Le 11 novembre, l’événement le plus important du monde de l’aviation d’affaires s’est tenu à Las Vegas. Il s’agissait de la NBAA-BACE 2019.

À cette occasion, Boeing et Aerion ont à nouveau présenté leurs idées d’avions supersoniques et hypersoniques pour ce secteur.

Actuellement, la plupart des grands constructeurs d’aéronefs se concentrent sur le développement et la conception d’avions plus efficaces, moins chers et plus écologiques. Il existe cependant d’autres exigences à prendre en compte en plus des aspects économiques et environnementaux. La capacité à réduire considérablement le temps de déplacement pourrait justifier l’existence d’un transport hypersonique pour des applications telles que les interventions d’urgence, les déplacements d’affaires, sans parler des applications militaires.

En général, les vitesses hypersoniques sont considérées comme supérieures ou égales à Mach 5, alors que les altitudes de croisière sont généralement égales à 80 000 pieds et plus, afin d’éviter une accumulation excessive de chaleur due au frottement de la peau et à une charge structurelle excessive.

• Propulsion : C'est probablement le facteur le plus critique. Le choix de la propulsion pour un véhicule hypersonique se tourne soit vers le moteur à réaction ou le moteur-fusée, car ils offrent les performances requises pour un vol à grande vitesse. La caractéristique la plus importante d'un système de propulsion est l'impulsion spécifique. C'est une mesure d'efficacité pour la propulsion.

Par ailleurs, vous n’avez pas besoin de (ou vous ne souhaitez pas) voler à Mach 5 pendant le décollage. Ainsi, les concepteurs de Boeing envisagent d’utiliser un turboréacteur commercial capable de couvrir une large gamme de vitesses subsoniques et supersoniques qui peut être remplacé une fois que l'avion atteint des vitesses hypersoniques. Parce que les pales du moteur traditionnel se désagrégeraient à de telles vitesses. De plus, lorsque vous voyagez à des vitesses hypersoniques, vous n’avez pas besoin de pales pour comprimer l’air, car la vitesse de l’écoulement de l’air le fait pour vous. C’est pourquoi la plupart des conceptions modernes de ces avions reposent sur un Ram-Jet, qui utilise le mouvement en avant de l’avion pour comprimer l’air.

• Aérodynamique : En raison de la vaste gamme de vitesses opérationnelles, les conceptions doivent répondre à plusieurs exigences souvent contradictoires. Toutefois, l’objectif principal est la réduction de la traînée pendant la phase d’ascension et la croisière.

            Il est important de comprendre que contrairement aux avions de ligne, où il existe une composante de traînée induite par la portance, la traînée des véhicules hypersoniques est principalement constituée de Wave Drag, et dépend donc davantage du volume et de la surface de la section du véhicule que de la masse. Ceci signifie que la charge utile transportée par le véhicule doit avoir des limites de volume strictes.

Contrairement aux avions conventionnels, où la portance doit équilibrer le poids pour se maintenir en vol stationnaire, un véhicule hypersonique ne peut compter que sur la poussée, à condition que les moteurs soient suffisamment puissants.

• Matériaux : En raison de fortes charges thermiques, de nombreux matériaux aérospatiaux couramment utilisés risquent de ne pas être disponibles pour les concepteurs, à moins qu'ils ne soient combinés avec des systèmes de protection thermique (TPS). La conception de TPS oblige les concepteurs à effectuer des simulations aéro-thermo-élastiques complexes.

Si vous travaillez sur ce sujet, n’hésitez pas à nous en faire part! C’est avec plaisir que nous aimerions en apprendre davantage sur votre travail pour que nous puissions ensemble étoffer nos connaissances en la matière.

Le saviez-vous?

• L’avion hypersonique voyagerait de Tokyo à Los Angeles en seulement 110 minutes.
• Le premier étage d’un lanceur Saturn V avait, avec ses 4 moteurs F-1, une puissance totale de 111 744 000 chevaux-vapeur, soit deux fois plus que la population de chevaux actuelle dans le monde! Astuce : en général, la puissance d'un moteur de fusée ne se mesure pas en CV mais en livre-force (kgf).

En savoir plus :

A review of design issues specific to hypersonic flight vehicles. D. Sziroczak, H.Smith https://bit.ly/2KnnHQU 
Boeing’s Faster Future On Display At NBAA-BACE. Guy Norris https://bit.ly/2qTN1qK 
How Boeing's Hypersonic Passenger Plane Concept Works. Joe Pappalardo bit.ly/2CJ8Trx