Moteurs d'avions commerciaux : presentation du marché

Parlé des hautes technologies utilisées dans l'aéronautique, c'est evidemment parlé des moteurs d'avions. Interessons nous à ce marché particulier.

Concevoir et fabriquer un moteur sur un avion commercial moderne requiert d'enormes capacités d'ingenierie et d'importants savoirs sur les materiaux et les procédés de fabrication associés. Il faut egalement une tres longue experience sur les cycles de production de pièce, l'assemblage et la maintenance des moteurs en operations. L'investissement dans le developpement d'un nouveau moteur signifie un engagement sur le long terme (30 à 50 ans) pour couvrir toute la durée de vie d'un programme. Il necessite egalement beaucoup de capitaux bien en amont du programme pour financer les travaux de recherche, l'acquisition de nouveaux moyens de production et d'assemblage et le cas echeant l'ouverture de nouvelles usines et centres de maintenance.

Tout cela pour un marché - cyclique - relativement petit si l'on retient le nombre annuel de prises de commandes et livraisons. Le volume ne depasse pas quelques milliers d'unités par an; là où d'autres industries manufacturières livrent plusieurs millions d'unités (l'automobile).

Les principaux acteurs du marché se repartissent dans les categories suivantes:
-les motoristes  (principalement CFM - JV entre Safran et GE; Rolls Royce et Pratt&Whitney)
-les compagnies aériennes qui selectionnent, quand cela est proposé par l'avionneur, le type de moteur qui equipe ses avions. Airbus et Boeing décident de proposer ou non plusieurs motorisations. L'A320Neo vole soit avec des moteurs Leap de CFM soit avec des moteurs P&W.Boeing , lui, impose le moteur Leap 1B sur son nouveau 737Max.
-Les réparateurs et centres de maintenances gèrent la vie des moteurs en operations. Ils sont agrées par le motoriste pour effectuer des travaux sur les moteurs selon les exigences des autorités de regulation et de l'OEM.

Le moteur d'avions se compose generalement de trois blocs remplissant les fonctions d'admission, de compression, de combustion et d'echappement du flux d'air. Pour s'en acquitter, des modules ont été developpés et perfectionnés avec le temps: souflante, compresseurs, chambre et turbines pour le flux primaire. Le flux secondaire qui assure 90% de la poussée  est encadré par la nacelle. Le flux primaire etant fortement comprimé, des materiaux variés ( nickel, titane, composites ....) interviennent pour supporter les differents etats de pression et de temperature. Il faut également atteindre les exigences des avionneurs et des autorités de certification. Dans les dernières generations de moteur, le composite occupe une place aux cotés de l'Inconel, du titane et autres alliages. Pour le programme Leap, SAFRAN a developpé un partenariat avec Albany pour la production de pièces composites à Rochester (US), Commercy (France) et prochainement au Mexique.

Ainsi, le savoir sur les materiaux nobles et la connaissance de leurs lois de comportement sont strategiques pour toute entreprise qui souhaite entrer (ou se maintenir) sur le marché des moteurs d'avions.

Les moteurs d'avions sont par essence amenés à fonctionner dans des environnements très variés à travers le monde  (humidité, sable, neige, temperature...) et à des altitudes maximales de 10-12000 metres. Les clients des motoristes se trouvent aux quatres coins de la planète. Les constructeurs ont mis en place une logistique mondiale pour la distribution de pièces et de services de maintenance. Un motoriste se fait jugé sur la qualité de son support par les compagnies. Un des impératifs de ces derniers : limiter au maximum les immobilisations au sol de leurs appareils. L'indicateur suivi est le dispatch reliability. Il en découle un système extremement developpé de support. Il s'agit d'activités lucratives et cela renforce le brand du constructeur si le support excelle.

La promotion des moteurs d'avions se fait au travers des salons aeronautiques, des evenements MRO et des differents roadshow organisés par le motoriste. Rien de trop original sur ce point.

En parallele de tout cela, il est facilement comprehensible que seuls les entreprises avec une forte culture technique et de support sont capables de jouer sur ce marché. A ce titre, il s'agit d'un marché  stable avec peu de grands mouvements. Seuls les chinois montrent une grande ambition dans ce domaine mais, comme dit plus haut, les prerequis sont nombreux pour esperer être crédible et vendre ses moteurs partout dans le monde. De plus la vente de moteurs -comme celle d'avions- s'accompagne d'une offre de financement que seuls quelques pays peuvent proposer.

Surle volet de la revolution numerique et internet, certains fonctionnements du marché sont boulversés (continuité numerique de la conception à l'assemblage, redifinition de la supply chain et de la logistique, data analytics....)

La strategie de pricing dépend de paramètres assez clairement identifiés : peu de moteurs produits issus de 3-4 constructeurs qui negocient l'exclusivité ou non de leur equipement sur un programme avion Airbus et Boeing. La vente se réalise encore au moteur et pas encore au contrat d'heure de vol. Les contrats de support sont de différentes natures et ont adoptés pour certains la maintenance à l'heure de vol.
L'arrivée de Pratt&Whitney a bousculé CFM sur les programmes Neo d'Airbus. Le groupe americain a adopté la posture classique du challenger qui souhaite gagner des parts de marché : discount sur volume, offres support enrichies, etc...

Le marché des moteurs d'avions est stable et cyclique. Les mouvements de concurrence se retrouvent principalement sur la partie support apres vente. Sur la partie, conception et fabrication de moteurs, les chinois veulent massivement investir pour se constituer un champion national.
Un groupe comme SAFRAN s'organise quant à lui à l'echelle mondiale pour sa propre organisation dans l'ingenerie (France, USA, offshore), dans la production (France, USA, Mexique, Chine) et dans l'assemblage (deux lignes à Villaroche et à Cincinatti).

Rolls Royce  a deja nettement plus externalisé de nombreuses fonctions de la production de moteurs, s'est positionné sur les moteurs forte puissance mais questionne en ce moment ce modèle. Il est absent du segment des moteurs d'avions court et moyens courriers, qui represente le gros volume du marché.

GENERAL ELECTRIC, enfin, possede une implantation americaine solide (avec d'importants moyens de tests) et joue la carte joint venture CFM avec SAFRAN et solo pour les MFP .

Pour plus de details: contact.flyteam @ gmail.com (sans les espaces)

SAFRAN / ZODIAC : OPA hostile à l'étude ?

Troisième épisode dans le rapprochement entre les deux grands équipementiers français ZODIAC et SAFRAN. SAFRAN a évoqué la possibilité de lancer une OPA hostile pour racheter ZODIAC.

De coup, l’Autorité des Marchés Financiers a demandé à SAFRAN de préciser ses intentions : "Suite aux différentes publications intervenues au cours des dernières semaines et aux nouvelles déclarations reprises dans la presse, selon lesquelles la société SAFRAN pourrait déposer un projet d'offre publique visant les titres de la société Zodiac Aerospace, l'AMF a demandé à la société SAFRAN de publier, au plus tard vendredi 19 novembre avant Bourse, un communiqué afin d'informer le public de ses intentions". L’intervention de l'AMF faisait suite aux déclarations du président du directoire de SAFRAN Jean-Paul Herteman, qui a déclaré au salon de Zhuhai, qu'il y avait pour la société la possibilité théorique de faire une OPA hostile.

De son côté, ZODIAC réaffirme son hostilité à un rapprochement avec SAFRAN.

Stratégie industrielle : SAFRAN augmente sa pression sur ZODIAC

Second épisode dans le rapprochement entre les deux grands équipementiers français ZODIAC et SAFRAN. SAFRAN prépare une offre pour racheter ZODIAC après avoir démarché les actionnaires majoritaires de la société. ZODIAC réalise près de 50% de son CA dans l'aménagement de cabines, 25% dans les équipements de sécurité, et le reste dans les systèmes électroniques.

SAFRAN avait déjà manifesté son vif intérêt début juillet en envoyant un document cadre de stratégie industrielle au Président du Conseil de Surveillance, Mr Didier Domange, représentant que la famille éponyme qui détient plus de 10% du capital de ZODIAC.

Au début de l’été, la réaction de ZODIAC avait été ferme : « Nous n'avons pas besoin de partenaire » selon Olivier Zarrouati, Président du Directoire de ZODIAC. Les propos de la Direction de l’équipementier étaient alors limpides. La Direction réfutait l’argument de SAFRAN concernant la nécessaire taille critique à atteindre dans un monde global. « La taille critique se mesure métier par métier, et pas dans la globalité. Quant à cette notion d'offre globale, c'est une fausse bonne idée que j'entends depuis longtemps, mais qui n'a jamais été démontrée. Pourquoi ? Parce que les acheteurs des avionneurs finissent toujours par saucissonner leurs appels d'offres ».

L’autre constat de ZODIAC n’était pas flatteur : « SAFRAN n'a pas démontré dans le passé sa capacité à intégrer des sociétés de cultures différentes ».

Enfin ZODIAC pointait les contradictions industrielles puisque la société est engagée dans un partenariat avec Hamilton Sundstrand, concurrent direct de SAFRAN sur certains métiers, et qui a accompagné ZODIAC sur les marchés de l'A350, l'A380 ou encore le Boeing Dreamliner 787.

SAFRAN peaufinerait son dossier pour s'offrir ZODIAC ce qui permet au titre Zodiac Aerospace de s'envoler depuis début juillet. SAFRAN sort donc la planche à billet pour convaincre les actionnaires d’accepter une prime de 30 à 40% par rapport au cours actuel de l’action.

SAFRAN poursuit donc son redéploiement industriel. Déjà fin 2009, Snecma, filiale de SAFRAN, s’est engagé avec sa marque CFM International (JV de Snecma avec GE) au côté de la COMAC chinoise en annonçant la sélection du moteur LEAP-X1C comme système propulsif unique pour le nouvel avion chinois C919, concurrent direct de l’A320. Ce partenariat déplait fortement à l’état major d’Airbus qui augmente sa pression sur ses sous traitants concernant la Chine pour ralentir le développement du concurrent chinois.

L’organigramme du groupe SAFRAN au 31 décembre 2009 :

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MISE à JOUR 31 aout 2010 - Communiqué de SAFRAN :

"A la suite des informations parues dans la presse ce jour, Safran tient à rappeler les termes de sa communication du 11 juillet 2010 et indique que le Groupe n’est pas en phase de préparation d’une offre sur Zodiac.

Safran précise qu’en tout état de cause aucun élément nouveau n’est intervenu depuis son communiqué précédent. Le Groupe demeure convaincu de l’intérêt industriel et stratégique d’un rapprochement pour toutes les parties prenantes."

Un A380 vole au kérosène de synthèse: focus sur ces carburants de synthèse

Après l’article sur les essais menés par Boeing pour embarquer une pile à combustible sur un avion, nous nous devions de faire un bref état des lieux sur les développements en cours pour pallier la baisse de production du pétrole ; car s’il est intéressant de faire voler grâce à l’hydrogène un avion cette solution n’est pas encore applicable aux avions de transport commerciaux.

Ces appareils font en revanche l’objet d’études en vue de les faire voler avec des kérosènes synthétiques qui sont déjà une réalité et ce depuis bien longtemps.

Ainsi récemment non seulement l’USAF a fait voler un bombardier B52H avec du kérosène synthétique, mais Airbus a aussi mené des tests en faisant voler un A380 avec un mélange de kérosène classique issu du pétrole par distillation et du kérosène synthétique issu d’une manipulation chimique GTL (Gas To Liquid) à hauteur de 40% dans le mélange. L’exploit ne revient pas qu’à Airbus, mais aussi à Rolls-Royce dont un des réacteurs TRENT 900 à pu fonctionner avec un tel mélange durant un voyage entre Filton-Angleterre et Toulouse en France.

Cette expérience est encourageante, mais il faut la relativiser : d’une part, seul un des quatre réacteurs a fonctionné avec ce mélange (en effet l’A380 a cette particularité technique de disposer de réservoirs séparés pour chacun de ses réacteurs) ; d’autre part ce kérosène de synthèse n’est pas répandu et sa réalisation-plus complexe que la classique distillation- doit être assez couteuse.

Par ailleurs la compagnie Virgin Atlantic de Richard Branson a fait voler un Boeing B747-400 avec un mélange de kérosène classique et d’agrocarburant entre Londres et Amsterdam (voir l’article).

En revanche, le B52H de l’USAF qui avait volé avec du kérosène de synthèse avait utilisé non pas du GTL, mais avec du SynJet F.T. mélangé avec du kérosène. Ce kérosène SynJet résulte lui d’une réaction chimique du charbon solide pour donner du carburant liquide CTL. Cette solution était pratiquée par les allemands (procédé Fischer-Tropsch) pendant la seconde guerre mondiale pour pallier au manque de pétrole, mais aussi par l’Afrique du Sud depuis l’apartheid. Aujourd’hui 30% des carburants de ce pays sont issus d’un tel procédé.

Point important à relativiser : la synthèse GTL ou CTL n’apportent pas de gain écologique immédiat. Le GTL rejette seulement moins de particules imbrulées et de souffre mais tout autant de CO2 ; quand à la synthèse CTL elle produit durant son processus beaucoup de CO2 !

Pour comprendre tous les types de carburants de synthèse qui existent, voici un petit récapitulatif :

Quelles sont les étapes générales de ces procédés pour fabriquer des carburants utiles ? A partir de la matière première à disposition (charbon, gaz naturel, biomasse valorisée) il y a 3 étapes :



Les deux premières étapes font appel à des méthodes différentes selon la matière première utilisée dont voici un explicatif :

* Le procédé Bergius consiste à fabriquer du kérosène en faisant réagir du charbon avec de l’hydrogène à 450°C et sous haute pression, en présence d’un catalyseur.

* Le procédé Fischer-Tropsch consiste à fabriquer un gaz à partir du charbon lequel est retransformé en carburant liquide, ou à partir de gaz naturel directement.

* Le procédé Karrick permet de transformer du lignite en carburant via carbonisation à basse température.

Aujourd’hui il y a quatre grandes filières :




Qui est présent sur ce marché (bref tour d’horizon) ?

* D’abord il y a les compagnies sud-africaines SASOL et PETRO SA qui produisent des carburants de synthèse à partir du charbon (filière CTL). SASOL produit en Afrique du Sud du carburant de synthèse à partir du charbon (filière CTL) et de nombreux avions volent déjà avec un mélange de kérosène de synthèse CTL-kérosène classique. Cette compagnie, avec SHELL sont engagés en partenariat pour la construction d’usines de production de carburants de synthèse à partir du charbon filière CTL en Chine, laquelle dispose de grandes réserves de charbon.

* SHELL produit aussi des carburants de synthèse à partir de gaz naturel (filière GTL), c’est cette compagnie qui a fournit le mélange à Airbus pour le vol de l’A380.

* QATAR PETROLEUM (QP) apparaît dans cette technologie comme un acteur de taille ayant une stratégie d’essor affichée pour les carburants de synthèse, surtout dans la filière GTL : la compagnie qatarie a signé des accords de coopération avec SHELL, EXXONMOBIL, CHEVRON et SASOL. Le Qatar profite de ses réserves en pétrole mais aussi de ses immenses réserves en gaz naturel : le but est de trouver les applications utiles à ce gaz. Or avec l’augmentation continue du prix du baril de pétrole, la filière GTL deviendra intéressante à terme ; le Qatar veut donc occuper la place dominante sur ce marché à venir et développer son expertise technique.

Ainsi l’on peut citer la Joint-venture entre QP (51%) et SASOL (49%) : Oryx GTL qui produit 34,000 barils par jours. Le procédé utilisé est particulier : il s’agit du SPD (Sasol Slurry phase Distillation).

Une société commune a été créée entre SHELL et QP autour du projet Pearl GTL au Qatar pour un objectif de 140,000 barils/jours de GTL. SHELL développe aussi le projet de production GTL à BINTULU en Malaisie (procédé Fischer-Tropsch) pour une production de 14,700 barils/jours. Alors on le voit , SHELL parie aussi sur la filière GTL pour les carburants de synthèse, d’où sa coopération avec Airbus relatée ci-avant.

* CHEVRON développe aussi des carburants de synthèse dans la filière GTL comme ne témoigne le projetESCRAVOS GTL au Nigeria détenu par CHEVRON Nigeria (75%) et Nigerian National Petroleum Company NNPC (25%) pour une production de carburant de synthèse à hauteur de 34,000 barils/jours avec un objectif à terme de 120,000 barils/jours. Trois plans de production ont été ou sont en cours de réalisation : EGP-1 et EGP-2 et EGP-3. Plusieurs industriels sont impliqués dans la construction des sites dont entre autre JGC of Japan, Kellogg Brown and Root (KBR), et Snampogetti (Italie).

* La compagnie française TOTAL mise aussi sur la filière GTL avec son projet DME (Diméthyle Ether) à partir de Gaz naturel, bien que Total s’en serve d’abord pour produire du GPL. Par ailleurs Total a plutôt développé les agrocarburants à partir de la biomasse pour le transport terrestre. Le Kérosène de synthèse ne semble pas être un objectif affiché, bien que la maîtrise de la filière GTL lui permette d’en produire, à partir du gaz naturel ou de la biomasse. Ainsi Total travaille sur la filière GTL à partir de gaz naturel dans un consortium avec VELOCYS (filiale de l’institut BATTELLE) pour améliorer le process industriel pas assez efficient selon Total. La compagnie mise plutôt sur la filière BTL (Biomass To Liquid) à partir de la biomasse par procédé Fischer Tropsch, méthanol ou DME. Mais ce choix repose surtout sur le fait que TOTAL a investi dans les agrocarburants.

* A noter aussi la création d’un consortium Européen regroupant constructeurs automobile (Renault, Volkswagen, Daimler et Bosch en tant que principal sous traitant automobile) et des pétroliers (SHELL, CHEVRON et SASOL) : l’AFSE (Alliance For Synthetic Fuels in Europe). Cette association a surtout pour but de promouvoir auprès des gouvernements européens les carburants de synthèse, ainsi que de porter des projets de démonstration en coopération avec des centres de recherche. Fait intéressant : pas un seul constructeur de turboréacteur européen (Rolls Royce ou SAFRAN ex-SNECMA) n’y est présent.

Alors on le voit, les carburants de synthèse (dont le kérosène) font l’objet d’études intéressantes et les projets se multiplient. Néanmoins ces projets, les tests réalisés comme le vol d’un A380 ou d’un B737-400 ont surtout pour finalités de valider des expertises et des solutions techniques. Certaines compagnies comme Virgin Atlantic semblent d’ailleurs plus s’en servir comme vecteur publicitaire.

Comme le rappel l’Institut Français du Pétrole IFP, le problème repose, à court terme, sur l’amélioration des procédés techniques de distillation du pétrole pour en améliorer son efficience c'est-à-dire réduire les résidus et augmenter les carbures utiles produits.

Quid des constructeurs de turboréacteurs ? le cas de SAFRAN.

Pour terminer ce tour d’horizon, il faut relever le rôle premier joué par les constructeurs de turboréacteurs, car ce sont leurs engins qui brulent le kérosène, classique ou de synthèse. Si, comme nous l’avons dit, Rolls-Royce a fait fonctionner son TRENT-900 avec un tel mélange, SAFRAN ex-SNCEMA n’est pas en reste puisqu’il a présenté une turbine CFM fonctionnant au biodiésel (mais il s’agit là d’un agrocarburant). SAFRAN ne s’est donc pas focalisé sur les kérosènes de synthèse issus des filières GTL, CTL ou BTL, car comme le précise Xavier Montagne du groupe : « dans un grand nombre de cas, ils font appel à des technologies encore en développement. La synthèse Fischer- Tropsch permet en revanche de produire du kérosène de synthèse à partir de gaz naturel, de la biomasse ou du charbon (….) mais cette filière va de pair avec des émissions importantes de dioxyde de carbone (CO2). En conséquence, la production industrielle de tels carburants de synthèse à partir du charbon doit être associée à la mise en place de systèmes de récupération de CO2 sur le site de production. Par contre, si la matière première utilisée est la biomasse, le bilan CO2 global est alors très favorable. ».

SAFRAN mise donc sur les agrocarburants pour ses turboréacteurs, mais ceux-ci ont encore de nombreux défauts : le pouvoir calorifique de l’éthanol est 40% moins élevé que celui du kérosène, bien que celui de l’EMVH (Esther méthyle) soit à peu près équivalent. En revanche ces deux agrocarburants sont instables thermiquement (alors que le kérosène est stable jusqu’à -50°C), et leur combustion forme des dépôts dans les canalisations des injecteurs.

SAFRAN mène des projets de recherche dans cette voie des agrocarburants avec l’Inra, l’Onera, le Cerfacs, le CNRS, l’IFP, MMP et Airbus : le projet CALIN ; et participe aux projets européens ALPHA-BIRD et DREAM.


Pour conclure :

Face à la pénurie de pétrole qui s’annonce, les compagnies, constructeurs, et pays avancent leurs pions dans ce secteur prochainement stratégique, et ce selon leurs avantages respectifs (filière GTL au Qatar qui dispose d’énormes réserves de gaz naturel, filière CTL en Chine ou en Afrique du Sud qui disposent de grandes réserves de charbon (voir à ce titre le projet d’usine CTL de SHENHUA opérationnelle depuis début 2008), et filière BTL en europe qui compte sur sa biomasse-bien qu’elle dispose de réserves de charbon ).


Matthieu T.


Sources:
http://www.world-ctl2008.com
http://www.oryxgtl.com.qa
http://www.shell.com
http://www.hydrocarbons-technology.com
http://www.total.com/fr/responsabilite-societale-environnementale/futur-energetique-1/nouvelles-energies_8873.htm
http://www.total.com/static/en/medias/topic1618/dme_8_p_anglais_definitif11.pdf
http://www.synthetic-fuels.org/index_en.php
http://www.leblogenergie.com/2007/10/la-formidable-a.html
http://www.enerzine.com/12/4054+L-A380-alimente-au-gaz-liquefie+.html
http://www.enerzine.com/12/4054+L-A380-alimente-au-gaz-liquefie+.html
http://www.shell.com/home/Framework?siteId=qatar
http://www.safran-group.com/IMG/pdf/SAFRAN1_VF-PA16.pdf

Safran : une stratégie de partenariats

Le même jour nous apprenions que le moteur CFM56-2 fêtait ses 11 millions d’heures de vol opérationnel sur les avions ravitailleurs KC-135R de l’USAF , et la mise sur ban d’essai du moteur moteur SaM14 dans l’usine de NPO Saturn près de Moscou.
Quel point commun entre ces deux moteurs ?

Ils sont le fruit d’un partenariat entre SNECMA-SAFRAN et GE pour le CFM56-2 et avec MPO Saturn pour le SaM14. A noter que ce moteur a été sélectionné par Sukhoi pour motoriser son superjet 100.

Ces deux exemples sont…comme l’arbre qui cache la forêt ! En effet SAFRAN a noué de très nombreux partenariat dans le domaine des moteurs aéronautiques : CFM international avec GENERAL ELECTRIC (moteur CFM56-2), Rolls-Royce TURBOMECA (moteur R322 qui équipent les hélicoptères NH90, Merlin et WAH-64D Apaches ; et turboréacteur Adour pour les avions d’entrainement Hawk), EUROPROP INTERNATIONAL avec MTU, ITP et Rolls-Royce (turbopropulseur TP400-D6 pour le futur A-400M), PowerJet en coopération avec NPOSaturn (turboréacteur SaM146), MTR , société en commun avec MTU et Rolls-Royce pour le moteur de l’hélicoptère Tigre. Dans le domaine de la propulsion de fusée SAFRAN collabore avec Avio dans EUROPROPULSION et la SNPE pour le missile M51.

Visiblement tout le spectre des moteurs aéronautique est couvert par des projets menés en partenariats. C’est bien d’un coté car SAFRAN est présent sur de nombreux marchés (turboréacteur, turbopropulseur, moteurs d’hélicoptères) et aussi bien en Europe, qu’aux USA, et en Russie. C’est certes une force pour SAFRAN, mais espérons que le groupe gardera son indépendance et sa capacité d’innovation propres !