À quoi ressembleront les avions de passagers du futur

Si les voyageurs temporels de 1968 se retrouvaient aujourd’hui à l’aéroport, ils verraient de nombreux changements qui les surprendraient. Mais les avions sembleraient étonnamment familiers. Malgré les améliorations significatives des matériaux, des moteurs et de l'avionique qui ont fait de 2017 l'année la plus sûre de l'histoire de l'aviation, les avions commerciaux restent structurellement similaires à ceux des années 1960. En fait, le Boeing 737, l’un des avions de ligne les plus vendus de l’histoire dans ses nombreuses versions, a décollé pour la première fois en 1967.

En effet, l’aviation commerciale donne la priorité à la sécurité, en privilégiant les solutions éprouvées, et parce que d’autres développements – par exemple dans les matériaux et les moteurs – signifient que la conception traditionnelle reste d’actualité. Cependant, alors que l’industrie cherche désespérément des moyens de réduire ses émissions de carbone, elle est confrontée à un défi légèrement plus sérieux que les autres industries, précisément parce que ses technologies de base sont très difficiles à abandonner. Il est peut-être temps d'essayer quelque chose de nouveau. Alors, à quoi pourrait ressembler le transport aérien dans 50 ans ?

Lisez aussi: Armes de la victoire ukrainienne : les hélicoptères Westland Sea King

L'avenir des avions de ligne

Au fil des années, plusieurs tentatives ont été faites pour changer le paradigme de la conception des avions. Les années 1970 promettaient un avenir de voyages supersoniques qui ne devint jamais réalité, à l’exception des vols limités du Concorde. L'idée d'un avion à « ailes mixtes » similaire au bombardier furtif Northrop B-2 a été vantée à l'occasion, mais jusqu'à présent sans grand succès.

Une combinaison de raisons techniques et financières a contraint l’industrie aéronautique à abandonner ces propositions plutôt étranges et à se concentrer sur les conceptions plus canoniques qui constituent aujourd’hui la norme. Les 50 prochaines années poursuivront-elles le chemin lent et régulier du dernier demi-siècle ? Verrons-nous à nouveau la percée technologique rapide qui a caractérisé l'aviation entre la fin de la Première Guerre mondiale et l'alunissage Apollo? Ne vous laissez pas berner par l’absence apparente de percées spectaculaires. De grands changements approchent à grands pas.

Lisez aussi: Armes de la victoire ukrainienne : Missiles de croisière Storm Shadow / SCALP-EG

Avions électriques

La majorité des vols court-courriers deviendront probablement électriques au cours des prochaines décennies, ce qui changera notre façon de concevoir le transport aérien. Des moteurs électriques plus petits permettraient une poussée distribuée similaire à celle utilisée dans le prototype X-57 de la NASA. Des niveaux de bruit plus faibles et des coûts d’exploitation moindres permettront aux avions électriques de voler beaucoup plus près des lieux où les gens vivent et travaillent.

En fait, plusieurs projets d’avions électriques de pointe visent non seulement à remplacer le transport terrestre entre les villes, comme le prévoient de le faire les concepts Zunum et Eviation de 9 à 12 passagers, mais également à l’intérieur de celles-ci. Les taxis volants deviendront très bientôt une réalité, mais reste à savoir si les concepts futuristes Vahana et CityAirbus représentent réellement l'avenir. Quoi qu’il en soit, les vols porte-à-porte ne sont pas l’apanage exclusif des avions électriques.

Bien qu’il ne s’agisse pas d’un concept nouveau, l’utilisation de giravions, c’est-à-dire d’avions capables de passer d’une configuration à portance verticale à une configuration à voilure fixe, a jusqu’à présent été largement limitée à l’armée américaine.

Cependant, le constructeur italien d'hélicoptères Leonardo prépare actuellement un modèle civil pour un lancement commercial. AW609, qui, en cas de succès, pourrait potentiellement transformer l’aviation d’affaires et régionale. L'AW609 combine les éléments de conception des avions et des hélicoptères.

De nombreuses entreprises développent des systèmes de propulsion électrique pour les taxis aériens, les avions de banlieue et les véhicules électriques à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL), dont beaucoup sont autonomes. Par exemple, le fabricant de moteurs électriques MagniX travaille avec le fournisseur de batteries H55 pour convertir les avions de l'exploitant d'hydravions Harbour Air, basé à Vancouver, en une flotte entièrement électrique. Et la société israélienne Eviation a développé Alice, le premier avion de banlieue entièrement électrique au monde doté d'une technologie de batterie semblable à celle d'un téléphone portable et d'une autonomie de vol d'environ 800 km.

L’énergie hybride est une autre voie. En 2020, la startup américaine Ampaire, hybride-électrique, Eel, a réalisé un vol d'essai de 550 km avec un moteur électrique dans le nez et un moteur thermique conventionnel à l'arrière. Et puis il y a l’hydrogène, qui a un grand potentiel s’il peut être produit à partir de sources à faibles émissions de carbone plutôt que de combustibles fossiles. Airbus investit massivement dans la technologie nécessaire pour propulser les avions avec de l'hydrogène produit à partir de sources d'énergie renouvelables, dans l'espoir de l'utiliser un jour pour propulser des avions à réaction géants qui parcourent de longues distances sans émissions de CO2. Boeing teste également son propre avion propulsé à l'hydrogène.

Lisez aussi: Saab JAS 39 Gripen - en option pour l'armée de l'air ukrainienne: nous découvrons de quel type d'avion il s'agit

À la poursuite de la vitesse

Il existe un domaine dans lequel l’aviation commerciale semble avoir reculé plutôt que progressé. Il était autrefois possible de traverser l'Atlantique en vol supersonique, mais aujourd'hui, même ceux qui ont les poches les plus profondes sont obligés de se contenter de vitesses subsoniques. Certaines startups s’efforcent de résoudre ce problème.

Boom Supersonic, une startup dont les investisseurs incluent l'incubateur Y Combinator de la Silicon Valley et Japan Airlines, développe un avion commercial qui devrait voler à Mach 2,2 et coûter moins cher que le Concorde.

L'Aerion AS2 est un autre projet d'avion civil supersonique destiné au marché des services exécutifs. Bien qu'encore en phase de développement, la société compte déjà une commande de 2,4 milliards de dollars de la part de l'opérateur de biréacteurs fractionnés Flexjet pour 20 de ses avions Mach 2 AS1,5. Mais même ces vitesses ne sont rien à côté des vitesses hypersoniques prédites par certains programmes de recherche ambitieux.

Spaceliner, un projet dirigé par le DLR, l'Institut allemand de recherche aérospatiale, se rendra aux confins de l'espace pour voler 25 fois plus vite que la vitesse du son. De cette façon, il serait possible de voler de Londres à l’Australie, par exemple, en 90 minutes environ.

"Très souvent, dans l'industrie aérospatiale, le défi n'est pas technologique, mais financier ou opérationnel", explique Rolf Henke, membre du conseil d'administration de la recherche aérospatiale du DLR, l'institut allemand de recherche aérospatiale. "On parlait déjà des ailes mixtes dans les années 1920, et des vols hypersoniques depuis les années 1930, mais il faut quelqu'un qui soit prêt à prendre des risques et à investir d'énormes sommes d'argent."

Dans quelle mesure la révolution des avions hypersoniques est-elle réelle ? Arriverons-nous au point où les dernières technologies coexisteront ?

Lisez aussi: 6 missiles balistiques intercontinentaux (ICBM) qui peuvent mettre fin au monde

Le concept « d'aile mixte »

L'une des propositions des ingénieurs est le "corps d'aile mixte", dont j'ai déjà parlé à plusieurs reprises. Cette toute nouvelle forme d'avion est similaire à la conception de « l'aile volante » utilisée dans les avions militaires tels que l'emblématique Bombardier B-2, mais l'aile mixte a un volume plus important dans la partie médiane. Boeing et Airbus travaillent sur cette idée, tout comme un troisième acteur, JetZero, basé en Californie, qui s'est fixé pour objectif ambitieux de mettre en service un avion à voilure mixte dès 2030.

"Nous sommes très sérieux quant à la voie vers zéro émission dans les gros avions, et une cellule à voilure mixte peut réduire de 50 % la consommation de carburant et les émissions", a déclaré Tom O'Leary, co-fondateur et PDG de JetZero. "C'est un énorme pas en avant par rapport à ce à quoi l'industrie est habituée."

Étant une sorte d'hybride entre une aile volante et un « tube et aile » traditionnel, une aile hybride permet à l'ensemble de l'avion de générer de la portance tout en minimisant la traînée. La NASA déclare que cette forme "contribue à augmenter l'économie de carburant et crée une plus grande zone de charge utile (cargo ou passager) dans la partie centrale du corps de l'avion". L'agence l'a testé sur l'un de ses avions expérimentaux, X-48. Au cours d’environ 120 vols d’essai entre 2007 et 2012, deux avions télécommandés sans pilote X-48 ont démontré la viabilité du concept.

Selon O'Leary, il existe un problème technique majeur qui freine les fabricants. "C'est la pression dans le fuselage non cylindrique", dit-il, soulignant le fait qu'un avion en forme de tube est mieux à même de gérer les cycles constants d'expansion et de contraction qui se produisent à chaque vol. "Si vous pensez au "tuyau et à l'aile", alors cela divise la charge - le tuyau supporte la charge de pression et les ailes supportent la charge de flexion. Mais l’aile mixte les rassemble essentiellement. Ce n'est que maintenant que nous pouvons y parvenir avec des matériaux composites à la fois légers et résistants. » Cette forme radicalement nouvelle se traduira par un intérieur d’avion dont l’apparence et la sensation seront complètement différentes de celles des avions gros-porteurs d’aujourd’hui. JetZero espère mettre ses avions en service d'ici 2030.

Lisez aussi: TOP-5 des sous-marins nucléaires les plus modernes

Vols supersoniques

Près d'une demi-douzaine d'entreprises rivalisent pour être les premières à proposer au public des voyages supersoniques, un intérêt intéressant à une époque où une grande partie des investissements et de l'innovation dans les transports se concentre sur le développement d'options plus propres et plus respectueuses du climat, consommant moins de carburant ou les technologies de propulsion alternatives, comme les batteries ou l'hydrogène.

Boom Supersonic, basé à Denver, prévoit de lancer son avion à réaction supersonique appelé Overture en 2029. L'avion devrait accueillir entre 64 et 80 passagers, selon Blake Scholl, PDG de la compagnie. Il se déplacera à Mach 1,7, soit 1,7 fois la vitesse du son, soit plus de deux fois la vitesse d'un avion de ligne conventionnel.

Les analystes du secteur affirment que le capital-risque et l’idée selon laquelle les avions supersoniques commerciaux semblent être une bonne idée ont largement contribué à la relance du projet.

Les entreprises affirment que leur nouvelle génération d’avions supersoniques aura une empreinte carbone plus faible, en grande partie parce qu’ils seront alimentés par du carburéacteur respectueux de l’environnement. Ce carburant est fabriqué à partir de produits agricoles, notamment de soja et de graisses animales. Mais les critiques estiment que cette promesse ignore certaines réalités importantes. Par exemple, il n’y a pas assez de carburant d’aviation respectueux de l’environnement pour les avions actuels. Et ce qui existe est plus cher – selon certaines estimations, deux à quatre fois plus cher que les combustibles fossiles.

Et quel que soit le carburant, la réalité est que les avions supersoniques en consommeront toujours davantage. D’ici 2022, les avions supersoniques pourraient consommer sept à neuf fois plus de carburant que les avions commerciaux conventionnels tout en transportant moins de passagers, selon une étude du Conseil international pour les transports propres. Mais la NASA affirme que les voyages supersoniques, du moins dans un premier temps, ne représenteront qu’une très petite fraction des émissions totales de CO2 et une très petite fraction de l’aviation commerciale. Pourtant, alors que les compagnies aériennes se sont engagées à atteindre zéro émission nette de carbone d’ici 2050, certains disent qu’il est difficile de voir comment les avions supersoniques s’intègrent dans ce cadre.

Les analystes ont cependant des doutes, étant donné la difficulté pour les compagnies aériennes commerciales de rester à flot. Les avions supersoniques transporteront moins de passagers et consommeront plus de carburant. Si ce carburant est du carburéacteur respectueux de l’environnement, les coûts augmentent encore plus.

Hermeus, basée à Atlanta, n'est que l'une des sociétés qui explorent la possibilité de construire un avion commercial hypersonique encore plus rapide. Alors que les avions supersoniques voyagent plus vite que la vitesse du son, les avions hypersoniques se déplacent à une vitesse cinq fois ou plus supérieure à celle du son.

Le jet Halcyon de la société voyagera à Mach 5, soit cinq fois la vitesse du son. Mais l’entreprise reste ouverte sur les défis technologiques auxquels elle est confrontée pour développer un avion aussi rapide. Aujourd'hui, selon son porte-parole, les chances de faire décoller Halcyon sont inférieures à 50 %, mais ils s'attendent à ce que ces chances s'améliorent avec le temps.

Mais même dans ce cas, Hermeus – et toutes les startups – devront convaincre le public de croire en leur projet et faire face aux inquiétudes croissantes concernant l’impact environnemental du transport aérien. Cela peut être une tâche difficile.

L’optimisme et l’enthousiasme entourent la résurgence des voyages supersoniques, et la technologie continue de progresser. Le vol supersonique ouvre des possibilités infinies pour la recherche et l’innovation, ouvrant la voie à une nouvelle ère du transport aérien.

conclusion

Ainsi, même si nous devrons peut-être attendre un peu plus longtemps pour piloter les avions futuristes de demain, nous pouvons toujours nous concentrer sur les matériaux et les processus qui permettent les avions décarbonés d'aujourd'hui. Attachez vos ceintures, le voyage ne fait que commencer.

Lisez aussi:

• Combattants de 5ème et 6ème générations : quelle est la différence et où est la limite ?
• Ce qu'il faut savoir avant de lancer un site internet