Concepts

Comment consommer moins de carburant sans forcément inventer de nouveaux procédés complexes  ?

> De plus gros moteurs

Pour comprendre cette idée, quelques mots sur le fonctionnement d'un turbo-réacteur.

L'air est aspiré dans le moteur par le compresseur. Il s'agit de la sorte "d'hélice" que vous voyez parfois commencer à tourner en montant dans l'avion. Cet air passe ensuite dans des conduits se rétrécissant, c'est la chambre de compression. L'air est donc comprimé, il monte en température, du carburant est injecté et le mélange s'enflamme grâce aux très hautes températures atteintes. Finalement, cet air enflammé est ejecté en dehors du moteur, par l'arrière, ce qui par un mouvement d'action-réaction, propulse l'avion vers l'avant. L'air, après avoir été enflammé, rencontre une turbine. Il s'agit tout simplement d'une autre hélice, qui entraînée par le passage de l'air, entraîne le compresseur, le cycle se répétant.

Schéma animé

Des moteurs plus gros aspireraient plus d'air, ainsi il y aurait plus d'air enflammé et donc plus de pousée, pour une même quantité de carburant consommé. Une pousée similaire (la vitesse n'est plus le but) engendrerait donc une augmentation d'autonomie à carburant égal, ou bien à autonomie égale, une réduction de la consommation de carburant.

> La peinture

Sur un avion, la peinture de la carlingue pèse en moyenne une tonne. Cela semble insignifiant sur un vol, mais sur un année, sur tous les avions d'une flotte, les pertes en carburant sont considérables. En effet, la peinture, en plus d'alourdir l'avion, crée des irrégularités tout le long de la carlingue, augmentant la surface de contact et perturbant le flux d'air. Ainsi, l'aérodynamique de l'avion est altérée, la trainée est augmentée et l'avion doit fournir plus de poussée. La compagnie American Airlines avait estimé ses pertes dûes à la peinture à près de 15 millions de $ sur l'ensemble de sa flotte sur une année.

Même si une livrée représente la compagnie et consitue un élément marketting, il faudrait utiliser moins de peinture et préférer les livrées blanches plutot que celles (2) très colorées.

> Construire des avions plus gros

La logique peut certaines fois résoudre en partie les problèmes. En effet, dans l'avenir, il sera préférable de construire des avions plus gros, capables de transporter plus de passagers. Ainsi, un avion de 400 places coutera moins cher mais surtout consommera moins que 2 appareils de 200 places.

    > Par exemple, l'A380 dans sa configuration maximale transporte 850 passagers. Sa consommation est de 3L/passager/100km.

    Pour un vol de 1000 km, 3*850*10 = 25.500 L

    > En comparaison, un A320 de 180 places consomme 3.4L/passager/100km. Cependant, pour transporter 850 personnes, il faudra 5 appareils             (5*180=900)

    Pour le même vol, (3.4*180*10)*5 = 30.600 L

Pour le même nombre de passagers transportés, il vaut mieux privilégier des avions plus gros. Cependant, convenons qu'il est beaucoup moins rentable de placer des A380 sur Nice-Paris que les A320 habituels ! Nous nous heurtons donc ici à des problèmes économiques...

> L'avion à vapeur

R    assurez vous, l'avion à vapeur (bien qu'ayant existé dans les années 30) n'a rien à voir avec les locomotives ou les voitures d'antan !     L'idée est de concevoir un avion capable de se déplacer sans kérosène.

Le projet américain HPLA (High Power Laser Ablation) consistait en une coupelle métallique parabolique fixée sur l'appareil. Un laser provenant d'une station terrestre heurterait cette coupelle et détacherait des particules de métal chargées formant un plasma. Les interactions électriques du plasma sur la plaque de métal provoqueraient la pousée. Ce sytème comporte toutefois deux inconvénients. Le laser doit frapper perpendiculairement et l'usure de la plaque métallique nécessiterait très fréquemment son remplacement.

Des chercheurs japonais ont proposé un modèle basé sur cette idée. A l'arrière de l'appareil, serait installé un dispositif constitué de 2 plaques métalliques dont celle externe serait percée de 9 trous de 2mm de diamètre. Entre les deux, il y aurait de l'eau. Les trous ayant une taille adéquate pour faire perler une goutte d'eau et la retenir. Un laser (pas forcément perpendiculaire) heurterait la plaque interne par ces trous. Le métal entrerait en fusion et vaporiserait la goutte d'eau. L'évaporation brutale de la goutte provoquerait la poussée, d'où le terme avion à vapeur.

Schéma résumant le fonctionnement du projet

Un modèle réduit de 6 cm a été construit. Avec une goutte d'eau et un laser de 590 millijoules, il a plané sur plusieurs mètres. Des simulations ont montré qu'un avion de 10 T, équpé de ce système atteindrait 10 m/s avec un laser de 1 mégajoule. Ainsi une trentaine d'impulsions lui permettrait d'atteindre la vitesse du son.

On pourrait penser que ce système serait gourmand en eau, rare dans le futur. Mais les concepteurs du projet pensent à un dispositif permettant de récupérer la condensation formée sur l'avion en haute altitude, rendant ainsi le système autosuffisant.

L'application première de ce système serait de concevoir des appareils capables de voler à très haute altitude, où l'air raréfié empêcherait des moteurs classiques de tourner normalement, ou lors d'éruptions volcaniques (rapellez vous le volcan islandais qui avait cloué au sol toute la flotte européenne il y a 2 ans).

    > Les ailes volantes

Une aile volante désigne un avion où le fuselage est intégré à l'aile. Cette idée permet un énorme gain de poids ainsi que de meilleures propriétés aérondynamiques ce qui engendrerait donc une augmentation significative soit de la charge transportée, soit du nombre de passagers. Parallèlement, le gain de poids permettrait une économie théorique de 15 à 20% de la consommation de carburant. Actuellement, seulement une aile volante a été produite, en série, le B2-Spirit, un avion furtif américain, et plusieurs projets de drones et avions expérimentaux sont en construction. Pour l'heure, seul un projet civil est dans les cartons, le SAX-40. On sait très peu de choses sur cet avion, pas même qui en est le constructeur. Pourquoi le SAX-40 est il la seule application civile de ce concept ? Parce que les ailes volantes présentent aussi beaucoup de défauts, surtout  dans le cadre d'applications civiles. Ces avions sont très instables et délicats à piloter. De plus, les passagers seraient assis dans des sortes d'amphitéatres, loin des hublots et des sorties de secours et ceux assis loin du centre subiraient une trop grande amplitude lors des virages. Enfin, pour pouvoir bénéficier de possibilités d'emport acceptables, les ailes volantes se devraient dêtre très larges, jusqu'à 100 m, or les aéroports actuels ne peuvent accueilir des avions aussi larges.

Les ailes volantes seraient donc quasiment impensables dans le cadre d'usage commercial. En revanche, leur utilisation serait intéressante pour du transport de marchandises. Les moteurs étant placés au-dessus de la carlingue réduisant ainsi signicativement le bruit.