La photonique, levier de disponibilité opérationnelle en haute intensité

27 mai 2026 -  D’après la définition de la Commission européenne, la photonique est « la science et la technologie de la lumière [et] englobe la génération, le guidage, la manipulation, l'amplification et la détection de la lumière. » (1) Elle regroupe donc l'ensemble des technologies exploitant la lumière, à savoir les lasers, fibres optiques, capteurs, détecteurs et composants photoniques intégrés.

Si ses fondements scientifiques remontent aux travaux sur l'optique et l'électromagnétisme, son essor moderne est généralement associé à l'invention du laser au début des années 1960. A partir des années 1980, le développement des télécommunications par fibre optique lui a conféré une dimension industrielle majeure. Depuis les années 2000, la photonique est ainsi reconnue comme l'une des technologies clés de l'innovation et de la souveraineté industrielle en Europe (KET pour « Key Enabling Technology »), avec des applications qui ont progressivement envahi notre quotidien (éclairage de nos habitations, écrans de nos téléphones, ordinateurs et téléviseurs, etc) et qui s'étendent aujourd'hui de la santé à la défense, en passant par l'aéronautique et l'espace.

Au-delà de ses applications traditionnelles dans l'optronique, la photonique ouvre aujourd'hui de nouvelles perspectives pour le soutien aéronautique. Son apport sera examiné successivement sous l'angle de la maintenance prédictive, des applications concrètes au MCO-A - du contrôle non destructif au SHM embarqué -, puis de son potentiel pour renforcer la disponibilité opérationnelle des flottes en environnement dégradé, et plus généralement dans un contexte de haute intensité.

La photonique, vecteur de maintenance prédictive

Dans l’aéronautique militaire spécifiquement, la photonique s’est d’abord imposée à travers l’optronique - viseurs, systèmes infrarouges, désignateurs laser ou encore capteurs embarqués - à partir des années 1990, et plus encore avec la généralisation des capteurs optroniques de nouvelle génération dans les années 2000. Progressivement, les mêmes briques technologiques - lasers, fibres optiques, capteurs et caméras haute sensibilité - ont trouvé leur place dans le domaine du maintien en condition opérationnelle (MCO) : contrôle non destructif (CND), métrologie optique ou encore surveillance de l’état des structures par fibres optiques. Autant d’innovations qui contribuent aujourd’hui à faire évoluer la maintenance vers une approche de plus en plus anticipatrice grâce à l’exploitation de plus en plus fine de la donnée.

Pour rappel, on distingue généralement en matière de maintenance préventive - par opposition à, ou en complément de, la maintenance corrective -  trois types d'interventions : la maintenance programmée, la maintenance conditionnelle et la maintenance prédictive. Le modèle traditionnel du MCO-A repose sur la maintenance programmée, avec des visites et inspections réalisées à échéances fixes - après un certain nombre d'heures de vol ou de mois d'utilisation - indépendamment de l'état réel des équipements – et bien-sûr sur la maintenance corrective devant avoir lieu après une défaillance. La maintenance conditionnelle (CBM pour « Condition-Based Maintenance ») intervient quant à elle lorsqu'une dégradation a été détectée grâce à un capteur ou à un indicateur de performance : c'est précisément ce que permettent les technologies photoniques. La maintenance prédictive va encore plus loin en cherchant à anticiper l'apparition d'une défaillance à partir de l'analyse de données recueillies (historique d'utilisation, vibrations, environnement) et d'algorithmes statistiques ou d'intelligence artificielle.

Si les ingénieurs ont toujours cherché à anticiper le vieillissement des matériaux et des équipements, la capacité actuelle à collecter, transmettre et exploiter des volumes considérables de données permet désormais d'affiner ces prévisions avec un niveau de précision sans précédent. Jusqu'à présent, l'anticipation du vieillissement reposait principalement sur des modèles théoriques, des essais de fatigue, des campagnes d'essais au sol et le retour d'expérience des flottes. Les technologies photoniques ouvrent désormais la possibilité de suivre directement l'état réel des structures tout au long de leur vie opérationnelle. L'intérêt de la photonique pour le MCO est ainsi de permettre une transition progressive d'une maintenance largement programmée ou corrective vers des approches davantage conditionnelles et prédictives.

Si les forces armées américaines ont engagé dès les années 2000 une transition vers la maintenance conditionnelle, puis prédictive au travers du programme CBM+ (« Condition Based Maintenance Plus »)(2), la plupart des forces aériennes européennes demeurent aujourd'hui dans une phase intermédiaire associant maintenance programmée, surveillance de l'état des équipements et premières applications de maintenance prédictive.

MCO-A : du CND au SHM embarqué

Dans le domaine du maintien en condition opérationnelle aéronautique, l’un des premiers domaines d’application de la photonique concerne le contrôle non destructif (CND) des structures. Les technologies laser permettent notamment de réaliser des inspections sans contact particulièrement adaptées aux matériaux composites et aux alliages de nouvelle génération. Elles offrent une détection fine des fissures, délaminages ou déformations, tout en réduisant les temps d’immobilisation des aéronefs.

En combinant imagerie optique, sources laser et traitement numérique, les équipes de maintenance réduisent les démontages lourds et les temps de visite, tout en améliorant la détection de défauts dans des zones peu accessibles. Elles sont notamment utilisées pour l'analyse de l'état des revêtements, le contrôle de composants critiques ou encore la détection précoce de fissures et de phénomènes de corrosion.

Ces solutions sont ainsi désormais déployées dans plusieurs centres MRO européens civils et militaires. Parmi les exemples de cas d’usage figurent notamment les inspections de panneaux composites sur des aéronefs (tels l’A400M), le contrôle des pales de rotor d'hélicoptères, la recherche de microfissures sur les entrées d'air ou les structures soumises à fatigue ou encore les contrôles laser des aubes de turbines des moteurs.

Dans le domaine militaire, ces technologies présentent un intérêt particulier pour le suivi de flottes fortement sollicitées en opérations. Elles permettent d'effectuer certains contrôles directement sur aéronef, limitant les immobilisations et contribuant à optimiser la planification des interventions. Sur les avions de combat de dernière génération comme sur les aéronefs de transport ou les hélicoptères, elles s'inscrivent progressivement dans une logique de maintenance visant à anticiper l'apparition des dégradations plutôt qu'à les constater lors des seules visites programmées.

Au-delà de ces inspections ponctuelles, l'intégration de capteurs photoniques directement au sein des structures ouvre désormais la voie à une surveillance continue de leur état de santé, connue sous le terme anglosaxon de « Structural Health Monitoring »  (SHM) ou contrôle de santé des structures ou contrôle santé intégré (3).

Les programmes européens de recherche et développement, notamment « Clean Sky », puis « Clean Aviation » (4), ont accéléré le développement de capteurs structuraux basés sur la fibre optique - réseaux de Bragg (5) et capteurs distribués - directement intégrés aux structures aéronautiques. Exploitant les propriétés de la lumière pour mesurer en continu contraintes mécaniques, déformations, vibrations ou signes précurseurs de dégradation, ces dispositifs ouvrent la voie à un véritable « SHM embarqué ».

L'intérêt est double pour le MCO aéronautique. D'une part, ces capteurs permettent une surveillance en temps réel de l'état des structures tout au long du cycle de vie de l'aéronef. D'autre part, ils fournissent des données objectives susceptibles d'alimenter des modèles de maintenance conditionnelle et prédictive.

A terme, l'objectif est de mieux anticiper les opérations de maintenance, de réduire les inspections systématiques et d'optimiser la disponibilité des flottes, tout en préservant le niveau de sécurité des vols.

Si le déploiement opérationnel à grande échelle reste progressif, notamment pour des questions de certification et d'intégration aux systèmes de soutien existants, le SHM embarqué - couplé avec des modèles d'analyse des données, du cycle de vie des équipements et de leur durée de vie résiduelle (RUL pour « Remaining Useful Life ») (6) - est aujourd'hui considéré comme l'un des leviers les plus prometteurs de la maintenance prédictive de demain.

Photonique et haute intensité : accélérer le diagnostic pour accélérer la RDC

Autre atout de la photonique, celle-ci permet de mieux voir et décider en environnement dégradé, sujet directement transposable aux opérations de soutien. Dans un article publié dans le numéro 126 de la revue Photoniques et intitulé « utiliser la lumière pour voir dans les coins », les auteurs décrivaient ainsi cette propriété particulièrement utile en matière d’analyse de situation (SA pour « Situational Awareness » ) : « l’imagerie sans visibilité directe pourrait aussi un jour aider les équipes de secours, les pompiers et les robots autonomes dans les environnements à visibilité réduite (fumée, brouillard, pollution…). En effet, de nombreux travaux sont en cours pour améliorer la perception dans les milieux diffusants. » (7)

On peut ainsi citer les applications existantes suivantes ayant des implications en matière de MCO-A  en environnement dégradé et/ou dans un contexte de haute intensité (HI) :

• L’ inspection d’aéronefs après incident dans fumée ou brouillard
  L’utilisation de caméras IR/SWIR et de systèmes d’imagerie 3D/laser pour inspecter un appareil après un atterrissage dur, un départ de feu en soute, ou un incident sur piste, sans attendre la dissipation complète de fumées ou de brouillard dense va permettre un « gain MCO » appréciable, à savoir la capacité à prendre une décision rapide « apte / non apte », une orientation vers une inspection détaillée et une réduction des immobilisations inutiles.
• La sécurisation des interventions de piste et de hangar
  En environnement enfumé, suite à un feu de hangar, incendie moteur, dégagement de fumées toxiques), voire à une attaque si on raisonne en termes de HI, l’imagerie thermique ou SWIR pourra guider les équipes de secours et techniciens, permettre de localiser des points chauds résiduels, de repérer des fuites, voire d’identifier des zones structurelles fragilisées avant une reprise d’exploitation.

• L’aide à l’atterrissage et à la remise en service en conditions dégradées
  Les systèmes de vision de vol améliorée (EFVS/EVS), qui combinent imagerie infrarouge et vision synthétique pour sécuriser les approches en conditions météo dégradées, offrent un autre exemple de données photoniques exploitables par la maintenance. Couplés à des capteurs photoniques dédiés à la sévérité d’atterrissage, comme les capteurs à fibre optique développés dans un projet européen pour mesurer objectivement l’impact sur le train, ils ouvrent la voie à des parcours de maintenance déclenchés sur la base de sollicitations réelles plutôt que de critères déclaratifs. Une telle approche permettrait de réduire les visites inutiles (8).

• L’inspection de structures en environnement dégradé
  Grâce à l'utilisation combinée de capteurs infrarouges, de systèmes LIDAR ou d'imagerie multispectrale, certaines inspections peuvent être réalisées dans des conditions de faible visibilité liées à la nuit, à la poussière, au sable, à la fumée ou à la pollution atmosphérique. Ces situations sont fréquemment rencontrées sur les théâtres d'opérations extérieurs ou sur des bases aériennes soumises à des conditions environnementales difficiles. Pour le MCO, l'enjeu est alors de maintenir une capacité de diagnostic rapide malgré des conditions d'observation dégradées et de limiter les délais de remise en service des aéronefs.

Au-delà de leurs applications respectives, ces différentes technologies ont un point commun : elles permettent d'accélérer la prise de décision dans des environnements où le temps, la visibilité ou l'accès à l'information constituent des contraintes majeures. Pour le MCO aéronautique, l'enjeu n'est plus seulement de détecter une anomalie, mais de déterminer rapidement si l'aéronef peut poursuivre sa mission, être réparé localement ou doit être retiré temporairement du service pour une inspection approfondie.

Dans un contexte de haute intensité, l'intérêt de ces technologies dépasse toutefois la seule amélioration des inspections. Les opérations aériennes reposent sur la capacité à régénérer rapidement le potentiel des flottes malgré des contraintes de temps, de personnel et d'infrastructures. La photonique peut alors contribuer à accélérer les diagnostics après incident, à limiter les démontages exploratoires et à fiabiliser les décisions de remise en service. Associée à des outils numériques et à des capacités d'analyse embarquées, elle participe à une logique de maintenance expéditionnaire permettant de rapprocher certaines capacités de contrôle au plus près des opérations, y compris sur des bases avancées ou dégradées.

Dans cette perspective, elle présente notamment un intérêt pour l’inspection rapide après impact (FOD pour  « Foreign Object Damage », qu’il s’agisse d’éclats, de grêle ou de débris), l’évaluation de dommages quelle qu’en soit la nature et la mise en œuvre de démarches de RDC (« Réparation de dommage de circonstance »)(9). Dans un contexte de haute intensité, ces capacités relèvent des logiques de BDAR (« Battle Damage Assessment and Repair ») pour l’appréciation des dommages de combat et les réparations expéditives, tandis qu’en situation courante elles s’inscrivent dans des démarches RDAR (« Rapid Damage Assessment and Repair ») pour la remise en ligne accélérée après incident moteur, incendie ou FOD. La valeur opérationnelle de ces technologies réside moins dans la détection du dommage que dans la réduction du temps séparant sa constatation de la décision de remise en service.

Ces capacités s'inscrivent en ce sens pleinement dans les concepts actuels de soutien distribué, de dispersion des aéronefs dit ACE pour « Agile Combat Employment », où la réduction de l'empreinte logistique et la rapidité de génération de force - incluant donc régénération du potentiel aérien et génération de sorties des aéronefs -  deviennent déterminantes.

Pour le MCO aéronautique, l'enjeu n'est plus seulement de détecter une anomalie, mais de déterminer rapidement si l'aéronef peut poursuivre sa mission, être réparé localement ou doit être retiré temporairement du service pour une inspection approfondie. Cette capacité à disposer rapidement d'une information objectivée contribue également à alimenter la démarche de Gestion du risque opérationnel (GRO), en permettant une prise de décision plus éclairée dans un contexte de contraintes opérationnelles fortes.

Assurer la résilience des systèmes au service de la résilience du système

La photonique est ainsi non seulement un outil de résilience du soutien, mais également un objet de soutien à part entière. Car, derrière les performances du SHM, des capteurs à fibre optique, des systèmes optroniques ou des dispositifs de mesure laser, il ne faut pas oublier que ces technologies sont des équipements nécessitant leur propre maintien en condition opérationnelle. Pour les forces armées alliées, le soutien des équipements photoniques per se, qu'il s'agisse des viseurs optroniques, des systèmes infrarouges, des désignateurs laser, des capteurs embarqués ou demain des réseaux de surveillance structurale, constitue également un enjeu croissant de disponibilité opérationnelle.

Cette évolution soulève également une question nouvelle pour les acteurs du soutien : comment garantir la fiabilité des outils qui produisent eux-mêmes les données de maintenance ? A mesure que les décisions de remise en service s'appuient sur des capteurs photoniques, des systèmes de mesure laser ou des réseaux de surveillance structurale, la métrologie, la calibration et le maintien en condition opérationnelle de ces équipements deviennent des enjeux aussi importants que ceux des aéronefs qu'ils contribuent à diagnostiquer.

Dans un environnement de haute intensité où la rapidité de décision constitue un facteur clé de succès, la confiance accordée à la donnée devient en effet indissociable de la confiance accordée au capteur qui la produit. Or, qui dit confiance dans la donnée dit exigence de fiabilité. Cette fiabilité repose elle-même sur un soutien adapté de l'ensemble de la chaîne photonique, depuis les capteurs jusqu'aux systèmes d'acquisition et de traitement des données.

Sujet d’un article en perspective (!), le maintien en condition opérationnelle des systèmes photoniques recouvre des activités variées allant du nettoyage et du réalignement des chaînes optiques au recalibrage des capteurs, en passant par le remplacement de composants sensibles tels que les sources laser, les détecteurs infrarouges ou les modules de refroidissement. Avec l'émergence du SHM et des capteurs à fibre optique, il pourrait demain s'étendre aux interrogateurs optiques, aux systèmes d'acquisition et aux outils d'analyse de données qui constituent le cœur de la chaîne décisionnelle du MCO prédictif.

C'est en ce sens que la structuration d'un véritable « écosystème photonique » s'avère essentielle. En France, des initiatives telles que Pharos, lancée conjointement par Aerospace Valley et l'écosystème photonique aquitain, illustrent cette volonté de rapprocher laboratoires, équipementiers et acteurs du MCO-A (10). A l'échelle européenne, des réseaux structurés comme Photonics21 – avec en son sein  la plateforme espagnole Fotonica21 - poursuivent le même objectif en favorisant les synergies entre recherche, industrie et utilisateurs opérationnels (11).

Pour les forces armées, l'enjeu consiste désormais à transformer ces briques photoniques en gains mesurables de disponibilité opérationnelle. Qu'il s'agisse d'améliorer la connaissance de l'état des équipements, d'accélérer les processus de diagnostic et de RDC ou de soutenir la génération de sorties en contexte de haute intensité, la photonique apparaît aujourd'hui comme l'un des leviers les plus prometteurs de l'évolution vers un MCO de combat plus réactif, plus résilient et plus prédictif.

Par Murielle Delaporte

Notes

(1) Définition extraite de : https://digital-strategy.ec.europa.eu/fr/policies/photonics

(2)Voir notamment sur ce sujet : https://www.waru.edu/acquipedia-article/condition-based-maintenance-plus-cbm

(3)Voir sur ce sujet : https://www.shm-france.fr/

(4) Clean Sky et Clean Aviation sont deux grands programmes européens de recherche aéronautique : le premier fut initié en 2008 et était un partenariat public-privé visant à préparer les technologies aéronautiques du futur : réduction du bruit, des émissions, nouveaux matériaux, systèmes embarqués, etc. ; le second lui a succédé en 2021 en mettant l’accent sur la décarbonation et les futurs avions à faibles émissions. Même si leur objectif premier est environnemental, ces programmes ont financé de nombreux travaux sur les matériaux composites, les structures intelligentes, les capteurs embarqués et donc le « Structural Health Monitoring », créant de nouvelles voies d’amélioration en matiere de MCO-A.  Voir : https://www.clean-aviation.eu/ ; https://www.clean-aviation.eu/research-and-innovation/clean-sky-2

(5) Cette technologie consiste à graver dans une fibre optique des micro-structures périodiques appelées « réseaux de Bragg ». Lorsque la lumière circule dans la fibre, une longueur d'onde précise est réfléchie : si la structure se déforme, chauffe ou subit une contrainte mécanique, cette longueur d'onde se décale. C’est en mesurant ce décalage que l’on va pouvoir déceler directement la déformation ou la température. Les avantages sont nombreux (poids quasi nul, immunité aux perturbations électromagnétiques, possibilité d'intégrer des dizaines voire des centaines de points de mesure sur une seule fibre, surveillance permanente), ce qui s’avère particulièrement intéressant sur les ailes, les empennages, les pales d'hélicoptères, et, de façon générale, sur les structures d’avions de nouvelle génération utilisant de plus en plus de composites. Voir par exemple : https://list.cea.fr/fr/reseaux-de-bragg-sur-fibre-optique-pour-la-mesure-ultrasonore-a-haute-temperature/; https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/fibre-bragg-grating-sensor

(6) La « Remaining Useful Life » (RUL) désigne la durée de vie résiduelle estimée d'un équipement avant l'atteinte d'un seuil de dégradation nécessitant une intervention. Cette notion constitue l'un des concepts centraux des approches de maintenance prédictive et de « Prognostics and Health Management » (PHM), qui visent à exploiter les données des capteurs pour évaluer l'état de santé d'un équipement et anticiper sa dégradation. Voir notamment sur ce sujet : https://c3.ndc.nasa.gov/dashlink/static/media/publication/2008_IEEEPHM_MetricsSurvey_2.pdf ; Michael Pecht, Prognostics and Health Management of Electronics, Wiley, 2008, https://www.wiley.com/en-br/shop/general-introductory-electrical-electronics-engineering/prognostics-and-health-management-of-electronics-p-9780470385845

(7) Frank Christnacher, Martin Laurenzis, Stéphane Schertzer, Emmanuel Bacher, Utiliser la lumière pour voir dans les coins, Photoniques #126, Société Française d’Optique, 2024, https://www.sfoptique.org/medias/files/photoniques-126-2024.pdf

(8) Voir : https://cordis.europa.eu/article/id/429371-novel-sensor-enables-objective-assessment-of-aircraft-landing-impact/fr

(9) Pour une présentation récente de la notion de Réparation de Dommage de Circonstance (RDC) dans le cadre du MCO de combat, voir : Murielle Delaporte, entretien avec le général de brigade aérienne Maroussia Renucci, Général Renucci : « une approche par le risque » adaptée au MCO de combat, Opérationnels SLDS, 7 mai 2025, https://operationnels.com/2025/05/07/general-renucci-une-approche-par-le-risque-adaptee-au-mco-de-combat/

(10) Initié en 2014 par Aerospace Valley et La Route des Lasers sous la forme du domaine d'activités stratégiques PHAROS (Photonique, Aéronautique et Spatial), ce rapprochement se poursuit aujourd'hui au travers des coopérations entre Aerospace Valley et le pôle ALPHA-RLH, illustrant la volonté de rapprocher les acteurs de la photonique et des filières aéronautique, spatiale et défense.

Dans un communiqué publié en 2014, on pouvait ainsi lire l'annonce suivante: « Le pôle de compétitivité  interrégional « Aerospace Valley » et le pôle girondin « La Route des lasers » viennent de signer un accord de coopération donnant lieu à la création d’un nouveau domaine d’activités stratégiques nommé “Pharos”. Ce nouveau domaine d’activités stratégiques a pour but de développer l’utilisation de la photonique, c’est à dire l’ensemble des technologies liées à la lumière, dans le secteur aéronautique et spatial. » https://investinbordeaux.fr/photonique-laeronautique-route-lasers-aerospace-valley-sassocient/ ; Sur ALPHA-RLH, voir : https://www.alpha-rlh.com/en/evenement/journee-pharos-armes-a-energie-dirigee

(11) Créée en 2005, la plateforme technologique européenne Photonics21 fédère aujourd'hui plus de 4300 membres issus de l'industrie, de la recherche et du monde académique. Elle constitue le principal cadre de dialogue entre les acteurs européens de la photonique et représente la partie privée du partenariat public-privé européen « Photonics Partnership », lancé en 2021 dans le cadre du programme Horizon Europe. Voir sur ce sujet : https://www.photonics21.org/; https://www.photonics21.org/about-us/photonics-ppp ; https://www.fotonica21.org/en/presentation

Montage photo : de l'optronique et des technologies laser aux applications de maintenance prédictive, la photonique ouvre de nouvelles perspectives pour le maintien en condition opérationnelle aéronautique.

Photo 1 : Contrôle non destructif (CND) d'un composant aéronautique sur la BA 115 d'Orange © armée de l'Air et de l'Espace, 2023, https://www.defense.gouv.fr/air/actualites/ba-115-dorange-zoom-pole-controle-non-destructif-cnd

Photo 2 : Expérimentation sur système laser © Mike_shots / Shutterstock (Asset ID 1308974326), 2019