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
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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
2 – MODÉLISATION DU TRAFIC RÉGULIER
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
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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
2 – MODÉLISATION DU TRAFIC RÉGULIER
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%
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
2 – MODÉLISATION DU TRAFIC RÉGULIER
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
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
2 – MODÉLISATION DU TRAFIC RÉGULIER
- 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
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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.
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
Distribution du trafic aérien par région
*
* Distribution 2009 utilisée comme référence
*
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
CONSTRUCTION AERONAUTIQUE
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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.
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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)
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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
Thème construction aéronautique
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 %
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
Evolution des parametres caractéristiques
24
Capacity Stage length Fuel efficiency
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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.
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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?
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
Concepts émergents
December 2nd 2011
28
AAE CP Aircraft Manufacturing ADB
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
Thème construction aéronautique
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.
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
ENERGIE
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
Jet fuel availability vs AAE predicted
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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
Jet fuel availability vs AAE predicted
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
ENVIRONNEMENT
AAE-CP Alain Garcia 26/09/2012
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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.
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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,
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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.
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
Académie de l'Air et de l'Espace
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
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,
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia
JE VOUS REMERCIE POUR VOTRE ATTENTION
26/09/2012 AAE-CP Alain Garcia