Que sont les sonars et systèmes acoustiques sous-marins civils ?
Les sonars (SOund NAvigation And Ranging) sont des systèmes acoustiques sous-marins qui émettent des ondes acoustiques (10 Hz à 1 MHz selon usage) et analysent les échos pour détecter, localiser et classifier des objets sous-marins (sous-marins, mines, bancs de poissons, épaves, fond marin, infrastructures pipeline). On distingue plusieurs catégories : sonars actifs (émission impulsion + réception écho, portée 1-100 km selon fréquence), sonars passifs (écoute discrète signatures acoustiques, détection sous-marins ennemis), sonars latéraux SSS Side-Scan Sonar (cartographie fond marin haute résolution), sondeurs multifaisceaux MBES (bathymétrie portuaire et exploration), sonars synthétiques SAS Synthetic Aperture Sonar (résolution centimétrique chasse aux mines). Les applications civiles couvrent la sécurité portuaire, l'exploration océanographique (Ifremer, CNRS), la pêche industrielle, l'archéologie sous-marine et l'inspection infrastructures offshore (pipelines, cables sous-marins, éoliennes).
En France, Thales Underwater Systems (sites Brest 29 et Sophia Antipolis 06 Valbonne, environ 1 200 salariés) est le leader mondial des sonars militaires avec les sonars TUUM-6 (équipement standard des 6 sous-marins SNA Suffren classe Barracuda), SeaFire pour frégates FREMM et FDI, antennes linéaires remorquées TASS. Exail Technologies (siège Saint-Germain-en-Laye 78, 1 500 salariés, CA 250 M€ en 2024, issu de la fusion iXblue + ECA Group en 2022) produit gyroscopes fibre optique FOG, systèmes de navigation inertielle INS, et drones sous-marins autonomes AUV via son site ECA Group La Garde 83 (drones K-Ster contre-mines et A18-M chasseur de mines). Sercel Nantes 44 (filiale CGG Veritas, 1 200 salariés) est leader mondial des hydrophones pour sismique marine (60 % de parts de marché mondiales). Subsea Tech Marseille 13 (50 salariés) fournit des ROV/AUV compacts pour inspection et défense.
Spécifications techniques et procédés de production
Principales familles de sonars et systèmes acoustiques sous-marins civils fabriqués en France :
Familles de produits et caractéristiques
| Type de sonar | Fréquences typiques | Portée / résolution | Fabricant français principal |
|---|---|---|---|
| Sonar de coque actif basse fréquence | 1-10 kHz | Portée 30-100 km | Thales Brest 29 (TUUM-6 SNA Suffren) |
| Sonar passif antenne remorquée TASS | 10 Hz - 1 kHz | Portée 100+ km écoute | Thales TASS frégates FREMM |
| Sonar latéral SSS Side-Scan Sonar | 100-900 kHz | Résolution 5-20 cm | Exail Saint-Germain 78, Subsea Tech 13 |
| Sondeur multifaisceaux MBES bathymétrie | 200-700 kHz | Profondeur 5-3 000 m, précision +/-10 cm | Exail Sea Sounding Module |
| Sonar synthétique SAS chasse mines | 60-150 kHz | Résolution 3 cm jusqu'à 200 m | Exail UMISAS, ECA Group A18-M |
| Hydrophones sismique marine | 5-200 Hz | Streamers 6-12 km, 12 sources | Sercel Nantes 44 (60 % PdM mondiale) |
Grades et conditionnements commerciaux
- Sonar TUUM-6 Thales (Brest 29) : sonar de coque équipement standard des 6 sous-marins SNA Suffren classe Barracuda livrés 2020-2030, fréquences 1-10 kHz, détection multi-cibles, antenne cylindrique 3 m diamètre 1 500+ hydrophones.
- Sonar SeaFire Thales (Sophia Antipolis 06) : sonar de coque pour frégates FREMM et FDI Belharra Marine Nationale et export (Grèce, Indonésie), portée 30-50 km, fonctions détection torpilles et alerte rapide.
- Drone AUV A18-M ECA Group (La Garde 83) : chasseur de mines autonome 18 heures d'endurance, sonar synthétique SAS UMISAS résolution 3 cm, profondeur 300 m, déployé Marine Nationale et export Belgique-Pays-Bas programme rMCM.
- Drone K-Ster ECA Group (La Garde 83) : drone de neutralisation de mines télé-opéré 35 kg, charge explosive 1,5 kg, 600 m profondeur, commandé Marine Nationale, Émirats, Pologne.
- Streamer Sercel SeaProNX (Nantes 44) : streamer hydrophones sismique marine 6-12 km longueur, 1 200+ hydrophones, sources Sentinel 250 cu.in., équipement CGG GeoStreamer leader exploration pétrole/gaz offshore.
Normes et réglementations
Référentiels normatifs et réglementaires applicables aux sonars civils et systèmes acoustiques marins :
- IEC 60945 : Maritime navigation and radiocommunication equipment - General requirements, norme internationale équipements marine (température -25/+55 °C, humidité 95 %, vibrations, sel marin).
- IEC 60533 : Electrical and electronic installations in ships - EMC, exigences compatibilité électromagnétique équipements marine, immunité 10 V/m, émissions limites classe A.
- IEC 61162 : Maritime navigation and radiocommunication equipment - Digital interfaces, protocoles NMEA 0183 et NMEA 2000 pour intégration sonar-pont navire.
- DNV-GL Type Approval Rules for Underwater Sonar : qualification sonars civils et défense pour usage maritime professionnel, tests environnementaux et performances.
- BV Type Approval (Bureau Veritas Paris) et LR Type Approval (Lloyd's Register Londres) : approbation type équipements marine reconnue par armateurs internationaux.
- IMO MSC.252(83) : Performance standards for radar equipment, incluant exigences intégration sonar-radar passerelle (Bridge Alert Management MSC.302(87)).
Procédés industriels détaillés
Étapes industrielles de fabrication d'un système sonar marine :
Conception acoustique et hydrodynamique
Bureau d'études Thales Brest 29 ou Exail Saint-Germain 78 : modélisation propagation acoustique sous-marine (logiciels OASES, Bellhop), conception antenne hydrophones (espacement lambda/2), simulation hydrodynamique antenne remorquée.
Fabrication transducteurs piézoélectriques
Fabrication transducteurs piézoélectriques céramique PZT (Plomb-Zirconium-Titanate) ou monocristaux PMN-PT (Thales Brest 29 ou sous-traitants Morgan Advanced Materials UK), soudure faisceaux 100-1 500 hydrophones.
Intégration antenne et coque
Assemblage mécanique antenne dans dôme acoustique transparent (résine epoxy chargée, polyuréthane), montage sur coque navire ou structure remorquée carbone-epoxy, étanchéité à 600 m de profondeur (sous-marins SNA).
Électronique de traitement signal
Conception cartes électroniques DSP (Digital Signal Processing) avec FPGA Xilinx + GPU NVIDIA, algorithmes formation faisceaux beamforming, détection cibles, classification IA, intégration dans baies serveur 19 pouces.
Tests bassin acoustique et essais en mer
Tests qualification en bassin acoustique (DGA Toulon 83, bassin Ifremer Plouzane 29), mesures directivité antenne, sensibilité hydrophones, ratio signal-bruit, essais en mer Méditerranée ou Atlantique sur navires de test.
Livraison et maintien en condition opérationnelle MCO
Livraison équipement à client (Marine Nationale, opérateurs civils, Ifremer), formation opérateurs (Thales Brest, ECA La Garde), contrats MCO Maintien en Condition Opérationnelle 10-30 ans (Thales avec DGA).
Le marché français
Le marché mondial des sonars représente environ 4 Md$ par an en 2024 (sonars militaires 2,5 Md$, sonars civils 1,5 Md$), en croissance de +6 %/an portée par les programmes de renouvellement de flottes sous-marines (USA classe Virginia, Royaume-Uni Astute/Dreadnought, France SNA Suffren et SNLE 3G), la lutte contre les mines (programme belgo-néerlandais rMCM 12 navires), et l'exploration offshore (parcs éoliens flottants, pipelines). Thales Underwater Systems est leader mondial avec 25 % de parts de marché (sonars militaires sous-marins et frégates), suivi par Lockheed Martin USA (20 %), Atlas Elektronik Allemagne (12 %), Raytheon USA (10 %), Kongsberg Norvège (8 %), Ultra Electronics UK (5 %).
En France, Thales Underwater Systems (sites Brest 29 et Sophia Antipolis 06 Valbonne, 1 200 salariés) génère environ 400 M€ de CA annuel sonars (sur 18 Md€ Groupe Thales). Le contrat phare est l'équipement sonar des 6 sous-marins SNA Suffren classe Barracuda (livrés 2020-2030, contrat 7,9 Md€ Naval Group + Thales). Le futur programme SNLE 3G (4 sous-marins lance-engins, 2035-2050, 41 Md€) prévoit également la fourniture de sonars Thales nouvelle génération. Exail Technologies (ex-iXblue + ECA Group, fusion 2022 sous holding Groupe Gorgé puis spinoff bourse 2023, 1 500 salariés, CA 250 M€ 2024) couvre navigation autonome marine (gyroscopes FOG, INS) et drones sous-marins (AUV K-Ster, A18-M). Sercel Nantes 44 (filiale CGG, 1 200 salariés, CA 350 M€) domine les hydrophones sismique marine.
L'industrie française des sonars et acoustique sous-marine emploie environ 4 000 personnes (Thales 1 200, Exail 1 500, Sercel 1 200, ETI et PME 100+). Le programme franco-belgo-néerlandais rMCM (12 chasseurs de mines, 2 Md€) confié à Naval Group + ECA Group (Exail) équipe les navires de systèmes de drones sous-marins A18-M et K-Ster fabriqués La Garde 83 (livraisons 2024-2030). Le programme SLAMF (Système de Lutte Anti-Mines Futur) Marine Nationale 1 Md€ déploie également ces drones. France 2030 alloue 200 M€ à la souveraineté maritime incluant drones sous-marins et acoustique. Thales investit 100 M€ sur Brest 29 entre 2024 et 2028 pour modernisation production sonars SNLE 3G et compétences hydrophones avancés.
Applications et débouchés industriels
Programmes publics et grands programmes navals soutenant la filière sonars française :
- Programme SNA Suffren Barracuda (7,9 Md€, 2020-2030) : 6 sous-marins nucléaires d'attaque Naval Group + Thales équipés sonar TUUM-6, dernière livraison Tourville 2030.
- Programme SNLE 3G (41 Md€, 2035-2050) : 4 sous-marins lance-engins nouvelle génération Naval Group + Thales sonars dernière génération, début production Cherbourg 2027.
- Programme rMCM franco-belgo-néerlandais (2 Md€, 2019-2030) : 12 chasseurs de mines Naval Group + Exail-ECA avec drones sous-marins A18-M et K-Ster fabriqués La Garde 83.
- Programme SLAMF (1 Md€) Marine Nationale : Système de Lutte Anti-Mines Futur avec drones autonomes ECA Group, remplacement chasseurs mines Tripartite vieillissants.
- France 2030 souveraineté maritime (200 M€) : volet drones sous-marins, acoustique, surveillance ZEE (zone économique exclusive 11 M km² 2e mondiale).
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un sonar et comment fonctionne-t-il ?
Un sonar (SOund NAvigation And Ranging) est un système qui utilise les ondes acoustiques sous-marines pour détecter, localiser et classifier des objets immergés. Un sonar actif émet une impulsion acoustique (fréquence 1 kHz à 1 MHz selon application) via un transducteur piézoélectrique, puis mesure le temps de retour de l'écho réfléchi sur la cible (calcul distance = vitesse son × temps / 2, vitesse son dans l'eau 1 500 m/s). Un sonar passif écoute simplement les signatures acoustiques naturelles (bruit hélice sous-marin, machines, sonars adverses) sans émission, mode privilégié pour détection discrète. Les sonars modernes utilisent des antennes multi-hydrophones (100 à 1 500 éléments) avec formation de faisceaux beamforming numérique pour localisation 3D précise. Les portées varient de 100 m (sondeurs haute fréquence MHz) à 100+ km (sonars très basse fréquence sub-kHz).
Quels sont les sonars français équipant les sous-marins Marine Nationale ?
Thales Underwater Systems Brest 29 fournit le sonar de coque TUUM-6 équipement standard des 6 sous-marins nucléaires d'attaque SNA Suffren classe Barracuda (livraisons 2020-2030, programme 7,9 Md€ Naval Group + Thales). Le TUUM-6 intègre une antenne cylindrique de 3 m de diamètre avec 1 500+ hydrophones piézoélectriques PZT, mode actif (1-10 kHz, portée 30-100 km) et mode passif (écoute basse fréquence). Les SNA Suffren disposent également d'antennes linéaires remorquées TASS Towed Array Sonar System pour détection discrète très basse fréquence (10 Hz - 1 kHz, portée 100+ km), antennes flanc, sonars d'évitement obstacles haute fréquence. Le futur programme SNLE 3G (4 sous-marins lance-engins, 41 Md€, 2035-2050) prévoit également Thales pour sonars nouvelle génération avec intégration IA classification cibles.
Qui est Exail (ex-iXblue + ECA Group) ?
Exail Technologies est né en 2022 de la fusion d'iXblue (Saint-Germain-en-Laye 78, fondée 2000, ex-Photonetics + iXSea, spécialisée gyroscopes fibre optique FOG et navigation inertielle marine) et d'ECA Group (La Garde 83 Var, fondée 1936, drones sous-marins AUV/ROV K-Ster et A18-M chasseurs de mines). L'ensemble emploie 1 500 salariés et a réalisé 250 M€ de CA en 2024. Exail a été spinoffée du Groupe Gorgé puis introduite en bourse Euronext Paris en novembre 2023. Le portefeuille couvre : gyroscopes FOG (concurrent Honeywell USA, Northrop Grumman), systèmes navigation inertielle INS marine (ATLANS, OCTANS, PHINS), drones sous-marins AUV (A9-M, A18-M chasse mines, IDROBOT) et drones surface USV (Inspector), composants photoniques. Programme phare : drones A18-M et K-Ster pour 12 chasseurs de mines belgo-néerlandais rMCM.
Qu'est-ce que Sercel et pourquoi est-il leader mondial des hydrophones ?
Sercel (siège Carquefou 44 banlieue Nantes, 1 200 salariés, CA 350 M€/an) est filiale du Groupe CGG (Compagnie Générale de Géophysique, Massy 91, leader mondial services géophysiques). Sercel fabrique 60 % des hydrophones mondiaux pour sismique marine, équipement clé des streamers (câbles remorqués 6-12 km derrière navires sismiques) qui captent les ondes acoustiques réfléchies sous le fond marin lors d'exploration pétrole et gaz offshore. La technologie Sercel SeaProNX intègre 1 200+ hydrophones par streamer avec liaison fibre optique haute débit. Les clients sont les majors pétrolières (TotalEnergies, ExxonMobil, Shell, BP, Petrobras) et leurs sous-traitants services sismiques (Schlumberger WesternGeco, CGG, PGS Norvège). Sercel fabrique également sources sismiques (Sentinel 250 cu.in.), capteurs sismiques terrestres et marine, équipements ocean bottom node (OBN). Croissance portée par exploration éolien flottant et géothermie offshore.