L’histoire de l’aéronautique commence le 19 octobre 1783, à Parislorsque Joseph-Michel et Jacques-Étienne Montgolfier effectuent le premier vol vérifié d’un ballon capable de transporter des personnes.
Le ballon n’était rien de plus qu’un studio de conception (comme nous l’appellerions aujourd’hui). de la montgolfière moderne et le vol était « captif » plutôt que « libre », c’est-à-dire que le ballon était attaché au sol par de solides cordes : à bord se trouvaient les scientifiques Jean-François Pilâtre de Rozier, Jean-Baptiste Réveillon et Giroud de Villette.
Le premier vol libre a lieu le mois suivant, le 21 novembre 1783.
Soixante-dix ans plus tard, en 1852, un autre bond en avant a eu lieu avec le premier dirigeable développé – une fois de plus – par un Français, Henri Giffard.
En 1883, les frères Gaston et Albert Tissandier développent le premier dirigeable à propulsion électriquequi effectua son premier vol le 8 octobre de la même année 1883.
Une dynamo électrique de type Siemens a été utilisée comme moteur, capable de fournir la puissance d’un cheval et demi (pour un poids, batterie comprise, de 275 kg), suffisante pour mettre en mouvement une hélice à deux hélices.
Quinze ans plus tard, en 1898, viennent les le premier modèle à moteur à combustion interne et le Zeppelin.
17 décembre 1903, les frères Orville et Wilbur Wright effectuent leur premier vol à bord du premier engin motorisé, le Wright Flyer.ouvrant définitivement le chapitre de la conquête humaine du ciel.
Si le désir de voler et de se déplacer toujours plus vite d’un bout à l’autre de la planète accompagne l’humanité depuis ses débuts, pendant près d’un siècle, l’industrie aéronautique s’est caractérisée par un profond immobilisme.
Ces dernières années, cependant, les choses ont changé grâce notamment à l’opinion publiquedans l’ère post-Covid, le transport aérien civil a recommencé à croître – en moyenne de 5 % par an dans le monde entier – et une prise de conscience accrue de l’impact des activités humaines sur l’environnement a incité plusieurs entreprises du secteur à à repenser le concept de vol, tant du point de vue des moyens de propulsion que des avions..
L’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) en 2019 fixe des objectifs de réduction des émissions, y compris des émissions de gaz à effet de serre, d’au moins 50 % d’ici 2050 par rapport aux niveaux de 2005.
Pour atteindre la ligne d’arrivée, vous devez concevoir des avions profondément différents de ceux d’aujourd’huic’est-à-dire capables de de vouloir plus, de transporter plus de personnes et de polluer beaucoup moins.
« Le grand jeu dans l’avenir de l’aviation est maintenant SAF (Sustainable Aviation Fuel, l’équivalent de l’e-fuel dans les voitures), les carburants à faible impact »commente Andrea Giuricin, professeur d’économie des transports à l’université de Milan Bicocca et professeur invité à la China Academy Railway Science. « En Europe, nous avons fixé des objectifs très élevés : d’ici à 2030, 10 % du carburant en moyenne devra être issu des SAF..
En ce qui concerne les e-carburants et les biocarburants pour les voitures, cependant, Le SAF est extrêmement chercomme l’explique Giuricin :
« Il n’y a pas de problèmes techniques, mais il y a des problèmes d’approvisionnement : les avions d’Airbus, par exemple, peuvent déjà voler avec un mélange 50-50 de paraffine et de SAF, mais cela coûte très cher à produire. Sachant que 30 à 40 % du coût total d’une compagnie aérienne, le premier poste, est constitué par le carburant, une augmentation du prix a un impact proportionnel ».
Actuellement, le coût par litre de SAF (bien qu’il n’y ait pas d’estimations officielles et/ou de fabricants capables de le fournir à grande échelle) peut être jusqu’à quatre ou cinq fois plus élevé que celui de la paraffine d’aviation normale. La SAF est donc principalement considérée comme une solution tamponcar les évolutions nécessaires d’ici 2050 doivent concerner le fonctionnement des moteurs, avant même la forme des avions et les matériaux qui les composent.
D’où la décision de plusieurs compagnies aériennes (mais pas seulement) de d’essayer d’autres voies et de trouver de nouvelles solutionsparfois même en reprenant des études d’antan, nées à leur tour en réponse à des périodes de crise.
C’est le cas de la turbopropulseurs à pales apparentes (comme c’est le cas avec les ventilateurs ouverts), une solution qui permet à l’utilisateur d’avoir accès à l’ensemble de l’équipement. d’économiser du carburant car elle est beaucoup plus efficace. En outre, l’utilisation de pales en forme de cimeterre réduirait considérablement le bruit et l’impact sur l’environnement.
« Dans le passé, les moteurs à turbine ouverte étaient considérés comme la réponse à la hausse des prix du carburant (ndlr : la crise pétrolière des années 1970). », a déclaré Chris Lorence, ingénieur en chef de Ge Aviation.
« Leur base technologique provient de notre travail dans les années 1970 avec la NASA. Nous en sommes aujourd’hui à un point où ce n’est pas le prix du carburant qui alimente le débat, mais la réduction des émissions de CO2. ».
L’étude de nouveaux moteurs (en conservant la structure actuelle de l’avion) va de pair avec l’utilisation de systèmes de propulsion à l’hydrogène ; un défi épique qui trouve son origine dans la guerre froide, lorsque les États-Unis et l’URSS ont tenté de créer des moteurs fonctionnant à l’hydrogène liquide..
Les problèmes rencontrés sont les mêmes que ceux auxquels nous sommes confrontés aujourd’hui : l’hydrogène liquide est plus léger que la paraffine, a une puissance de détonation trois fois supérieure, mais nécessite un volume de carburant conventionnel quatre fois supérieur.
En outre, il est très complexe et dangereuse gardez-le dans les réservoirs.
En 1988, trois ans avant la fin de la guerre froide qui la verra du côté des perdants, l’URSS réussit à effectuer une centaine de vols avec un Tupolev Tu-155 modifié pour être propulsé à l’hydrogène liquide.
En Amérique, cependant, le projet Suntan (classé « above top secret ») a vu la naissance du prototype de moteur à réaction pré-refroidi pour les avions à grande vitesse équipés de turboréacteurs pour la reconnaissance à long rayon d’action.
Lockheed’s Skunk Works a été choisi comme partenaire naturel, ayant livré avec succès l’U-2 et disposant de toutes les dispositions nécessaires en matière de secret et de sécurité pour garder le programme secret.
Le bronzage a été un succèsbien que peu s’en soient rendu compte à l’époque : le projet n’a duré que deux ans (1956-1958) et a nécessité d’énormes efforts, tant économiques que sociaux, et bien qu’il n’ait pas atteint les objectifs américains de l’époque, a donné naissance au concept d’un avion à Mach 2,5 capable de voler à 30 000 mètres et d’un turboréacteur (qui existait déjà) fonctionnant à l’hydrogène liquide (LH2).
Cette dernière a conduit à l’élaboration de de nouveaux propulseurs LH2 et de une infrastructure industrielle pour la production d’hydrogène en grande quantitéposer efficacement les bases de l’utilisation de l’hydrogène liquide comme carburant pour les fusées des programmes Apollo et de la navette spatiale.
Vous pouvez en savoir plus sur ce sujet dans les documents suivants :
Ces dernières années ont été marquées par diverses l’utilisation de l’hydrogène dans l’aviation.mais les problèmes du siècle dernier n’ont pas encore été entièrement résolus. En 2012, Boeing a fait voler son drone Phantom Eye neuf fois avant que le projet ne soit arrêté par manque de financement.
Aujourd’hui, plusieurs entreprises sont à la recherche de cette technologie, y compris des entreprises établies comme Airbus avec son projet ZeroE et ZeroAvia, qui a fait voler son Dornier 228 bimoteur en janvier, et des start-ups comme Destinus.
Fondée par le physicien d’origine russe et entrepreneur en série Mikhail Kokorich, l’entreprise est développe un avion à hydrogène capable de dépasser cinq fois la vitesse du son, soit plus de 6 000 km/h.dont il est question dans cet article.
Selon certains analystes, cependant, l’avènement des moteurs à hydrogène obligera à repenser la structure portante de l’avionDans ce domaine, l’un des développements les plus agressifs est ce que l’on appelle la « structure porteuse ». Wing Box (littéralement boîte à ailes)sur lequel ils travaillent Airbus et Lockheed Martin y travaillent.
Les avantages sont les suivants une consommation de carburant fortement réduite grâce à une aérodynamique supérieure et à un poids plus faible grâce à une conception entièrement en matériaux composites.
Les recherches ne manquent pas, bien sûr, sur les avions 100% électriques, les hybrides électricité-hydrogène, couverts de panneaux solaires, imprimés en 3D et même le retour des dirigeables (dans une version moderne, bien sûr).
Nous avons déjà évoqué certains d’entre eux dans plusieurs articles, comme les deux avions de la NASA.
Le premier, l’Airbus Zephyr S (article ici) réaliserait le rêve du vol perpétuel, en étant capable de recharger ses propres batteries en vol, les batteries Amprius de 500Wh/kg, fournisseur officiel de la NASA depuis des années.
Ces batteries super-denses équipent également leX-57 Maxwell, le prototype d’avion 100% électrique qui a passé avec succès ses derniers tests de contrôle en février, se montrant prêt à voler. L’article est disponible sur ce lien.
Dans le domaine des vols courts et très courts, les petits avions électriques s’imposent déjà : conçus davantage pour contourner le trafic que pour voler au sens strict, ce sont les projets des sociétés Airbus et Volocopter, avec respectivement CityAirbus et VoloCity.
Dans les deux cas, il s’agit d’avions à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL) et d’avions de transport de passagers. leur arrivée est si imminente que la ville de Milan prépare des installations pour quatre ventiports et un service fiable de taxis volants dans la perspective des Jeux olympiques de Milan-Cortina, en 2026.
Le secteur a également d’avions-cargos fait l’objet d’une attention particulière, une fois de plus dans le but de réduire de manière significative les émissionsrevenir à l’utilisation de des dirigeables des années 1920 et 1930.
S’appuyant sur les recherches de la NASA et de quelques particuliers en Europe, la compagnie de voyage espagnole Air Nostrum a décidé de miser sur une technologie à certains égards dépassée, mais qui, en réalité, possède encore d’énormes atouts.
Capables de s’amarrer à n’importe quelle surface plane, les dirigeables peuvent être configurés pour transporter des personnes, des marchandises ou un mélange des deux.
De plus, étant des avions plus légers que l’air ils peuvent également se déplacer verticalement et n’ont pas besoin de grandes surfaces pour s’amarrerce qui leur permet d’atteindre des endroits inaccessibles aux avions avec des charges utiles (passagers et marchandises) beaucoup plus importantes que celles des hélicoptères.
Les dix premiers exemplaires, produits par l’entreprise britannique Hybrid Air Vehicles, devraient être livrés en 2025.
Parlons de paris radicaux, passons du passé lointain à un avenir si lointain qu’il ne peut pas encore être réalisé concrètementbasé sur des technologies à venir dans au moins trente ans.
Il s’agit de l’avion conceptuel d’Airbus, simplement appelé « Bionic », un projet qui peut être réalisé par deux générations d’ingénieurs et qui, de l’aveu même de la multinationale européenne de l’aérospatiale, ne verra pas le jour avant 2050.
Bionic, comme son nom l’indique, est né de l’idée de redessiner la structure physique des avions à partir de zéro, en observant le squelette des oiseaux et en utilisant la géométrie de leurs os et de leur squelette..
Les oiseaux (à l’exception des pingouins) ont un système squelettique complètement différent de celui des mammifères, léger comme une plume mais solide comme du bois, formé d’os creux et pneumatisés, c’est-à-dire dotés de sacs aériens. Ceux-ci ne sont rien d’autre que des neuf sacs membraneux situés dans les régions cervicale, claviculaire, thoracique et abdominale, tous en communication avec les poumons.
En ce moment ni les avantages ni les difficultés liés à un tel projet ne peuvent être établis car les concepteurs ne n’ont aucune idée des types de moteurs qui seront disponiblesde leurs caractéristiques, et surtout, avec quels matériaux Bionic sera construit.
La seule certitude qui constitue le fondement du conceptest que la structure d’inspiration biologique sera produite avec des systèmes d’impression 3D – la chose la plus proche d’une croissance organique normale que l’on puisse imaginer dans l’industrie aérospatiale – l’utilisation de matériaux composites.
