Parole de partenaire : Dominique Vernay, Groupe Thales

Signature de l'accord ONERA - Thales Air Systems (juin 2006). Assis, Denis Maugars, président de l'ONERA, et Thierry Beauvais, vice-président Research & Technology de Thales Air Systems. Debout, à droite, Dominique Vernay.

L'interview

Comment se situe l’ONERA dans l‘ensemble des partenariats de Thales ?

Dominique Vernay : Notre groupe fonde son excellence technologique sur une longue tradition de partenariats qui nous a conduit à adopter un modèle ouvert d’innovation. Nous avons fait le constat que le succès reposait sur la variété des technologies mises en œuvre. Cela suppose une multitude de partenaires. Pour les technologies de base, comme l’électronique, les partenaires sont nombreux et variés. En revanche, pour tous les aspects applicatifs, nos collaborations se réduisent et nous passons toujours par un petit nombre d’acteurs. Parmi eux, l’ONERA, incontournable, avec qui nous préfigurons bon nombre de nos systèmes finaux dans les domaines de la détection radar et optronique, et qui mène directement à certaines de nos réalisations. Autant dire que dans la chaîne des valeurs ajoutées, l’ONERA se situe à une position stratégique, en termes de positionnement et de savoirs.

Auriez-vous quelques exemples d'applications en tête ?

DV : La connaissance très fine des phénomènes de propagation des ondes est une pierre angulaire des systèmes que nous réalisons dans les domaines des radars ou de l’optronique. Elle conditionne leur niveau de performance et de qualité, à l’origine de leur compétitivité. En matière de radar, les compétences de l’ONERA sont uniques en France et rares en Europe. Elles permettent d’accroître les capacités de détection et de résistance au brouillage de nos systèmes et font de l’ONERA le partenaire de référence de Thales, aussi bien pour les radars au sol que pour les systèmes aéroportés. L’autre domaine d’excellence qui nous rapproche est l’optronique. L’ONERA dispose, en effet, de moyens d’essais et de caractérisation des cibles d’une qualité unique, ce qui est essentiel à l‘optimisation des systèmes. Ainsi, les équipes de Thales et de l’ONERA sont-elles très souvent associées pour répondre aux besoins émanant de la Délégation générale pour l’armement.

Ces activités ne génèrent-elles pas une certaine concurrence ?

DV : Oui, entre nos équipes et celles de l’ONERA, la compétition existe, mais à faible dose. Elle stimule nos créativités respectives dans une confrontation d’idées et de points de vue. Cette « collaboration compétitive » a été à la base du succès de notre partenariat, comme par exemple dans le domaine des radars passifs. Ceci étant, il y a aussi des domaines où l’ONERA possède des savoirs absents de Thales, en particulier en matière de radars basses fréquences.

Ces succès vous mènent-ils vers d’autres collaborations ?

DV : Oui, ils nous encouragent tout d’abord à poursuivre le travail, par exemple pour les radars passifs qui n’ont pas encore exprimé leur plein potentiel d’innovations. L’expertise de l’ONERA reste essentielle pour notre développement, comme elle l’a été pour les radars basses fréquences. Elle nous permet d’envisager de nouveaux axes de travail, notamment dans les systèmes aéroportés de détection des turbulences, une problématique cruciale pour le transport aérien car elle conditionne la distance minimale entre deux avions. Nous savons aujourd’hui détecter ces phénomènes à l’aide de radars ou de lidar et nous connaissons bien les problèmes de l’avionique embarquée. L’ONERA nous apporte sa grande connaissance des phénomènes atmosphériques. La collaboration est en route et sa qualité annonce des innovations dans les années à venir.

Comment voyez-vous évoluer cette collaboration ?

DV : Concernant les drones, un des problèmes majeurs est leur insertion dans le trafic aérien. Une condition de leur succès est qu’ils ne doivent pas créer de risque supplémentaire, aussi bien dans le domaine militaire que civil. Deux divisions de Thales y travaillent conjointement, la division Aéronautique (systèmes aéroportés) et la division Systèmes aériens (gestion du trafic aérien), en collaboration avec les équipes de l’ONERA. Par ailleurs, les préoccupations environnementales, qui se renforcent de plus en plus, nous poussent à réexaminer certains aspects systèmes fondamentaux. Dans les deux cas, nous comptons sur les compétences de l’ONERA.

En résumé, que vous apporte le partenariat avec l’ONERA ?

DV : L’aéronautique et la gestion de l’espace aérien sont des domaines où interviennent de multiples acteurs et pour lesquels nous développons des sous-ensembles de systèmes complexes. Rien d’étonnant donc à ce que la position de leader occupée par Thales soit le résultat d’une stratégie de partenariats judicieusement choisis. Le succès de ces activités repose tout d’abord sur notre capacité à accéder aux « bons » savoirs. Sur ce point, notre partenariat avec l’ONERA a fait ses preuves. Nous devons également être en mesure d’optimiser les performances de nos systèmes et, là encore, l’ONERA nous apporte ses compétences, ses équipements et son savoir-faire. C’est ainsi que la collaboration entre Thales et l’ONERA est forte tout au long de la vie de nos projets, typiquement de l’ordre d’une dizaine d’années, tant lors des phases de recherche que de développement.

Les radars passifs

Puissantes, mais ponctuelles et repérables, les installations de surveillance radar peuvent être contournées par les appareils furtifs : géométrie calculée pour renvoyer les ondes dans des directions différentes de celles du radar, vol lent et à faible altitude. Les cibles furtives se faufilent entre les mailles d’un filet qu’elles connaissent bien. Ces mailles peuvent cependant se resserrer et devenir elles-mêmes… invisibles ! C’est le radar passif.

Le principe

Les radars passifs utilisent des « émetteurs d’opportunité », comme les antennes qui diffusent par ondes aériennes les signaux de télévision ou la bande FM de la radio. Tout comme celles des radars classiques, ces ondes sont réfléchies par la cible et il est possible de retrouver leur écho parmi ces signaux.

 

Les avantages

• La fréquence des signaux utilisés est plus basse que celle des radars classiques : radio FM (88-108 MHz) et télévision (400 à 800 MHz). Or, plus cette fréquence est basse, plus la cible semble avoir une surface importante. Le système est donc adapté à la détection d’objets volants de petites tailles.
• La fréquence plus basse des signaux et leur portée limitée par rapport au radar classique orientent ces systèmes vers la détection de cibles se déplaçant lentement et à basse altitude, qui peuvent caractériser des intrusions furtives.
• L’absence d’émission active donne au système un caractère discret et adapté à la surveillance des zones frontalières.
• Aucun problème de compatibilité électromagnétique.
• Enfin, les limitations imposées par la réglementation aux plages du spectre électromagnétique allouées aux applications radar favorisent l'emploi de cette méthode.

Les difficultés

• Les réflexions multiples et les compensations qui complexifient le traitement des signaux.
• La puissance de calcul nécessaire. Alors que le principe du radar passif est connu depuis les années 1920, l’extraction du signal est demeurée un problème insurmontable avant la récente montée en puissance des calculateurs. Avec 100 GFlops, ou cent milliard d’opérations en virgule flottante par seconde - puissance de calcul disponible depuis trois ou quatre ans, le traitement en temps réel est devenu possible.
• L’évolution des signaux TV et radio de l’analogique vers le numérique, ce qui modifie les calculs d'analyse, mais offre en revanche de nouvelles perspectives.

Le développement industriel

Il existe encore peu d’acteurs industriels dans ce domaine émergent. Cependant, la situation pourrait évoluer rapidement.

Le lidar détecteur de turbulences

Les turbulences atmosphériques constituent un enjeu de confort et de sécurité pour le transport aérien. Ce phénomène peut avoir plusieurs causes : proximité des nuages, variations de températures locales, ondes de relief… les pilotes connaissent bien ces zones et les évitent pour le bien-être de leurs passagers. Mais est-il possible de détecter ces turbulences, quand elles se produisent devant l’avion en vol et par air clair ?

Oui, grâce au lidar.

Le principe

Constitué d’un laser couplé à un capteur, le lidar analyse la lumière laser réfléchie par les molécules rencontrées. Il mesure soit la variation de densité de l’air soit la vitesse des molécules, par effet Doppler. Les variations brutales du champ de vent en amont de l'avion sont ainsi détectées.

 

Les avantages

• La détection directe des turbulences en air clair, c'est-à-dire sans la présence de gouttes ou d'aérosols (le radar météo classique a une longue portée, mais ne voit que les nuages.)
• La mise en place d’un réseau de surveillance à l’échelle de la planète, via les lidars embarqués et les communications entre les utilisateurs. À terme, l’utilisation généralisée du lidar atmosphérique améliorerait la connaissance du milieu comme cela a été le cas avec le système de surveillance TAWS (Collision avec le sol, trafic et surveillance météo).

Les difficultés

Le lidar embarqué doit avoir une portée de détection suffisante pour que l’avion puisse éviter les zones de turbulence. Or le poids et l’encombrement actuels de tels dispositifs à longue portée sont toujours rédhibitoires.

Banc d'étude ONERA (département d'Optique théorique et appliquée)
d'un lidar Rayleigh pour la mesure des paramètres air

Les efforts de recherche

Ils s’inscrivent dans une logique d’accompagnement des besoins des compagnies aériennes.

• À long terme, les avions devraient pouvoir détecter les turbulences jusqu’à 50 Km en avant de l’avion, et donc être en mesure de les éviter.
• À moyen terme, une portée de 10 à 20 Km devant l’avion sera accessible. Cela équivaut à deux ou trois minutes de vol et laisse le temps de préparer la cabine afin de minimiser les désagréments et risques de blessures aux passagers.
• À court terme, il sera possible de détecter ces turbulences juste devant l’avion, et de gérer les commandes de vol en conséquence : l’avion serait ainsi capable de « faire  le gros dos » de façon automatique.

Le développement industriel

Un consortium européen  associe de nombreux partenaires (Thales, ONERA, DLR…) pour développer ce lidar. Les travaux préliminaires ont débuté il y a quatre ans. L’ONERA est partenaire de Thales, notamment sur les aspects modélisation. La base scientifique de l’ONERA sur les phénomènes atmosphériques est un facteur clé de réussite industrielle.

Prochaines étapes

Valider le principe de détection dans différentes configurations puis réaliser un démonstrateur aéroporté.