STAE-Toulouse - Science et Technologies pour l'Aéronautique et l'Espace
La lettre d'information n°3 - juin 2011  
 
 
Edito
François Bertrand, Président du Conseil d'Administration
Notre Réseau Thématique de Recherche Avancée (Sciences et Technologies pour l'Aéronautique et l'Espace) est l'un des 13 réseaux créés par le ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche en 2007.
Il intéresse un secteur d'activité "clé" de notre pays ; sa force majeure est d'être le seul RTRA qui associe étroitement Recherche et Industrie. En effet tous les grands industriels du secteur implantés dans notre région sont membres fondateurs (avec une participation financière conséquente). Ces industriels disposent ainsi de deux membres au conseil d'administration de la Fondation et sont donc associés au développement de notre RTRA au coté des 25 laboratoires qui composent notre réseau.
A l'heure où les premiers projets arrivent à maturité, des rencontres systématiques entre scientifiques des projets et industriels ont lieu ; l'une de ces journées est décrite dans ce numéro de la Lettre d'Information.

Plus généralement, nous pensons que les projets (manifestation concrète de l'action du RTRA) constituent des points de rencontre très riches entre les communautés scientifiques et industrielles : ce sont par exemple des colloques de concertation interne ou de restitution finale. Celui du projet CYMENT s'est déroulé récemment et fait l'objet d'une présentation dans ce numéro.

Cette Lettre reprend aussi plusieurs évènements directement liés à la vie et à l'action du RTRA comme les progrès du groupe de travail sur le calcul de haute performance ou l'exposé sur le futur du Ciel Européen qui fut le thème d'un récent "Petit Déjeuner du RTRA".

Le RTRA Sciences et Technologies pour l'Aéronautique et l'Espace est devenu en quelques années, une passerelle unique entre 2 mondes (Recherche et Industrie) qui cohabitent et qui ont besoin de communiquer davantage. Cette mission de "créer du lien" est inscrite dans les gènes de notre fondation et nous avons à coeur de la poursuivre. Elle s'est concrétisée récemment par le déménagement de l'équipe du RTRA qui partage désormais les mêmes bâtiments que le pôle de compétitivité Aerospace Valley.

Bonne lecture...
La vie du RTRA
La promotion et le soutien du calcul scientifique en Midi-Pyrénées
L'actuel contrat de projet Etat-Région (CPER) de Midi-Pyrénées (2007-2013) comporte, dans ses nombreuses dispositions de soutien à la recherche, la mention de la création d'un "hôtel à projets" sur le site de Montaudran. C'est donc sur cette base, mais modifiée par le RTRA STAE en "hôtel de recherche", que celui-ci s'est engagé dès 2006 dans la définition de son contenu.
L'importance des enjeux liés au calcul scientifique, et plus spécialement à sa composante la plus avancée (traditionnellement baptisée " calcul à haute performance ", ou " HPC " selon son sigle anglo-saxon), a très rapidement conduit à la proposition d'une plateforme numérique, destinée à permettre à la communauté scientifique toulousaine et midi-pyrénéenne de disposer d'un outil, à gouvernance régionale, lui permettant de se préparer au mieux à la compétition européenne et mondiale, tant sur le plan de la recherche scientifique que sur celui du développement de l'innovation industrielle.
Dès l'origine le RTRA/STAE a promu une initiative à deux volets :
- d'une part une infrastructure d'accueil pour des calculateurs de grande puissance, infrastructure susceptible d'évoluer sur une période de 10 à 20 ans en fonction de l'encombrement et de la consommation électrique de telles machines ;
- d'autre part, un nouveau calculateur, destiné à être installé dans cette infrastructure d'accueil et de répondre aux enjeux scientifiques et industriels visés.
Sur le plan de l'infrastructure d'accueil, des discussions menées entre le RTRA/STAE et l'UPS (notamment via le CICT) ont permis en 2009 de confirmer le choix de Montaudran comme site d'implantation, et d'en définir les caractéristiques techniques. Celles-ci ont paru suffisamment attractives à Météo-France pour que cet organisme décide de s'associer à l'opération et d'y co-investir afin de pouvoir y installer ses propres calculateurs à l'horizon 2013. Cette infrastructure d'accueil, désormais transférée sous maîtrise d'ouvrage du PRES "Université de Toulouse", sera ouverte en 2013. Elle comportera une salle d'accueil des machines de près de 800 m2 et des espaces techniques d'une surface d'environ 2.500 m2.
Sur le plan de l'équipement en calculateur, un arbitrage rendu au second semestre 2010 entre l'Etat et les collectivités territoriales concernées a permis de confirmer la disponibilité d'un montant de 4,5 millions d'euros pour cette acquisition, avec une mise en service le plus tôt possible en 2013. La mise en oeuvre de ce nouveau calculateur se fait, là encore, sous maîtrise d'ouvrage du PRES, et s'inscrit dans la poursuite de l'opération " CalMiP " (Calcul en Midi-Pyrénées). Il est probable que sa puissance devrait, à cet horizon, être proche de 500 teraflop/s, représentant un accroissement de plus d'un facteur 10 par rapport à la machine actuelle de CalMiP (Hyperion, 33 teraflops/s), elle aussi financée dans le cadre du présent CPER. De cette façon, et bien que la proposition initiale du RTRA/STAE ait à l'origine été un peu plus ambitieuse, la communauté toulousaine et midi-pyrénéenne disposera en 2013 d'un moyen d'excellent niveau.
Illustration : Les Yeux Carrés
http://www.lesyeuxcarres.com
Il ne faudrait pas déduire de ce qui précède que l'action du RTRA/STAE dans ce domaine s'est maintenant éteinte, après le passage de relais pris par le PRES "Université de Toulouse". Il reste en effet, au-delà des investissements matériels, à assurer une promotion du HPC aussi large que possible parmi les scientifiques et les industriels, grands groupes et PME. C'est l'objectif que s'est donné le RTRA/STAE en lançant le groupe de travail "HPC en Midi-Pyrénées", qui s'est déjà réuni plusieurs fois :
- deux premières fois, les 5 et 15 novembre 2010, pour évaluer la puissance du calculateur qui pourra être acquis en 2013 avec le montant réservé de 4,5 millions d'euros (cf. supra) ;
- une troisième fois, le 26 avril 2011, pour identifier le prochain chantier prioritaire. La convergence s'est facilement réalisée autour de la nécessité de mettre en place des actions de sensibilisation et de formation qui permettront d'organiser la mobilisation des communautés potentiellement concernées par, mais non encore engagées dans, le calcul scientifique, de diffuser les savoirs correspondants, et d'aider à l'accès à de nouveaux utilisateurs. Ce sera l'objet des prochaines réunions de ce groupe de travail que de définir très rapidement les contours et le contenu de cette initiative sans murs, et ceci en pleine concertation avec l'ensemble des acteurs concernés.
  Lire le compte-rendu de la dernière réunion du groupe de travail
Visite chez le systémier Liebherr Aerospace
Le 14 avril 2011, Liebherr recevait le Directeur du RTRA STAE, M. Dominique Le Quéau, accompagné de M. Henri-Paul Brochet, membre du comité de pilotage. A cette occasion, un échange de vues a été organisé entre les laboratoires impliqués dans le RTRA et l'entreprise.
Liebherr a exposé ses axes de recherche technologique majeurs comme l'aérodynamique, l'aéro-acoustique, les matériaux, les transferts de chaleur, la mécanique, l'électrotechnique... des thèmes pour lesquels les industriels sont en attente d'innovation à moyen et long terme et sur lesquels les équipes du RTRA pourraient se positionner.

Liebherr-Aerospace Toulouse, systémier majeur pour l'aéronautique, fournit l'ensemble des systèmes d'air : prélèvement d'air sur les moteurs, conditionnement d'air, pressurisation, protection givre, refroidissement des systèmes électroniques, avioniques, hydrauliques, pour des avions d'affaires, court-courriers, gros porteurs et appareils militaires.

Les marchés visés par Liebherr sont très diversifiés et comprennent l'aviation d'affaire, l'aviation régionale, les gros porteurs en passant par le secteur phare des monocouloirs. Sur l'aviation d'affaires, ce sont 26 000 avions qui devraient être équipés sur les 20 prochaines années ; pour les autres secteurs, les prévisions font état de 30900 avions dont 21160 pour le seul marché des monocouloirs.
L'avion de demain se construira dans un cadre économique et environnemental. Dans la vision 2020 de l'ACARE et du CORAC, les objectifs sont de répondre aux besoins de la société en terme de transport aérien plus efficace, plus sûr et respectueux de l'environnement avec une réduction drastique des émissions de CO2, NOx, et une réduction de moitié du bruit perçu. Les objectifs sont aussi de faire accéder l'aéronautique européenne à la 1ère place mondiale grâce à une chaine européenne d'approvisionnement compétitive. En accord avec ces objectifs, toute la chaine aéronautique est amenée à faire des efforts en ce sens.
Pour les systèmes d'air, ce sont essentiellement la masse des systèmes et l'air prélevé sur les moteurs qui impactent la consommation de kérosène de l'avion. Liebherr se doit donc de fournir des efforts majeurs permettant d'aboutir à des solutions "basse consommation" et contribuer ainsi à la réduction des émissions.
Centre d'essais ISA
(Intégration des Systèmes d'Air)
Ces efforts sont déclinés sur deux axes stratégiques en parallèle: optimiser les systèmes pneumatiques actuels, qui prélèvent de l'air sur les étages des moteurs, et préparer la rupture technologique des systèmes pneumatiques vers les systèmes électriques.

Liebherr-Aerospace Toulouse ambitionne la place de n° 1 mondial des systèmes d'air pour l'aviation civile. Liebherr se doit donc d'être prêt quel que soit le choix des avionneurs dans le futur et c'est avec des innovations majeures portées par des équipes R&D motivées et des investissements conséquents comme le nouveau centre d'essais ISA (Intégration des Systèmes d'Air) de 9000 m² que l'entreprise compte capturer ces futurs marchés.

"Etre prêt" signifie : avoir des équipes techniques fortes qui maîtrisent les technologies clefs et être capable de présenter aux avionneurs, au lancement des prochains appels d'offres, des démonstrateurs validés et matures. Pour préparer ces démonstrateurs, Liebherr s'appuie sur de nombreux projets de recherche tant au niveau européen, national que régional. A titre d'exemple, quelques projets majeurs sont
- pour l'avion plus électrique : le JTI-clean-sky (systèmes d'air électriques), GETI (gestion optimisée de la puissance électrique et thermique), PREMEP (impact du conditionnement d'air électrique sur le réseau avion), ainsi que la plateforme GENOME du CORAC, en cours de dépôt;
- pour des avions plus conventionnels, des projets autour des architectures, des outils, des turbomachines cycle à air et vapeur, des vannes, des matériaux dans des projets comme ISA, ISS, INNOVAC, CINTHTE, CARAIBE… ou encore le "health monitoring" dans la plateforme EPICE du CORAC, en cours de dépôt.
Pack de conditionnement d'air électrique
Liebherr s'appuie énormément sur la recherche et les expertises en région en s'appuyant sur l'Aerospace Valley, le RTRA (dont Liebherr est un contributeur via l'association TOMPASSE) et le futur IRT. Quelques acteurs du RTRA (LAPLACE, LAAS, CNES, CERFACS, IMFT), sont venus présenter les résultats de leurs derniers travaux lors de la visite du 14 avril et engager la discussion avec les ingénieurs de Liebherr afin de susciter la montée en régime des collaborations futures sur les thèmes intéressant les Sciences et Technologies pour l'Aéronautique et l'Espace.
Nos actions
Conclusions du projet CYMENT
La journée de restitution du projet CYMENT (CYcle de l'eau et de la Matière dans les bassins vErsaNTs) soutenu par le RTRA STAE s'est tenue le 12 mai 2011. Plus d'une soixantaine de participants se sont retrouvés pour faire état des derniers développements apportés par ce projet.
Après une matinée consacrée aux différentes études menées au sein de CYMENT, les enjeux sociétaux et les perspectives ont été esquissés. Le professeur Eric Wood de l'Université de Princeton, invité de marque du projet, a dressé un inventaire des enjeux scientifiques d'une observation améliorée des eaux continentales, tant par les moyens spatiaux que par des approches plus localisées comme les moyens de recherche aéroportés. Il a pointé le défi crucial de déterminer les futures sécheresses sachant que la quantité d'eau prélevée dans les rivières est en constante augmentation. Un de ces enjeux est la réalisation d'un système distribué d'information dans le ciel et sur la terre, profitant de l'immense avancée dans le domaine des réseaux et des télécommunications.

Des acteurs plus opérationnels ont ensuite pris le relais. Bruno Cinotti, directeur général adjoint de l'Agence de l'Eau Adour Garonne, a donné les grandes lignes des missions remplies par l'Agence en insistant sur les problèmes liés à l'établissement et à l'application d'une réglementation acceptée par l'ensemble des acteurs socio-économiques, ceci dans les situations particulières comme les périodes d'étiage et de sécheresse ou les grandes crues. Un exposé suivi par celui de Jean-Pierre Duguet, Veolia Environnement, acteur majeur dans la distribution et l'assainissement de l'eau sur la région, qui a défini les problématiques quantitatives et qualitatives de l'eau exigées par les utilisateurs. Puis Delphine Leenhardt de l'INRA d'Auzeville a mis l'accent sur la nécessité de bien gérer la ressource en situation de pénurie, un impératif qui semble commun à tous les domaines.

La journée s'est terminée sur une présentation des instrumentations du futur, une table ronde sur les nouveaux services environnementaux et une brève synthèse.
  Voir notre dossier consacré au Projet
Une expérience dans le domaine des capteurs
Spécialiste en électrochimie, Teddy Hezard est post-doctorant sur le projet Microlaboratoires d'analyses in situ pour des observatoires environnementaux (MAISOE) soutenu par la Fondation STAE. Il nous fait part ici de son expérience et de ses projets.
Un des axes du projet MAISOE porte sur la détection du mercure, composé métallique en trace particulièrement toxique dans tous les compartiments de la biosphère. C'est aussi le sujet du post-doctorat de Teddy. Sa principale mission : travailler sur la détection du mercure dans le milieu aquatique par électrochimie. S'il n'est pas nouveau, ce procédé est encore peu utilisé car peu adapté aux mesures de terrain. "Ce qui est nouveau avec MAISOE, c'est de déterminer de très faibles quantités de mercure et de pouvoir adapter le dispositif dans le milieu naturel", explique -t-il.
Titulaire d'un Doctorat de l'Ecole Centrale de Paris, Teddy Hezard a une formation en chimie analytique. La conception et l'élaboration de capteurs électrochimiques pour la détection de métaux et l'analyse de leur spéciation ont constitué le coeur de ses travaux pendant son premier post-doctorat au Laboratoire de Chimie Analytique et Biophysicochimie de l'Environnement (CABE) de l'Université de Genève (Suisse). Ce nouveau post-doctorat sur le projet MAISOE s'inscrit donc dans le droit fil de ses recherches et reflète la forte dimension partenariale du projet. Il repose en effet sur la collaboration entre deux laboratoires : le Laboratoire de Chimie Agro-industrielle (LCA) et le Laboratoire de Génie Chimique (LGC). "Les équipes du LCA ont développé de fortes compétences sur la spéciation des métaux, celles du LGC en électrochimie et surfaces modifiées, mon travail post-doctoral sur le développement de capteurs électrochimiques pour la détection de métaux traces ainsi que mes connaissances en géochimie me permettent de faire le lien entre les deux".

Les travaux de Teddy ont donné lieu à deux articles sur le point d'être soumis, à deux posters - l'un au 61ème congrès annuel de l'International Society of Electrochemistry (ISE) à Nice (2010), et l'autre aux Journées d'Electrochimie à Grenoble (2011) - et à deux communications orales à la réunion plénière du Groupement de Recherche (GdR) Or-nano à Toulouse (2011) et au 9ème congrès de printemps de l'ISE à Turku en Finlande (2011). Les résultats exposés démontraient la possibilité de détecter de très faibles concentrations de mercure (de l'ordre de 240 10-12 mol L-1) pour un temps de mesure de 5 min avec une électrode de carbone vitreux modifiée par des nanoparticules d'or électrodéposées.
Cette récente expérience constitue pour Teddy un nouvel atout pour sa carrière scientifique.
" Le travail en réseau a enrichi mes connaissances sur les nanoparticules dans le cadre des collaborations avec le Laboratoire de Chimie de Coordination (LCC), sur la protection contre la corrosion et le biofouling des capteurs avec le Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux (CIRIMAT) et en miniaturisation avec le Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS)… ".
Son souhait est maintenant de poursuivre une carrière dans la recherche et en priorité dans un des laboratoires du projet pour optimiser le dispositif et développer d'autres stratégies d'approche pour la détection de traces métalliques ainsi que pour tester le dispositif dans le milieu aquatique.
  Voir le dossier thématique consacré à MAISOE
Futur de la gestion du trafic aérien
Un petit déjeuner du RTRA a accueilli le vendredi 8 avril 2011 dans la salle Vega de la Cité de l'Espace, Patrick Ky, directeur exécutif de la société Sesar Joint Undertaking, et Bruno Lamiscarre, directeur scientifique de l'ENAC sur le thème de l'avenir de la gestion du trafic aérien.
Une trentaine de personnes y ont assisté. Dans le domaine du contrôle aérien, les évolutions sont très lentes du fait de l'extrême sensibilité de l'opération et de l'environnement législatif et règlementaire associé. Des efforts considérables doivent être consentis pour faire évoluer ce domaine et l'Union Européenne a investi des milliards d'Euros sur cette problématique au cours des dernières années.
La société SESAR Joint Undertaking coordonne plus de 110 compagnies parmi lesquelles les fondateurs qui sont les principaux transporteurs aériens ainsi que les organismes européens du contrôle aérien.
Les lignes directrices du programme s'appuient sur des concepts fédérateurs que l'on souhaite introduire progressivement : la maîtrise des trajectoires 4D pour positionner dans le temps et dans l'espace les avions en vol et en approche d'aéroports, le système Wide Information Management qui est un intranet d'échange entre aéroports et appareils en service, la mise en place de procédures d'automatisation du contrôle. Ces divers points requièrent l'adhésion de tous les acteurs et également la nécessité d'être certifié par les autorités à tous les niveaux, et donc celle au départ des organismes de certification.

Le projet SESAR a un planning bien défini sur 7 années (2007-2013) avec des jalons précis constitués par des "délivrables". On veut éviter une recherche confinée aux laboratoires et forcer les opérationnels. Par exemple, en 2011, on validera les tours à distance (remote tower) permettant de grouper des informations sur plusieurs aéroports. Ceci permettrait de diminuer le nombre de contrôleurs nécessaires à une opération (de 2.0 contrôleurs -principe des 4 yeux- à 1,4 contrôleurs). Cette procédure sera testée en grandeur nature sur des sites pilotes avec les garanties de sécurité associées (safety case).

Le réseau favorise la recherche innovatrice dans les domaines de la complexité (complex world), de prise en compte des facteurs humains (HALA) et de l'économie. Il émet des appels d'offres et gère des thèses de doctorats (Ph.D.) Il finance aussi des projets sans contraintes. La France est peu représentée dans tous ces projets (9% correspondant essentiellement aux contributions Airbus et Thalès).

A la suite de l'exposé de M. Ky, plusieurs personnes se sont exprimées dans la salle pour introduire le rôle de la prise en compte de mesures satellitaires, des algorithmes de free fly (vol non contraints), de la prévision météorologique (important pour la prévision), des facteurs humains.
M. Bruno Lamiscarre a ensuite présenté le panel des recherches conduites à l'ENAC dont l'activité se situe sur des domaines essentiels pour la navigation aérienne avec une participation à de nombreux projets collaboratifs en cours. http://www.enac.fr/
La discussion s'est poursuivie ensuite sur plusieurs thèmes dont le positionnement du site universitaire toulousain à travers une possible IDEX et un IRT Aéronautique et Espace et notamment par la mise en place de nouvelles formations.

Dominique Le Quéau rappelle que le RTRA se positionne sur plusieurs thématiques relatives à ces problèmes de contrôle aérien et notamment la prise en compte des facteurs humains ou également l'impact du trafic aérien sur le climat.
Dernières publications des projets

Modelling and Computation of Effective Emissions: a Position Paper
Auteurs : R. Paoli, D. Cariolle, R. Sausen
201104
Parution : Geosci. Mod. Dev. Discuss, 4, 137-196, 2011
Nom du projet : ITAAC

Parametrizaion of a Plume Chemestry into Large-Scale Atmospheric models : Application to NOx Emissions
Auteurs : D. Cariolle, D. Caro, R. Paoli, A. Haugulustaine, B. Cozic, R. Paugam
200911
Parution : Journal of Geophysical Research, 114, D19302, 2009, doi:10.1029/2009JD011873
Nom du projet : ITAAC

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Sommaire
 Edito
 
    François Bertrand, Président du Conseil d'Administration
 
 La vie du RTRA
 
    La promotion et le soutien du calcul scientifique en Midi-Pyrénées
 
 
    Visite chez le systémier Liebherr Aerospace
 
 Nos actions
 
    Conclusions du projet CYMENT
 
 
    Une expérience dans le domaine des capteurs
 
 
    Futur de la gestion du trafic aérien
 
 
 
Vie de la Fondation
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CYcle de l'eau et de la Matière dans les bassins vErsaNTs  
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Lancé en mars 2008, le projet CYMENT est consacré au développement de l'hydrologie spatiale. Rappel des objectifs et des résultats...