RAPPORT ANNUEL

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L’ONERA, acteur central de la recherche aéronautique et spatiale, emploie environ1950 personnes. Placé sous la tutelle du ministère des Armées, il dispose d’un budgetde 236 millions d’euros, dont plus de la moitié provient de contrats commerciaux.Expert étatique, l’ONERA prépare la défense de demain, répond aux enjeux aéronautiqueset spatiaux du futur, et contribue à la compétitivité de l’industrie aérospatiale.Il maîtrise toutes les disciplines et technologies du domaine.Tous les grands programmes aérospatiaux civils et militaires en France et en Europeportent une part de l’ADN de l’ONERA : Ariane, Airbus, Falcon, Rafale, missiles,hélicoptères, moteurs, radars…Reconnus à l’international et souvent primés, ses chercheurs forment de nombreux doctorants.

L'ONERA : le centre françaisde recherche aérospatiale

l ’ o n e R a e n b R e F

03 l’oneRa en bref04 éditorial06 temps forts10 Centres oneRa12 témoignages18 Chiffres clés20 Ressources humaines21 prix et distinctions22 Faits marquants24 Feuilles de route26 Défense30 aéronautique34 espace38 Drones40 Valorisation42 Souffleries44 Simulation numérique46 International

Sommaire

R a p p o R t a n n u e l o n e R a 2 0 1 8

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Une fois n’est pas coutume, outre les activi-tés et résultats de l’année 2018, excep-

tionnelle pour l’ONERA, ce rapport annueltraitera d’un événement majeur qui a eu lieu en2019. En effet, le 10 janvier dernier, l’ONERA aeu l’honneur d’accueillir Mme Florence Parly,ministre des Armées, qui a annoncé le finance-ment par l’État du regroupement de nos emprisesfranciliennes sur le plateau de Saclay à hauteurde 160 M€, ainsi que son feu vert pour un empruntde l’ONERA à hauteur de 47 M€ auprès de laBanque européenne d’investissements (BEI), destiné à moderniser notre parc de souffleries.Le premier gros investissement de la la BEI dansle domaine de la défense se fera donc enFrance, à l’ONERA.

La ministre a également tenu à mar-quer la reconnaissance de l’État enversl’ONERA en lui décernant la médaille del’aéronautique à titre collectif. Un hon-neur d’autant plus remarquable que c’estla première fois qu’un organisme qui n’estni une formation militaire ni une écolede la DGA ou de la DGAC reçoit une tellerécompense à titre collectif. Enfin, laministre a demandé une actualisation ducontrat d’objectifs et de performances(COP) de l’ONERA, signé fin 2016, pourtenir compte d’une loi de programmation mili-taire, votée fin 2017, nettement plus ambitieusedans les domaines d’activité de l’ONERA (aéro-nautique, spatial, dissuasion, innovation…),et des très bons résultats obtenus sur la périodepar l’ONERA.

Vous découvrirez également dans ce rapportque l’ONERA affiche, en 2018, des résultatsscientifiques de tout premier plan et de bonsrésultats économiques. En effet, 2018 se soldepar un bénéfice net comptable de 2,6 M€, obtenusans subvention exceptionnelle de fonctionne-ment et grâce à de nouveaux efforts de limita-

tion des dépenses. Nos prises de commandes’établissent à 126 M€, en progression par rap-port à 2017 (113 M€) et proches des plus hautshistoriques, confirmant ainsi la confiance retrou-vée de nos partenaires. La part des prises decommande issues de clients étrangers est enforte progression, à 31 M€ (24,1 M€ en 2017).Cette part est désormais très importante dansnotre équilibre économique (130 M€ sur les cinqdernières années) et je vous invite à découvrirce volet dans les pages « International ». Pourles souffleries, la progression est égalementremarquable, puisque nous enregistrons 28 M€,en forte hausse par rapport à 2017 (23 M€), qui

était pourtant un plus haut depuis 2012.Ces résultats permettent d’envisagerl’avenir avec confiance, et cette sérénitéretrouvée donnera, si les discussions rela-tives au COP connaissent une issue favo-rable, des ailes à nos scientifiques pourproposer toujours plus d’innovations auservice de la défense, de l’aéronautiqueet de l’espace du futur. Cet avenir, nousle construirons avec l’Agence de l’inno-vation de défense, qui, au sein de la DGA,est désormais chargée de la tutelle del’ONERA. Notre contribution au succèsdu premier forum d’innovation défense a

marqué notre premier temps fort commun.J’ai évoqué en chiffres la confiance que nous

portent nos partenaires étatiques et industriels.Quoi de mieux que de leur donner la parole pourexprimer leur perception du rôle de l’ONERA.Ainsi, vous trouverez dans ce rapport annuelles interviews de MM. Joël Barre, délégué géné-ral pour l’Armement, Patrick Gandil, directeurgénéral de l’Aviation civile, et Éric Trappier,président du GIFAS. Ces témoignages, toutcomme celui de la ministre des armées, le10 janvier dernier, représentent une motivationincomparable pour les équipes de l’ONERA.

éditorialé D I t o R I a l

BRUNO SAINJON, PRÉSIDENT-DIRECTEUR GÉNÉRAL DE L’ONERA

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Rafale, Airbus, Mirage, Ariane, missiles, hélicoptères, radars… C’est à l’ONERA qu’ils ont été« imaginés, éprouvés, améliorés », a rappelé la ministre des Armées lors de son allocutiondevant la quasi-totalité des personnels du centre ONERA de Palaiseau. Le discours a été placésous le signe de la reconnaissance, mais pas seulement. La ministre a largement expliquéqu’« innover, ce n’est pas un gadget, c’est une nécessité », et, ainsi, qu’elle comptait surl’ONERA pour poursuivre ses indispensables travaux en ce sens : « L’ONERA a toute sa placepour ces armées modernes. Il en est l’un des fers de lance, l’un des pionniers. » Dans ce moment clé pour l’avenir de l’ONERA, elle était accompagnée de M. Abdel-Kader Guerza,sous-préfet de Palaiseau, Mme Amélie de Montchalin, députée de la 6e circonscription del’Essonne, M. Jean-Pierre Madika, adjoint au maire de Palaiseau, M. Joël Barre, déléguégénéral pour l’Armement, Mme Caroline Laurent, directrice de la stratégie de la DGA,et M. Emmanuel Chiva, directeur de l’Agence de l’innovation de défense.

Deux annonces qui montrent que le gouvernement faitconfiance à l’ONERA pour préparer le ciel de demainLa ministre a annoncé un effort budgétaire inédit pour soutenir l’ONERA : une enveloppeexceptionnelle de 160 millions d’euros pour permettre le regroupement des trois implanta-tions d’Île-de-France sur le plateau de Saclay, à Palaiseau, puis, second gage de soutien fort,le prêt exceptionnel de 47 millions d’euros par la Banque européenne d’investissement pourmoderniser le parc de souffleries de l’ONERA.

Regroupement des centres ONERA d’Île-de-France

Le centre de Palaiseau compte aujourd’hui près de 600 personnes. À terme, près de 1 200 travailleront sur le plateau de Saclay, où l’innovation de l’ONERA a toute sa place.

Modernisation des souffleries

L’objectif est de permettre à la DGA, aux industriels et aux chercheurs de l’ONERA de répon-dre aux défis des futurs programmes. Cette décision du ministère des Armées de soutenirles souffleries de l’ONERA prouve le caractère essentiel et le besoin pour la France deposséder des souffleries de grande taille, pour les systèmes d’armes du futur ainsi que lesoutien aux marchés d’exportation.

Médaille de l’aéronautiqueLa reconnaissance du gouvernement a d’ailleurs été symbolisée par la médaillede l’aéronautique, remise à l’ONERA par la ministre, qui expliquait ainsi :« Une récompense à laquelle je tiens ; qui vient saluer plus de 70 ans d’ex-pertise, d’audace et de succès pour l’aéronautique française grâce à l’ONERAet qui augure, je le sais, d’encore bien des années de succès. »

Florence parly,ministre des armées,

visite l’oneRa

F lorence parly s’est rendue dans le centre oneRa de palaiseau

pour annoncer un effort budgétaire inédit. un signe fort de

reconnaissance pour le centre français de recherche aérospatiale,

qui n’avait pas reçu son ministre de tutelle depuis près de vingt ans.

Innover, ce n’est pas un gadget, c’estune nécessité […]. L’ONERA a toute saplace pour ces armées modernes.

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t e M p S F o R t S

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Ils ont visité l’oneRaLe général Mandon, de l’état-major particulier du Président de laRépublique, le général Lanata, chef d’état-major de l’Armée del’air, l’amiral Coindreau, major général des Armées, et le chef ducommandement interarmées de l’espace, le général Friedling,ont visité l’ONERA. Un signe fort de l’intérêt des forces arméespour le centre de recherche.

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Fédération de recherche communeoneRa / ISae-SupaeRo / enaCLe 14 mai 2018, Bruno Sainjon, président-directeur généralde l’ONERA, Olivier Lesbre, directeur général de l’ISAE-SUPAERO, et Olivier Chansou, directeur général de l’ENAC,ont lancé une fédération de recherche commune dans ledomaine de la « conception, certification et opérations desfuturs systèmes aérospatiaux », afin de faciliter les échangeset la collaboration scientifique qui existent depuis plusieursannées entre les trois institutions.

l’oneRa, partenaire majeurde la naSa

La NASA a renouvelé sa confiance à l’ONERA : les accéléro-mètres Super Star, renouvelés par l’ONERA au JPL de la NASA,permettent de mesurer le freinage dû à l’atmosphère résiduelleen orbite basse. La connaissance de cette traînée parasite estla garantie de la précision des mesures gravimétriques de lamission. L’ONERA et la NASA signent également un partena-riat sur le bang supersonique.

Forum innovation défenseL’ONERA y présentait huit projets à l’occasion de la première édition de ce forum organisépar le nouvel organe de tutelle de l’ONERA, l’Agence de l’innovation de défense :

• le ROS (radar à ondes de surface) ;

• le projet FLOAT (faisabilité d'une liaisonoptique en atmosphère turbulente) ;

• la technologie lidar 3D ;

• le système d’imagerie spectrale SYSIPHE ;

• la caméra infrarouge TEMOIN ;

• la fabrication additive pour matériauxmétalliques ;

• le projet CAMELOTT (Capteurs etActionneurs MEMS pour Le cOnTrôleréactif de décollement sur voleT).

les parlementairesse mobilisentpour l’oneRaTrès bons résultats scientifiques et écono-miques en 2017 et 2018, réaffirmation deses missions, de son rôle stratégique, deson rayonnement international… autantde constatations positives relevées dansles rapports parlementaires (Mme Lardet,rapporteure à l’Assemblée nationale,MM. Allizard, Boutant et Vial, sénateurs),mais qui ont alerté sur l’inadéquation desmoyens alloués à l’ONERA avec son volumed’activité croissant et les missions qui luisont demandées.

uaV show 2018Lors de cette neuvième édition du premier salon européen dudrone professionnel, l’ONERA présentait ses compétences trans-disciplinaires sur les drones. Bruno Sainjon ouvrait l’événement.

t e M p S F o R t S

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C e n t R e S o n e R a

Nouveaux bâtiments

G râce au soutien financier exceptionnelde 160 millions d’euros du ministère des

armées, l’oneRa peut lancer son projet deregroupement des trois centres d’Île-de-France. Cette rationalisation de l’implantationvise plusieurs objectifs : une meilleure synergieentre les ingénieurs-chercheurs, et donc uneefficacité accrue, un gain de temps et de coûts,et une amélioration des conditions de travail.

C H I F F R E S C L É S

Quels changements immobiliers ?Le projet comprend, à Palaiseau, la construction de trois nouveauxbâtiments principaux ; à l’École polytechnique, la constructiond’un bâtiment intégré au futur pôle de mécanique X-ENSTA-ONERA, dans lequel les petites souffleries de recherche du dépar-tement aérodynamique appliquée seront transférées ; à Lille,la construction d’une extension permettant le regroupement desateliers maquettes. L’ensemble représente près de 40 000 m².

Quel budget ? Quel calendrier ? Quel effectif ?Le coût du projet est aujourd’hui estimé à 160 M€, dont 130 M€financés par la vente des terrains de Meudon et Châtillon, et 30 M€ par un soutien direct du ministère des Armées. Cet inves-tissement sans précédent pour l'Office est un signe supplémen-taire de la confiance manifestée par le ministère à l’ONERA.

Le chantier est prévu pour aboutir en 2024 et mobilise l’ensem-ble de l’Office : la direction de l’immobilier, bien sûr, mais aussitous les services qui soutiennent son action, et tous les départe-ments de recherche et services appelés à rejoindre Palaiseau.

En tout, ce sont près de 700 personnes supplémentaires qui s’ins-talleront dans le plus important centre de recherche aérospatialefrançais, en profitant de meilleures conditions de travail.

une implantation au cœur du plateau de SaclayLe renforcement de l’implantation de l’ONERA à Palaiseau, ainsique l’intégration au futur pôle de mécanique X-ENSTA-ONERAconsolident l’ancrage au cluster de recherche du plateau deSaclay : cela permettra de développer les actions de recherche,d’étendre les opportunités de formation de second et de troisièmecycle – y compris à l’international –, et de renforcer l’attractivitéde l’ONERA à la fois pour les chercheurs et les étudiants.

ONERA Palaiseau

ONERA-X-ENSTA Saclay ONERA Lille

budget : 160 M€

Durée du projet :environ 5 ans

palaiseau : 3 bâtiments principaux

pôle X-enSta-oneRa :1 bâtiment

lille : 1 extension

ReDeSSInéel’implantation de l’oneRa

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t é M o I G n a G e S

Quelles sont les attentes de la DGavis-à-vis de l’oneRa ?

Depuis sa création, l’expertise de l’ONERA bénéficie forte-ment aux programmes d’armement, et donc aux armées.Aux côtés de la DGA, qui en porte la tutelle, l’ONERA parti-cipe aux innovations planifiées au profit des grands pro-grammes d’armement dans l’aéronautique et l’espace.Grâce à l’excellence de ses chercheurs, l’ONERA est l’expertétatique de référence en science et technologie dans les do-maines de l’aéronautique et de l’espace.Le parc de souffleries de l'Office est unique en Europe etstratégique pour l’industrie aérospatiale, tant militaire quecivile. Afin de le maintenir au meilleur niveau mondial,l’ONERA a lancé en 2018 une opération ambitieuse de ré-novation de l’ensemble de ses souffleries, conjointement auregroupement de ses sites d’Île-de-France. Ces projets doi-vent être menés à bien suivant le calendrier défini, pour faireface aux défis futurs.En outre, le contexte favorable de la nouvelle loi de pro-grammation militaire (2019-2025), ainsi que l’apparition denouveaux enjeux stratégiques autour de l’espace, devenunouveau théâtre de confrontations, est l’occasion de ren-forcer les missions de l’ONERA.

Comment la DGa et l’oneRa travaillent-ils ensemble ?

L’ONERA joue un rôle essentiel pour les armées : d’une part,il fournit une capacité d’essais essentielle à la conduite desgrands programmes, et, d’autre part, son expertise scien-tifique permet d’éclairer les choix structurants relatifs à lapréparation de l’avenir des systèmes de défense aéronau-tiques et spatiaux. Pour s’assurer de la bonne adéquation des activités del’ONERA aux besoins du ministère, la DGA exerce la tutellede l’ONERA, et fixe, au travers du contrat d’objectifs et deperformance (COP), les besoins pour la préparation de ladéfense de demain. Parmi les sept représentants de l’Étatau sein du conseil d’administration de l’ONERA qui se réu-nit au moins trois fois par an, trois appartiennent à la DGA.

Que pouvez-vous nous dire sur l’agencede l’innovation de défense ?

L’Agence de l’innovation de défense, qui m’est rattachée, aété créée le 1er septembre 2018. Cette agence, qui est auservice de l’ensemble des acteurs du ministère des Armées,coordonne tous les domaines de l'innovation utiles pour ladéfense ; elle a notamment pour mission de favoriserl'émergence de nouvelles formes d'innovations.J’encourage l’agence à entretenir un lien privilégié avecl’ONERA, car l’ONERA est à la fois un générateur d’innova-tions dans les domaines aéronautique et spatial, et un expertscientifique évaluateur des pistes d’innovation technique.

Joël barre,délégué général pour l'Armement

Grâce à l’excellence de seschercheurs, l’ONERA est l’expertétatique de référence

2018 restera comme une année faste,celle du soutien affiché de notre

tutelle, et celle de la confiance renforcéede nos partenaires. En témoignent les prêtset les subventions exceptionnelles qui noussont accordés d’une part, et les commandesqui nous sont passées d’autre part.Le dénominateur commun de cettedynamique : l’ONERA retrouve sa placede leader de la recherche aérospatiale.Trois grands noms du secteur ontaccepté d’en parler.

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t é M o I G n a G e S

Quels sont les axes forts de la coopération entrel’oneRa et l’industrie ?

L’existence d’un institut de recherche aérospatiale natio-nal, disposant d’un spectre large de compétences, est unvéritable atout pour la filière française. L’ONERA est d’ail-leurs membre du GIFAS, et est un contributeur actif aux dif-férentes commissions et groupes de travail du GIFAS,auxquels il apporte sa spécificité. Les compétences del’Office pour le développement et la validation de modéli-sations se déploient sur nombre de secteurs intéressantl’industrie : aérodynamique, propulsion, propagation dessignaux optiques et radar, furtivité, matériaux haute per-formance, couplage multidisciplinaire, etc. L’expertise del’ONERA dans les domaines du contrôle de la dynamiquedes avions et systèmes spatiaux, lanceurs et satellites, estégalement très appréciée. Sur des thématiques commel’aérodynamique fondamentale, les nouveaux concepts delanceurs ou l’intelligence artificielle, l’ONERA est reconnucomme une force de proposition indispensable à la prépa-ration de l’avenir de toute une filière. Enfin, les soufflerieset, plus généralement, les grands moyens d’essais del’ONERA sont uniques en Europe et incontournables pournotre industrie : nous saluons l’action de la présidence del’Office, qui a permis de mobiliser 47 M€ auprès de la BEIpour assurer le maintien et le développement du parc desouffleries.

Comment la relation entre l’oneRa et l’industriea-t-elle évolué ces dernières années ?

Conscients du rôle stratégique de l’Office, les industrielsdu GIFAS ont émis, en 2015, une série de recommanda-tions concernant l’adaptation de l’offre de recherche del’Office aux mutations du secteur. Ces recommandationsont été suivies d’effet, et les coopérations entre l’ONERA etl’industrie se sont considérablement renforcées. J’en veuxpour preuve la forte mobilisation des chercheurs del’ONERA dans les projets du CORAC, qu’il s’agisse de lapréparation de l’avenir à long terme ou de thèmes très spé-cifiques où l’ONERA possède une compétence reconnue et

incontournable, comme le givrage, la foudre ou l’impactenvironnemental du transport aérien. De même, les parte-nariats se sont récemment développés avec les maîtresd’œuvre du secteur spatial, domaine dans lequel l’ONERApossède un très large spectre de compétences ; l’Office estainsi un acteur important du dialogue État-industrie surle spatial. Ce positionnement plus affirmé et ce dialoguecontinu ont pour conséquence très concrète l’augmenta-tion, depuis trois ans, du volume d’études et recherches aubénéfice direct de l’industrie. Celà représente aujourd’huiplus d’un tiers des ressources externes de l’ONERA.

Comment l’industrie voit-elle la position de l’oneRa dansle paysage de la recherche nationale et européenne ?

L’ONERA doit occuper une position stratégique dans le pay-sage de la recherche publique en France, avec des parte-nariats structurants auprès des grands acteurs que sont leCNRS, le CEA Tech ou les grandes écoles comme l’X etl’ISAE SUP’AÉRO. L’industrie appelle aussi de ses vœuxune consolidation des liens avec l’IRT Saint-Exupéry.Sur le plan européen, l’ONERA s’est repositionné de façonplus affirmée dans les grands partenariats, comme CleanSky, mais aussi sur des technologies spatiales, comme lestélécommunications optiques ou la robotique. De façongénérale, il est indispensable que l’Office réaffirme sa mis-sion de représentation et de défense des intérêts de larecherche aérospatiale française au niveau institutionneldans les instances européennes, et qu’il demeure un inter-locuteur de haut niveau du DLR allemand.

éric trappier,président du Groupement des industries

françaises aéronautiques et spatiales

L’ONERA doit occuper une positionstratégique dans le paysage de larecherche publique en France

© Dassault Aviation / A. Pecci

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© Cyril Abad / CAPA Pictures / Safran

© Airbus / A. Doumenjou / Master Films

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t é M o I G n a G e S

Que représente l’oneRa pour vous ?

Depuis plus de 70 ans, l’ONERA accompagne la filière aéro-nautique française et lui apporte son expertise sur de trèsnombreux sujets. Sa contribution primordiale, à mes yeux,est son action en faveur de la sécurité de l’aviation. Larecherche scientifique de l’ONERA, d’ailleurs soutenue parla DGAC, explore des sujets phares comme la résistanceau feu ou au crash, l’étude des phénomènes de givrage etde turbulences de sillage… Les résultats obtenus sontdirectement transmis à notre filière aéronautique, qui endérive des applications pour améliorer la sécurité de sesproduits. Ce rôle d’expert est manifeste dans la place prisepar l’ONERA au Conseil pour la recherche aéronautiquecivile (CORAC). Le CORAC fédère tous les acteurs françaisautour d’une feuille de route commune et synchronise leurR&T de telle sorte que les technologies souhaitées soientmatures au lancement d’un programme. Les plus inno-vantes d’entre elles en ont bénéficié.

Quels sont les atouts de l’oneRa pour ce rôle d’expert ?

Ses souffleries sont l'un des plus grands atouts de l'ONERA.J’ai eu la chance de visiter le site de Modane, qui abritela plus grande soufflerie européenne, dite S1, un outilextraordinaire qui, couplé au savoir-faire des équipes del’ONERA, permet de réaliser des essais complexes, indis-pensables à la conception des aéronefs, même en cette èrenumérique. Je suis fier que la DGAC ait pu contribuer à lapérennité de ce site en finançant les nouveaux ventilateursgéants de S1 et les aménagements de cette soufflerie. Lesessais acoustiques des moteurs à très haut taux de dilu-tion, qui devraient équiper la prochaine génération d’aéro-nefs, vont y être réalisés. Le plan souffleries, financé parla Banque européenne d’investissement (BEI), permettrad’autres avancées.

pouvez-vous nous parler de l’une des thématiquesmontantes du moment, les drones ?

L’ONERA joue aussi un très grand rôle vis-à-vis de la filièredrones civils. Lorsque la DGAC a monté le Conseil pour les

drones civils, mes équipes sont allées voir celles de l’ONERAet ont découvert une mine de connaissances et de com-pétences, car elles travaillaient déjà sur ce sujet depuisquinze ans. Nous nous appuyons donc fortement sur sonexpertise pour aider au développement de la filière via desformations, l’analyse d’architectures de drones ou destechnologies nécessaires à des usages nouveaux (mobilitéaérienne urbaine), et pour préparer les méthodes de certi-fication futures. L’ONERA est partenaire de nos deux prin-cipales actions : un projet de R&D sur l’avionique de dronesde performance et une étude prospective sur l’usage dedrones pour de la logistique urbaine. Je lui ai égalementconfié le soin de réaliser, avec l'Institut français dessciences et technologies des transports, de l'aménagementet des réseaux (IFSTTAR), des essais fiables de dangero-sité d’impact de petits drones sur des personnes dont lesrésultats sont attendus pour ce printemps. La DGAC, comme la filière aéronautique française et, je l’es-père, celle des drones civils, sait pouvoir trouver en l’ONERAun partenaire qui facilitera la réussite de ses projets.

patrick Gandil,directeur général de l’Aviation civile

La recherche scientifique de l’ONERA,d’ailleurs soutenue par la DGAC,explore des sujets phares

1918

C h I F F R e S C l é S

aChatS

L’ONERA travaille majoritairement avec des PME dans tous ses centres, toutes régions confondues.

en 2018, l'oneRa a contractualisé avec 1 730 pMe (1 579 en 2017).

Produits contractuels

Subventions de l’État

55 % 45 %

PME (< 250 salariés)

250 à 500 salariés

Grandes entreprises

Établissements publics

Union européenne

Pays tiers

51 %

9 %

27 %

6 % 6 % 1 %

Espace

Défense

Aéronautique

Valorisation

45 %

32 %

8 %

15 %

Île-de-France

Occitanie

Auvergne-Rhône-Alpes

Hauts-de-France

Provence-Alpes-Côte d'Azur

Autres régions

48 %

17 %

17 %

3 % 5 %

10 %

Répartition des activités contractuelles par finalitésRépartition régionale du montant des achats auprès des pMe partenaires

Répartition régionale du montant des achats par type d’entreprises en 2018

Des prises de commande en progression

L’ONERA dispose d’un parc de moyens expérimentaux, complet et varié, adaptéà chaque étape du processus de recherche. Ces installations nécessitent uneffort constant de renouvellement et de maintenance, pour que l’ONERA gardeson niveau d’excellence. En 2018, l'ONERA a consacré 2,3 millions d'eurospour l'opération de confortement de S1MA à Modane.

236 M€ de budget105 M€ de subventions de l’état 126 M€ de production contractuelle

2018InVeStISSeMentS

23,2 M€(25,8 M€ en 2017)

Chiffres clés 2018

M€

21

La formation par la recherche est l’une des sept missions inscrites dans les statuts de l’ONERA.

En retour, pour ses ingénieurs-chercheurs, il est enrichissant de former des doctorants, post-doctorants et stagiaires,

car ils sont un accès au ressourcement des idées et des méthodes.

En 2018, l’ONERA comptait 291 doctorants, et 87 thèses y ont été soutenues. Pour les encadrer,

il disposait de 97 docteurs hDR (habilitation à diriger des recherches), c’est-à-dire des chercheurs disposant du bagage

professionnel et scientifique suffisant pour maîtriser une stratégie de recherche dans un domaine scientifique.

Former les futurs chercheurs

p R I X S C I e n t I F I Q u e SRiad Haidar a reçu de l’Académie des sciences le prix Aymé Poirson 2018,en tant qu’expert dans le domaine des applications de la science àl’industrie.

Quentin Gallas et Ronan Boisard ont obtenu un Chairman Award àl’European Rotorcraft Forum International Committee (ERF 2017) pourleurs article et présentation Forces On Obstacles In Rotor Wake –A Garteur Action Group.

Christophe Bovet, prix du meilleur code au CSMA Junior (colloquenational en calcul des structures) pour Méthode de décomposition dedomaine multi-préconditionnée et adaptative pour les problèmes malconditionnés AMP-FETI (dans Z-set/Zebulon).

Stéphane Barbé a reçu un SET Panel Excellence Award collectif pourses travaux dans le cadre du groupe OTAN SET-209 sur l’exploitation dessignatures humaines pour l’identification de la menace.

Matthieu Patrizio, prix du doctorant CEM 2018, 19e Colloqueinternational & exposition sur la compatibilité électromagnétique, Paris,pour Optimisation des performances de la méthode Galerkin Discontinuepour la résolution des équations de Maxwell 3D instationnaires.

Gabriele Perozzi, doctorant, prix de la créativité de la FRTTM (Fédérationde recherche transports terrestres mobilité) pour ses travaux intitulésCW-Quad Toolbox – Controls: sliding mode controls, Hinfinity control, PIDcontrol, Wind estimator for Quadrirotors.

Rémi Roncen et Fabien Mery ont reçu à Moscou le TSAGI-ONERA awardpour leur projet LoLS: Low- Frequency Liners Study.

p o S t e R SJean-Charles Mateo Velez, prix du meilleur poster étudiant à laconférence SCTC 2018, 15e Spacecraft Charging Technology Conference,pour On the use of a detailed electron emission model for spacecraftcharging at low energy.

Marc Villemant, prix du meilleur poster à la conférence SCTC 2018(29/06/2018) pour On Testing materials under electron spectrarepresentative of GEO worst-case environments for surface charging.

Antoine Lacour, prix du meilleur poster pour les travaux de thèseréalisés dans le cadre de l’ANR Turbo-Ahead (Safran, ICMPE, LSPM,ONERA) lors du congrès international ICHEM2 (Corée du Sud,5-9 décembre 2018) sur les alliages à haute entropie pour applicationsdans les turbomachines.

p R I X 3 a FAlexandre Bresson, Yannick Bidel et Nassim Zahzam ont reçu le prixExcellence scientifique 2018 de l’association aéronautique etastronautique de France pour Les atomes froids.

Anne Denquin a été élue présidente de la commission « Matériaux » de la 3AF.

b e S t pa p e R a w a R D SBaptiste Fix, doctorant ONERA, a obtenu le prix Best Student Paper àOptro 2018 – congrès de l’optronique de défense et de sécurité –organisé par la 3AF, pour la communication Nanostructured diode forinfrared photodetection through nondegenerate two-photon absorption.

Adrien Langenais, prix du meilleur article aux Journées jeuneschercheurs du Cnes à Toulouse.

Maxime Fiore, Olivier Vermeersch, Maxime Forte, Grégoire Casalis etChristophe François : 2e place à l’EREA best paper award pourCharacterization of a highly efficient chevron-shaped anti-contaminationdevice dans Experiments in Fluids, 2016.

Claire Li, prix du best student paper à la conférence PIERS à Singapourpour son travail Far-Field to Near-Field Investigation of Thermal RadiationEmitted by a Single Optical Nanoantenna (thèse ONERA-ESPCI).

Xavier Olive, Safety Track Best Paper Award au congrès ICRAT(International Conference on Research In Air Transportation), à Barcelone,pour l’article Quantitative Assessments of Runway Excursion Precursorsusing Mode S Data.

Jean-Luc Hantrais-Gervois, Best Paper Award au NATO AVT-284Research Workshop on “Advanced Wind Tunnel Boundary Simulation”pour « A Methodology to Derive Wind Tunnel Wall Corrections with RANSSimulations ».

Marcela Carvalho, Bertrand Le Saux, Pauline Trouvé,Frédéric Champagnat et Andrés Almansa ont reçu le prix du meilleurarticle RFIAP 2018 (congrès Reconnaissance des formes, image,apprentissage et perception à Marne-la-Vallée) pour l’article Estimationde profondeur monoculaire par réseau de neurones et l’apport du flou dedéfocalisation.

Élise Koeniguer, Jean-Marie Nicolas, Béatrice Pinel-Puyssegur,Jean-Michel Lagrange et Fabrice Janez ont reçu le prix du meilleurarticle CFPT 2018 (congrès Conférence française de photogrammétrie etde télédétection à Marne-la-Vallée) pour l’article Visualisation deschangements sur séries temporelles radar : méthode REACTIV évaluée àl’échelle mondiale sous Google Earth Engine.

Fabrizio Pagano, Young Researcher Award au 7th InternationalConference on Fatigue of Composites (Vicenza, Italie) pour l’article Fibre-Dominated Fatigue failure in CFRP Composite Laminates.

Jean Dezert, Albena Tchamova, ext, et Deqiang Han, ext : ISIF 2018Jean-Pierre Le Cadre Best Paper Award à l’occasion de FUSION 2018,21e conférence internationale en fusion de données (Cambridge) pourTotal Belief Theorem and Generalized Bayes’ Theorem.

Elinirina Robinson, Julien Marzat et Raissa Tarek : CNAM IFAC YoungAuthor Award, 10th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision andSafety for Technical Processes (SAFEPROCESS 2018) pour Model-BasedPrognosis of Fatigue Crack Growth under Variable Amplitude Loading.

Cécile Ghouila-Houri, 2e prix du meilleur article étudiant, 2018 FlowControl Conference AIAA, pour High temperature gradient wall shearstress micro-sensors for flow separation control.

Frédéric Boniol, Youcef Bouchebaba, Julien Brunel, Kevin Delmas,Claire Pagetti, Thomas Polacsek et Nathanaël Sensfelder : prix dumeilleur article à la 37e conférence AIAA/IEEE DASC (Digital AvionicsSystems Conference), Londres, 23-27 sept. pour PHYLOG: a model-basedcertification framework. .

20

Ressources humaines 2018

1 512 ingénieurs et cadres

291 doctorants

22 post-doctorants

215 stagiaires

25 % de femmes

376 communications

dans des congrès à comité de lecture

219 publications dans des journaux

à comité de lecture

1 209 rapports techniques

87 thèses soutenues

5 habilitations à diriger des

recherches soutenues

97 HDR

7 770 heures/an d’enseignement dans

les grandes écoles et les universités

1 965 collaborateurs

140 recrutements, dont 92 ingénieurs et cadres

pascal Crozier, médaille de l’Aéronautique, par décret du 30/01/2018.

Franck lefèvre, chevalier de la Légion d’honneur, par décret du 31/12/2018.

Jean leger, chevalier de l’ordre national du Mérite, par décret du 15/05/2018.

À titre collectif, l’ONERA a reçu la médaille de l’Aéronautique

le 10/01/2019, des mains de Florence Parly, ministre des Armées.

D I S T I N C T I O N S

p R I X e t D I S t I n C t I o n S

F a I t S M a R Q u a n t S 2 0 1 8

23

aérodynamique I Meilleure prévision desdistorsions d’écoulement dans les uCaVEn raison des contraintes de furtivité, il se produit fréquemment un décolle-ment de la couche limite dans les manches à air des drones de combat.Ce décollement est source de distorsions dynamiques néfastes au moteur.Dans le cadre du projet de recherche ONERA OPA-UCAV, la méthode ZDESmode 3 a été appliquée pour la première fois à une géométrie complexe enaérodynamique interne. Elle a permis d’améliorer de façon significative la pré-vision de ces distorsions dynamiques dans les manches coudées.

2222

environnement IMesures d'aérosolsde suie lidarUne première démonstrationexpérimentale de mesuresd'aérosols de suie a étéconduite par μlidar à courteportée (à partir de 3 m) et àhaute résolution spatiale (< 1 m).Le μlidar Colibris a ainsi per-

mis de mesurer les propriétés radiatives d'aérosols carbonés issus de lacombustion de kérosène et de gazole. Ce nouvel instrument permettra deconsolider la position de l’ONERA sur la caractérisation de l’environnement,notamment concernant les effluents particulaires de foyers aéronautiques.

Métrologie innovante l la pIV tridimensionnelleà l’échelle semi-industrielleL’ONERA a réalisé une campagne de vélocimétrie par images de particules3D tridimensionnelle autour d’une maquette de drone de combat, dans lasoufflerie L1 du centre de Lille. Au-delà de la maîtrise métrologique, cettepremière utilisation de la PIV 3D a permis de récolter des données pourdévelopper des méthodes de détermination des champs de pressionvolumiques à partir de champs de vitesse. Ces travaux s’effectuent dans lecadre du projet ANR Astrid Evapor en partenariat avec le laboratoire Pprime.

laser | l’oneRa accompagne le prix nobel 2018dans sa quête de lumière extrêmeGérard Mourou a été récompensé pour une technique appelée amplificationpar dérive de fréquence, qui a lancé la montée en puissance des lasers àimpulsions ultra-courtes. Depuis les années 90, l’ONERA l’accompagne :un interféromètre breveté à l’ONERA, basé sur l'interférence de trois puisquatre ondes, a démontré des qualités adaptées à la métrologie desfaisceaux émis par ce type de laser. Plusieurs premières mondiales ont étéainsi réalisées au CUOS – Center for Ultrafast Optical Science –, piloté parGérard Mourou. Le succès de ce nouveau moyen de mesure a permis decréer la PME Phasics, qui le propose sous licence ONERA.

Contrôle non destructif I Détection de microfissurespar thermographie laserDes microfissures, observables par microscopie électronique à balayage,mais non détectables par les moyens conventionnels de contrôle nondestructif, ont été révélées par thermographie laser. Le principe : détecter,avec une caméra infrarouge, le gradient thermique localement induit par unefissure dans un matériau balayé par un faisceau laser. Ce résultatexceptionnel constitue une avancée majeure en matière de détection dedéfauts dans les structures.

optique adaptative I première expérimentationdans le domaine térahertzL’ONERA a réalisé une boucle d’ondes intermédiaires entre les micro-ondeset les infrarouges, en collaboration avec le Laboratoire Onde Matière Aqui-taine. La qualité de la phase térahertz a été améliorée d'un facteur 10. Le cor-recteur de phase est un miroir déformable de très grande course utilisé ha-bituellement en astronomie, et l'analyse est faite par un scan optique de l'ondetérahertz. Prochaine étape : démontrer la correction de phase et d'amplitudedu faisceau pour améliorer les techniques actuelles de contrôle non destructif.

lasers ultra-intenses Il’oneRa apporte une briqueindispensable à une nouvellegénération de lasersL’ONERA a conçu, réalisé et utilisé uninterféromètre analyseur de front d’onde,qui a produit, pour la première fois, unemesure absolue de la qualité d'un frontd'onde laser issu de l’amplification etcombinaison en cohérence des faisceauxlaser pour les nouvelles architectures,

susceptibles de produire ces lasers ultra-intenses. L’interféromètre a été misen œuvre sur le premier prototype de cette nouvelle génération de lasers,appelé XCAN (laboratoire LULI, de l’École polytechnique).

Matériaux l acquisitiond’une nouvelle machinede frittageL’ONERA s’est doté d’une machine defrittage assisté par courant électrique :ses capacités, de 40 kA et 250 t,permettront de réaliser des pièces de0 mm à 300 mm, ce qui en fait une ma-chine quasi unique en France. Ce sys-tème permet de chauffer des pièces (mé-taux, céramiques...) rapidement et

jusqu'à de très hautes températures (2 500 °C), pour obtenir des piècesdenses de matériaux ultraréfractaires tout en conservant une microstructurefine pour améliorer les propriétés physiques telles que mécaniques.

Métrologie optique IReconstruction 3D d’écoulementspar holographie numériquePour l’analyse des phénomènes aérodynamiquescomplexes, l’ONERA a testé un banc d’interféro-métrie holographique numérique multidirectionnelà 6 directions de visée simultanées, basé sur l’in-terférométrie. Ce banc utilise comme source lumi-neuse un laser pulsé doublé en fréquence, et delongueur de cohérence de l’ordre de 3 mètres.Les applications sont liées au contrôle des écoule-ments et à la manipulation des couches limitespar des jets ou à la reconstruction 3D d’écoule-ments supersoniques.

Facteurs humains l Moyens d’essais dédiés à l’oneRaDes activités en ingénierie cognitive sont développées à Salon-de-Provencepour assister les opérateurs dans la conduite des opérations complexes.L’ONERA s'appuie sur des moyens d’essais complets (traitement de l'infor-mation et de commande de systèmes, simulation interactive…). Il a mené unecampagne d’essais en vol avec la société AVdef pour étudier le comportementdu pilote en situation de stress (caméra 3D dans le cockpit dirigée versl’équipage et associée à un logiciel d’estimation de pose du corps humainpour mesurer la posture du pilote en reconstituant l’orientation de la tête,du buste et des membres supérieurs).

Mécanique des fluides l Création du laboratoire de lilleIl résulte de la fusion de deux entités de recherche : l'équipe « Écoulementstournants et turbulents » de l’université de Lille et l'unité « Expérimentationet limite de vol » de l'ONERA Lille. Le laboratoire se compose de 38 perma-nents et d’environ 25 doctorants et post-doctorants, répartis sur les siteslillois d’Arts et Métiers et de l’ONERA, ainsi que sur le campus de Villeneuve-d'Ascq : centrale Lille, CNRS et université de Lille. Quatre thèmes scienti-fiques seront explorés : écoulements turbulents et contrôle, mesure etanalyse de données, écoulements tournants et dynamique du vol en envi-ronnement instationnaire et inhomogène.

Radars l pods embarqués pour des données radaren mode passifLe centre de Salon-de-Provence conserve sa relation privilégiée avec leCentre de recherche de l’Armée de l’air (CReA). En 2018, ils ont coopéréen utilisant le motoplaneur de l’ONERA BUSARD (Band ultra-léger poursystèmes aéroportés de recherche sur les drones) afin acquérir des don-nées en utilisant les émetteurs de la télévision numérique terrestre pourdétecter des aéronefs dans la proximité du récepteur radar.

aéroacoustique numérique I une générationsilencieuse de fluctuations turbulentesUne résolution satisfaisante de la dynamique turbulente dans la couche limitenécessite l’injection de fluctuations en amont de la zone d’intérêt. Pour la pré-vision des sources aéroacoustiques, les méthodes classiques de générationde turbulence synthétique sont trop bruyantes. L'ONERA a développé une mé-thode de couplage de termes sources et de forçage dynamique qui a permisla première simulation hybride RANS/LES d’une couche limite turbulente sanscorruption de la pression pariétale par la condition d’entrée.

Matériaux I les 30 ans du laboratoire d’étudedes microstructuresLe LEM est une unité mixte de recherche CNRS-ONERA, qui conduit des étudesfondamentales établissant le lien entre les mécanismes physiques et lescomportements macroscopiques des matériaux. Un bilan bluffant a été peintà l’occasion de cet anniversaire, avec, au cours du dernier quinquennat, la pu-blication de 131 articles dans des revues internationales à comité de lecture,la présentation de 103 conférences invitées et l’encadrement de 31 doctorantset 14 post-doctorants pour une dizaine de chercheurs permanents.

Faits 2018marquants

© A

FP /

Phili

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Lope

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2524

F e u I l l e S D e R o u t e

les feuilles de route ont à la fois une dimension interne et externe ?

En interne, il est en effet primordial de s’interroger sur nos compétences et nosambitions, parce que cela nous permettra d’adapter et d’enrichir notre offre.Seule une vision claire et détaillée de nos objectifs pouvait nous y aider. Maisles feuilles de route ne sont pas qu’un inventaire de nos métiers, loin de là.

Si vous deviez résumer les feuilles de route en deux mots, quels seraient-il ?

D’abord « vision ». Nous avons élaboré, en 2015-2016, notre plan stratégiquescientifique (PSS), c’est-à-dire nos grandes orientations scientifiques. Il étaitlogique de le décliner en grands axes de recherche directement liés à desfeuilles de route.Le second mot clé serait « créativité », parce que si les feuilles de route poin-tent vers des cibles concrètes, nous ferons appel à la créativité de nos ingé-nieurs-chercheurs pour savoir comment les atteindre. C’est leur travail auquotidien : repousser les frontières de la connaissance pour lever des verrous.

les feuilles de route s’adressent également aux partenaires de l’oneRa ?

L’ONERA n’a pas vocation à se substituer à l’industriel. En ce sens, les FDRne sont pas des programmes industriels de conception d’objets à vocationindustrielle. Pour autant, nous avons été à l’écoute des besoins de notre sec-teur, afin de caler nos recherches sur ce qui sera utile pour préparer le cielde demain. Mais nous ferons aussi appel à nos partenaires scientifiques surles verrous les plus scientifiques. Notre tutelle attend également avec impa-tience nos feuilles de route, que nous avons voulues ambitieuses pour êtredans notre rôle d’expert étatique.

2018 a été très largementconsacrée à l’élaboration

des feuilles de route de l’oneRa, dontl’objectif premier est de structurer unepart très majoritaire de l’activitéscientifique pour les années à venir.

Identifier les verrous pour les dépasser

les feuilles de route sont donc l’outilcentral pour la programmation desactivités. elles couvrent les grandesfinalités applicatives – aéronautique,défense et espace – et identifientégalement les challenges propres àl’oneRa, pour lui permettre d’assurerau mieux ses missions dans les annéesà venir. en effet, identifier les champsde recherche à investir signifie aussirepérer les compétences que lesingénieurs-chercheurs de l’oneRadoivent garder, compléter ou acquérir.

Répondre aux besoins de l’extérieur

les feuilles de route ont été penséespour constituer un moyen decommunication efficace avec les partiesprenantes, dans le cadre du dialoguepermanent avec l’ensemble de la filière,via la participation aux différentesinstances du CoRaC et du CoSpaCe,et avec la tutelle de l’oneRa, l’agencede l’innovation de défense.

Feuillesroute

Questions à Stéphane Andrieux,directeur scientifique généralde l’ONERA

2726

L’innovation auservice de la défense

D é F e n S e

e n 2018, l’activité défense a été très

importante : l’oneRa a joué un rôle

majeur dans le domaine de la dissuasion

et en tant qu’expert pour la simulation

numérique de l’environnement des

scènes de combat.

Dissuasion23 %

Systèmes decombat aérien

29 %Systèmes de

défense et sécuritéglobale21 %

Connaissanceet anticipation

27 %

Communication optique : longue portéeà haut débit en merFinancé par la DGA sur trois ans, le projet FLOAT (faisabilitéd'une liaison optique en atmosphère turbulente) s’est terminéavec succès, en prouvant qu’un système de communicationoptique longue portée à haut débit fonctionne dans un envi-ronnement maritime. La démonstration a fait état d’un lientélécom laser au-dessus de la mer sur 20 km, avec des tauxde perte d'informations extrêmement faibles et des débits dedonnées importants. Le rôle de l’ONERA a été double : déve-lopper les modules optiques d’émission et de réception, avecle défi de pointer au-delà de quelques microradians l’émissionvers la réception et de maintenir cet axe de visée en dépit dela turbulence, des vibrations des dispositifs et de la réfractionatmosphérique. L’ONERA a pu en outre mettre à profit sa maî-trise des phénomènes de propagation atmosphérique pourdimensionner un système optimisé faisant face à des condi-tions de turbulence sévères. Ce projet a été présenté au Foruminnovation défense 2018.

Surveillance spatiale : étendre lesperformances du système GRaVeSL'ONERA, avec son partenaire Degréane Horizon, poursuit larénovation du système GRAVES : le succès 2018 de la revuede conception détaillée du nouveau système a validé les choixtechniques. Depuis, l'ONERA travaille ardemment pour réali-ser, tester et intégrer cette solution technique, et préparer samise en place sur le site de réception, premier à être rénové. L'ONERA a mis en œuvre des moyens exceptionnels d'étudede nouvelles antennes afin d'évaluer les solutions d'extensionde performances du système. La non-régularité du réseau anécessité une méthode innovante de calcul et la puissance dugrand calculateur SATOR, afin de comparer les différentesoptions et de fournir à la DGA les meilleurs éléments de choix.

Répartition des activités défense de l’ONERA en 2018

D é F e n S e

28

optronique : version 3.5 du code detransfert radiatif MatISSe

La version 3.5 de MATISSE, code de référence pour la simu-lation numérique de l’environnement des scènes de combat,a été livrée à la DGA. Incluant de nombreuses données(profils atmosphériques, nuages, aérosols, fonds…), ce codeest utilisable facilement pour les calculs d’ingénierie. Il estégalement intégrable dans les simulations et prévision deperformances. MATISSE est, par exemple, utilisé pour lesprogrammes de missiles, ainsi que dans l’outil de générationde scène utilisé par la DGA.

29

Imagerie laser : évaluer les dommageset planifier les secoursDans le cadre du projet européen INACHUS, qui vise à déve-lopper un système d’imagerie laser 3D à haute résolutionembarqué sur drone, l'ONERA a travaillé sur la cartographieen 3D de grandes surfaces pour planifier le déploiement dessecours et l’évaluation des dommages structurels et pour prio-riser leur intervention et la localisation de victimes afin d’opti-miser les délais d’assistance. Ainsi, l'ONERA a développé et misen œuvre deux solutions de drones multirotors équipés par descapteurs d’imagerie passive et active.

Radar : campagne SaR aéroportéepour la Marine nationale

L’ONERA a mis en œuvre son moyen aéroporté SETHI-RAMSES NGpour une campagne de mesure SAR très haute résolution spa-tiale, sur deux frégates de la Marine nationale – Chevalier Paulet Auvergne. Les données recueillies pendant sept vols, dontcertains de nuit, sont d’une très grande richesse : elles per-mettront de caractériser la réponse radar de ces navires enfonction des configurations d’observation, et d’effectuer descomparaisons entre les modélisations et les mesures expéri-mentales. Cette campagne a eu lieu dans le cadre du contratDGA COMAREM – Connaissance et modélisation de référencede l’environnement maritime en électromagnétique.

En 2018, la couverture spectrale de Sethi s’est enrichie avecl'infrarouge (nouveau capteur optronique et caméra infrarougeaugmentant la couverture spectrale au domaine LWIR). La nou-velle configuration de pod a obtenu la certification EASA, l'au-torisant à voler sans restriction sur le Falcon 20 de la sociétéAVdef, qui embarque le moyen Sethi.

armes laser : l’oneRa partenaire du consortium taloS Monté en réponse à l’appel d’offres 2018 de l’Agence de défense européenne, le consortium TALOS(Tactical Advanced Laser Optical System) porte sur les armes à énergies dirigées à base de lasers.Piloté par la société CILAS (Ariane Group), ce consortium, d’un montant de 5,4 M€, démarrera enavril 2019 pour une durée de trois ans. Il a pour but d’établir les feuilles de route technologiquespermettant de développer des systèmes d’armes laser anti-structures européens à moyen terme, etde réaliser de premières démonstrations de composants clés.Parmi les 17 partenaires européens, l’ONERA étudiera la montée en puissance des lasers à fibrespour arme laser, en utilisant ses moyens de simulation numérique pour définir les architectures desources laser fibrées optimales et évaluer les performances attendues. Dans un second temps, destests expérimentaux d’étages d’amplification laser fibrés à très haute efficacité seront menés.

Imagerie multispectrale :poursuite du partenariat avecbertin technologiesLe contrat de partenariat recherche et industrieavec Bertin Technologies sur l’instrumentationinfrarouge multispectrale pour la détection de gaz àdistance est entré dans sa deuxième année.Ce programme de recherche d’une durée de troisans, baptisé CUBIX pour « charges utiles à based’imageurs multispectraux », vise à développer denouveaux instruments spectro-imageurs à base deconcepts optiques innovants, permettant unediminution de la masse et du volume du système.Il permettra à Bertin Technologies de rester leadersur la détection chimique à distance. À l’issue de lapremière année, Bertin a salué une collaboration trèssatisfaisante, ainsi que la qualité scientifique destravaux de l’ONERA.

La frégate Auvergne (photo US Navy)

© Bertin Technologies

3130

Préparer la nouvellegénération d’aéronefs

a é R o n a u t I Q u e

en 2018, le point le plus marquant

est la forte augmentation des activités

« avions de transport » sous la triple

influence des activités « CleanSky »,

des succès rencontrés dans les appels

d’offres européens h2020 et de

l’implication croissante de l’oneRa

dans plusieurs conventions mises en

place par la DGaC. l’augmentation

sensible des activités sur les dirigeables

est également à noter.

Dirigeables : essais en souffleriede Flying whalesDans le cadre d’un « partenariat recherche industrie » de48 mois, signé en 2013, l’ONERA et Flying Whales ont menédes essais en soufflerie d’une maquette du dirigeable LCA60T.Le but : étudier l'aérodynamique du dirigeable pour apporterdes corrections avant la transposition aux conditions réellesde vol. L’ONERA intervient dans de nombreux domaines telsque les études système, la dynamique du vol, l’aérodynamique,ou encore les conditions environnementales.

Propulsionet environnement

25 %

Hélicoptères6 %

Drones8 %

Dirigeables4 %

Avionsde transportet Cleansky

48 %

Systèmes detransport aérien

9 %

Sécurité des aéronefs : l’expertise givragede l’oneRa mondialement reconnue L’ONERA a développé une nouvelle génération d’outils numé-riques plus précis et interopérables avec d’autres codes. En 2018, il est impliqué dans tous les projets H2020 sélec-tionnés sur cette thématique :• le projet MUSIC-HAIC, qu’il coordonne, sur le développement

de modèles 3D pour le givrage en conditions cristaux ; • le projet SENS4ICE sur les technologies innovantes de détec-

tion de givre ;• le projet ICE-GENESIS, sur la modélisation du givrage en

conditions neige et dégivrage ; ce projet sera soutenu par laconstruction de la soufflerie givrante, financée par la DGAC*(coordination AIRBUS).

Le projet PHYSICE-2, également financé par la DGAC, porterasur des recherches sur la compréhension et la modélisationdu givrage ou du dégivrage.L’ONERA poursuit sa collaboration avec la NASA via le projetSUNSET2 sur l’étude des dégradations de performances aéro-dynamiques dues au givre pour une aile en flèche.

* Direction générale de l’aviation civile

Répartition des activités aéronautiques de l’ONERA en 2018

a é R o n a u t I Q u e

32

L’ONERA et la NASA échangent activement sur lamodélisation des liners acoustiques, point déli-

cat pour la réduction du bruit de soufflante.Une solution pour diminuer ce bruit est eneffet de tapisser la nacelle des moteurs de cesmatériaux absorbants, dont il faut analyser

précisément les propriétés acoustiques.Les avancées attendues : la consolidation desmodèles de simulation numériques d’estimation

des nuisances sonores dans les moteurs, dans les-quels les ondes acoustiques se propagent simulta-

nément dans toutes les directions.

33

Contrôle aérien : sectorisationdynamique en temps réelDans le cadre des travaux de sectorisation dynamique menésen collaboration avec la DGAC et le CRNA/SO, l’ONERA a misen œuvre la plateforme SINAPS avec les données réelles ducentre de contrôle aérien de Bordeaux pour évaluer ce qui sepasse en temps réel.La plateforme SINAPS indique quelle stratégie adopter pours’adapter en permanence à l’évolution du trafic aérien et auxressources disponibles.* Centre en route de la navigation aérienne sud-ouest

Réduction du bruit : l’oneRa sur plusieurs frontsle projet européen anima présenté à bruxelles

Ce projet H2020, piloté par l’ONERA, porte sur la gestion de l’impact du bruit autour des aéro-ports. Il a été présenté au Parlement européen en mars 2018, devant une cinquantaine de dépu-tés. Il est soutenu par l’EREA (Association des établissements de recherche européens enaéronautique) et constitue le volet « bruit » de l’initiative européenne Future Sky, qui vise à trai-ter les défis auxquels seront confrontés le trafic aérien et sa croissance dans les années à venir.

aérodynamique : le numériquepour prévoir le décrochage Une simulation de la couche limite turbulente se développant sur un pro-fil d’aile a été réalisée à l’aide du code de calcul ONERA HPC FASTS etde l’outil de pré- et post-traitement ONERA CASSIOPEE.La résolution nécessaire pour capturer numériquement le phénomènerequiert un maillage d’un milliard de points et les grands moyens decalcul de l’ONERA.

Foudre : de nouveaux instrumentspour mieux analyser le risque

L’ONERA développe des capteurs destinés à mieux caractériser l’envi-ronnement atmosphérique et comprendre la menace foudre. Ils ontété testés en vol dans le cadre du projet EXAEDRE (EXploiting newAtmospheric Electricity Data for Research and the Environment) del’ANR* en approchant au plus près les nuages orageux à bord duFalcon 20 Saphire. Des capteurs développés par l’ONERA ont étédéployés : un nouveau type d’imageur d’éclairs basé sur un systèmed’interférométrie destiné à détecter et localiser les éclairs, et quatredétecteurs de foudroiement de l’aéronef.

* Agence nationale de la recherche

aérodynamique : innovations etnouveaux moyens pour la conquêtede la laminaritéDans le cadre de la plateforme CleanSky2 AIRFRAME-ITD etdu Technology Stream « Advanced Laminarity » sous la res-ponsabilité de l’ONERA, un workshop réunissant une trentainede partenaires (dont Airbus Commercial Aircraft, DassaultAviation, DLR et SAAB) a permis d’échanger sur les analysesdes essais en vol conduits par Airbus Commercial Aircraft surle démonstrateur BLADE A340-300 muni de deux manchonslaminaires sur les parties externes de la voilure.Une campagne d’essais dans la soufflerie F2 de l’ONERA aégalement été menée pour combiner une aspiration et un dis-positif passif afin de contrôler l’apparition de la transition lami-naire-turbulent sur la ligne de partage d’une aile mise en flèche.

la naSa et l’oneRa planchent ensemblesur une question qui divise la communautéscientifique internationale

Compatibilité électromagnétique :nouveau banc de test pour lesélectroniques de puissanceL’ONERA mène des travaux pour se réapproprier les phéno-mènes EM en raison de l’augmentation de la puissance de ceséquipements, et revisiter les normes avioniques actuelles.Un banc de test brushless de 5 kW a ainsi été développé àpartir d’éléments provenant du marché du vélo électrique.L’objectif : valider des méthodes expérimentales innovantes decaractérisation électromagnétique de systèmes de puissance.

© A

irbus

3534

e S p a C e

en 2018, l’oneRa a été fortement

sollicité pour préparer la stratégie

spatiale française et européenne.

Il a notamment signé deux accords de

coopération avec des acteurs majeurs du

domaine, airbus Defence & Space et thales

alenia Space, remporté de beaux succès

à bruxelles, et la DGa lui a demandé

de travailler sur la future génération

de système de surveillance de l’espace.

Lanceurset véhiculesde rentrée

24 %

Systèmesorbitaux76 %

L’ONERA dansla construction de la

stratégie spatialefrançaise eteuropéenne

Les satellites de la mission Grace Follow-On de la NASA, sur la mesure du champ de gravité terrestre, lancés en mai 2018, sontde nouveau équipés d’accéléromètres électrostatiques de l’ONERA. Lors de la mission Grace en 2002, l’ONERA avait déjà fourni lesaccéléromètres qui ont fonctionné sans incident pendant 15 ans. Leur rôle est de mesurer la traînée résiduelle des satellites. Mickael Watkins, directeur du JPL de la NASA, a tenu à remercier plus que chaleureusement l'ONERA, puisqu’il qualifie dans salettre l’équipe de « world leaders in the area of borne accelerometers ».

Bruno Christopheet Bernard Foulon, devant unaccéléromètrede la missionGrace Follow-On

le président du CneS, Jean-Yves le Gall, félicite l’oneRa À l’occasion du retrait de service du satellite de la mission Microscope, l’équipe del’ONERA a été chaleureusement félicitée par Jean-Yves Le Gall : « … Je voudraisprofiter de cette occasion pour remercier et féliciter l’ensemble des équipes qui ontparticipé à cette aventure extraordinaire, et saluer en particulier le travail remarqua-ble de Pierre Touboul, responsable scientifique de cette mission. »Les 15 et 16 octobre 2018, le satellite a été désorbité grâce à un système innovantde voiles gonflables servant d’aérofreins. L’orbite atteindra en moins de 25 ans lescouches denses de l’atmosphère, où le satellite se désintégrera. Les équipesscientifiques ont un an pour terminer l'analyse de la totalité des données recueillies.

aCCéléRoMétRIe SpatIale : une eXpeRtISe ReConnue unanIMeMent

la naSa qualifie l’oneRa de «world leaders »

Répartition des activités espace de l’ONERA en 2018

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ASA

/ JPL

-Cal

tech

le projet SCaRbo mis enavant dans la revue NatureL’objectif du projet est la surveillance spa-tiale des émissions de gaz à effet de serre.La plupart des satellites existants ont desmasses de 200 kg à plus d'une tonne,alors que les satellites SCARBO, proposés par Airbus Defence & Space et porteurs d'un spectro-imageur trèscompact conçu par l’ONERA et l’IPAG (Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble), seront miniatu-risés. Un consortium de huit organisations européennes porte le projet, piloté par Airbus Defence & Space.L’ONERA est impliqué dans la réalisation de l'instrument et dans le traitement des données.

e S p a C e

36

propulsion : une première mondiale sur un banc oneRaDans le cadre du projet européen H2020 HYPROGEO, achevé en 2018, le démonstrateur de moteur hybride poursatellites, conçu et testé à l’ONERA, a fonctionné cinq minutes à poussée constante : ce sont les plus longs essaisjamais réalisés en propulsion hybride. L'ONERA a en effet conçu une chambre de combustion axiale innovante àrégression compensée. Ce progrès a été salué par la Commission européenne lors du meeting final, et le projet aété primé dans la catégorie « innovation » des Étoiles de l’Europe sur plus de 50 projets. Constituant une grandeavancée par rapport à l’état de l’art, il a permis de monter le niveau de TRL de 1 à 4 en moins de trois ans.

37

Dirigeable stratosphérique :poursuite du projet StratobusSous-traitant sur le projet, l’ONERA a livré àThales Alenia Space l’outil de simulation ducomportement dynamique du projet Stratobus.Des activités complémentaires en aérodyna-mique ont également été menées. L’ONERAsera par la suite impliqué dans les activitéssuivantes : aérodynamique expérimentale etnumérique (enveloppe et hélices), simulationdu comportement dynamique, lois de com-mande robustes et fonctionnement en modedégradé, et, en option, comportement au mât,givrage, foudre…

altaIR : un projet européen pour lelancement de petits satellitesLe projet européen H2020 ALTAIR, sur l’étude d’un futursystème de lancement de petits satellites économiquementcompétitifs, a permis de définir un concept original de granddrone emportant une fusée à propulsion hybride. L’ONERA acoordonné tous les travaux de conception du système(porteur, lanceur et segment sol), ainsi que la définition dubusiness model et d’une proposition de plan de développe-ment. La Commission européenne a sélectionné le projetALTAIR pour qu’il puisse se poursuivre.

Soutien à l’industrie : deux accords de coopération phares Bien que différents, les deux accords partagent un objectif commun : renforcer et structurer les activités conjointes.avec airbus Defence & Space, l’accord identifie une quinzaine de thématiques techniques, dans les domainesdes futures missions de science, de l’observation et des télécommunications, en particulier avec les constella-tions, pour répondre à l'évolution rapide du secteur spatial. avec thales alenia Space, les sujets de recherche d’intérêt commun identifiés au démarrage sont les télécom-munications, l’imagerie optique ou la connaissance de l’environnement spatial.

OPTIQUE ADAPTATIVE POUR L’ESPACE

l’oneRa concourt à la mise au point de l’Extremely Large Telescope (elt)L’ONERA INNOVE POUR COMBATTRE LE RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE

SpheRe fournit de nouveaux résultats exceptionnels L'instrument « chasseur de planètes » SPHERE, du Very Large Telescope de l'ESO, a fourni des images uniques : disques de poussièreset exoplanètes. Les astronomes ont capturé les détails spectaculaires de la relation stellaire turbulente dans l'étoile binaire R Aquariiavec une clarté sans précédent, même par rapport aux observations du télescope Hubble de la NASA et de l'ESA. Cet exploit est engrande partie dû aux performances uniques du système d'optique adaptative extrême de SPHERE, conçu par l'ONERA.

avec son miroir primaire de 39 mde diamètre, le spectro-imageur àtrès haute résolution de l’elt est leplus grand télescope optiquejamais construit. Mis au point parl’observatoire européen austral(eSo), l’instrument haRMonIatteindra des performancesexceptionnelles qui permettront derépondre à des questionsfondamentales, telles que laformation et l'évolution despremières galaxies de l'univers.l’oneRa, en partenariat avec lelaboratoire d’astrophysique deMarseille (laM), a développé desmodules d’optique adaptative pourl’observation à très hauterésolution spatiale.

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navigation basée visionLe projet H2020 Vision, en partenariat Europe/Japon, propose dessystèmes avancés de pilotage, guidage et navigation afin d'améliorerla sécurité de vol d'un avion de ligne, et de valider ces solutions surdes plateformes expérimentales. L’un des scénarios visés consiste àutiliser l’information visuelle pour aider la navigation d’une approchefinale d'avion en cas de panne d’un capteur (GPS ou ILS). Débutmars 2018, l'ONERA a assuré avec succès le premier vol du drone àvoilure fixe K50 (50 kg), qu'il a entièrement instrumenté, en présencedes partenaires industriels japonais de RICOH Co. Ltd., qui développentun capteur stéréovision. L'ONERA fusionnera ces mesures avec lesautres capteurs pour fournir à l'autopilote une solution de navigationrobuste. À la suite du premier vol en mars, les deux campagnes d’essaisen vol de K50 ont été menées par l’ONERA en juin et décembre.

Drones pour la défenseL’ONERA s’investit sur différents sujets liés à la défense.

• Dans le contexte du développement d’un drone MALEeuropéen, un premier contrat d’expertise au profit de laDGA s’est achevé fin 2018. L’ONERA a accompagné lapremière phase du projet, qui implique, outre la France,l’Allemagne, l’Italie et l’Espagne.

• Début 2018, la DGA a notifié à Airbus Helicopters et àNaval Group un contrat d’études sur le futur drone de lamarine : le Système de drone aérien pour la Marine, ouSDAM. L’ONERA sera présent pour permettre de lever lespoints durs technologiques.

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D R o n e S

l a montée en puissance desapplications « drones »,

pour le civil comme pour ladéfense, se poursuit : l’oneRay joue un rôle central, à la foisd’expertise auprès de l’étatfrançais et d’innovation auprofit de l’industrie.Grâce à la complémentaritéde ses différents départementsscientifiques, son actioncouvre presque tout le spectretechnique et bénéficie à denombreux cas d’usages.Dans le domaine civil, l’oneRaest très fortement impliqué ausein du Conseil pour les dronescivils, piloté par la DGaC.

J o u R n é e S S C I e n t I F I Q u e S o n e R a D R o n e S

En novembre 2018, l’événement a regroupé une centaine de personnes autour de différents aspects de la recherche sur lesdrones : les usages, les méthodes pour la conception, les technologies charges utiles, les systèmes de navigation ou encoreles interactions hommes/systèmes. Avec un large panel d’interventions, ces journées ont permis de partager les dernièresrecherches, ainsi que de susciter des idées nouvelles.

un double rôle auprès de la DGaC :expertise et recherche Débuté en 2018, le premier volet de la convention drone DGAC, PHYDIAS, prévoit quel’ONERA poursuive des travaux d’intérêt pour toute la filière, avec deux volets :

• des travaux de recherche au bénéfice de tous, sur les facteurs humains,le « U-space », c’est-à-dire l’organisation de l’espace aérien basse altitudepour les drones, les outils et méthodes d’analyse de risque, ou encore la cer-tificabilité des systèmes adaptatifs et des systèmes perceptifs ;

• une expertise au profit de la DGAC, sur les défis relatifs aux nouvelles appli-cations et au développement de nouvelles réglementations visant à les rendrepossibles.

Dans un contexte d’évolutions réglementaires et à la demande de la DGAC,l’année 2018 a coïncidé avec le début d’un travail sur l’analyse de l’impact d’unechute de drone sur une personne.

Recette de nouveaux droneshélicoptères et avionL’ONERA dispose d’une flotte d’aéronefs lui permettant de monter en maturité lesalgorithmes, méthodes et technologies qu’il développe jusqu’au niveau d’unedémonstration en environnement réel. Il s’est équipé en 2018 de deux nouveauxhélicoptères et d’un nouvel avion.

• Les drones à voilures tournantes, des Yamaha Fazer-R, visant à renouveler lesYamaha Rmax, affichent un diamètre rotor de 3 m, et peuvent emporter environ25 kg de charge utile.

• Le drone à voilure fixe, un K75 de la société Deimos, pèse 75 kg et peut empor-ter 30 kg environ.

Ces aéronefs permettront de valider des approches avancées de navigation, gui-dage et pilotage, en particulier de commande robuste et adaptative, basées sur unemodélisation fine de leur dynamique de vol. Des tests de capteurs sophistiquésseront également menés : systèmes radars ou systèmes optroniques tels que lidarsou capteurs multispectraux. Une variété de missions est visée : surveillance à longuedistance, livraison de colis, applications agricoles, missions pour les armées…

utilisation avancée de lidars 3D sur dronesL’ONERA a développé et mis en œuvre deux solutions drones multirotors :

• le ReSSAC-M600, pour la cartographie 3D haute résolution à l'aide d'un lidarRIEGL VUX (le rendu est disponible quelques minutes après l'atterrissage) ;

• le ReSSAC-S900, permettant de reconstruire et retransmettre en temps réelà l’opérateur une cartographie 3D à l'aide d'un lidar 3D Velodyne (la fusiondes images visible et infrarouge des capteurs embarqués est également trans-mise en temps réel et à distance).

Les applications sont nombreuses et ont notamment été déployées avec suc-cès dans le cadre du PRF DROPTER, qui vise à rendre possible la reconfigura-tion d’un drone face à des aléas pour cartographier un site. Par ailleurs, le projetH2020 INACHUS, achevé fin 2018, visait à développer des méthodes et outilspermettant, en cas de catastrophe, d’aider à la localisation de victimes sous lesdécombres. L’ONERA a travaillé sur la cartographie en 3D de grandes surfacespour planifier le déploiement des secours, l’évaluation des dommages structu-rels pour prioriser leur intervention et la localisation de victimes afin d’optimi-ser les délais d’assistance.

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l’oneRa partenaire des pMe La valorisation des résultats de notre recherche s’appuie sur des contratsde R&D avec nos partenaires industriels, notamment des PME.Sur 80 partenaires industriels recensés en 2018, 50 % sont des TPEou PME avec lesquelles on réalise 1,5 M€ d’activités (chiffres réalisésen 2018). Par sa position de pilote de la filière Carnot AIRCAR, quifédère huit instituts Carnot, l’ONERA a mis en place des actions concrètespour mieux prospecter et contractualiser avec les PME/ETI du domaineaéronautique.

le transfert de technologiesEn 2018, on comptabilise 38 contrats de licences d’exploitation(brevets, logiciels et savoir-faire), dont plus de 50 % sont menés avecdes PME et 15 % avec des TPE, qui ont généré 850 k€ de revenus delicence d’exploitation.

Valorisation

ZooM SuR tRoIS SUCCESS-STORIES

EN 2018, DES PARTENARIATS QUI CONTINUENT DE PORTER LEURS FRUITS…

V a l o R I S a t I o n

l ’oneRa dispose d’undépartement dédié à la

valorisation de la propriétéintellectuelle. en effet, les brevets,les logiciels, le savoir-faire,l’expertise, la R&D et les moyenstechniques de l’oneRa intéressentles industriels de tous secteurs,au-delà du secteur aéronautique,spatial et défense, et notammentles tpe, pMe et etI.

SnCF Réseau : intelligenceembarquée pour lasurveillance desinfrastructures ferroviaires Dans le cadre du PRI DROSOFILES, une qua-trième démonstration en vol indoor a étémenée, avec succès, pour démontrer des fonc-tionnalités de téléopération avancée d'un dronemultirotors pour des missions d'inspectionen intérieur ou en milieu encombré. Plusieursscénarios de vol ont été validés au sein dutechnicentre SNCF Réseau. Différents profils– télépilotes, ingénieurs non experts – ont putester ces fonctionnalités. Le mode de téléopé-ration démontré permet de contrôler le sens etla vitesse d'avancement du drone sur une tra-jectoire de consigne, et l'angle de lacet. Lesalgorithmes de vision embarqués à bord dudrone permettent sa localisation en l'absencede GPS ainsi que l'évitement de collision avecdes obstacles non prévus lors de la définitionde la trajectoire de consigne.Du PRI DROSOFILES est née une collaborationréussie avec SNCF Réseau et sa filiale Altametris.

Une campagne de tests d’envergure s’est déroulée enoctobre 2018 sur le site industriel de Lacq, sur la plateformede tests TADI (Transverse Anomaly Detection Infrastructure) deTOTAL. Ces essais interviennent dans le cadre de la conventionde recherche et développement NAOMI entre TOTAL etl'ONERA. Le but : détecter, localiser et quantifier en temps réelles émissions contrôlées de gaz sur des sites industriels.L’ONERA a conduit des mesures par lidar et imagerie spectralede panaches de CH4 et de CO2. Différents prototypes réaliséspar l’ONERA ont été déployés : caméra multispectralecryogénique de laboratoire SIM-ONE et son prototypepréindustriel SIMAGAZ ; le lidar multi-espèces GAZL ; le lidarVEGA CH4-vent ; ainsi que deux instruments imageurshyperspectraux (TELOPS) couplés à un outil logiciel ONERA(IMGSPEC) de quantification temps réel pour des applicationsau sol et en aéroporté.Les résultats de l’ONERA et de TOTAL, impliquant plus de 100lâchers de gaz, sont un véritable succès : monitoring en tempsréel et quantification massique pour l’imagerie hyperspectraleet multispectrale, localisation de panache et quantification enpost-traitement pour les systèmes lidars. Le transfert descompétences ONERA vers l’industrie est d’ores et déjà lancétant pour les logiciels développés – IMGSPEC – que pour lesconcepts instrumentaux innovants – Caméra SIMAGAZ, lidarVEGA et lidar GAZL.

180 familles de brevets

160 logiciels déposés

350 enveloppes Soleaudéposées

e S S a I M a G e

En 2018, le dispositif IMPULSION a été mis enplace : il s’agit d’accompagner les ingénieurs-chercheurs de l’ONERA désireux de créer leurstart-up à partir d’une technologie qu’ils ont miseau point. Deux projets sont en cours de matura-tion, et devraient déboucher en 2019. Autre fait marquant : dans le cadre du programmeLab2Biz, une innovation développée par un cher-cheur ONERA afin de substituer les sondes Pitotactuelles par un dispositif plasma a été sélec-tionnée par les étudiants d’un MBA d’HEC commesupport à un projet de création d’entreprise.

leoSpheRe LEOSPHERE, PME innovante dans ledomaine des lidars, est un belexemple de PME que l’ONERA aaccompagnée depuis sa création il y a15 ans : contrat de licence signé en2006, premiers succès commerciauxdans l’éolien à partir de 2007 et enmétéo aéroportuaire en 2010, et,en 2018, nouvelles perspectives dedéveloppement au sein du groupefinlandais VAISALA, numéro unmondial de la mesureenvironnementale et industrielle.

FlYInG whaleSLancée en 2013, la PME Flying Whalesdéveloppe le programmeaéronautique de dirigeable LCA60T(Large Capacity Airship 60 tons), pourle transport à bas coûts et de point àpoint de charges lourdes ouvolumineuses. L’ONERA et Flying Whalescollaborent activement pour mettreau point ce géant des airs :l’ONERA intervient dans denombreux domaines tels que lesétudes système, la dynamique du vol,l’aérodynamique ou encore lesconditions environnementales.

MoRphée +La jeune pousse créée en 2018propose un produit innovant(détecteur de chute et suiviactimétrique en temps réel durésident en EHPAD tout en préservantsa vie privée) issu de technologiesradar maîtrisées par l’ONERA.Ce projet a pu se concrétiser grâce àun financement de la phase dematuration par la SATT Paris Saclay,à partir d’une proposition ONERAsoumise en 2015. Le produit est encours d’expérimentation dans desétablissements essonniens.

total : détection et quantification de méthane et de dioxyde de carbone par moyens optiques

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la banque européenne d’investissement a accordé un prêt exceptionnel de 47 millionsd’euros à l’oneRa pour financer le plan atp, dans le but de remettre à niveau certains

éléments de ses souffleries, mais aussi de les préparer pour accompagner lesdéveloppements des aéronefs du futur. portant sur huit souffleries reconnues commestratégiques, l’octroi de ce prêt est un gage fort de soutien : il prouve le caractère essentielpour la France de posséder des souffleries de très grande taille, pour les systèmes d’armesdu futur et pour le soutien aux marchés d’exportation d’armement pour le maintien d’uneindustrie aéronautique leader mondial.

S o u F F l e R I e S

un soutien financier inédit pourmoderniser les souffleries

Validé dans son principe de financement au cours du conseild’administration de l’ONERA du 21 septembre 2018, le plan ATPa pour ambition de permettre à la DGA, aux industriels et auxchercheurs de l'ONERA de répondre aux défis des futures confi-gurations d’aéronefs et de rendre plus performants les pro-grammes. D’un montant de 47 M€, hors production immobili-sée, il se déroule sur six ans.Il représente une remise à niveau des installations lui permettantde maintenir son activité à long terme. Mais il voit plus loin :il s’agit d’une occasion unique de développements techniquesmajeurs pour l’avenir. En effet, il participe à la préparation de lamétrologie du futur pour les essais en soufflerie, qui devront êtrecapables d’évaluer finement des concepts qui :

• feront gagner en consommation de carburant (moteurs« enterrés », « open-rotor », UHBR (Ultra High By Pass Ratio :moteur à très haut taux de dilution), contrôle des instabilitéssur les ailes…) ;

• permettront de gagner en discrétion (emports en soute,masquage entrée d’air et tuyère, vol sans gouvernes…) ;

• permettront d’augmenter les vitesses de vol (missiles) ;

• seront à l’origine d’appareils plus compétitifs avec des formesoptimisées sur un marché mondialisé.

Les grandes souffleries de l’ONERA y gagneront ainsi endisponibilité, réactivité, productivité et qualité.

Vingt-six projets d’envergureCes 26 projets concernent les souffleries S1MA, S2MA et S3MAde Modane, et la soufflerie F1 du Fauga, ainsi que les souffle-ries spécialisées : BD2 (poussée des tuyères), S4B (calibrationdes turbofan propulsor simulator) et S4A (très haut nombrede Mach, pour le spatial et la défense) à Modane. Des effetsrebonds sont attendus sur les autres souffleries qui bénéficie-ront, à terme, des avancées techniques développées dans lecadre du plan ATP.

Zoom sur la modernisation de la grande soufflerie de Modane S1MaDe nouveaux ventilateurs pour S1Ma

Grâce à un travail de conception et de fabrication de près de douze ans, et au soutien financierde la DGAC, les deux ventilateurs contrarotatifs (pales et moyeux) de quinze mètres de diamètreont été changés. C’est une première depuis sa mise en service, en 1952. Le bilan est très positif,avec un bon comportement mécanique et des résultats en opération très satisfaisants.

RaMSeS : réduire le bruit pour la prochaine génération d’avion

Le projet RAMSES (revêtements acoustiques pour les mesures en souffleries) s’inscrit dans lecadre des objectifs fixés par l’ACARE* de réduire le bruit perçu de 50 % d’ici 2020. D’un montantde 3,85 millions d’euros et d’une durée de 48 mois, il est financé par la DGAC. Il vise à doter lagrande soufflerie S1MA d’une véritable capacité de mesures aéro-acoustiques et d’y effectuerainsi des recherches sur la réduction du bruit des avions sur l’ensemble du domaine de vol.

FutuR S1 : adapter S1Ma aux futurs essais de motorisation type uhbR

De nouvelles configurations motrices, telles que les moteurs à très haut taux de dilution, serontétudiées dans la soufflerie S1MA, tirant ainsi parti de sa grande taille. Le projet FUTUR S1 a pourbut de préparer la soufflerie S1MA à recevoir des maquettes et bancs d’essai capables desimuler le comportement de ces nouvelles configurations de moteurs. À hauteur de six millionsd’euros, il est financé à 50 % par le plan ATP et à 50 % par la DGAC.

* Advisory Council for Aeronautics Research in Europe

Le centre ONERAdu Fauga-Mauzac

Les nouveaux ventilateurs de S1MA, à Modane

leS SouFFleRIeS, InDISpenSableSau pRoCeSSuS D’ InnoVatIon

Les essais dans les grandes souffleries sont nécessaireslorsque les outils mathématiques de simulation deviennentinsuffisants. C’est le cas pour optimiser l’aérodynamique lorsde la phase de conception d’un nouvel aéronef ou explorerdes concepts futurs et relever des challenges scientifiques decompréhension des phénomènes aérodynamiques. Enfin, lasécurisation de phases de vol particulièrement critiques faitappel aux essais de validation en souffleries.

en 2018, l’oneRa a effectué1 533 heures d’essais en soufflerie

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S I M u l a t I o n n u M é R I Q u e

le code CeDRe est la plateforme multiphysiquepour l’énergétique et la propulsion de l’oneRa.Il est utilisé par MbDa, arianeGroup, Safran aircraft

engines et la DGa, ainsi que par les chercheurs de l’oneRa pour leursrecherches propres (études et thèses).

l’année 2018 a célébré le troisième anniversairede l’accord airbus-Safran-oneRa autour du logicielelsa et a été particulièrement florissante pour son

développement. Ces avancées exceptionnelles assurent une placeimportante pour elsa dans la compétition mondiale autour des codes CFD.

transferts thermiques dans les chambres decombustion de moteur-fuséeDans le cadre des travaux menés avec le CNES sur les transfertsthermiques dans les chambres de combustion de moteur-fusée,l'évaluation de méthodes de résolution instationnaire – dédiées à larestitution des flux de chaleur – a permis d'obtenir des niveaux detempérature et de flux en parois en bon accord avec les niveauxexpérimentaux mesurés sur le banc MASCOTTE de l'ONERA. Chaquephysique étant traitée par un solveur dédié, ce calcul fait intervenirun couplage entre le solveur CHARME, pour la phase gazeuse, et lesolveur SPIREE, pour les gouttelettes d'oxygène liquide.

Des calculs de haute performanceL’efficacité du code a été grandement améliorée grâce à la mise en place d’une

solution d’architecture innovante. Les gains démontrés sur un éventail importantde cas tests, y compris industriels, sont de l’ordre de 3, en maillage structuré, à 7, enmaillage non structuré. Ils se comptent aussi en automatisation de l’obtention du codelinéarisé et adjoint. Ces avancées remarquables ainsi que de premières démonstrationsde génération automatique du code direct placent elsA en très bonne position dans lacourse pour la CFD du futur.

ambiance acoustique au décollage deslanceurs spatiauxDans le cadre des travaux de R&T menés avec le CNES sur l'ambianceacoustique au décollage des lanceurs spatiaux, la simulation numé-rique permet d'estimer les niveaux de bruit auxquels le lanceur et lesstructures du pas de tir sont exposés. Le bruit généré par un jetsupersonique à Mach 3.1 est ici reproduit par l’utilisation coupléedu solveur CHARME de CEDRE – pour la simulation des sources acous-tiques en champ proche – et du code SPACE – pour la propagationacoustique non linéaire en champ lointain. Les résultats pourront êtrecomparés aux mesures réalisées au banc MARTEL.

prévision dessuies dans leschambres decombustion demoteursaéronautiques Afin de répondre efficace-ment au durcissementdes normes sur les émis-sions de suies en sortiemoteur, un effort particu-lier a été réalisé depuisquelques années sur lamodélisation de ces pol-luants dans les chambres

de combustion. Ainsi, en couplant le solveur CHARME– prenant en charge l’écoulement gazeux multi-espècesdans la chambre et intégrant une modélisation détailléedes mécanismes chimiques – avec le solveur SPARTEpour les particules de suies solides, des résultats en trèsbon accord avec l’expérience ont été obtenus sur laconfiguration FIRST du DLR.

les codes de calcul de l’oneRa continuent de compter

Simulationsde géométries complexesLa capacité de simulation en maillage hybridea été renforcée par son extension aux écoule-ments bas Mach et aux écoulements insta-tionnaires. Les travaux liés à la stratégie parintersection de maillages réalisés dansCassiopée se poursuivent et ont déjà montréleur bénéfice, en particulier pour les simula-tions sur maillages quelconques. Par ailleurs,la méthode des IBC (Immersed BoundaryConditions), permettant de s’affranchir d’unepartie du maillage, s’est révélée être un outilpratique. Des démonstrations ont été faites parexemple pour la simulation de l'aérodyna-mique d'un rotor d'hélicoptère volant en milieuconfiné dans une cour, ou encore à proximitéd'un immeuble, l’environnement externe étantmodélisé par IBC.

Modélisation de la turbulence et de la transitionL’utilisation de modèles avancés de turbulence avec fermetures non linéaires a apportédes progrès sensibles pour la simulation d’écoulements secondaires. La méthode desparaboles ainsi que l’approche par énergie cinétique laminaire ont été intégrées au logi-ciel et renforcent un éventail déjà très large en matière de prévision de la transition lami-naire/turbulent. La première apporte des solutions de grande qualité pour des applicationsd'intérêt pour les avionneurs et la seconde permet d'améliorer les prévisions des écou-lements dans les turbomachines.

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Grâce à sa notoriété acquise par l’excellence de ses travaux et par son implication dans les projets européens majeurs, l’ONERA interagitavec de multiples types de partenaires publics et privés européens. L’ONERA est d’ailleurs impliqué aussi bien dans les domaines civilsque de défense. En 2018, l'ONERA a justement conduit, au sein de l’EREA, la rédaction d'un position paper sur une thématique transverse,la sureté aérienne, destiné à proposer des éléments clés à la Commission européenne pour l'élaboration du prochain programme plu-riannuel de recherche. L'EREA, dont l’ONERA est membre, a aussi été invité à rejoindre le groupe SAGAS (Stakeholders' Advisory Groupon Aviation Security), qui a pour mission de conseiller la commission sur les lois existantes et à venir, ainsi que sur les initiatives politiques.

Mapping des interactionsentre l'ONERA et sesdifférents partenaireseuropéens (universitéset écoles de 3e cycle,organisations étatiques,organismes derecherche et entreprisesprivées).

un acteur clé en europeI n t e R n a t I o n a l

ESPACEL’ONERA a vu trois de ses projets dans le domaine spatialacceptés lors de l’appel H2020-SPACE-2018-2020, pour unmontant total de subventions de plus de 1,6 M€ :

h2020 leMon (Lidar Emitter and airborne Multispeciesgreenhouse gases Observation iNstrument), coordonné parl'ONERA, sur le développement d'un lidar à absorption diffé-rentielle aéroporté, pour le sondage de la vapeur d'eauet des gaz à effet de serre, et sur la maturation pour lespatial de sous-systèmes critiques. Les partenaires sont :Fraunhofer, CNRS, KTH, SpaceTech, UiB, Innolas et L-up.La subvention, pour ce projet de 48 mois, s'élève à plus de3,3 M€ pour l'ensemble du consortium.

pulSaR, qui vise à développer les technologies nécessairespour réaliser en orbite un assemblage d'une très grande struc-ture par un système robotisé autonome, sur une durée de deuxans, avec huit partenaires. L'ONERA travaillera sur la spécifi-cation système, et sera en charge du développement du simu-lateur et des contrôleurs d'attitudes des satellites.

eFeSto (European Flexible hEat Shields: advanced TPSdesign and tests for future in-Orbit demonstration) : projet detrois ans avec six partenaires, vise à doter l’Europe du conceptinnovant de bouclier de protection thermique déployable etgonflable. Le principe : projeter des cargos de plus de deuxtonnes sur la surface martienne, en préalable aux missionshabitées, et récupérer les étages supérieurs de lanceurs dansle cadre d’une politique de réduction des débris orbitaux.L'ONERA évaluera, par simulation, les contraintes aérother-modynamiques sur ce bouclier et analysera la dégradation descomposites constituant la paroi.

Le projet européen H2020 VeRtIGo (VERy high ThroughputSatellite-Ground Optical Link), coordonné par Thales AleniaSpace, vise la validation des briques technologiques néces-saires à l'émergence des liens satellite/sol très haut débit.L'ONERA apportera son expertise du canal de propagation etdes méthodes de correction de ses effets. Les développementstechnologiques seront validés dans le cadre d'une expéri-mentation de lien optique longue distance en conditions repré-sentatives : l'ONERA fournira le segment sol élaboré. Lesinteractions avec les huit autres partenaires européenspermettront de consolider la compréhension du besoin etviendront alimenter les développements menés sur le sujetdans le cadre du projet ONERA PARASOLS.

AÉRONAUTIQUEDans le domaine du givre, pour lequel l’ONERA est référenten Europe : il a développé une nouvelle génération d’outilsnumériques, plus précis et facilement interopérables avecd’autres codes.

En 2018, il est impliqué dans tous les projets H2020 sélec-tionnés sur cette thématique :

MuSIC-haIC, qu’il coordonne, sur le développement de mo-dèles 3D pour le givrage en conditions cristaux ;

SenS4ICe, sur les technologies innovantes de détection de givre ;

ICe-GeneSIS, sur la modélisation du givrage en conditionsneige et dégivrage ; ce projet sera soutenu par la constructionde la soufflerie givrante, financée par la DGAC* (coordinationAirbus).

* Direction générale de l’aviation civile

OPTIMISATION MULTIDISCIPLINAIRELe projet européen H2020 MaDeleIne*, de 5,8 M€,coordonné par l’ONERA et lancé en 2018, vise à démontrer lesbénéfices des techniques MDO (MultiDisciplinary Optimization)basées sur l’approche adjointe pour la conception des confi-gurations industrielles civiles. Ce projet, d’une durée de troisans, implique quinze partenaires. En plus de la coordinationdu projet, l’ONERA,expert de longue date sur le sujet, amélio-rera les méthodes de résolution du système adjoint, l’optimi-sation aérostructure d’une voilure d’avion civil, la mise en placed’un adjoint aéroacoustique et son application à une configu-ration d’hélice isolée.

* Multidisciplinary ADjoint-based Enablers for LArge-scale INdustrial dEsign inaeronautics

Q u e l Q u e S e X e M p l e S D e p R o J e t S e u R o p é e n S

la multiplicité des disciplines étudiées par l’oneRa le place naturellementdans nombre de projets européens. Mais, au-delà, il est au cœur d’un réseauà l’échelle européenne et représente un soutien pour les états.

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L’ONERA est aujourd’hui le premier partenaire étranger de laNASA aéronautique. Amorcée en 1972 avec des travaux surl’aéroélasticité des hélicoptères, la coopération porte depuissur des thèmes variés  : matériaux et structures, aérodyna-mique, facteurs humains, givrage, gestion du trafic aérien, ré-duction du bruit…

bRuIt aéRonautIQue

bang supersonique

La NASA et l'ONERA ont signé, en 2018, un partenariat de re-cherche sur le bang supersonique : il s’inscrit dans le prolon-gement d’une coopération sur les recherches d’atténuationdu bruit et sur l'aviation supersonique.

Simulation pour la prévision du bruit d'un jet supersoniquegrâce au code ONERA CEDRE

Liners acoustiques

L’ONERA et la NASA échangent activement sur la réduction dubruit de soufflante. Comment ? En tapissant la nacelle desmoteurs de ces matériaux absorbants, appelés liners acous-tiques, dont il faut d’abord analyser les propriétés acous-tiques. L’ONERA et la NASA arbitrent conjointement cettequestion. La modélisation du phénomène consolidera les mo-dèles physiques des chaînes de simulation numériques d’es-timation des nuisances sonores sur des configurations demoteurs, dans lesquels les ondes acoustiques se propagentsimultanément dans toutes les directions.

GIVRe

Fin mai 2018, le président de l’ONERA et des membres de ladirection ont répondu à l’invitation de la NASA dans un dou-ble objectif : réaffirmer l’importance d’un partenariat histo-rique dans un contexte géopolitique en pleine évolution etsigner le renouvellement pour deux ans de l’accord de coo-pération sur le givre. Cette même année, l’ONERA a d’ailleurspoursuivi sa collaboration avec la NASA sur le projetSUNSET2 sur l’étude des dégradations dues au givre deperformances aérodynamiques d’une aile en flèche. Une se-conde campagne d’essais a eu lieu dans la soufflerie F1 duFauga-Mauzac, et des calculs de formes de dépôt de givre ontété réalisés avec le code 3D de l’ONERA, puis comparés à desrésultats de calcul NASA.

aCCéléRoMétRIe SpatIale

La NASA a renouvelé sa confiance à l’ONERA : les accéléro-mètres Super Star renouvelés par l’ONERA au JPL de la NASApermettent de mesurer le freinage dû à l’atmosphère rési-duelle en orbite basse. La connaissance de cette traînéeparasite est la garantie de la précision des mesures gravimé-triques de la mission.

l’oneRa dans le monde en 2018

I n t e R n a t I o n a l

JAPON : PARTENARIAT « MATÉRIAUX »ENTRE L’ONERA ET LETOKYO INSTITUTE OFTECHNOLOGYIl s’agit d’un accord avec l’une des plus prestigieuses univer-sités japonaises. Il prévoit des échanges de chercheurs et destagiaires dans le domaine des matériaux, et plus particuliè-rement l’envoi d’étudiants du TITECH à l’ONERA dans le cadrede leur stage de fin d’études. Des séminaires ont déjà égale-ment été organisés.

RUSSIE : CENTENAIRE DU TSAGI À MOSCOUBruno Sainjon a remis le prix biennal Denis Maugars à une équipe franco-russe de jeunes chercheurs. Une façon de fêter la pé-rennité de cette coopération sur l’aérodynamique des avions civils, lancée il y a 53 ans. Décerné tous les deux ans à une équipede jeunes chercheurs (moins de 35 ans), il a pour but de reconnaître un projet de recherche conjoint innovant. En 2018, le projetsélectionné proposait un concept innovant de parois constituées de résonateurs non périodiques capables d’absorber différentesfréquences pour tapisser les nacelles de moteurs.

LES SOUFFLERIES DE L’ONERARÉPUTÉES DANS LE MONDE ENTIERLes essais en soufflerie constituent un savoir-faire très spéci-fique de l'ONERA. Longtemps réservée aux seuls acteursfrançais de l'aéronautique, cette compétence, très recher-chée, fait désormais l'objet de contrats avec des clientsétrangers. En effet, pour chaque nouvel essai, l’ONERA ap-préhende le contexte du projet et définit la métrologie adap-tée, avant de fournir les données d'essais au client.

SINGAPOUR : UNE ÉTAPE À L’ONERAINCONTOURNABLE POUR LES HAUTSDIGNITAIRES SINGAPOURIENS En 2018, le ministre de la Défense de Singapour, NG Eng Hen,en voyage officiel en France, en a profité pour visiter l’ONERA,tout comme NEO Kian Hong, Permanent Secretary (DefenceDevelopment) singapourien. Cela fait maintenant vingt ansque l’ONERA et Singapour multiplient les échanges, un res-sourcement d’idées nouvelles venues d’un pays particulière-ment dynamique, et un transfert de savoir-faire de pointepour Singapour. La création du laboratoire franco-singapouriensur les radars, SONDRA, en 2004, en est le meilleur exemple.

ÉTATS-UNIS : LA NASA ET L’ONERA, UNE COLLABORATION RICHE ET DURABLE

une part importante des activités de l’oneRa se joue hors de nos frontières, et mêmehors europe. en croissance constante, cette activité à l’international comprend laparticipation à des projets techniques, des coopérations bilatérales scientifiques

ou encore des actions de lobbying. en cinq ans, les prises de commande à l’internationalont atteint 47,6 M€ pour l’asie, 10,3 M€ pour les états-unis et 61,2 M€ pour l’europe. en 2018, les contrats avec un partenaire étranger représentaient 30,4 M€, un chiffre biensupérieur à la moyenne des cinq dernières années (132 M€). un signe évident del’excellence scientifique de l’oneRa, reconnue dans le monde entier, mais aussi d’unrayonnement à l’international.

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Tous les grands programmes aérospatiaux civils et militairesen France et en Europe portent une part de l’ADN de l’ONERA :

Ariane, Airbus, Falcon, Rafale, missiles,hélicoptères, moteurs, radars…

A v i o n s

H é l i c o p t è r e s

P r o p u l s i o n d e s a é r o n e f s

T r a n s p o r t s p a t i a l

S y s t è m e s o r b i t a u x

M i s s i l e s

D r o n e s

S y s t è m e s d e d é f e n s e

S é c u r i t é

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