L’importance de l’innovation chez...

! 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

Airbus

« Les entreprises, acteurs de la recherche et de l’innovation » Entretiens Louis le Grand – 29 et 30 Août 2005

Introduction 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.

Perf

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19501950 19751975 20002000

Evolution ?

Nouvelle étape ?

Hélice

Turboréacteur

Turboréacteurs double flux

Commandes de vol électriques

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.


L’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.


C’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.

ProductionProduction

25 ans20-40 ans~5~5EIS

RechercheRecherche

Arrêt de la production

DéveloppementDéveloppement DéveloppementDéveloppement

En serviceEn service

Lancement

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.


Niveau 1

Niveau 2

Niveau 3

Niveau 1

Niveau 2

Niveau 3

Avion civil

airframeintegrator

engi

ne

aero

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ctur

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Suppliers

systems

Etablissements de recherche

Flight PhysicsFlight Physics

StructuresStructures

SystemsSystems

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Research

Centers

Universities

Labs

Etablissements de recherche

Flight PhysicsFlight Physics

StructuresStructures

SystemsSystems

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Research

Centers

Universities

Labs

Education

Competence & savoir pour

Supporter l’activité

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.


Un 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 :


! 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 composite dans les produits Airbus

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A 3 5 0A 3 5 0

Figure 5 : Evolution de la part du composite dans la gamme Airbus

GFRP: carénage, radôme, bord d’attaque empennage vertical

CFRP surfaces mobiles: spoilers, aérofrein, gouvernes

CFRP structure primaire: Dérive verticale (A310-300)

A300/A310

GFRP: carénage, radôme, bord d’attaque empennage vertical

CFRP surfaces mobiles: spoilers, aérofrein, gouvernes

CFRP structure primaire: Dérive verticale (A310-300)

A300/A310

…

CFRP volets, empennage horizontal

Dépose automatique des bandes

Soudage laser (LBW) (A318)

A320

…

CFRP volets, empennage horizontal

Dépose automatique des bandes

Soudage laser (LBW) (A318)

A320

…

Empennage vertical CFRP utilisé comme réservoir

CFRP cloison arrière étanche, poutre ventrale (A340-600)

Technique d’infusion de résine

Thermoplastique CFRP (A340-600)

Nouveaux alliages Al-

A330/A340

…

Empennage vertical CFRP utilisé comme réservoir

CFRP cloison arrière étanche, poutre ventrale (A340-600)

Technique d’infusion de résine

Thermoplastique CFRP (A340-600)

Nouveaux alliages Al-

A330/A340

…CFRP caisson central de voilure, fuselage arrière, nervures de voilureUtilisation de fibres de carbone à haut moduleHaut du fuselage: GLARE ®

Soudage laser, soudage par faisceau d’électronsTechnique d’infusion de film résinePlacement de fibresNouveaux alliages Al-, Ti-

A380

…CFRP caisson central de voilure, fuselage arrière, nervures de voilureUtilisation de fibres de carbone à haut moduleHaut du fuselage: GLARE ®

Soudage laser, soudage par faisceau d’électronsTechnique d’infusion de film résinePlacement de fibresNouveaux alliages Al-, Ti-

A380

…

Nouvelle configuration avion

Voilure CFRP

Porte cargo CFRP

A400M

…

Nouvelle configuration avion

Voilure CFRP

Porte cargo CFRP

A400M A350

…

Al-Li fuselage

Voilure CFRP

Soudage par friction des panneaux de fuselage

A350

…

Al-Li fuselage

Voilure CFRP

Soudage par friction des panneaux de fuselage

En Bleu: composite

Figure 6 : Détail des composants concernés


Après 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.


Une 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 Central Composite (4700 kg)Caisson Central Composite (4700 kg)

Caisson de voilure en aluminium (4350 kg)Caisson de voilure en aluminium (4350 kg)Caisson outillage

en acier (13800 kg)

Caisson outillage en acier (12770 kg)

Caisson outillage en acier (13800 kg)Caisson outillage

en acier (13800 kg)



Dièdre = 10° Flèche = 25° Longueur totale = 16m

MASSE TOTALE : 35420 kgMASSE TOTALE : 35420 kg

Dièdre = 10° Flèche = 25° Longueur totale = 16m

MASSE TOTALE : 35420 kgMASSE 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 :


! 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


de 25% de composite. La figure ci-dessous illustre les éléments structuraux majeurs faisant appel à ce type de matériau.

Nervures ailesNervures ailes

Section 19.1Section 19.1

Section 19

GLARE®GLARE®

Poutres du pontsupérieurPoutres du pontsupérieur

Caisson centralCaisson central

Rails de volets

Cloison arrière étanche

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


L’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,…),


o 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.

~ 10% R&T porte-feuille ~ 40% R&T porte-feuille ~ 50% R&T porte-feuille

Découvrir

Long terme

• futures ruptures technologiques• Concepts radicaux • Technologies émergentes

Moyen terme

• Focus sur les technologies les plus prométeuses pour le/les prochains produits

Court terme

• Levée des derniers points techniques

ProgrammesNombre de sujets

Nom

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Deployer

Valider

Adapter

Comprendre

-5 ans-10 ans -2 ans EIS

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Figure 10 : Cycle typique de maturation des technologies


! 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 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).


Quelques 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.

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INDUSTRIE

RECHERCHE FORMATION

Airbus, Latécoère, Dassault-Aviation, Sogerma… Alcatel Space, Astrium, CNES, EADS ST, SNECMA…Alstom, Motorola, Siemens VDO automotive, Thales, …

CNRS-LAAS, ONERA-CERT, INRIA, IERSET, CNRT, …

SUPAERO, ENSICA, ENAC, UNIVERSITES, INPT, ENSAM,…

l’aéronautique, l’espace et les systèmes embarqués c’est près de 100 000 emplois directs en Midi-Pyrénées et Aquitaine

Près de 180 000 étudiants au total, (tous domaines confondus), avec 3 des 4 grandes écoles aéronautiques

Un total de près de 30 000 chercheurs Privé et public, avec un fort ratio population-chercheur

Figure 11 : Le triptyque, fondement du pôle AESE


La 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"


La 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,


! de participer à la validation de technologies de rupture. Il n’existe pas davantage de source de financement pour assurer le développement de systèmes nouveaux de production (comme par exemple le « lean manufacturing » financé par la NASA chez Boeing) inspirés de l’industrie de production de masse et permettant une meilleure rentabilité dans des métiers à haute technicité tels que ceux de l’aéronautique. Dans le contexte Airbus, de telles démonstrations sont un atout important, mais ceci suppose une coordination d’actions entre les états « Airbus » pour lancer des grands projets de démonstrateurs technologiques Airbus.


A propos d’Airbus Airbus est l’un des principaux avionneurs mondiaux, que son orientation client, son savoir-faire commercial, son leadership technologique et son efficacité en production ont propulsé sur le devant de la scène. Aujourd’hui, avec un chiffre d’affaires d’un peu plus de 20 milliards d’euros en 2004, Airbus draine régulièrement la moitié de l’ensemble des commandes d’avions civils. La société continue de conforter sa position et d’étoffer sa gamme de produits en faisant profiter le marché militaire de son expertise. Airbus, dont le siège social se trouve à Toulouse, est un partenariat entre EADS (80%) et BAE Systems (20%). C’est une entreprise d’envergure véritablement internationale, qui emploie quelque 53 000 personnes, avec des filiales aux Etats-Unis, en Chine et au Japon, des centres de rechanges à Hambourg, Francfort, Washington, Pékin et Singapour, des centres de formation à Toulouse, Miami, Hambourg et Pékin, et 130 bureaux de représentation auprès des compagnies, dans le monde entier. Airbus repose également sur la coopération industrielle et des partenariats avec de grandes sociétés de par le monde, ainsi que sur un réseau de quelque 1 500 fournisseurs répartis dans une trentaine de pays. Airbus tire profit des compétences et de la productivité hors pair de 16 sites en France, en Allemagne, en Espagne et au Royaume-Uni. Chaque site assure la fabrication d’une partie complète, qui est ensuite acheminée jusqu’aux chaînes d'assemblage final d’Airbus, à Toulouse et à Hambourg. Ce concept industriel unique en son genre, basé sur les différents Centres d’Excellence, s’est avéré excessivement efficace. A ce réseau industriel est venu s’ajouter un bureau d’études en Amérique du Nord et un centre d’engineering constitué en joint-venture en Russie, alors qu’est prévue l’ouverture d’un centre d’engineering supplémentaire en République Populaire de Chine. La gamme de produits d’Airbus, moderne et complète, comprend quatre familles d’appareils de 107 à 555 sièges, toutes aussi prisées sur le marché : la famille monocouloir A320 (A318/A319/A320/A321), la famille des gros-porteurs (A300/A310), la famille des long-courriers A330/A340, à laquelle viendra bientôt s’ajouter le nouvel A350, et la famille très-long-courrier et de très grande capacité (A380). Grâce à ce concept de famille, unique à Airbus, les appareils partagent le plus haut degré de communité au niveau des cellules, systèmes de bord, postes de pilotage et caractéristiques de vol, permettant ainsi aux compagnies de réduire leurs coûts d’exploitation de manière significative. Airbus a vendu à ce jour près de 5 300 appareils à quelque 250 clients/utilisateurs, et livré plus de 3 800 exemplaires depuis son arrivée sur le marché, en 1974. Soucieux d’aider les compagnies à exploiter au mieux leurs appareils et optimiser la rentabilité de leurs flottes, Airbus fournit aussi à ses clients une vaste gamme de services dans tous les domaines du support après-vente, parfaitement adaptée aux besoins de chaque opérateur et ce, dans le monde entier. L’expertise dans l'aviation civile est désormais mise à profit dans le domaine militaire avec le programme A400M. Sous la responsabilité globale d’Airbus Military, Airbus assure le développement de cet avion de transport militaire, qui sera assemblé à Séville (Espagne), et dont le premier vol aura lieu en 2008. Ce programme utilisera les mêmes Centres d’Excellence Airbus, les mêmes méthodes de gestion intégrées tant pour l’ingénierie que pour les programmes et les mêmes processus de certification que tout autre programme Airbus. En outre, Airbus offre de nouvelles solutions pour répondre aux différents besoins des forces aériennes mondiales en termes de transport et de ravitaillement en vol, avec ses avions MRTT (Multi Role Tanker Transport). Ces programmes exploreront également de nouvelles voies en offrant aux clients militaires un accès direct à l’organisation exceptionnelle de support produit d’Airbus. Airbus est un partenariat entre EADS et BAE Systems.

L’importance de l’innovation chez...

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