Afin de réduire considérablement la traînée, la consommation de carburant et les émissions de carbone des avions, plusieurs solutions technologiques sont étudiées et mises en service. Parmi celles-ci, on citera une technologie de revêtement inspirée par la peau de requin que l’on applique sur les avions. Des logiciels de simulation d’Ansys sont utilisés pour obtenir les mêmes performances qu’une vraie peau de squale.

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    Bien que le secteur aéronautique ne soit responsable que de 2,5 % des émissions mondiales de CO2 et au total de 5,1 % de l'ensemble des causes de réchauffement climatique en participant à l'effet de serre avec les traînées de condensation des avions, ce secteur accélère sa transition et avance vers la décarbonisationdécarbonisation du transport aérien. Plusieurs voies sont explorées et suivies pour amener les avions commerciaux à avoir un impact sur le climatclimat le plus faible possible en réduisant la consommation de carburant et les émissions de CO2 de l'aviation commerciale.

    Vers une aviation durable

    Parmi les solutions technologiques envisagées, citons un revêtement d'avion imitant la peau de requin qui, étonnamment, réduit considérablement la traînée, la consommation de carburant et les émissions de carbone des avions. Lufthansa Technik, leader mondial de la maintenance, réparation et opération (MROMRO) aéronautique, développe avec BASF un revêtement biomimétiquebiomimétique qui imite la surface de la peau de requin.

    AeroSHARK, c'est son nom, est un film de surface composé de « riblets », des nervures microscopiques semblables à celles de la peau du squale, qui permettent de réduire la traînée de frottement tout en augmentant la flottabilité. Il a pour objectif d'optimiser l'aérodynamique des avions afin de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2.

    L'image montre la modélisation CFD d'un Boeing 777-300ER avec une forme d'aile identique à la réalité. Grâce au logiciel Ansys CFX, il a été possible de déterminer précisément l'impact de la pression et des forces physiques en présence sur l'avion. L'équipe a également développé une extension du modèle de turbulence qui a permis de prendre en compte les caractéristiques des riblets du film de surface. Ainsi, les ingénieurs d'Ansys et Lufthansa Technik ont pu déterminer les changements à opérer en matière de caractéristiques de vol et de structure de l'avion en fonction des différents scénarios de vol, en particulier pour les manœuvres risquées à mener lors d'essais physiques. © Ansys
    L'image montre la modélisation CFD d'un Boeing 777-300ER avec une forme d'aile identique à la réalité. Grâce au logiciel Ansys CFX, il a été possible de déterminer précisément l'impact de la pression et des forces physiques en présence sur l'avion. L'équipe a également développé une extension du modèle de turbulence qui a permis de prendre en compte les caractéristiques des riblets du film de surface. Ainsi, les ingénieurs d'Ansys et Lufthansa Technik ont pu déterminer les changements à opérer en matière de caractéristiques de vol et de structure de l'avion en fonction des différents scénarios de vol, en particulier pour les manœuvres risquées à mener lors d'essais physiques. © Ansys

    Pour concevoir et valider sa technologie, Lufthansa Technik s'appuie sur les logicielslogiciels de simulation numérique de la dynamique des fluides et de calcul haute performance d'Ansys. Ils permettent d'analyser les phénomènes d'écoulement et de turbulence autour des riblets et d'obtenir les mêmes performances qu'une vraie peau de requin. Lufthansa Technik a pu développer des prototypes virtuels d'AeroSHARK et les tester en fonction de différents paramètres physiques et scénarios de vol. L'entreprise a ainsi réduit significativement les coûts des essais physiques et a accéléré les délais de validation et de certificationcertification de la technologie. Aujourd'hui, AeroSHARK peut être appliqué sur 40 % de la surface de l'avion et sa couverture devrait prochainement s'étendre à d'autres zones.

    Ici, pose du revêtement AeroSHARK. Ce film bionique durable imite la peau des requins et optimise le flux d'air permettant ainsi d'importantes économies de carburant. © Oliver Rösle, Lufthansa Group
    Ici, pose du revêtement AeroSHARK. Ce film bionique durable imite la peau des requins et optimise le flux d'air permettant ainsi d'importantes économies de carburant. © Oliver Rösle, Lufthansa Group

    « La créativité de nos clients ne cesse jamais de nous étonner et la technologie de revêtement innovante de Lufthansa Technik ne fait pas exception », déclare Walt Hearn, vice-président senior des ventes mondiales et de l'excellence client chez Ansys. « Elle illustre l'incroyable potentiel de la simulation numériquesimulation numérique lorsqu'elle est combinée à des idées visionnaires et à l'ingéniosité. Alors que des systèmes de propulsion durables font encore l'objet de recherches et d'essais, des innovations comme AeroSHARK jouent un rôle essentiel dans la réduction de l'empreinte carbone de l'aviation à court terme. »

    Le revêtement AeroSHARK est certifié par l'Agence européenne de la sécurité aérienne (EASA) et la Federal Aviation Authority (FAA). Actuellement, onze avions Boeing 777F de la compagnie Lufthansa Cargo et douze 777-300ER de la Swiss International AirAir Lines (SWISS) en sont équipés. Son déploiement à l'ensemble de la flotte permettra au groupe Lufthansa d'économiser plus de 25 000 tonnes de CO2 par an.