durées de formation des
pilotes lors d’un changement de type d’avion, …). Grâce à un flux continu d’investissement
en R&T, de nouvelles technologies pour les matériaux, les processus, les systèmes et les
moteurs ont été développées, testées et introduites sur l’A380. En incorporant les
technologies disponibles les plus avancées, l’A380 sera l’avion le plus économique et
respectueux de l’environnement jamais construit, offrant un niveau de confort et une capacité
cargo inégalés, tout en assurant un haut niveau de sécurité. La capacité d’introduire autant
d’innovations dans un seul produit, n’a pu être possible qu’à travers un investissement en
R&T, coordonné et intensif, supporté par un large réseau de coopération en Europe entre les
universités, les centres de recherche, les partenaires industriels et la chaîne des
fournisseurs (“supply chain”). Mais le succès n’est jamais définitif et l’avantage technologique
européen s’érode. Pour atteindre ces objectifs ambitieux et maintenir une position de leader
mondial, l’effort de recherche doit être fortement accéléré en combinant, de manière
intégrée, les meilleurs atouts que l’Europe peut offrir.
Le métier d’avionneur
Dans un contexte en constant changement, les avionneurs doivent être capables de définir
leurs produits de façon à ce qu’ils répondent au marché et à ses évolutions sur une période
de 30 ans et plus. En effet, le cycle de vie du produit avion est particulièrement long.
~5 ~5 20-40 ans 25 ans
Lancement EIS
Recherche
Développement Développement
Production
Arrêt de la
production
En service
Figure 3 : Illustration du cycle de vie avion
C’est leur compétence d’architecte et d’intégrateur, s’appuyant non seulement sur leur
expertise technique générale mais aussi sur leur maîtrise des éléments clés de l’avion et sur
des contacts permanents avec les clients, la chaîne de fournisseurs et les autorités, qui leur
permet de répondre à cette exigence.
Les avionneurs doivent par ailleurs être en mesure de garantir les mêmes niveaux de service
et de sécurité tout au long de la vie opérationnelle de leurs produits. Cette deuxième
exigence fondamentale fait appel à leur compétence d’intégrateur qui commence avec la
maîtrise des interfaces et se poursuit avec l’intégration des sous-ensembles, l’assemblage
final, les essais et la certification. L’exercice de cette compétence génère une grande partie
de l’activité industrielle pour Airbus, ses sous-traitants et les équipementiers. Ces deux
volets du métier d’avionneur sont en synergie et donc indissociables. Cette fonction «
architecte-intégrateur » nécessite le développement de disciplines amont avancées et
génère des emplois de haut niveau en ingénierie.
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005Avion civil Etablissements de recherche
Universities
Niveau 1 airframe
integrator
Flight Physics
ure
Structures Research
sys
uct
engine
Niveau 2
ostr
tem
Centers
s
aer
Systems
Labs
Etc..
Niveau 3 Suppliers
ion our
ucat savoir p
Ed e & tivité
nc ac
ete rter l’
mp o
Co p p
Su
Figure 4 : Airbus architecte / intégrateur
L’ancrage industriel
Un ancrage industriel stable, permettant d’assurer la fabrication avec un souci constant de
qualité garantissant la fiabilité et la sécurité des produits pendant plus de 30 ans, est
impératif. Pour assumer dans de bonnes conditions ses fonctions d’architecte et
d’intégrateur, l’avionneur doit pouvoir s’appuyer sur un savoir-faire industriel performant gage
de la crédibilité de sa chaîne d’intégration et de la pertinence de ses propositions en matière
d’innovation. Il doit donc conserver la maîtrise de la conception, de la réalisation industrielle
et de l’intégration des principaux composants de l’avion, c’est à dire : des grands ensemble
structuraux (ailes, fuselages, empennages, …), des systèmes bord, et de l’assemblage final.
Cet outil industriel, complément indispensable des compétences d’architecte et d’intégrateur,
ne pourra lui-même être maintenu que s’il est en permanence amélioré. Cette amélioration,
où la R&T et l’innovation jouent un rôle majeur, passe par :
! la mise au point de procédés innovants (soudage,...) sources d'avantage compétitif pour
le produit et de compétitivité en production,
! la mise en œuvre de systèmes de production (‘lean manufacturing’, ateliers flexibles,...)
dont les concepts inspirés de l'industrie de production de masse (automobile,
électronique,...) doivent être adaptés aux spécificités de la production aéronautique
(cadences moyennes/faibles, dimension des ensembles produits, fort contenu
technologique, customisation élevée, compétence/polyvalence élevée des hommes,...)
! l’intégration des métiers et des fonctions tout au long de la chaîne de valeur (concurrent
engineering, filières, systèmes de gestion d'entreprise, gestion de configuration,...)
! la gestion des compétences, en particulier leur évolution en fonction des innovations tant
dans le domaine des technologies que dans celui des processus et outils ou même dans
l’organisation
La qualité des spécifications vers les partenaires ou de la conception impose de maîtriser les
métiers concernés. La maîtrise de ces métiers, même dans le cas de sous-traitance, est
indispensable pour garantir la fiabilité du processus qui mène à la certification des aéronefs
(on ne sait spécifier que ce que l’on sait faire). C’est la maîtrise de ce processus et de
l’ensemble des compétences associées qui garantit l’efficacité industrielle sur le long terme
et la sécurité des produits.
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005Un cas concret : L’introduction des composites dans la gamme
Airbus
Les grands « drivers » de l’aéronautique :
Au niveau le plus haut, les drivers principaux sont : la sécurité, la performance (masse et
coût) et la maintenance. Ceci se traduit techniquement par une recherche permanente de
gains de masse (favorable à la performance et aux coûts) et une maximisation de la durée
de vie associée à une maintenance la plus performante possible (cycle des inspections,
détection d’usure ou de dommages, facilité de réparation)
Importance de la structure et des matériaux dans le produit :
Les structures constituent un élément majeur du dimensionnement d’un avion :
! Premier contributeur au devis de masse
! Un contributeur majeur sur les coûts de maintenance
! Un contributeur important tant dans le coût de développement que dans le coût de
production et coût en opération.
Depuis le début de l’aéronautique, les matériaux utilisés ont largement évolué. On est ainsi
passé des premiers aéronefs avec une structure primaire en bois, aux derniers appareils
utilisant différents alliages d’aluminium, du titane et des matériaux composites. Le choix des
matériaux, outre leurs caractéristiques intrinsèques, influent également sur la conception et
les critères de dimensionnement. L’évaluation du gain potentiel de l’utilisation d’un type de
matériau doit donc se faire en prenant en compte l’effet « boule de neige » permettant
d’évaluer l’impact global sur l’avion complet.
Stratégie Airbus sur les structures et matériaux
En ce qui concerne le choix des matériaux, la stratégie d’Airbus est d’utiliser le matériau le
plus adapté suivant le composant avion considéré. En effet, les contraintes devant être
prises en compte pour le dimensionnement des différentes pièces dépendent de la zone
d’implantation sur l’avion. Certains éléments de structures doivent soutenir des efforts
importants en compression, en tension, en cisaillement, …D’autres doivent résister à des
environnement sévères (mats réacteurs). Les matériaux existants ont des caractéristiques
mécaniques qui sont plus ou moins favorables suivant le type de sollicitation mécanique.
Outre les caractéristiques mécaniques, les aspects tenue à la corrosion, procédés d’usinage
et d’assemblage et les coûts sont également des paramètres à considérer lors du choix du
matériau pour une zone avion. Ceci amène Airbus à étudier en parallèle, différents types de
matériaux (alliages à base d’aluminium, métaux durs comme le titane, composites) et les
procédés de mise en œuvre et d’assemblage associés.
Caractéristiques majeures des matériaux composites
De façon intrinsèque, les matériaux composites ont des propriétés particulièrement
intéressantes qui peuvent être « customisées » par le type de fibre, le type de résine et le
procédé de fabrication :
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005! Pas de sensibilité à la fatigue
! Bonne tolérance aux dommages
! Faible densité permettant un gain de masse
! Pas de corrosion
Toutefois, ces matériaux ont quelques inconvénients, qui se réduisent à mesure que la
recherche progresse :
! Matériaux non-conducteurs induisant un besoin de métallisation
! Résistance à des environnements difficiles (fortes températures)
! Etat de surface pouvant nécessiter des traitements spécifiques pour la peinture
! Détection de certains types d’endommagement
! Techniques d’assemblages spécifiques (notamment avec les matériaux métalliques)
Il est à noter que le coût des matériaux composites est, à ce jour, bien plus élevé que celui
des alliages d’aluminium.
Une démarche d’introduction dans la durée et la continuité
Depuis 30 ans, les structures composites sont de plus en plus présentes dans les Airbus.
Le développement des matériaux et des procédés a permis de considérer le composite
comme une solution compétitive par rapport aux alliages légers métalliques.
La part des pièces composites sur Airbus est ainsi passée de 3% sur l’A300 à près de 25%
aujourd’hui sur l’A380 et à environ 40% sur le futur A350.
Evolution de la part du com posite dans les produits Airbus
45
Masse des structure composite (%)
A350
40
35
A4 00 M
30
A380
25
20 A 3 4 0 -6 0 0
A 3 4 0 -3 0 0
15 A3 20
A 3 1 0 -2 0 0
10 A3 00
5
0
1970 1980 1990 2000 2010
Figure 5 : Evolution de la part du composite dans la gamme Airbus
A300/A310 A320 A330/A340 A380 A400M A350
GFRP: … … … … …
carénage, CFRP caisson Nouvelle Al-Li
CFRP volets, Empennage
radôme, bord central de voilure, configuration fuselage
empennage vertical CFRP
d’attaque fuselage arrière, avion
horizontal utilisé comme Voilure
empennage nervures de
réservoir CFRP
vertical Dépose voilure Voilure
automatique CFRP cloison CFRP Soudage
CFRP surfaces Utilisation de
des bandes arrière étanche, fibres de carbone Porte cargo par friction
mobiles:
poutre ventrale des
spoilers, Soudage à haut module CFRP
(A340-600) panneaux
aérofrein, laser (LBW) Haut du fuselage:
gouvernes (A318) Technique de
GLARE ® fuselage
d’infusion de
CFRP structure Soudage laser,
résine
primaire: Dérive soudage par
verticale (A310- Thermoplastique faisceau
300) CFRP (A340- d’électrons
600)
Technique
Nouveaux d’infusion de film
alliages Al- résine
Placement de
fibres
En Bleu: composite Nouveaux alliages
Al-, Ti-
Figure 6 : Détail des composants concernés
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005Après une phase d’introduction sur des pièces faiblement chargées, l’évolution s’est
largement accélérée du fait d’un développement croissant des structures primaires en
composite telles la poutre ventrale de l’A340-500/600 et le tronçon central de voilure de
l’A380.
Pendant toutes ces années, Airbus a donc acquis une expérience forte sur les structures
composites primaires du type caisson et a pu développer les compétences nécessaires tant
en interne que chez ses partenaires. Cette compétence est à mettre en parallèle avec
l’évolution croissante des sollicitations sur ce type de structure (un facteur 5 sur les charges).
Ces applications avions sont dues en grande part aux résultats des différents programmes
de recherche qui ont été lancés de façon continue depuis une quarantaine d’année, que ce
soit sur financement Airbus ou avec un co-financement dans un cadre national ou européen.
On peut citer des programmes nationaux comme le CSPC2 et le DTP SCC qui ont servi au
développement de la poutre ventrale de l’A340-500/600 et des premiers éléments de l’A380,
ou bien des programmes européens comme TANGO et ALCAS qui ont ou auront pour
objectif de valider les processus industriels appliqués sur l’A380, l’A400M et les nouvelles
générations d’avions.
Parmi ces programmes, TANGO est un programme de recherche européen regroupant 34
partenaires de l’industrie aéronautique, des PME/PMI, et des Universités autour d’un même
objectif : le développement et la mise au point de nouvelles technologies génériques sur le
fuselage et la voilure.
Ce programme se décompose en 4 grandes plate-formes :
! fuselage métallique
! fuselage composite
! voilure composite
! caisson central de voilure composite
Le caisson central de voilure est un composant particulièrement important dans l’avion : c’est
lui qui assure la jonction entre les deux ailes et le fuselage, il doit donc reprendre des efforts
considérables.
La plate-forme caisson central composite regroupe 5 partenaires, dont 3 ont contribué à la
réalisation du caisson central composite : Airbus France qui était responsable des 4 demi-
panneaux composites et de l’assemblage final, Airbus Espagne en charge des 2 longerons
et Hurel-Hispano pour l’ensemble des poutres et semelles de nervures courantes. Au total,
c’est 1260 kg de pièces composites qui ont été réalisées et assemblées avec des épaisseurs
atteignant 52 mm.
TANGO a également permis de développer des pièces intégrant plusieurs fonctions. L’une
de ces pièces est le ½ panneau avant extrados sur lequel un bord tombé, assurant la
fonction de semelle de longeron, a été intégré permettant de limiter le nombre de phase
d’assemblage avec le longeron, et de réduire le nombre de fixations. Pour cet élément,
l’usine de Nantes a développé un moyen spécifique semblable à une plieuse manuelle.
Outre les préimprégnés thermodurcissables classiques, de nouveaux procédés tels que le
RTM et le LRI ont été utilisés pour la fabrication des longerons.
D’autre part, l’usine de Nantes a adapté et développé des processus industriels pour
l’assemblage du caisson central de voilure composite TANGO ( les phases majeures de la
constitution du caisson étant notamment la réalisation des sous-ensembles extrados,
intrados, longeron avant et arrière avant l’assemblage final).
Les pièces avec intégration de fonction ont permis de valider la gamme d’assemblage
habituellement déployé pour des caissons métalliques.
TANGO a également permis de démontrer la faisabilité de la zone de jonction intrados qui se
caractérise par des fixations montées sur un empilage hybride Alu/Composite/Alu.
Une fois le caisson central de voilure composite TANGO assemblé, il a été intégré dans une
structure d’ensemble.
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005Une plate-forme d’essai a ainsi été constitué de 4 caissons parmi lesquels :
! 2 caissons outillages en acier qui contribuent à la mise en charge du caisson composite
! un caisson aluminium outillage représentatif d’une voilure métallique
La plate-forme d’essai du caisson central composite TANGO
Caisson outillage en
acier (12770 kg)
Caisson outillage Caisson de voilure en
en acier (13800 kg) aluminium (4350 kg)
Caisson Central Composite (4700 kg)
Dièdre = 10° Flèche = 25° Longueur totale = 16m
MASSE TOTALE : 35420 kg
Figure 7 : Illustration de la plate-forme d’essai TANGO
Dans ce programme d’essai, le caisson est sollicité sur :
! des chargements en rafale positive et négative
! des cas statiques en température (70°C)
! un cyclage en fatigue
! de nouveaux cas statiques en température pour valider les réparations appliquées après
la réalisation de dommages calibrés.
! enfin le cas ultime qui permet de mesurer les marges acquises sur ce caisson
composite.
Afin de pouvoir faire toutes les mesures nécessaires, le caisson a été équipé de 1800 jauges
de déplacements représentant 32 km de câbles.
Ce programme de recherche contribue à développer l’expérience Airbus sur les structures
caissonnées composites, notamment dans la fabrication des pièces élémentaires
composites, puisqu’il a fallu adapter les procédés et les outillages à des pièces de fortes
épaisseurs, des pièces avec intégration de fonction comme le bord tombé ou des cornières
pliées. Les performances des outils d’usinage pour détourer ou calibrer ces pièces ont
également du être améliorées.
TANGO a également conduit à développer :
! de nouvelle génération de fixations du type Huck avec des bagues serties
! de nouveaux paramètres de perçage pour les empilages hybrides carbone/alu
! de nouveaux outils de pose et de serrage.
Enfin, ce programme de recherche a démontré que la gamme d’assemblage reste identique
à une version métallique en intégrant des opérations d’ajustage de pièces composites, et de
calage.
Malgré tous ces enseignements positifs, et le gain en masse généré par ce type de structure,
il apparaît aujourd’hui que :
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005! d’une part le coût d’une telle structure est élevé. En effet, la fabrication des pièces
élémentaires composites et l’assemblage représentent à eux deux près de 65% du coût
global du caisson
! d’autre part, l’ensemble des pièces métalliques sur ce type de caisson représente encore
50% de la masse de la structure.
La compétitivité des structures composites doit être développée en réduisant le coût du
produit et le coût d’exploitation, et en améliorant les performances de ces caissons par une
réduction de la masse de 15% par rapport à l’état de l’art actuel des technologies
composites.
Ceci a conduit à l’élaboration d’un nouveau programme de recherche européen dénommé
ALCAS pour Advanced Low Cost Aircraft Structure.
A ce jour, toutes les zones spécifiques telles la jonction voilure / caisson central, les attaches
du mât moteur et du train d’atterrissage ont été validées indépendamment les unes des
autres.
Ainsi, au-delà des objectifs de masse et de coût, ALCAS devrait permettre :
! d’étudier l’interaction des différentes introductions d’efforts sur un ensemble structural
complet
! d’optimiser la jonction voilure composite/caisson central composite
! de maîtriser l’intégration des bords d’attaques, des surfaces mobiles et des systèmes.
Pour cela, plusieurs axes d’amélioration sont envisagés. Tout d’abord au niveau de la pièce
élémentaire composite avec l’utilisation de technologies « bas coût » comme le LRI, le RFI,
l’augmentation des vitesses de dépose des fibres ou l’intégration de fonction,… . En
parallèle, des procédés d’assemblage spécifiques seront développés pour répondre aux
objectifs retenus pour ce programme.
Ainsi la configuration ALCAS envisagée, comporte un caisson central composite, un caisson
de voilure également composite, et différentes interfaces outillages pour valider les concepts
et les technologies choisis.
Cette configuration prendra donc en compte les spécificités structurales de la voilure à
savoir:
! l’attache mât moteur
! l’attache train d’atterrissage
Positionné dans le temps, le programme ALCAS est planifié sur une durée de 4 ans à partir
de 2005. Cette planification prend en compte les phases essentielles d’un programme de
développement à savoir :
! une phase d’étude
! une phase de fabrication des pièces élémentaires
! une phase d’assemblage
! une phase de validation mécanique sur un bâti d’essai.
Les résultats de ce programme permettront donc de valider les choix technologiques
retenus, à partir de 2008.
Le programme de recherche ALCAS devrait permettre de valider une voilure entièrement
composite d’ici 2010. A partir de cette date, la masse de structures composites devrait
dépasser 40% par avion.
En parallèle, des groupes de recherche travaillent également sur le fuselage composite qui
constitue la prochaine grande étape de l’introduction du composite pour Airbus.
Cette introduction progressive des structures composites initiée depuis une trentaine
d’année, se concrétise aujourd’hui dans le dernier né de la gamme Airbus, l’A380, avec plus
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005de 25% de composite. La figure ci-dessous illustre les éléments structuraux majeurs faisant
appel à ce type de matériau.
Cloison arrière
étanche
Section 19.1 GLARE®
Poutres du pont
supérieur
Nervures
ailes
Section 19
Rails de volets
Caisson
central
Figure 8 : Applications majeures du composite sur A380
A titre d’exemple, le premier caisson central, clé de voûte de l’A380, est sorti des chaînes de
fabrication et d’assemblage de Nantes le 19 août 2003. Cet élément imposant de 11 tonnes
(volume 120 m3, hauteur 2,4 m, c’est à dire les dimensions d’un appartement de type F2) fait
appel, pour la première fois dans l’histoire de l’aviation civile, aux matériaux composites
(40%), assurant un gain de 1,5 tonnes. C’est une première mondiale.
Figure 9 : Le caisson central de voilure A380
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005L’innovation : la clé de voûte du succès d’Airbus
L’avance technologique
La position actuelle d’Airbus sur le marché est largement due à l'introduction de technologies
avancées qui permettent de mieux répondre que la concurrence aux besoins et aux attentes
des clients. Le maintien permanent d’une avance technologique constitue l’une des
principales priorités d’Airbus qui nécessite d’apporter des réponses compétitives à différents
défis parfois contradictoires :
! améliorer la sécurité des vols et des passagers,
! offrir aux passagers des conditions améliorées de confort à moindre coût,
! réduire les émissions atmosphériques et acoustiques,
! accroître l'efficacité d'utilisation de l'espace aérien afin d’optimiser la durée des vols.
Les quelques exemples suivants illustrent ce processus continu d’introduction de nouvelles
technologies :
! A340-500/600 : poutres ventrales de fuselage en fibre de carbone et systèmes de
commandes de vol innovants,
! A318 : soudure laser utilisée pour la première fois sur un avion civil,
! A380 : caisson central de voilure en fibre de carbone et la partie supérieure de fuselage
en ‘glare’, avionique intégrée et modulaire, circuits hydrauliques à 5000 psi, génération
électrique à fréquence variable, nouveaux concepts de systèmes d’information et de
maintenance embarqués, actuateurs électro-hydrauliques, etc.
! Des produits respectueux de l’environnement :
o L’A380 ne fait pas plus de bruit au décollage qu’un A340 conçu, il y a 15
ans… alors que la capacité d’emport a doublé avec 550 passagers
o L’A380 ne consomme pas plus de 3 l aux 100km/passager
o L’empreinte sonore au décollage est réduite de 50%, par rapport au très gros
porteur concurrent conçu dans les années 60
Airbus et l’Innovation
L’innovation fait partie de la culture d’entreprise et est présente à la fois au niveau des
technologies, des processus, des outils et également dans l’organisation. Airbus a su la
concrétiser :
! pour améliorer les produits et services : la sécurité, la performance (qualités de vol,
confort passager, etc.), la réactivité et la flexibilité du service au client.
! pour faire face aux exigences environnementales : être conforme aux réglementations
actuelles et anticiper les nouvelles, respect de l’environnement (fabrication et cycle de
vie avions).
! pour améliorer les performances d’Airbus : réduire les coûts et risques de
développement, réduire les coûts et délais de production / de maintenance, améliorer les
conditions & l’outil de travail des salariés.
! pour se positionner face à la concurrence : être capable de s’adapter, se différencier et
prendre un avantage concurrentiel.
L’innovation est omniprésente :
! en Recherche et Engineering
o sur l’aérodynamique (winglet, optimisation des formes aérodynamiques,
intégration motrice,…),
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005o sur les impacts environnementaux (réduction du bruit, des émissions),
o sur les systèmes (cockpit, CCQ - Cross Crew Qualification, commandes de
vol électriques, FANS -navigation par satellites),
o sur les structures et matériaux (introduction du Titane sur les mâts réacteurs,
avènement des matériaux composites),
o sur les méthodes de travail (CAO, Concurrent Engineering).
! en Production
o par l’incitation : l’innovation, c’est l’affaire de tous,
o par une démarche industrielle innovante : recentrage sur les métiers
d’avionneur, harmonisation des systèmes de gestion et de communication,
amélioration continue de la productivité, mise en place d’un Schéma Directeur
Qualité, spécialisation des unités de production pour être les meilleurs dans
nos spécialités.
o par un mode de production unique : le concept du partage industriel,
o par un outil de production performant : cycles et coûts réduits, qualité
améliorée, respect de l’environnement.
! dans une culture d’entreprise innovante à tous les niveaux
o management,
o achats,
o rapports avec la sous-traitance,
o service après-vente.
La meilleure illustration est l’A380 : plus sûr, plus respectueux de l’environnement, plus
confortable, plus rentable :
! un concept innovant pour répondre au marché,
! un mode de développement innovant (plateau, maquette numérique commune),
! un mode de production innovant (usine, procédés, transport multimodal),
! des innovations techniques à tous les étages,
! le respect de l’environnement.
Il est aussi important de noter les points suivants :
! En aéronautique, pour des raisons de sécurité, l’innovation relève de l’évolution plus que
de la révolution ; dans cette logique, les ruptures technologiques ne sont jamais
introduites sans une phase préalable de validation, souvent longue (10 à 15 ans,
l’introduction des commandes de vol électrique a ainsi nécessité près de 10 années
d’études préalables). La figure ci-dessous donne une illustration typique de la durée des
cycles d’introduction de nouvelles technologies sur avion. Suivant le type de technologie,
la durée du cycle peut varier en particulier suivant son impact au niveau global avion.
Volume d’activité Airbus
Programmes
Nom
bre
Nombre de sujets
de
suj
ets Valider
Adapter
Comprendre Deployer
Découvrir
~ 10% R&T porte-feuille ~ 40% R&T porte-feuille ~ 50% R&T porte-feuille
-10 ans -5 ans -2 ans EIS
Long terme Moyen terme Court terme
• futures ruptures technologiques • Focus sur les technologies les plus • Levée des
• Concepts radicaux prométeuses pour le/les prochains derniers points
• Technologies émergentes produits techniques
Figure 10 : Cycle typique de maturation des technologies
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005! Le facteur humain est très important dans l’innovation.
! L’innovation, c’est une condition de survie pour Airbus.
! L’innovation en aéronautique profite à tous et a des retombées technologiques dans les
autres secteurs industriels : matériaux composites et systèmes, notamment.
Le partenariat : un outil majeur de l’innovation
Airbus a construit son succès sur l’excellence technologique et le haut degré d’innovation de
ses produits et entend bien rester leader dans ce domaine en accélérant l’accès aux
technologies de rupture. Les efforts ont porté essentiellement sur le renforcement des
partenariats stratégiques que se soit avec les industriels, les centres de recherche, les
laboratoires universitaires ainsi que sur le soutien aux nouvelles initiatives nationales telles
que la Fondation Aéronautique et Espace et l’établissement du pôle de compétitivité
Aéronautique Espace et Systèmes Embarqués.
Les principaux partenaires
! Les industriels partenaires des programmes AIRBUS et les autres industriels du secteur
aéronautique.
! Les industriels du réseau de recherche EADS
! Le Centre de Recherche EADS CRC (Corporate Research Centre) qui joue un rôle
prédominant et structurant. EADS CRC est clairement identifié comme partenaire
stratégique pour AIRBUS Ce partenariat fort permet des synergies avec les acteurs
externes de la recherche car il constitue un relais privilégié avec les universités et les
laboratoires.
! Les Centres de Recherche Nationaux : ONERA (Office National d’Etudes et de
Recherches Aérospatiales), DLR (Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt), CNRS
(Centre National de Recherches Scientifiques)
! Le monde Académique
L’approche globale
Les objectifs majeurs de la politique de partenariat menée par Airbus sont de :
! renforcer la capacité d’innovation de la société en s’appuyant plus largement sur les
universités, les centres de recherches afin d’accéder plus rapidement aux technologies
de rupture et asseoir sa compétitivité dans les 10 à 15 ans à venir,
! disposer d’un cadre structuré permettant la déclinaison de sa stratégie de R&T en terme
de recherche amont et d’implémentation de sa politique de « make or buy »,
! constituer un cadre de financement pour les partenaires permettant une optimisation
globale pour chaque projet de recherche auprès des différentes sources : interne Airbus
et publiques (régionales, nationales et européennes).
! contribuer à l’ancrage des sites industriels en favorisant le développement de réseaux de
coopérants associant universités et PME/PMI autour de projets de recherche ciblés sur
les compétences de ces sites.
Dans ce cadre, les centres de recherche et les laboratoires ont un rôle clé à jouer, en
développant les réseaux d’excellence.
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005Les nouvelles initiatives 2005
Airbus s’implique dans de nouvelles initiatives permettant de structurer le cadre de
coopération avec ses différents partenaires. A titre d’exemple, nous citons ici les deux
dernières initiatives en date.
! La Fondation de Recherche Aéronautique et Espace
Outre sa contribution à la Fondation d’Entreprise EADS créée en 2004, Airbus a participé
très activement à la création de la Fondation de Recherche Aéronautique et Espace,
saisissant l’opportunité des nouvelles mesures incitatives mises en place par le
gouvernement pour dynamiser les synergies Recherche publique-Recherche privée.
La Fondation Nationale de Recherche d’Utilité Publique, a pour objectifs de définir,
promouvoir et financer des projets de recherche en partenariat, notamment public-privé,
orientés sur la satisfaction des attentes « sociétales » vis-à-vis de l’aéronautique et de
l’espace.
La Fondation n’a pas vocation à effectuer elle-même des recherches. Son rôle sera de
financer des projets de recherche en s’appuyant sur le partenariat avec la recherche
publique nationale, et notamment le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS),
le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES), l’Office National d’Etudes et de Recherches
Aérospatiales (ONERA), le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA), les établissements
publics de recherche dépendant des Universités et Grandes Ecoles. Elle incitera les
laboratoires de recherche publics et privés à développer leur offre de façon compétitive, pour
ainsi contribuer à augmenter le potentiel de recherche mobilisable pour l’aéronautique et
l’espace.
Grâce à cette Fondation, la mise en place de grands projets de recherche long terme
permettra de dynamiser le tissu de recherche et au delà le tissu des PMI/PME autour des
forts ancrages industriels des partenaires fondateurs.
Déjà quelques initiatives de grande ampleur telles qu’IROQUA avec l’ONERA autour de
l’acoustique ou le développement de la plate forme « Virtual Testing » avec EADS CRC vont
constituer les premiers candidats au support de la Fondation.
! Le Pôle de compétitivité « Aéronautique, Espace et Systèmes Embarqués » :
Aerospace Valley, l’innovation au cœur de la démarche
Un pôle de compétitivité se définit comme la combinaison, sur un même espace
géographique, d’entreprises, de centres de formation et d’unités de recherche publiques ou
privées. Engagé dans une démarche partenariale, autour de marchés et de technologies
ciblés, cet ensemble est destiné à rassembler des synergies autour de projets communs et
innovants. Les trois priorités que sont le partenariat, les projets communs concrets et la
visibilité internationale constituent les éléments clés des pôles de compétitivité. L’un des
objectifs est de lutter contre les délocalisations par le biais de l’innovation, de la performance
et de la valeur ajoutée.
C’est ainsi que, dès l’annonce de la décision gouvernementale de lancer un appel à projets
de pôles de compétitivité, les régions ont commencé à préparer leurs dossiers en fonction de
leurs compétences et de leurs principaux secteurs d’activités. Les régions d’Aquitaine et de
Midi-Pyrénées ont rapidement convergé vers la constitution d’un pôle unique et bi-régional
autour de l’Aéronautique, l’Espace et les Systèmes Embarqués.(AESE) L’idée étant de
rassembler les compétences, ce pôle réunira l’ensemble des acteurs du monde de
l’industrie, de la recherche et de la formation des deux régions dans ces domaines
d’activités. Airbus est pleinement impliqué dans ce projet dans le sud-ouest, comme il l’est
en Pays de Loire, sur le projet EMC2 (Ensembles Métalliques et Composites Complexes).
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005Quelques 600 organismes se sont mobilisés pour constituer la réponse à cet appel à projet.
La volonté principale est d’unir les forces vives du secteur et de mettre en place de nouvelles
synergies dans le but de générer une nouvelle vague d’innovation. L’élan qu’a donné ce
projet à l’ensemble des acteurs du secteur est unique. Groupes industriels, PMI/PME,
centres de recherche, laboratoires publics et privés, lycées, écoles et universités,
collectivités territoriales et partenaires socio-économiques ont échangé et ont formulé un
projet commun. Les projets présentés dans le cadre du pôle AESE sont divisés en 2
catégories : les projets de coopération, qui sont des projets de R&D, autour de Domaines
d’Activités Stratégiques et les projets structurants, qui ont une forte visibilité et un grand
impact territorial.
Airbus, Latécoère, Dassault-Aviation, Sogerma… l’aéronautique, l’espace et les systèmes
Alcatel Space, Astrium, CNES, EADS ST, SNECMA… embarqués c’est près de 100 000 emplois
Alstom, Motorola, Siemens VDO automotive, Thales, … directs en Midi-Pyrénées et Aquitaine
INDUSTRIE
RECHERCHE FORMATION
© AIRBUS S.A.S. All rights reserved. Confidential and proprietary document.
CNRS-LAAS, ONERA-CERT, SUPAERO, ENSICA, ENAC,
INRIA, IERSET, CNRT, … UNIVERSITES, INPT, ENSAM,…
Un total de près de 30 000 chercheurs Près de 180 000 étudiants au total,
Privé et public, avec un fort ratio (tous domaines confondus), avec 3
population-chercheur des 4 grandes écoles aéronautiques
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Figure 11 : Le triptyque, fondement du pôle AESE
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005La Vision du futur
Les Champions
Airbus prépare l’après A380 et entend bien rester leader en matière d’innovation
aéronautique, en s’inscrivant dans la Vision 2020
Pour cela, Airbus a imaginé des concepts types ou « champions », comme moteurs de
l’innovation. Chacun de ces concepts se focalise sur un sous-ensemble d’exigences en
poussant les technologies les plus adaptées à leurs extrêmes limites. Ces concepts
constitueront les éléments des futurs programmes d’Airbus et fourniront les solutions
techniques innovantes, en réponse aux exigences de plus en plus rigoureuses. Cette
démarche peut être vue comme l’équivalent aéronautique des « concepts cars » bien connus
dans l’automobile.
Le “Concept Car”
Votre voiture !
Le “Concept Aircraft” Votre avion !
Figure 12 : La démarche "Concept Aircraft"
Les « champions » considérés par Airbus sont :
! le « Money booster » met l’accent sur un retour sur investissement optimal pour les
compagnies aériennes,
! le « Proactive Green » cherche à minimiser les impacts environnementaux,
! le « Passenger Friendly » est conçu pour optimiser l’espace intérieur et le confort,
! le « Flying truck » est dédié au transport de fret.
Money booster Proactive Green
Passenger Friendly The Flying Truck
Figure 13 : Les "champions"
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005La vision de l’Architecte Intégrateur
L’industrie a développé une vision du futur, la “Vision 2020”, qui identifie des objectifs
ambitieux pour le Transport Aérien et qui sert de référence à l’agenda stratégique SRA
(Strategic Research agenda), défini par le groupe européen ACARE (Advisory Council for
Aeronautical Research in Europe) :
! Réduction du niveau de bruit de 50%
! Réduction des émissions de CO2 de 50%, et de NOx de 80%
! Coût moyen du transport aérien réduit de 30%
! Amélioration de la disponibilité de l’avion
! Voyage confortable et convivial avec accès à de nouveaux services
! Taux d’accident d’avion réduit d’un facteur 5
En plus de la sûreté et de la sécurité, trois facteurs majeurs détermineront les
caractéristiques des avions de demain: les attentes du marché, le défi écologique et la
compatibilité avec le système de transport aérien
Développement d’une politique de thèmes technologiques fédérateurs
Dans un contexte de compétition ouverte avec les Etats Unis, l’industrie Aéronautique a
besoin d’une politique volontariste lui permettant :
! De développer des partenariats à long terme au sein de réseaux technologiques forts,
! D’ancrer ainsi plus solidement encore son activité dans le tissu industriel et académique,
! De renforcer son rôle de moteur de l’innovation,
! De s’appuyer sur des grands projets technologiques fédérateurs « porte drapeaux » de
l’innovation et vecteurs des technologies de rupture. La satisfaction des exigences
identifiées dans le SRA nécessitera en effet la mise en œuvre à bon escient de
technologies de rupture car les solutions techniques actuelles sont proches de leur
rendement maximum.
Cette politique pourrait se mettre en place grâce à deux types de moyens :
! La promotion de réseaux technologiques forts en France et en Europe, qui pour la
France vont s’appuyer sur la pôle de compétitivité.
! La promotion de thèmes technologiques forts, qui draineront les avancées et ruptures
technologiques et fédèreront l’effort R&T national et européen.
Nécessité des démonstrateurs
Les activités recherche doivent couvrir un large spectre:
! Recherche fondamentale/technologies de rupture, permettant de faire des sauts
technologiques sur le long terme
! Développement technologique et innovation
! Intégration et validation des technologies multidisciplinaires
mais aussi des Démonstrateurs Technologiques, permettant de limiter les risques industriels
inhérents aux concepts innovants et permettant de lancer le pré-développement des produits
futurs.
Il apparaît que, contrairement à ce qui se passe aux USA, il n’existe pas en France et en
Europe de sources de financement de grands projets de démonstrations technologiques
multidisciplinaires à vocation industrielle ou d’intégration permettant de développer des
technologies, mais aussi :
! d’évaluer leurs interactions avec d’autres technologies sur un aéronef, dans une
approche multidisciplinaire,
! de démontrer leur apport économique ou leur niveau de compétitivité,
« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation »
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