10 tendances technologiques aérospatiales de pointe qui façonnent l'avenir de l'espace

L'économie spatiale mondiale, dont le chiffre d'affaires devrait dépasser 1 000 milliards de dollars d'ici 2040, englobe un large éventail d'activités liées à la recherche, l'exploration et l'exploitation de l'espace. Avec ses multiples facettes et les milliards de dollars qui la soutiennent, l'industrie aérospatiale offre de nombreuses opportunités de croissance et d'innovation. Découvrez les 10 tendances technologiques aérospatiales à surveiller dans les années à venir.

Liens rapides :

• Qu'est-ce que la technologie aérospatiale ?
• Perspectives actuelles de l'industrie aérospatiale
• 10 tendances technologiques en ingénierie aérospatiale à suivre
• L'avenir de l'aérospatiale est déjà là !

Qu'est-ce que la technologie aérospatiale ?

Le terme « aérospatial » désigne collectivement l'atmosphère et l'espace extra-atmosphérique ; c'est une industrie diversifiée aux multiples applications commerciales, industrielles et militaires. L'ingénierie aérospatiale comprend l'aéronautique et l'astronautique, et la recherche, la conception, la production, l'exploitation ou la maintenance d'aéronefs et de véhicules spatiaux impliquent le travail de nombreuses organisations.

La technologie aérospatiale fait référence à la construction, aux essais et à la maintenance des aéronefs et des véhicules spatiaux. Les techniciens peuvent être impliqués dans l'assemblage, la maintenance, les essais, l'exploitation et la réparation des systèmes associés aux véhicules de lancement spatiaux fiables et réutilisables et aux équipements de soutien au sol connexes.

Perspectives actuelles de l'industrie aérospatiale

L'un des secteurs les plus touchés par la pandémie a été celui des voyages aériens commerciaux et d'affaires ; 2020 a été la pire année de l'histoire pour la demande de transport aérien. Cependant, avec la disponibilité généralisée des vaccins et l'assouplissement des restrictions liées à la COVID-19, 60 % des Américains déclarent prévoir de voyager davantage en 2021 qu'en 2019. Malgré cette augmentation estimée du trafic aérien mondial, les habitudes de consommation ont probablement changé en raison de la pandémie ; on observe notamment une attention accrue pour les vols court-courriers et domestiques plutôt que pour les vols long-courriers internationaux.

D'un autre côté, et malgré la pandémie en cours, les lancements spatiaux du premier semestre 2020 sont restés globalement au niveau des années précédentes ; les 41 lancements réussis n'étaient que légèrement inférieurs à la moyenne quinquennale de 43 lancements réussis. Alors que le financement continue d'augmenter et que les coûts diminuent, l'industrie spatiale devrait connaître des opportunités accrues, principalement dans l'accès à Internet par satellite à large bande. En 2020, les investissements dans l'espace sont restés solides à 25,6 milliards de dollars, et cette dynamique devrait se maintenir en 2021.

Dans l'ensemble, l'industrie aérospatiale se remet lentement mais sûrement de l'arrêt littéral et métaphorique de 2020.

10 tendances technologiques en ingénierie aérospatiale à surveiller

L'industrie aérospatiale ne cessant de s'améliorer, voici dix tendances technologiques en ingénierie aérospatiale à garder à l'œil.

1. Avions zéro carburant

Airbus a récemment dévoilé trois concepts pour le premier avion commercial à hydrogène à zéro émission au monde, qui pourrait entrer en service d'ici 2035. Ces concepts représentent chacun une approche différente pour atteindre le vol à zéro émission en explorant diverses voies technologiques et configurations aérodynamiques afin de soutenir leur ambition de pionnier de la décarbonation de l'ensemble de l'industrie aéronautique. Tous les concepts présentés par Airbus reposent sur l'hydrogène comme source d'énergie principale – une option qui, selon eux, offre une promesse exceptionnelle en tant que carburant aéronautique propre et devrait être une solution pour l'aérospatiale – et de nombreuses autres industries – pour atteindre leurs objectifs de neutralité climatique.

2. Surveillance de l'état structural (SHM)

La surveillance de l'état structural implique l'observation et l'analyse d'un système au fil du temps à l'aide de mesures de réponse échantillonnées périodiquement pour surveiller les changements des propriétés matérielles et géométriques des structures d'ingénierie telles que les ponts, les avions et les bâtiments. Les accidents d'avion impliquant une défaillance catastrophique par fatigue ont le potentiel de provoquer d'importantes pertes en vies humaines, ce qui rend l'innovation dans cette branche de l'industrie aérospatiale si cruciale.

Le fondement de la surveillance de l'état structural réside dans la capacité à surveiller les structures à l'aide de capteurs d'évaluation non destructive (END) intégrés ou fixés, et à utiliser les données pour évaluer l'état de la structure. Au cours des dix dernières années, les chercheurs ont réalisé des avancées significatives dans le développement de capteurs END pour la SHM, et ils ont développé le matériel et les logiciels nécessaires à l'analyse et à la communication des résultats. Les capteurs SHM END qui ont atteint un certain degré de maturité et sont capables de surveiller des zones significativement grandes de structures incluent la fibre optique, les ultrasons actifs et l'émission acoustique passive.

De plus, le matériel informatique émergent à faible coût, tel que les unités de traitement graphique (GPU), permet l'utilisation croissante de modèles avancés basés sur la physique pour une inspection END améliorée et des méthodes avancées d'analyse de données telles que l'apprentissage automatique. Cela est particulièrement pertinent pour la NASA, par exemple, car de nouveaux outils doivent être développés pour soutenir les vols spatiaux de longue durée.

3. Matériaux avancés

Des matériaux innovants peuvent être utilisés dans une grande variété de domaines – depuis des avions plus légers et plus agiles et des systèmes hypersoniques émergents, jusqu'aux équipements de protection individuelle et partout où les risques ou les dommages peuvent être réduits. Les progrès dans le développement de matériaux avancés devraient permettre l'intégration de fonctions telles que la récupération d'énergie, le camouflage, la surveillance structurelle et de la santé personnelle. Par exemple, le graphène est un matériau à base de carbone, d'une épaisseur d'un seul atome, qui peut être utilisé pour fabriquer des batteries légères, durables et applicables au stockage d'énergie à haute capacité – en plus, elles se chargent plus rapidement qu'une batterie classique.

4. Automatisation intelligente et blockchain

La blockchain, généralement associée aux systèmes de cryptomonnaie, utilise la transparence des données pour renforcer la sécurité. Le chiffrement à clé publique pour la sécurité des données au niveau de l'enregistrement et une plus grande résilience du réseau sont possibles grâce à l'absence de point de défaillance unique. De plus, la gestion des droits d'accès et des habilitations peut être automatisée, libérant ainsi des ressources pour traiter d'autres mesures ou préoccupations de sécurité.

Comment cela fonctionne-t-il ? Au lieu de fournir des efforts importants pour déplacer des composants, des équipements et des systèmes le long de la chaîne de valeur, la blockchain peut organiser l'échange de participants internes et externes de la chaîne d'approvisionnement jusqu'au client final. Elle offre un enregistrement sécurisé, auditable, traçable et partageable au sein d'une population distribuée. Un consensus entre le partenaire de fabrication et son client peut être rapidement atteint grâce à un registre partagé sur la blockchain, car cela laisse une trace claire et immuable de la conception, de toutes ses modifications, des résultats d'essais, d'un enregistrement de certification de la source de tous les composants, et plus encore.

5. Fabrication additive (impression 3D)

L'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, s'est avérée être une excellente solution de fabrication pour produire des composants et des pièces qui utilisent beaucoup moins de matériaux que les pièces traditionnellement fabriquées de manière comparable. Comme le matériau peut être utilisé pour créer un objet par fabrication additive, des formes géométriques extrêmement complexes peuvent être construites, présentant une grande résistance malgré la densité réduite du matériau utilisé.

La réduction du poids est primordiale pour l'industrie technologique aérospatiale en raison de l'amélioration des performances dans les domaines de la vitesse, de la capacité, de la consommation de carburant, des émissions, et plus encore. Cette prise de conscience pousse l'industrie aérospatiale et de la défense à rechercher des applications de l'impression 3D dans ses nouveaux produits, des cadres de sièges aux conduits d'air.

6. Vols supersoniques

Le vol supersonique se produit lorsque un aéronef voyage plus vite que la vitesse du son. La compagnie aérienne américaine United a annoncé son intention d'acheter 15 nouveaux avions de ligne supersoniques et de « ramener les vitesses supersoniques dans l'aviation » en 2029. Les vols supersoniques vous disent quelque chose ? De tels vols de passagers ont pris fin en 2003 lorsque Air France et British Airways ont retiré le Concorde du service.

Le nouvel avion Overture sera produit par une entreprise basée à Denver appelée Boom, qui n'a pas encore effectué de vol d'essai d'un avion supersonique. L'accord de United est conditionnel au respect par le nouvel avion des normes de sécurité et des préoccupations liées à la pollution sonore.

7. Chaînes d'approvisionnement A&D plus résilientes et dynamiques

La baisse de la demande d'avions et les restrictions sur la circulation des personnes et des biens dues à la pandémie ont entraîné l'effondrement de nombreuses chaînes d'approvisionnement essentielles dans l'aérospatiale et la défense (A&D). Cela a eu un impact sur les fournisseurs plus petits, en particulier ceux fortement exposés à l'aérospatiale commerciale et au marché de l'après-vente.

En 2021, l'industrie devrait probablement orienter son attention vers la transformation des chaînes d'approvisionnement en réseaux plus résilients et dynamiques, ce qui pourrait être réalisé en utilisant des stratégies telles que le reshoring (relocalisation), l'intégration verticale et le renforcement des défenses cybernétiques. Pour renforcer davantage les chaînes d'approvisionnement, les OEM et les fournisseurs devraient tirer parti des outils numériques, notamment l'automatisation des processus internes et la rationalisation des flux de travail, la mise en place de systèmes de gestion intelligents et l'utilisation de l'analyse de données. Dans une récente enquête menée par Deloitte, 72 % des dirigeants de l'industrie ont déclaré investir dans des écosystèmes de chaîne d'approvisionnement pour tirer parti de partenaires d'alliance externes.

8. Utilisation de l'Internet des objets (IoT) pour anticiper les problèmes de maintenance

Les entreprises de maintenance et de réparation aéronautiques utilisent largement la technologie de l'Internet des objets pour la maintenance prédictive des pièces et équipements d'avion. Une solution de maintenance prédictive basée sur l'IoT peut aider à prévoir les dommages potentiels, par exemple en collectant des données provenant de capteurs à ultrasons et de vibration fixés sur la broche d'une machine à commande numérique. L'analyse des données collectées permet d'identifier les broches et les outils fragiles avant qu'ils ne se cassent. La technologie IoT est utilisée pour envoyer des données critiques depuis les moteurs, les volets d'aile, les vannes de prélèvement et le train d'atterrissage aux techniciens pour la maintenance préventive. Ces données aident les techniciens à créer des plannings de maintenance, à commander des pièces et à planifier les ouvriers concernés pour réparer les équipements.

9. Intelligence artificielle (IA)

L'industrie technologique aérospatiale bénéficie également de l'intelligence artificielle et de l'utilisation de l'apprentissage automatique ou actif dans la recherche et l'éducation. L'apprentissage automatique offre la capacité d'obtenir de nouvelles informations sur les matériaux en utilisant l'intelligence artificielle pour découvrir de nouveaux modèles et relations dans les données. L'IA peut gérer des problèmes beaucoup plus complexes que les humains, et peut exécuter des milliers de résultats en quelques instants, comparé au temps que met le cerveau humain à traiter l'information.

Par exemple, pour créer la prochaine génération de technologies, les chercheurs du Laboratoire de recherche de l'US Air Force (AFRL) utilisent l'apprentissage automatique, l'IA et les systèmes autonomes pour augmenter exponentiellement la vitesse de découverte des matériaux et réduire le coût de la technologie.

10. Systèmes de vol autonomes

La mise en œuvre de technologies autonomes est une tendance croissante dans plusieurs industries, et l'industrie aérospatiale ne fait pas exception. Une grande partie de cet effort s'est concentrée sur l'augmentation des vols autonomes, l'objectif final étant de lancer des vols entièrement sans pilote. Bien que cela puisse encore prendre plusieurs années, les investissements et l'innovation seront constamment orientés vers cet objectif dans les années à venir. Nous pourrions voir les avions réduits à un seul pilote, puis devenir entièrement autonomes dans les années à venir. Cela s'est déjà produit avec les drones, bien que cette technologie doive évidemment être mise à l'échelle avant d'être prête pour les avions de passagers et les voyages plus longs.

L'avenir de l'aérospatiale est déjà là !

Des technologies et des processus de fabrication innovants sont développés sur une base apparemment constante, et les fabricants de petite et moyenne taille en récoltent les bénéfices alors que les entreprises aérospatiales recherchent des fournisseurs de niche pour aider à étendre leur chaîne d'approvisionnement. Se tenir au courant des dernières tendances peut aider votre entreprise de fabrication à tirer parti de tout ce que l'industrie aérospatiale a à offrir.

Avec l'industrie aérospatiale d'aujourd'hui aussi complexe et vulnérable que jamais, disposer de conseils d'experts est essentiel. Contactez CMTC dès aujourd'hui pour voir comment nous pouvons vous aider à optimiser vos opérations en technologies aérospatiales !