SESAR : le volet technologique du Ciel unique européen

Le Mercredi 21 février 2018
Le programme SESAR, volet technologique de la construction du Ciel unique européen, a pour objectif de moderniser le système de gestion du trafic aérien (ATM) européen en développant de nouveaux concepts opérationnels dans un environnement technologique de nouvelle génération aux standards harmonisés.

Le programme SESAR

Au sein du programme SESAR, la direction générale de l’aviation civile poursuit six objectifs stratégiques essentiels :

1.    sécuriser ses choix stratégiques industriels (en particulier, tirer profit des gains opérationnels permis par l’interopérabilité des systèmes de gestion du trafic aérien),
2.    définir les moyens nécessaires à la mise en œuvre du Free Route dans un espace aérien de haute densité,
3.    promouvoir ses concepts opérationnels basés sur une forte intégration entre la phase pré-tactique (ATFCM) et le contrôle (ATC),
4.    participer au développement des futures solutions d’optimisation des vols à l’arrivée sur les aéroports saturés (Extended-AMAN, Extended ATC Planning, Target Time),
5.    valoriser l’offre de service Virtual Center dans le cadre de « Coflight as a service »,
6.    poursuivre les travaux de modernisation des outils du contrôleur en capitalisant sur l’avance prise grâce au programme ERATO (EEE).

Développement

Cette phase est pilotée par la SESAR JU, un partenariat public-privé unique dans le secteur de la recherche et du développement en matière de gestion du trafic aérien.

  • SESAR 1 [2009, 2016]

Cette première phase comprend un programme de travail d’environ 350 projets pour un montant total d’activités de 2,1 milliards d’euros. La DSNA, en association avec l’ENAC, l’ONERA, Météo-France et ses partenaires associés, participe à 75 projets pour un montant de 69 M€.

  • SESAR 2020

Cette deuxième phase a débuté en 2015. Pourvue d’un financement communautaire de 585 M€, elle prolonge les activités de recherche & développement ATM jusqu’en 2024. La participation à la SESAR JU a été élargie, avec au total 19 membres. La DSNA a soumis en 2015 des propositions pour 22 projets transversaux, de recherche innovante et de démonstration à très grande échelle.

  • Le plan directeur de la gestion du trafic aérien européen (ATM Master Plan)

Ce document est le principal instrument de pilotage pour orienter à la fois les recherches futures et les déploiements des évolutions des systèmes européens de gestion du trafic aérien (ATM).

Déploiement

Un premier paquet de fonctionnalités issues des travaux de la première phase de développement a été identifié dans un règlement européen en 2014 appelé « Pilot Common Project (PCP) » avec des échéances s’étalant de 2018 à 2026. Ce déploiement fait l’objet d’un soutien financier européen de type CEF (Connecting Europe Facility) doté de 2,5 milliards d’euros pour faciliter la mise en services des projets.
En 2015, à la suite d’un appel d’offres, la DSNA a été retenue sur 7 projets directement liés au PCP gérés par le SESAR Deployment Manager (SDM), et sur un 8ème projet en coopération avec MUAC cofinancé par l’agence européenne INEA. Le montant total du cofinancement de ces projets s’élève à 134 M€. Au-delà de l’aspect financier, cette implication européenne assoit la crédibilité et l’importance des grands programmes technologiques de la DSNA dans le déploiement des travaux SESAR.

L’entreprise commune SESAR

L’entreprise commune SESAR (en anglais SJU – SESAR Joint Undertaking) est une structure juridique créée par le Conseil de l’UE (Règlement n°219/2007). Elle institue un partenariat entre la Communauté Européenne, Eurocontrol et les principaux industriels et opérateurs du secteur :

  • prestataires de service de navigation aérienne : DSNA (France), DFS (Allemagne), ENAV (Italie), NORACON (Europe du Nord et Autriche), AENA (Espagne) et NATS (Royaume-Uni)
  • aéroports : SEAC (consortium formé par six grands aéroports européens dont Aéroports de Paris), AENA et NORACON
  • fournisseurs d’équipements sols : Frequentis, Indra, Natmig, SELEX Sistemi Integrati et Thales
  • fabricants d’avions : Airbus et Alenia Aeronautica
  • fabricants d’équipements embarqués : Honeywell and Thales

La SJU est chargée de rassembler et coordonner toutes les ressources nécessaires pour la phase de développement. Le coût total de cette phase est de 2,1 Mds€, soutenu à parts égales par la Communauté Européenne, Eurocontrol et l’ensemble des autres membres.

Écran de contrôle, Centre en route de la navigation aérienne Nord, à Athis-Mons.
Crédits : Tous droits réservés - DGAC

Soixante-dix organismes ou entreprises, soit quelque 2 500 personnes, en Europe, travaillent directement sur SESAR.

La mission de SJU consiste essentiellement à gérer le programme de travail et à donner la direction technique à suivre. Son directeur, Florian Guillermet, explique que « l’objectif est de rendre interopérables les différents systèmes de navigation aérienne utilisés en Europe. Pour ce faire, il s’agit, entre autres, d’élaborer et de mettre en œuvre des solutions standardisées. »

Les étapes à franchir en matière de recherche, de développement et de mise en œuvre de ces solutions ont été identifiées dans un document appelé Air Traffic Management Master Plan (ou Plan directeur de gestion du trafic aérien). La première phase de déploiement de SESAR, au cours du premier trimestre 2015, consacrera la fin du premier cycle de développement démarré en 2008. Le programme s’ouvre sur une nouvelle période appelée à s’étendre au-delà de l’année 2020. En effet, afin de permettre au SJU de poursuivre sa tâche au-delà de 2016, date à laquelle il devait initialement l’achever, la Commission européenne a prolongé sa mission jusqu’en 2024. Comme le précise Florian Guillermet, « L’extension de SESAR dans le cadre du programme Horizon 2020 permettra d’assurer la continuité dans la coordination de l’ensemble de la recherche en matière de gestion du trafic aérien, de concentrer les ressources sur des domaines prioritaires et de démontrer, dans un cadre plus large et plus opérationnel, l’efficacité des solutions développées lors de la première phase. Cette extension du mandat permettra de contribuer à atteindre le niveau de performance requis par le Ciel unique européen.

La commissaire européenne aux transports, Mme Violeta BULC, vient de désigner le consortium « SESAR deployment Alliance » pour assurer la gouvernance du déploiement de SESAR.
Le programme européen SESAR trouve son origine dans la volonté de l’Union européenne de coordonner les activités de recherche et développement en matière de navigation aérienne. Il constitue le volet technologique du projet de « ciel unique européen ». Son objectif est de moderniser le système de contrôle aérien en Europe en améliorant les performances opérationnelles, environnementales et économiques.
Après une première phase de développement débutée en 2008, SESAR entrera au premier trimestre 2015 dans une nouvelle étape clé, celle du déploiement. Six grandes fonctionnalités, jugées suffisamment matures et prioritaires, ont été retenues pour être industrialisées et mises en service chez les acteurs opérationnels : prestataires de services de navigation aérienne, compagnies aériennes et aéroports.
Le consortium désigné pour assurer la gouvernance de ce déploiement est constitué de représentants de l’ensemble des acteurs opérationnels concernés. Cette gouvernance, de type collaborative, est essentielle pour assurer la réussite de ce projet.
La filière française y sera représentée, à travers la direction des services de la navigation aérienne (DSNA) de la DGAC, le groupe Air France - KLM, Aéroport de Paris (ADP) et l’aéroport Nice Côte d’Azur. La France confirme ainsi son implication et sa contribution à cet ambitieux programme européen pour construire le ciel de demain.

Les atouts du programme SESAR

Les nouveaux concepts SESAR

La mise en œuvre de nouvelles technologies facilitant le partage d’informations entre tous les acteurs (opérateurs aériens, aéroports, prestataires de service de navigation aérienne) constituera un axe essentiel des évolutions proposées pour assurer une gestion plus intégrée des vols dans leurs différentes phases, du départ à l’arrivée, ce qui réduira les temps d’attente au sol ou en vol générateurs de consommation et de pollutions excessives.

Une intégration plus poussée entre les systèmes sol (« contrôle aérien ») et bord permettra de développer de nouveaux concepts opérationnels tels que la « business trajectory », trajectoire optimisée en fonction de critères propres à chaque opérateur aérien, la « déconfliction » automatique des trajectoires, les délégations de responsabilité sol-bord, etc….

L’emploi généralisé des systèmes de navigation par satellite (EGNOS et GALILEO) permettra des procédures plus précises et avec moins de paliers, moins bruyantes et plus économes en carburant, telles que des approches et des montées continues et la réduction des survols à basse altitude des zones à forte densité de population.

La valeur ajoutée de SESAR pour la DSNA

En participant au programme SESAR, le prestataire français de services de navigation aérienne (DSNA) a pour objectif majeur d’augmenter la sécurité et la capacité de l’espace aérien et des aéroports tout en réduisant l’impact environnemental (nuisances sonores et émissions de gaz) de l’activité aérienne.

A moyen terme (2009-2016), la DSNA mettra en œuvre des premières améliorations telles que :

  • les descentes et montées continues des avions,
  • l’optimisation du roulage au sol,
  • le CDM (Collaborative Decison Making) : prise de décision en collaboration avec tous les acteurs du transport aérien sur les aéroports,
  • l’optimisation du réseau de routes.

A plus long terme : 2020 et au-delà, au fur et à mesure que les avions disposeront de nouveaux équipements de bord issus de la phase de développement de SESAR, la DSNA pourra introduire de nouvelles améliorations telles que :

  • la gestion optimisée de trajectoires 4D,
  • les séparations embarquées,
  • la redistribution des rôles pilotes/contrôleurs/machines.

A terme, SESAR permettra une gestion du trafic aérien plus efficace, conduisant à une diminution de 10% des rejets de CO2, tout en améliorant la performance du système ATM.

Avions
Crédits : Tous droits réservés - SESAR

Les projets et les expérimentations en cours

La DSNA s’est vu confier le pilotage de plusieurs projets de premier plan, comme l’optimisation du réseau de routes aériennes et, notamment, la coordination des activités suscitées par SESAR dans le dossier des routes dites préférentielles (désignées par le terme anglais free routes). Elle participe aussi à une démonstration du concept free solution qui consiste à mettre en place des routes directes dans l’espace aérien, gages de moindre consommation de carburant et d’émissions de CO2 pour les compagnies aériennes.

La DSNA tient également un rôle majeur dans la conduite d’expérimentations en cours. Parmi celles-ci, on peut citer l’outil météorologique TOPMET et ses évolutions dans le cadre du projet TOPLINK piloté par l’industriel Thales, qui permettent d’anticiper la demande de capacité dans un secteur de l’espace aérien en fonction du trafic et de la météo, et ce en vue de procéder à des actions ponctuelles sur certains vols afin de lisser les pointes de charge.

Au niveau des aéroports, les dispositifs comme l’Extended AMAN (Extended Arrival Manager, gestionnaire d’arrivée étendu) ou Fairstream, font également l’objet d’expérimentations et d’évaluations par la DSNA.

Le premier est un outil d’optimisation de la gestion des arrivées sur un aéroport. Il permet de mieux faire face à certaines difficultés, comme des pointes de trafic, une météo pénalisante ou une piste fermée.

Avec le second, il s’agit pour la DSNA d’évaluer un nouveau concept de « remplacement de créneau de décollage par des heures d’arrivée cibles, explique Patrick Souchu. Lorsqu’un créneau est lié à une période de saturation sur l’aéroport de destination, la compagnie aérienne choisit son heure de décollage. Le pilote va alors adapter la vitesse de son avion pour tenir ce nouveau créneau pendant le vol. » La prédictibilité de l’heure d’arrivée s’en trouve ainsi améliorée, au bénéfice de la fluidité du trafic et de la réduction des retards.

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