ou les défis du transport aérien à l’horizon 2050 · • Rapport initial diffusé juin 2011 (...

ou

« les défis du transport aérien à l’horizon 2050 » (Alain GARCIA)

26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia

Objectifs de la Commission Prospective

• Réfléchir aux défis que rencontrera le transport aérien

civil d’ici à 2050, en s’appuyant sur des:

• Membres de l’Académie

• Autres experts de l’aviation et de l’espace

• Faire des recommandations

• Rapport initial diffusé juin 2011 ( le Salon du Bourget)

• Colloque 2nd trimestre 2012, suivi d’un rapport consolidé

AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012

Découpage des Etudes thématiques (secteurs)

• Démographie, Société, Economie

• Volume du Marché

• Construction Aéronautique

• Energie

• Environnement

• Structures d’Exploitation

• Gestion de la circulation aérienne (ATM)

• Qualité de Service (incluant Sécurité)

• Apport de l’Espace à l’Aéronautique

Originalité de la démarche: faire une itération inter-

sectorielle


Volume du marché

Une nouvelle approche du marché (passagers) pour trois raisons :

- prévisions actuelles optimistes par rapport aux tendances à long terme,

- corrélation entre le CA « passagers aériens » et le PIB mondial,

- intégration du trafic aérien dans l’ensemble des déplacements (passagers).

AAE-CP Alain Garcia

26/09/2012

•Demographie

source: UN/ESA World Population Prospects

The 2010 revision - Medium variant

Populations

Now up to 2100: 10 billions

Europe decreasing after

2020

North America still growing

Asia decreasing after 2050

Africa towards1/3 of the

world!/

AAE-CP Alain Garcia

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

19

50

19

70

19

90

20

10

20

30

20

50

20

70

20

90

WORLD

europe

africa

north america

south america

central america

ANZ

asia

26/09/2012

Société

urbanisation et megalopoles

Urban population

AAE-CP Alain Garcia

—

1 000 000

2 000 000

3 000 000

4 000 000

5 000 000

6 000 000

7 000 000

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

World

Africa

Asia

Europe

Latin America and the Caribbean

Northern America

26/09/2012

2 – MODÉLISATION DU TRAFIC RÉGULIER

1 – bases de la modélisation :

- trafic aérien intégré dans l’ensemble des déplacements « passagers » :

(en compétition avec d’autres modes pour les parcours < 1000 km,

en position quasi-monopolistique pour les parcours > 1000 km)

- trafic unitaire « tous modes » : proportionnel au PIB par personne.

- ratio CA du transport aérien « passagers » mondial rapporté au PIB

)..2010.$....(

)2010.$..()/.()(

kmpassagerparceenbilletduprix

ceenPIBPIBCApartPKTTrafic

avec : - voir courbe ci-après:

- évolution du PIB indiqué ci- après

- prix du billet évoluant avec efficacité et prix du pétrole.

)2010(03,01,085,0%)/( TeenPIBCA

AAE-CP Alain Garcia

26/09/2012


1 – bases de la modélisation :

- évolution du PIB mondial (World Bank) : en Conditions économiques 2010, facteur multiplicatif de:

3,1 constaté entre 1970 et 2010 (en moyenne 2,9% par an)

3,0 prévisionnel entre 2010 et 2050 (en moyenne 2,8% par an)

Evolution du PIB mondial

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

année

Md $

PIB cec PIB ce 2010 PIB modèle ce 2010


CEPII

AAE-CP Alain Garcia

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

19

80

19

84

19

88

19

92

19

96

20

00

20

04

20

08

20

12

20

16

20

20

20

24

20

28

20

32

20

36

20

40

20

44

20

48

World GDP growth %per year since 1980

% per year

(source WB+ CEPII)

%per year since 1980

yearly

26/09/2012

2050/2010 x3 or 2,8% y

Le poids relatif du PIB des differentes zones

est important pour le trafic

Europe

AAE-CP Alain Garcia

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

Arab World

Australasie

Europe

Am Sud

Am Nord

China World

AFN

ASIE SE

India World

Japon

CentrAm

Russ monde

AF SE

GDP en % GDP WORLDsource World Bank + CEPII

North America

China world

26/09/2012


Répartition du PIB

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

années

part du PIB mondial en %

A du N réalisations Europe réalisations Asie Pac réalisations

A du N prévisions WB Europe prévisions WB Asie Pac prévisions WB

A du N extraolation 2050 Europe extrapolation 2050 Asie Pac extrapolation 2050

- répartition géographique selon "WB+CEPII" jusqu’en 2030 et

par extrapolation entre 2030 et 2050 ; il faut noter la décroissance relative

de l’Europe correspondant à une croissance moyenne de l’ordre de 1%



1 – bases de la modélisation

- ratio CA du transport aérien « passagers » mondial rapporté au PIB

Le ratio tend vers 0,85% du PIB.Ce résultat est constaté :

à l’échelle du monde,

au niveau des régions.

Ce résultat est signalé par Boeing

Evolution du ratio Chiffre d'Affaires "Passager" / PIB

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

année

%

Pas Rev / PIB modèle



- prix du billet en $ / km / pax

• valeur moyenne = CA / PKT en ce 2010

• multiplication par 0,6 entre 1970 et 2010 (-1,3 % par an)

• modèle prenant en compte l’amélioration de l’efficacité et l’évolution du prix

du pétrole

Evolution du prix du billet en$ / km / passager

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

année

$

cec ce 2010 modèle ce 2010


3 – RÉSULTATS

2010

constat (modèle)

2030

Boeing (modèle)

2050

estimée(modèle)

Hypothèses

Revenu Comp. en % du PIB

PIB Mondial en Giga $2010

PIB Europe in %

Prix pétrole (Baril in $)

0,79 (0,78)

56 (57)

33%

80 (80)

0,825

(170)

(24,6%)

(130)

(0,85)

(170)

(17,5%)

(250)

Trafic « Mondial »

Trafic (inTera RPK)

Distance moyenne (km)

Nb de vols (Kilo)

Capacity moyenne (sièges)

4,9 (4,8)

1850(1860)

27000 (26000)

120 (120)

13,3 (9,5)

(2000)

(50000)

(145)

(14,9)

(2300)

(52000)

(150)

Trafic « Europe » *

Trafic (in Tera RPK)

1,4

(2,15)

(2,25)

2 – évolution du trafic

* Le faible niveau du trafic en Europe est due à:

- la croissance limitée de son PIB (1% par an),

- la concurrence des transports terrestres (TGV)) AAE-CP Alain Garcia

26/09/2012

3 – Result in Initial Report (2011)

3 – Yearly Traffic « passenger » in RPK :

Evolution du trafic "passagers"

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

giga PKT

constat modèle prévisions Boeing prévisions Airbus

From 2000 to 2010, realization (and GV forecast) are lower

than industrial forecast.


Distribution du trafic aérien par région

*

* Distribution 2009 utilisée comme référence

*


3 – RÉSULTATS

4 - évolution des livraisons (avions de ligne) : Notons : - les fortes fluctuations dues aux perturbations économiques amplifiées par le

comportement des acteurs (compagnies et constructeurs); - l’impact des hypothèses prévisionnelles de croissance du trafic.

livraisons annuelles

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

années

avions constat modèle 2010 prévisions Boeing


CONSTRUCTION AERONAUTIQUE


Thème construction aéronautique

La flotte en 2050

• Du fait du taux de remplacement des flottes par les configurations

actuelles et des propriétés des solutions alternatives les avions

volant en 2050 seront similaires à ceux d’aujourd’hui tout en

bénéficiant:

– des progrès des ensembles propulsifs

– de réduction de trainée liés essentiellement à l’augmentation des allongements.

– de réduction de masse.

• La flotte 2050 transportera 3 fois plus de PKT qu’en 2010,

– pour une multiplication par 2 de la consommation de carburant.

– pour une énergie sonore globale moindre qu’aujourd’hui.

– des émissions de dioxyde d’azote proches des actuelles.


Aerodynamic efficiency asymptotic trend

20

SR TP SR TF MR LR VLA

Laminar 2,9 3,2 2,9 3,0 3,2

Induced 3,8 3,4 5,3 5,8 7,7

Parasitic 4,9 5,0 1,2 2,1 0,4

Compressibility 0 1,7 2,7 2,9 3,8

Total 11,6 13,2 12,1 13,8 15,1

L/D ref 13,8 14,6 18,0 21,7 20,8

L/D improved 15,6 16,8 20,5 25,2 24,5

Drag Improvement Typical cruise condition %

Potential Cruise Drag Improvement

• Laminar : could affect 10% of cruise drag

30% of potential assumed ~ 3%

• Induced : selection of a 20% higher aspect ratio

• Parasitic : work harder

• Compressibility : improved profile and thinner profile

12 to 15% lift over drag ratio potential improvement AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012

Tendance asymptotique de l’évolution relative

de la masse à vide

21

OWE Improvement Tendancy GV

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

YEAR EIS

OW

E (

YE

AR

)/O

WE

(200

0)


Tendance asymptotique de la

consommation spécifique des moteurs

22 AAE-CP Alain Garcia

SFC EVOLUTION 100 kN THRUST CLASS

Mach 0,78 31000 ft

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1960 1980 2000 2020 2040 2060

YEAR EIS

SF

C l

bm

/lb

f/h

r

Turbofan

Open Rotor

26/09/2012


La flotte en 2050

Les gains de performance des avions associés à ceux de l’ATM et des

opérations permettront une réduction de la consommation de

la flotte moyenne de l’ordre de 35 % par PKT

Effets technologiques : 25à 26 % de gains avec effet de

renouvellement de flotte (gains « asymptotiques » autour de 45%,

avec 8% masse, 12,5% traînée, 25% conso spécifique moteurs et

optimisation configuration)

Effets Management du trafic et opérations : 3 %

Effets du coefficient de remplissage : 10 %


Evolution des parametres caractéristiques

24

Capacity Stage length Fuel efficiency


Estimation du carburant consommé par

segment

AAE-CP Alain Garcia

Quantité de carburant consommé *

(Mt)

Incorporates a navigation coefficicient improvement

26/09/2012

Reduced speed effect

26

Short range Turbofan / TurboProp Block fuel comparison

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95

Cruise Mach number

BF

12

00

NM

TP

TF

80%

34%

24%

Similar trend will affect medium and Long Range aircraft.

Similar effect will result from cruise altitude optimisation.


Concepts futuristes

27

Boeing Sugar Ray H2 Lapcat Mach 5

Bauhaus Munchen Dr Mirko Hornung

These « promising futuristic » concepts have been presented for 50 years

None have passed the « TRL0.5 » milestone. Why?


Concepts émergents

December 2nd 2011

28

AAE CP Aircraft Manufacturing ADB


Les évolutions technologiques ne seront pas

des révolutions

• Un recours accru aux automatismes, et leur amélioration devront

être encouragés, de même que la notion d’équipe managériale sol

pour l’aide à la décision

– cela ne signifie pas l’avènement massif *du « tout automatique »

– La répartition des tâches entre sol et bord évoluera notoirement

• Les drones de transport de marchandises pourraient tendre vers le

tout automatique. Etudes d’intérêt à lancer rapidement.

• Le développement des systèmes de navigation et de

télécommunications par satellites va se poursuivre et ils vont être

de plus en plus utilisés par l’aéronautique

– Convergence des systèmes spatiaux, prise en compte des

possibilités et poursuite des recherche et expérimentations



Maintien du savoir-faire

• L’industrie aéronautique européenne:

– doit sécuriser la formation de ses ingénieurs/techniciens/pilotes par un flux

continu d’embauches assurant la pérennité des filières d’enseignement plutôt

que de recourir aux « stop and go » actuels décidés au gré des optimisations à

court terme des EBITs.

– Doit maintenir une activité de recherche d’innovation et d’efficacité pour

augmenter sa compétitivité dans une concurrence mondiale toujours plus dure.

• L’industrie aéronautique européenne doit chercher à

minimiser/optimiser les transferts de technologies aéronautiques

aujourd’hui utilisés

– pour vendre ses avions

– pour minimiser ses coûts par la délocalisation des productions

• L’industrie aéronautique européenne doit pouvoir travailler sur des

bases de concurrence équitables quant aux aides et subventions

étatiques.


ENERGIE


Jet fuel availability vs AAE predicted

consumption

Jet fuel production represents today about 6% of crude oil production

Assuming crude oil production remains constant and jet fuel/crude oil ratio can reach 10%, consumption as predicted by AAE would be covered up to 2030-2040+

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1990 2010 2020 2030 2040 2050

mill

ion

s d

e t

on

s o

f cr

ud

e o

il p

er

year

Consumption

2000

10% of production

EIA, BP

Peak-Campbell 2002

Production Uncertainty

Consumption

forecast

AAE :

2050 =2010 x

2

Scatter

according to

sources for 2030

2.15

4.3

6.45

8.6

12.

9

Mb/day



consumption

0

100

200

300

400

500

700

800

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

mill

ion

s d

e t

on

ne

s p

ar a

n

Peak-Campbell 2002

600

8,6

10,8

12,0

Mbl/d

Consumption

uncertainties

Consommation

IATA

Consumption forecast

AAE :

2050 =2010 x 2

.

Production de kérosène:

10% du brut

Plage d’incertitude pour

2030

IEA

BP

Total production

uncertainty

More probable

Production

Date possible de

début de pénurie


0

100

200

300

400

500

700

800

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

mill

ion

s d

e t

on

ne

s p

ar

an

Peak-Campbell 2002

Production de kérosène

12% du brut

Plage d’incertitude

pour 2030

IEA

BP

Production global

uncertainty

Consumption forecast

AAE :

2050 =2010 x 2

Consumption

uncertainties

Consommation

IATA

600


consumption

8,6

10,8

12,0

Mbl/d

La modification de la technique de raffinage permettant d’augmenter la production à 12% du

pétrole reculerait le risque de pénurie d’une dizaine d’années

More probable

Production

Date possible de

début de pénurie


L’énergie sera rare et chère

• Afin de prévenir une crise potentielle sérieuse à terme

pour l’aviation, un observatoire de consultation doit être

créé suffisamment tôt avec pour but:

– d’ évaluer la disponibilité du kérosène et de ses substituts à des

conditions économiques raisonnables*

*Les lois du marché conduiront à des décisions de production , qui

devront précéder les besoins.

– où tous les acteurs concernés devraient participer, depuis les

géologues jusqu’aux compagnies aériennes:

Ex: IATA avec les Pétroliers


ENVIRONNEMENT


Emissions CO2 reduction roadmap

2050 2020

Tech

Ops

Infra

No

action

NCG

(croissance

neutre en

carbone)/

2020

2030 2040

-50% by

2050

CO2

emissions

2010

Business as usual emissions

Aircraft technology (known), operations and infrastructure measures

Biofuels and additional technology

Carbon-neutral growth 2020

Gross emissions trajectory

Economic measures

Biofuels

+ Tech

(schematic)

Source: IATA

L’environnement


Les exigences environnementales ne seront pas

atteintes uniquement par des progrès techniques (1)

• Exigences accrues l’efficacité environnementale

sera une clé importante de la compétitivité les

émissions gazeuses et sonores devront diminuer

• Malgré une croissance moindre que prévue du trafic, les

progrès technologiques seuls ne permettront pas

d’atteindre les objectifs annoncés par divers organismes:

croissance neutre en carbone dès 2020, et -50%

d’émissions de CO2 en 2050

– Les carburants alternatifs, dans une perspective d’utilisation

réaliste, ne suffiront pas à combler l’écart

– En complément, des instruments économiques de compensation

carbone sont étudiés par les autorités


Les taux d’accidents devront être diminués

• Pour que le nombre absolu d’ accidents n’augmente pas

le taux d’accidents à diviser par 4 d’ici à 2050

– Taux régionaux à amener progressivement au niveau des

meilleurs

– Associer tous les acteurs et tous les maillons de la chaîne aux

objectifs de sécurité, avec des processus de certification

équivalents

• Agences transnationales à créer (ex: EASA)

– Besoin d’une instance « indépendante » internationalement

reconnue, chargée des enquêtes techniques, dont les

conclusions serviraient aux éventuelles procédures judiciaires

• Instance s’appuyant sur NTSB, BEA et d’autres autorités de pays

représentatifs des principales régions


Le point de vue complémentaire des structures

d’exploitation

• Anticiper le plus en amont possible les extensions

nécessaires des aéroports

• Concevoir les limites d’un aéroport en termes

d’empreinte écologique , non en nombre de vols

• Mener des politiques de compétitivité et juste

concurrence du transport aérien, avec réciprocité

environnementale, sans taxe supplémentaire et pas de

dérégulation sans minima sociaux


La saturation des infrastructures obligera à

revoir les priorités

– combiner progrès technique, évolution institutionnelle, autre mode

de financement et organisation plus efficace du travail

– l’entité unique de gestion du réseau de circulation aérienne

mis en place dans l’UE doit gérer demande ET capacité, et

doit avoir une vraie Autorité, disposant de toutes les infos sur

trafic et capacités et d’outils plus élaborés de prévisions météo

– promouvoir un programme de recherche centré sur gestion de

l’espace et flux de trafic, avec un important volet météo

aéronautique, et un programme de recherche industrielle sur

les techniques fondamentales (liaison et bouclage sol-bord)

– Rendre toutes les gestions efficaces et lancer des études sur les

priorités en cas de congestion, 26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia

La lutte contre les malveillances devra être renforcée

dans le respect des libertés individuelles

• Harmoniser les réglementations et pratiques de contrôle

de sûreté aux niveaux européen et mondial, pour tous

les transports en commun

• Rendre ces contrôles fiables, moins pénalisants, plus

discrets, tout en respectant l’intimité du voyageur, de

sa vie privée et de sa dignité

• Réflexion à lancer sur la sûreté, sous l’angle de l’éthique et des

libertés individuelles


La qualité de service devra être

significativement améliorée

– Élaborer rapidement une charte du traitement des passagers

concernant leurs droits, la qualité de service au sol et à bord,

avec contrôle par des instances ad hoc

– Imposer à tous les acteurs du transport aérien de fournir une

information personnalisée, claire et complète aux

passagers, spécialement en cas de crise

– L’utilisation de plus en plus généralisée de systèmes de

communication automatisés ne doit pas éliminer toute interface

humaine, adaptée aux différences culturelles et susceptible

d’aider et rassurer les passagers en toutes circonstances

– Repenser de manière concertée le traitement des bagages (qui

laisse tous les acteurs insatisfaits) est indispensable.


Résumé des messages:

• 1. la croissance du trafic sera sans doute moindre que celle annoncée

par les opérateurs aériens et les principaux constructeurs

aéronautiques, avec un triplement de l’activité atteint seulement en

2050,

• 2. les évolutions technologiques ne seront généralement pas des

révolutions, avec une réduction de la consommation de la flotte

moyenne de l’ordre de 35 % par PKT et un recours accru aux

automatismes, ainsi qu’aux systèmes de navigation et de

télécommunications par satellites

• 3. des mesures doivent être prises pour maintenir le savoir-faire

européen, et équilibrer les règles commerciales,

• 4. l’énergie sera rare et chère, il faut créer un Observatoire de sa

disponibilité et veiller à l’ apparition de sources alternatives,

• 5. les exigences environnementales ne seront pas atteintes

uniquement par les progrès techniques,


Résumé des réflexions:

(Suite et fin)

• 6. les taux d’accidents doivent être divisés par 4 avec moins de

distorsions entre continents,

• 7. les opérateurs aériens devront faire évoluer leur modèle d’affaires,

• 8. la saturation des infrastructures obligera à revoir les priorités

d’utilisation, et l’espace jouera un rôle plus important.

• 9. la lutte contre les actes de malveillance devra être renforcée dans le

respect des libertés individuelles,

• 10. la qualité de service devra être significativement améliorée pour

les passagers et les biens transportés avec respect d’une charte de

qualité à créer.


Académie de l'Air et de l'Espace


30-31 May

2012 HÔTEL DE RÉGION MIDI-

PYRÉNÉES

TOULOUSE - FRANCE

Académie de l'Air et de

l'Espace

Air and Space Academy

www.air-space-academy.org

Colloque international

Objectifs: Soumettre ce point d’avancement à

l’ épreuve des experts

internationaux (dont des

Américains)

Résultats

Ce qui reste à faire:

1) Actes du colloque sur site AAE en début Octobre 2012.

2) Rapport C.P: Début 2013; Dossier AAE: mi-2013.

3) Remise des recommandations aux décideurs concernés.

4) Phase II activités de la C.P. avec :

Prise en compte les effets d’ hypothèses d’évolutions plus

radicales (scénarios économiques dont l’entrée de la Chine

comme acteur dans la Construction Aéronautique).

Prise en compte des émergences techniques telles que:

L’apport du plus électrique,

Les matériaux nouveaux ( nanotechnologie, par exemple)

L’apport des bio-carburants,

Les configurations nouvelles,


JE VOUS REMERCIE POUR VOTRE ATTENTION


ou les défis du transport aérien à l’horizon 2050 · • Rapport initial diffusé juin 2011 (...

Documents

Transcript of ou les défis du transport aérien à l’horizon 2050 · • Rapport initial diffusé juin 2011 (...