20
LE MIRADOR Compétition de cas d’étude : Les intérieurs d’avions du futur vus par la relève québécoise Rapport de réaménagement de la cabine intérieure et innovation technologique. Mélissa Caron-Labrecque, étudiante en Design de l’environnement Maxime Labonté-Lanthier, étudiant en Génie aérospatial Samuel Théberge, étudiant en Génie aérospatial Étienne Tremblay, étudiant en Génie aérospatial 1 er avril 2018 L’EXPÉRIENCE PASSAGER DE DEMAIN:

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LE MIRADOR

Compétition de cas d’étude :Les intérieurs d’avions du futur vus par la relève québécoise Rapport de réaménagement de la cabine intérieure et innovation technologique.

Mélissa Caron-Labrecque, étudiante en Design de l’environnement

Maxime Labonté-Lanthier, étudiant en Génie aérospatial

Samuel Théberge, étudiant en Génie aérospatial

Étienne Tremblay, étudiant en Génie aérospatial

1er avril 2018

L’EXPÉRIENCE PASSAGER DE DEMAIN:

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II

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III

LE MIRADOR

Solution proposée

Analyse sociale

Expérience passager

Configuration des sièges

Rangement et espace de vie

Les écrans

Les hublots

Économie de carburant

Conclusion

Annexes

Économie de poids

Impact environnemental

Résultats du sondage

Médiagraphie

Table des Matières

1

2

2

2

3

4

5

5

5

A1

A2

A4

A9

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IV

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1

LE MIRADOR

SOLUTION PROPOSÉE

Dans un monde où l’utilisation de l’avion comme transport devient de plus en plus courante,

l’expérience passager devient un enjeu essentiel au succès des compagnies. Actuellement,

l’espace, la mobilité et l’interactivité entre passagers sont tous restreints: ce sont les trois

plus grands défis au niveau du design intérieur.

Mirador, provenant de l’espagnol, signifiant un point d’observation, un panorama, propose

une nouvelle approche de voir et de vivre l’expérience passager sur les vols de courte durée.

La résolution de ces enjeux est possible en maximisant l’espace passager tout en apportant

une réduction des coûts et une augmentation de l’efficacité. Voici les grandes lignes du projet:

• Élimination des hublots pour une cabine intégralement optimisée en

structure et en aérodynamique;

• Intégration de systèmes écrans-caméras en direct pour créer un es-

pace ouvert et apporter une valeur ajoutée à l’expérience de vol des

clients;

• Disposition des sièges et des compartiments à bagages complète-

ment repensée afin de rendre le vol plus agréable et de mettre en

valeur l’ouverture de la cabine et les nouveaux écrans.

1

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2

ANALYSE SOCIALE

La solution présentée, s’apprêtant à changer le monde des vols de courte distance, apporte

nécessairement un flux de questionnements sur l’acceptabilité sociale de ces technologies.

Nous avons, préalablement à la réalisation des études d’espace et de coût, sondé l’avis public.

Ainsi, sur les 100 personnes sondées, 84% n’avaient pas d’objection à l’élimination de hu-

blots. Pour l’aspect de la disposition des sièges, comme les vols d’avions se démocratisent de

plus en plus, particulièrement pour les courtes durées en Europe, nous voulions connecter

les gens ensemble tout en leur offrant plus d’espace: c’est pourquoi les bancs face-à-face ont

été pensés.

Avant d’analyser le design, il était important de vérifier si les gens étaient prêts à ce type de

changement et nous l’avons fait. Résultat: plus de 73% des gens ne voyaient pas de problème

à être assis face à face! Ce concept mérite donc d’être exploré de fond en comble pour les vols

de courte durée.

EXPÉRIENCE PASSAGER

Configurations des sièges

Inspiré de l’espace convivial du transport ferroviaire, l’expérience passager hors du commun

est créé par le changement d’orientation des sièges . En effet, l’espace est un enjeu important

et il est souvent un critère sur lequel les passagers se basent pour décrire leur expérience de

vol.

150 sièges

Distance entre les sièges: 30 po

150 sièges

Distance entre les sièges: 32 po

EXISTANT

PROPOSITION

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3

LE MIRADOR

EXISTANT

83 po

.

20 po.

0 30 po.10po. 70 po.

PROPOSITION EXISTANT

ÉCRAN FLEXIBLE

VENTILATEUR ET LUMIÈRES

10.6

po.

18 po.

VESTE DESECOURS

ÉCRAN FLEXIBLE

Le fait de disposer les sièges face-à-face permet d’avoir plus d’espace devant le passager.

Au lieu d’avoir un dossier de siège à moins de 32 pouces, il est désormais pratiquement au

double de cette distance. En outre, cette configuration de sièges permet une optimisation du

service offert par les agents de bord. L’agent peut répondre à deux fois plus de personnes

par rangée. En addition, le service est plus fluide et efficace dû à un accès facilité à chaque

passager.

Rangement et espace de vie:

Les compartiments à bagage se situant en règle générale au-dessus de la tête des passagers

se trouveront désormais sous les sièges. Ainsi, cette relocalisation du rangement permet une

grande ouverture de l’espace de la cabine: l’image ci-dessus compare les deux scénarios.

0 30 po.10po. 70 po.

PROPOSITION EXISTANT

ÉCRAN FLEXIBLE

VENTILATEUR ET LUMIÈRES

10.6

po.

18 po.

VESTE DESECOURS

ÉCRAN FLEXIBLE

3

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4

Avantages du retrait des compartiments à bagage supérieurs

La relocalisation des compartiments sous les bancs permet également une meilleure acces-

sibilité et utilisation pour les personnes de tous âges et de toutes tailles. En effet, il est moins

forçant de déposer ses bagages au niveau des genoux que par-dessus sa tête. De plus, le

risque relié à la chute d’un bagage sur un passager est maintenant nul.

LES ÉCRANS

Nos écrans interactifs apportent une infinité de solutions pour les passagers. Les panneaux

écrans d’«Organic Light-Emitting Diode» (OLED) de haute définition diffusent par défaut la

vue de l’extérieur filmée par des caméras en direct et l’affichage personnalisé sera contrô-

lé par les passagers sur un espace dédié. De plus, une collaboration avec des entreprises

comme Moment Factory pourrait être envisagée par les compagnies aériennes afin d’avoir

un divertissement inégalé de courte durée durant le trajet.

• Ouverture de l’espace;

• Appréciation de l’écran sur 180 degrés;

• Meilleure circulation de l’air;

• Meilleure visibilité pour les agents de bord.

• Ouverture complète sur l’environnement extérieur;

• Météo, carte interactive, divertissement, réglage de la luminosité,

zoom numérique, communications.

Valeurs ajoutées:

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5

LE MIRADOR

LES HUBLOTS

La présence des hublots a un impact négatif sur l’aérodynamique de l’appareil. Cet effet est

dû aux déformations que subissent les hublots en raison de la différence de pression entre

l’intérieur et l’extérieur de l’avion. La déformation résultante a été déterminée par la mé-

thode des éléments finis à partir des hypothèses suivantes:

Économie de carburant :

Les moteurs du CS300 étant les plus économes sur le marché, l’amélioration aérodyna-

mique et structurelle due à l’absence des hublots provoquerait une économie de 377 lbs de

carburant par heure de vol.

Le prix du kérosène au 16 mars 2018 selon l’IATA est de 0.282 $/lbs, ce qui signifie une

économie de 106$ par heure de vol.

Ajout des écrans Retrait des hublotsGain net - 937,2 lbs

- 3277, 2 lbs+ 2340,0 lbs

Économie sur la vie de 90 000h d’un avion:

Achat des écrans et développementÉconomie de carburantGain net + 8 496 700 $

+ 9 540 000 $- 1 043 300 $

CONCLUSION

En conclusion nous proposons une ouverture totale de la cabine. Sans changements ma-

jeurs, cette solution explore la possibilité d’une cabine offrant plus d’espace pour les passa-

gers que ce soit par la relocalisation des espaces de rangement ou par la réorientation des

sièges face à face. Nous sommes confiants que les avancements technologiques permettront

la réalisation de ce type d’aménagement dans les décennies à venir. Ainsi, êtes-vous prêt à

révolutionner le monde de l’aviation de l’intérieur?

Poids:

Par la suite, la contrainte pariétale a été estimée grâce à

l’abaque de Moody. Sur les hublots du CS300, cette force

s’élève à environ 72.8 lbf.

• Épaisseur des hublots de 0.5 po;

• Hublots en polycarbonate de 11 po par 16 po;

• Altitude de croisière de 35 000 pieds.

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ANNEXE

COMPÉTITION DE CAS D’ÉTUDE

L’EXPÉRIENCE PASSAGER DE DEMAIN

Présenté à :

Mme Chantal Boily

Mme Christine De Gagné

M. Sébastien Gendron

M. Gilles Néron

Par :

Mélissa Caron-Labrecque

Maxime Labonté-Lanthier

Samuel Théberge

Étienne Tremblay

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A1

Économie de poids Nous avons évalué l’économie de poids en comparant le poids du fuselage actuel du

CS300 par rapport à son équivalent, sans hublot. Voici les hypothèses :

Hublots en polycarbonate

Ellipse avec � =

11�� �� � = 16��

���� = � ∗ � ∗ � =

138���

�������� = 62

�������������� =

0.04��

���

Épaisseur des hublots0.5��

�������� �� �� ����0.015��

������ = 122 ��

�������� =

4480 ��

�������� =

0.1��

��� (���������)

��������� = 0.3��

��� (�����)

������������� = 0.5 ��

����� = 10 �� ����� =

0.06 ��

���� = 0.015��

���

������� à ���������: 156 000

Développement des équations

�������� = ���� ∗ �������� ∗ ��������������� ∗ ��� = 171 ��

����� ��������� = ����è��� ∗ �������� ∗ �� ∗ �������� ∗ � = 2500 ��

������������� ���� ������ = 2 ∗ �������� ∗ �������������� − ��� ∗ ��������� = 1300��

���������� �� �é��� = √2 ∗ ���� ∗ ������������� ∗ ��������� ∗ �������� = 1815 ��

�������� �����é ���� ������� = 2 ∗ � ∗ � ∗ �������� ∗ �������� ∗ �� = 8,2 ��

����é��� �� é����� = (�é���� ∗ ������� à ��������� + ����é�� ∗ ����é���) = 2340 ��

������ ������ = ����� ��������� − �������� �����é ���� ������� + ���������� �� �é���

+ ������������� ���� ������ + �������� = 5777,8 ��

��������� ���� ������� = ����� ��������� + ������ �� ���� = 4840 ��

������� ������ = 937,2 �� (425��)

Justification du poids des écrans

Pour déterminer objectivement le poids par po2 des écrans, nous avons vérifié le

poids actuel des écrans OLED sur le marché et nous avons pris les moins lourds et les

moins cher disponible en 2018. À cela nous avons multiplié leur poids par un facteur

de 75%, ce qui correspond au taux de développement de la technologie d’ici 5 à 10

ans. Ainsi, la technologie de l’écran TCL Rooku 49S405 permet d’obtenir un poids de

0.015��

���. Le département de l’énergie des États-Unis parle même du développement

d’écrans à 0.004��

���, mais nous tenions à conserver un réalisme en restant dans les

écrans déjà disponibles sur le marché.

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A2

Rentabilité et potentiel commercial

Justification du coût des écrans

La même logique que pour le poids des écrans a été appliquée ici, sans le facteur

correctif de 75%, pour prendre en considération les coûts de développement. Ainsi,

le même écran de référence coûte 0.28$

���. Cela se traduit en un coût d’installation de

US$43 300 pour le CS300. Ce montant représente 0.05% du prix de détail de US$89.5

millions. On approxime des coût de 1 millions de dollars pour le redesign du fuselage.

Voici l’évolution de la rentabilité de notre solution :

Investissement de 1 043 300$

Profits supplémentaires : 337 000$ / année / avion

Retour sur investissement : 4 ans pour un avion

Impact environnemental

Aérodynamisme

Données Description

D 3.7 m Diamètre du fuselage

L 25 m Longueur du fuselage comportant des hublots

V 230 m/s Vitesse de croisière

rho 0.45 kg/m³ Densité de l’air à 10000m d’altitude

N hublots 80

Nombre de hublots

A hublot 0.279 m² Surface d’un hublot

La rugosité des hublots correspond à

leur déformation due au différentiel

de pression, déterminée par la

méthode des éléments finis sur le

logiciel COMSOL Multiphysics.

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A3

La rugosité sans hublots est tirée de la rugosité de la peinture d’un avion: (Salazar, Barrientos, 2013). L’abaque de Moody est ensuite utilisé pour déterminer le coefficient de perte de Darcy f. L’équation suivante permet d’en déduire une perte de pression :

Cette perte de pression correspond à une pression sur une coupe transversale d’un cylindre. Cependant, la contrainte pariétale τ est appliquée sur la paroi du cylindre. La relation entre les deux est la suivante :

���

4∆� = ����

Hublot Peinture (Sans hublots)

Rugosité Ɛ 2.85 mm 7*10^-6 mm

f 0.02 0.008

ΔP 718 Pa 287 Pa

τ 26.6 Pa 7.8 Pa

Soit D la force additionnelle à combattre à cause des hublots. � = ����� ������� − ����� �������

� = � ���������

�������

+ � (������� −

�������

���������) − � ���������

�������

� = � (������� −

�������

���������)

� = �������� ∗ ������� ∗ (������� − ���������)

� = 324�

Économie de carburant

La diminution de trainée est calculée en supposant une finesse aérodynamique de 17, une valeur typique pour un avion de ligne.

� = ����� + ������

� = 324 + 425 ∗9.81

17= 569

Calcul de l’économie horaire due à la diminution de consommation de carburant : Économie = D * SFC * (cout d’un kg de kérosène)

Économie = 569 ∗ 0.3 ∗ 0.621 = 106$/h

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A4

Résultats du sondage

Le sondage a été lancé sur les réseaux sociaux par les membres de l’équipe en

lancement de projet afin d’obtenir des pistes sur l’acceptabilité sociale de notre idée.

Voici les résultats globaux, dont les plus marquants ont été présentés dans le

document principal. Les participants au sondage se voyaient participer dans un tirage

pour une carte cadeau.

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A5

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A6

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A7

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A8

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A9

Médiagraphie

Bombardier, Avions commerciaux.(2018) Cseries | Documentation. [En ligne]. Disponible:https://commercialaircraft.bombardier.com/fr/cseries/documentation.html Fiches technique CS300 Bombardier, Avions commerciaux. « Fiche technique CS300 ». [En ligne]. 2017. Bombardier. 2 p. <DDBC0275_Factsheet-CS300_FR_V7.pdf>. Consulté le 15 mars 2018. Déclaration environnementale de produit CS300 Bombardier, Avions commerciaux. « CS300 - EPD ». En ligne. 2017. Bombardier. 9 p. <DDBC0128_Cseries-CS300_EPDbrochure_F_V2web.pdf>. Consulté le 15 mars 2018. Brochure CSeries Bombardier, Avions commerciaux. « Brochure C Series (Anglais) ». En ligne. 2017. Bombardier. 23 p. <Bombardier_C Series_Final.pdf>. Consulté le 15 mars 2018.

Normes FAA Part 25 - Airworthiness standards : transport category airplanes, Federal Aviation Regulations sections : 25.787, 25.791, 25.807, 2018. [En ligne]. Disponible : https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?node=14:1.0.1.3.11#se14.1.25_1787

Aircraft Preliminary Design CEAS Sara Bagassi, Francesca Lucchi, Franco Persiani, Challenges in European Aerospace, 2015

Référence: rugosité de la peinture d’avion : Félix Salazar, Alberto Barrientos, Surface Roughness Measurements on a Wing Aircraft by Speckle Correlation, 2013

Coût surfacique OLED (Département de l’énergie des États-Unis) Maikowski (2013). OLED Glass and Material Cost & Performance Enablers https://www1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/maikowski_enablers_longbeach2013.pdf

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A10

Calcul de la masse des hublots Aviation.(2015) What is the weight saving of windowless fuselage for cargo aircraft? [En ligne]. Disponible :https://aviation.stackexchange.com/questions/12359/what-is-the-weight-saving-of-windowless-fuselage-for-cargo-aircraft Référence de coût et poids des écrans Yoonsung Chung - IHS Technology (2015). Large Aera Display Price Tracker. [En ligne]. Disponible: https://technology.ihs.com/api/binary/533124 Brian Westover - Tom’s Guide (20 mars 2018). Best Smart TVs 2018. [En ligne]. Disponible: https://www.tomsguide.com/us/best-tvs,review-2224.html

Référence pour caméras HD Amazon (2018). [En ligne]. Disponible: https://www.amazon.ca/dp/B01N4ACE1R?tag=vs-collectables-convert-amazon-cdn-20

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