Le contrôle aérien à l'ère du numérique

Pour absorber en toute sécurité le doublement du trafic aérien à l'horizon 2020, la gestion doit être complètement repensée. Le consortium européen Sesar y travaille, sous l'oeil attentif des Américains.

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 Le contrôle aérien à l'ère du numérique

Plus question de tergiverser. Pour absorber le doublement du trafic aérien à l'horizon 2020, avec le même niveau de sécurité et en réduisant les coûts, le contrôle aérien doit se réinventer. Les techniques employées, basées sur le contrôle radar et l'expertise des contrôleurs aériens, n'ont pas évolué depuis les années 70-80. Or déjà, depuis 1997, les retards polluent la vie économique des compagnies et des aéroports. Mais changer le système de contrôle aérien (ou ATM pour Air Traffic Management) ne se fait pas en un jour. Aux Etats-Unis, où l'on s'attend aussi au doublement du nombre de passagers à l'horizon 2025 (750 millions en 2005), l'administration fédérale de l'aviation (FAA) évalue entre 30 et 44 milliards de dollars le coût de la modernisation du contrôle aérien, répartis entre les infrastructures et la mise à niveau des avions. Un milliard de dollars par an devrait être investi par l'administration américaine jusqu'en 2025 pour financer le programme Next Generation Air Transport System (NextGen), lancé dans cette optique.

Pour autant, les Américains, via Boeing notamment, regardent avec attention du côté de l'Europe qui met les bouchées doubles. Un consortium, baptisé Single European Sky ATM Research (Sesar), a été créé en novembre 2005. Comprenant industriels, constructeurs, compagnies aériennes et agences nationales de régulation aérienne, il rassemble aujourd'hui cinquante partenaires, dont BAE, EADS, Thales, ADP, Air France ou Iberia. Prévue sur sept ans, la phase de recherche-développement devrait coûter 2,1 milliards d'euros (300 millions d'euros par an ). Le coût de la migration des infrastructures au sol et des équipements embarqués dans les avions est pour l'instant évalué à 22 milliards d'euros.

Moins de pollution grâce à l'approche directe

Finis les circuits d'attente en l'air et les approches par palier à l'atterrissage. Pour diminuer les impacts environnementaux à l'abord des aéroports, Air France Traffic Alliance (GIE EADS, Thales, Airbus) et Boeing développent une technologie d'approche directe pilotée électroniquement depuis le sol, limitant au minimum les échanges par radio entre le pilote et la tour. Les premiers essais, réalisés en Australie avec Quatas et Emirates en 2005 ont validé le concept. La méthode, baptisée Tailored Arrivals, permettrait d'économiser de 100 à 200 kg de kérosène par vol réduisant ainsi de 6 à 18 % les émissions de CO2. Le bruit serait également réduit. Le développement technique des équipements au sol et embarqués est en cours.


On s'achemine en effet vers une complète refondation du contrôle aérien en agissant tant au niveau du contrôle temps réel du trafic ou ATC (Air Traffic Control), de la gestion anticipée des flux de trafic au sol ou ATFM (Air Traffic Flow Management) pour prévenir toute congestion, que de la gestion de l'espace aérien ou ASM (Air Space Management), qui s'occupe des routes de délestage dans les espaces laissés temporairement libres.

Diviser par deux le coût du contrôle aérien

Le système actuel, bien rodé et très sûr, a atteint ses limites et ne pourra pas absorber 18 millions de vols prévus en 2020 dans le ciel européen, contre 9 millions en 2005. Le consortium Sesar a donc commencé par se fixer des objectifs chiffrés. Il s'agit, par exemple, de diviser par deux le coût du contrôle aérien, qui s'élève aujourd'hui à 800 euros par vol, soit un total de 7 milliards d'euros par an. Il faudra aussi réduire de 10 % les impacts environnementaux et augmenter d'un facteur dix la sécurité. Comme les indicateurs sont fonction du carré du trafic, il s'agit finalement de la maintenir au même niveau.

« Les réponses à ces enjeux ne pourront pas être uniquement technologiques », prévient toutefois Bertrand de l'Epinois, le président d'Air Traffic Alliance, groupement d'intérêt économique rassemblant Thales, Airbus et EADS, créé en 2003 pour travailler sur ces sujets. C'est lui qui opère la coordination des travaux du consortium Sesar. De fait, la refonte du contrôle aérien ne pourra aller de pair qu'avec un accroissement des capacités d'accueil des aéroports, dont les vingt plus importants, essentiellement sur l'axe Londres-Paris-Milan (« la banane bleue ») sont déjà saturés huit à dix heures par jour.

Mieux utiliser les couloirs aériens

Sans attendre l'horizon 2020, le consortium est persuadé qu'une meilleure utilisation de l'espace aérien et des ressources aéroportuaires pourrait d'ores et déjà permettre d'économiser entre 500 millions et 1 milliard d'euros par an. Eurocontrol, l'organisation européenne pour la sécurité de la navigation, y travaille déjà via son programme Dynamic Management of European Airspace Network (Dmean). Ce dernier devrait aboutir dès 2012 à réduire de 1,5 à 2 % la longueur des trajets des avions par une meilleure utilisation des couloirs aériens laissés disponibles, notamment par les militaires. Les pistes technologiques retenues par Sesar, présentées officiellement en juillet 2007, visent, elles, l'horizon 2020, voire plus loin. La phase de développement devrait commencer début 2008, pour sept ans, avant un déploiement progressif dès que les technologies seront prêtes.

Les professionnels sont sur les rangs

> L'appel à projets techniques du consortium européen Sesar, financé pour moitié par la Commission européenne dans le cadre du 7e PCRD, sera publié avant la fin juin 2007.

> Les spécialistes nationaux du contrôle aérien AENA en Espagne, DFS en Allemagne, DSNA en France et l'Enav en Italie sont sur les rangs.

> Les industriels Airbus, Finmeccanica, Thales ATM et Thales Avionics, également.


« La trajectoire de l'avion, du départ à l'arrivée, est au centre du concept » précise François Delille, le directeur technique d'Air Traffic Alliance. Pour l'optimiser de bout en bout, l'accent est mis sur la numérisation des échanges avec des connexions internet à tous les niveaux, y compris pour la voix, et des logiciels d'optimisation, tant au sol qu'à la tour de contrôle et dans l'avion. Pour doubler la capacité de suivi des avions par les contrôleurs, limitée à 15 en même temps pour l'instant, des logiciels d'aide à la décision seront développés. De plus, un vrai contrat sera passé entre la tour et le pilote, qui devra déposer une prétrajectoire 4D (dans les trois dimensions de l'espace et le temps). Cette trajectoire pourra être optimisé par de nouveaux systèmes informatiques.

Des liaisons par satellites, via galileo

Surtout, des liaisons numériques entre le sol et l'avion pourront améliorer les routes et les trajectoires en fonction du contexte. Des liaisons avec des satellites, normalement via le futur système européen Galileo, devraient permettre aux avions de collecter à bord des données et de les transmettre numériquement au sol, alors que tous les échanges se font aujourd'hui par radio. A l'horizon 2025, les pilotes pourraient même se voir déléguer des rôles de monitoring de l'espace aérien les environnant, et les avions des tâches de mesures météorologiques, qui seraient alors répercutées au sol.

Une refonte complète des échanges entre la tour de contrôle et l'avion

> Des logiciels d'aide à la décision pour les contrôleurs pourront gérer trente avions en même temps au lieu de quinze aujourd'hui.

> La numérisation des échanges tour de contrôle-avion diminuera les échanges radios chronophages pour les contrôleurs et l'approche directe sera mise en place.

> La rédéfinition de trajectoires 4D (espace et temps) contractuelles optimisera l'utilisation des couloirs aériens.

> La délégation de contrôle et des mesures se fera au niveau de l'avion.

> Un processus de décision collaboratif au sol augmentera la ponctualité des départs.


Il est également envisager de remplacer les systèmes ILS (Instrument Landing System) radio au sol, qui servent à guider les avions dans leur approches par des systèmes numériques. Ils devraient permettre d'abandonner les approches par palier, bruyantes et énergivores. Au sol également, les systèmes doivent apprendre à communiquer entre eux pour accroître la ponctualité et favoriser une meilleure redéfinition des créneaux en temps réel. Or, le système actuel, centralisé à Bruxelles, n'est pas assez précis. Pour le remplacer, Sesar avance le concept de processus de décision collaboratif ou CDM (Collaborative Decision Making), qui devrait être soutenu par des outils informatiques sophistiqués basés sur des algorithmes de calcul en temps réel multi-agent, donc capable d'intégrer des données aléatoires.

Malgré toutes ces avancées, il n'y a pas de réelle révolution technologique, sécurité oblige. Le principal point critique se situera en phase de déploiement, lorsque les anciens systèmes devront cohabiter avec les nouveaux et qu'il faudra définir un autre cadre réglementaire et politique, pour continuer sur la voix du ciel unique européen. Restera aussi à établir des standards mondiaux. Dans cette optique, Sesar ouvre ses colloques à tous les acteurs concernés, qu'ils soient chinois, russes ou américains.

Aurélie Barbaux

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