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Airbus travaille-t-il sur un avion hypersonique pour un futur lointain ? C'est ce que l'on pourrait croire après le dépôt d’un brevet aux États-Unis. Signé par Astrium et EADSEADS, c'est-à-dire le groupe Airbus, il date du 14 juillet 2015 et décrit « un aéronef ultrarapide et les moyens de navigation afférentsafférents ». L'appareil est destiné au transport de passagers ou pour un usage militaire, à une vitesse comprise entre Mach 4 et Mach 4,5 à une altitude de 30 à 35 km, soit une vitesse de près de 5.000 km/h. Paris serait alors à un peu plus d'une heure de New York et à deux ou trois heures de Tokyo.
Un bloggeur, Deepak Gupta, a réalisé une vidéo surprenante en suivant d'assez près le texte du brevet. Elle est visible sur Patent Yogi, une chaîne YouTubeYouTube illustrant des dépôts de brevets originaux, comme un drone volant se transformant en sous-marinsous-marin, imaginé par Boeing.
La vidéo du bloggeur Deepak Gupta imagine l'avion hypersonique d'Airbus en s'appuyant sur les caractéristiques techniques détaillées dans le brevet. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc avec deux traits horizontaux en bas à droite de l'image pour obtenir les sous-titres. Cliquez ensuite sur « anglais », puis sur le bouton « Paramètres », déroulez le menu « Sous-titres » et cliquez sur « Traduire les sous-titres ». Choisissez la langue puis cliquez sur « ok ». © PatentYogi, Youtube
Une montée qui ressemble au décollage d'une fusée
L'avion décrit par Airbus est lui aussi original, et à plus d'un titre. Il est doté d'une - petite - aile deltadelta « gothique », c'est-à-dire à flèche variable. Le bord d'attaque n'est donc pas droit mais courbe. L'aile du Concorde a une forme de ce genre. Celle décrite dans ce brevet est terminée à son extrémité par une sorte de grande dérive qui peut pivoter de 90°. Au décollage et à l'atterrissage, ces deux dérives sont dans le plan des ailes et sont relevées en mode supersonique. D'après Airbus, ce mouvement permet de maintenir au même endroit le centre des forces portantes (en quelque sorte le pendant du centre de gravité) dans les régimes de vol subsonique et supersonique.
Cette géométrie variable, imposée par la large gamme de vitesses de son domaine de vol, conditionne aussi la motorisation. Il ne faut pas moins de trois types de moteurs différents pour propulser cet avion : des turboréacteurs pour les basses vitesses, des statoréacteursstatoréacteurs pour le vol hypersonique et un moteur-fuséefusée pour accélérer et grimper après le décollage. La conduite de l'appareil est elle aussi hors normes. Le roulage et le décollage s'effectuent normalement, avec la poussée des turboréacteurs.
Le moteur-fusée est ensuite allumé et l'avion s'engage sur une montée « presque verticale » au cours de laquelle il passerait le mur du sonmur du son. Les avions supersoniques n'en sont en général capables qu'en vol horizontal, voire en léger piqué. Le Mig 31, monoplace biréacteur, peut le faire, mais il reste exceptionnel. La trajectoire ressemble donc à celle d'un lanceur spatial... Les sièges des passagers, installés à l'avant, semblent conçus pour surmonter ce passage éprouvant. À l'approche de la vitesse du sonvitesse du son, les turboréacteurs sont éteints et rentrent dans le fuselagefuselage, à la manière d'un train d'atterrissage, car ils deviennent un frein aérodynamique.
Le schéma de l'appareil décrit dans le dépôt de brevet. L'engin est vu ici au sol, avec son train d'atterrissage sorti (TRa, TRb et TRc). On remarque les petites ailes delta (A) et la courte cabine pour les passagers (P, les deux rangées de hublots n'indiquant pas un double pont). Les turbopropulseurs (des réacteurs classiques) sont visibles sous l'appareil (TB1) et sont rétractables. Sous l'aile gauche est visible un statoréacteur (ST1), utilisé pour la croisière. On remarque également deux sortes de dérives à l'extrémité des ailes (a1 et a2), qui peuvent pivoter de 90° selon la phase du vol. © Airbus
Des statoréacteurs pour la croisière hypersonique
D'après le texte du brevet, le passage du mur du son en vol vertical a l'avantage d'émettre le bruit du « bang » horizontalement, ce qui le dissipe sur une large surface. Il ne serait perceptible « qu'au voisinage de l'aéroport », ce qui signifie que le moteur-fusée devrait être allumé tout de suite après le décollage, donc au-dessus ou très près de l'aéroport et des communes alentour. Le texte indique une variante où le mur du son serait franchi loin du lieu de décollage.
La poussée de la fusée lui fait gagner rapidement l'altitude de croisière, très supérieure à celle des avions actuels (environ 10.000 m) et à celle du ConcordeConcorde (20.000 m). À 30 km au-dessus de la surface de la mer, cet engin évoluerait dans la stratosphèrestratosphère. Après le passage en vol horizontal, le moteur-fusée est éteint. Le relais est pris par « un ou des » statoréacteurs (ramjets en anglais), c'est-à-dire des réacteurs sans pièces mobilesmobiles où la vitesse de l'airair entrant est utilisée pour comprimer ce dernier dans un étranglement, après quoi la combustioncombustion a lieu.
Le principe a été imaginé par l'ingénieur français René LeducRené Leduc dans les années 1930 et exploré expérimentalement après la seconde guerre mondiale. Mais ici, pas de kérosènekérosène ni de gaz à effet de serregaz à effet de serre : ces statoréacteurs utilisent comme carburant et comburantcomburant de l'hydrogène et de l’oxygène embarqués sous forme liquideliquide dans des réservoirs (lesquels occupent une grande partie du fuselage). Le produit de la combustion est donc de l'eau. Le brevet, cependant, ne décrit pas le moteur, qui reste à mettre au point. Le réacteur Sabre, hybridehybride puisqu'il comporte un compresseur, est toujours en développement.
Le début de la descente se fait moteurs coupés, en vol planévol plané donc, avec des volets sortis pour freiner l'engin. En dessous de Mach 1, les turboréacteurs sont allumés et l'engin devient un avion classique qui ira se poser normalement.
Le Zehst, un concept issu d'une recherche sur un avion hypersonique, montré en 2011 par EADS (aujourd'hui Airbus). Il rassemble plusieurs des caractéristiques décrites dans le dépôt de brevet de 2015, comme une triple motorisation et l'utilisation de l'oxygène et de l'hydrogène liquides, dont on voit ici les réservoirs (en bleu et en rouge). © Airbus
Des études pour les prochaines décennies
À y regarder de près, le concept de cet appareil hypersonique n'est pas nouveau. Il ressemble beaucoup au Zehst (Zero Emission High Supersonic Transport) que EADS avait montré, en 2011, au salon du Bourget. Les différences tiennent à l'altitude de croisière annoncée (qui était de 23 km) et à la présence de ces dérives mobiles, vraiment originales, décrites dans le brevet déposé. Par ailleurs, le texte du 14 juillet donne des détails nouveaux, notamment sur la conduite du vol.
Des avions hypersoniques sont manifestement à l'étude, à l'instar du SR 72, un programme militaire de Lockheed Martin, et de l'européen A2, issu du projet Lapcat, et auquel EADS a participé. Ces avions du futur ne sont bien sûr pas près de voler. Ce ne sont que des concepts de R&D et les défis techniques à relever restent nombreux, notamment la motorisation. En d'autres termes, il est plus que probable que cet avion, tel qu'il est représenté ici, ne verra jamais le jour. Mais des éléments de l'étude pourront se retrouver dans certains avions des prochaines décennies. Lors de la présentation du Zehst, EADS (le nom de l'entreprise à l'époque) avait précisé qu'un avion de ce genre volerait dans 30 ou 40 ans.
