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Gros plan sur l'avion hypersonique du futur


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Gros plan sur l'avion hypersonique du futur

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Les avions de ligne actuels sont à la fois sûrs et confortables, mais pourraient-ils voler plus vite, beaucoup plus vite ? Les prototypes à l‘étude abondent dans ce sens. Dans cette édition, Futuris vous invite à découvrir l’avion hypersonique.

Quel type de fuselage, quel carburant et quelle empreinte écologique pour l’avion du futur, capable de voler à plusieurs fois la vitesse du son ? Autant de questions auxquelles entend répondre un projet de recherche européen mené en coopération avec le Japon.

Éléments de réponse avec Emmanuel Blanvillain, coordinateur du projet HIKARI et chercheur en Design conceptuel Avions, Groupe Airbus :

“L’objectif d’un avion grande vitesse par rapport à un avion conventionnel tel que nous le connaissons aujourd’hui est de pouvoir raccourcir les temps de trajet et donc de pouvoir rallier, par exemple, l’Europe au Japon en une durée d’environ 3 heures.”

Ces avions susceptibles d’atteindre Mach 5 voire Mach 8, soit 5 à 8 fois la vitesse du son, requièrent de toutes nouvelles technologies de propulsion, ainsi que des matériaux et un design de pointe. Chercheurs et industriels y travaillent d’arrache pied en Europe et au Japon.

Patrick Gruhn, ingénieur-chercheur Aérodynamique grande vitesse, DLR :

“On peut imaginer toutes sortes de formes, mais au final, on aura toujours besoin d’angles prononcés et d’un design très aérodynamique. Sinon, la résistance de l’air sera trop forte et la poussée fournie par la propulsion ne permettra pas l’accélération du véhicule.”

Des maquettes d’avions sont placées dans ce tunnel long de 60 mètres afin d‘évaluer leur résistance à la pression de l’air dans les conditions d’un vol hypersonique.

Klaus Hannemann, chercheur Aérodynamique, DLR :

“Cette soufflerie peut générer des flux d’air d’une vitesse extraordinairement élevée. Cela nous permet de simuler la rentrée atmosphérique de véhicule tels que la navette spatiale Orbiter. Et ce qui est intéressant aujourd’hui, c’est que nous pouvons aussi simuler des vols hypersoniques à Mach 8, à 30 km d’altitude.”

Les instruments de mesure ultra sophistiqués sont fin prêts à recueillir l’ensemble des données aérodynamiques en une fraction de seconde. Les tests peuvent débuter.

Mais, comment les passagers se sentiront-ils dans un avion hypersonique ?

Johan Steelant, coordinateur des projets ATLLAS et LAPCAT et ingénieur-chercheur en Propulsion et Dynamique des fluides, ESA :

“En réalité, ce ne sera pas très différent d’un vol conventionnel. Seul le facteur temps changera. La phase d’accélération continuera pendant 20 à 30 minutes. Le vol restera toujours aussi agréable et les passagers pourront profiter de l’accélération et du passage du mur du son et au-delà.”

Autre défi majeur à relever : le choix du carburant. Plusieurs options sont à l‘étude dont l’hydrogène liquide qui ne produit pas d‘émissions de CO2 et qui pourrait également être utilisé dans le processus de refroidissement de l’appareil.

Hideyuki Taguchi, chercheur en Systèmes de propulsion, Agence d’exploration aérospatiale japonaise :

“Il faut que l’on développe des systèmes de propulsion opérationnels depuis le décollage et jusqu‘à une vitesse de Mach 5. Mais voler à une vitesse de Mach 5 signifie une structure très chaude pour le moteur. Pour réduire la température, notre solution passe par le refroidissement de cet air chaud grâce à l’utilisation d’un carburant très froid “.

Dans cette autre soufflerie, on teste des céramiques spéciales à même de résister à des températures extrêmes. Un matériau qui pourrait servir à protéger les bords d’attaque de l’hypersonique mis à rude épreuve par une température de plusieurs milliers de degrés celsius due au frottement de l’air.

Burkard Esser, ingénieur-chercheur en Mécanique des fluides, DLR :

“L’objectif est de minimiser les flux de chaleur afin que la température ambiante dans la cabine passagers soit équivalente à celle que l’on a lors des vols conventionnels.”

Alors, et sans même parler du prix, quand pourra-t-on acheter un billet pour un vol hypersonique ?

Emmanuel Blanvillain, coordinateur du projet HIKARI et chercheur en Design conceptuel Avions, Groupe Airbus :

“L’horizon de temps que l’on se donne pour aboutir à un produit éventuel serait de 2040 ou 2050 avec une forte dépendance à l‘évolution technologique.”

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