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| Avion solaire (photo) Solar Impulse |
L’été dernier au salon du Bourget, par un (le?) jour ensoleillé, en me promenant dans l’allée centrale, j’ai eu la surprise de me trouver soudain couvert par l’ombre de l’aile d’un A320 en train de rouler silencieusement! L’avion d’airbus était équipé du tout nouveau système de roulage “Electric Green”, fabriqué conjointement par Honeywell et Safran qui permet d’éviter la mise en route précoce des moteurs lors des phases de déplacement sur les aéroports. Un tel système permettrait d’économiser jusqu’à 5% du carburant sur des rotations Paris-Nice par exemple.
Electric Green est un des nombreux systèmes d’économie d’énergie qui étaient présentés au salon. Bruno vous a déjà parlé par exemple ici du Taxibot et on voyait clairement une lourde tendance vers des avions plus propres et économes. Il y a plusieurs raisons à cette tendance : La plus évidente, l’augmentation du coût du carburant qui grève le coût des billets et les marges des compagnies. Mais aussi la diminution des réserves d’hydrocarbures qui implique la mise aux points de substituants (carburants verts…). Enfin, l’aviation est responsable de 5% des émanations de CO2 produites par l’homme et il est indispensable pour des raisons écologiques de mieux maîtriser cette production.
On distingue trois principaux types de coût dans le transport aérien : les coûts fixes (achat, financement, assurances, administration), les couts de possession (maintenance, équipages…) et la consommation de carburant qui compte pour environ un tiers du total.
Une bonne gestion permet l’optimisation de l’utilisation des avions (taux de rotations, de remplissage, coûts d’aéroport…). La simplification des procédures sur avions modernes, la présence de systèmes d’ auto-diagnostic, la rationalisation des plate formes logistiques a permis aussi une diminution des charges de maintenance. Je vous parlerai donc ici essentiellement de la diminution des consommations de carburant.
A titre d’exemple, le coût horaire de vol d’un A-320 ou d’un B-737 est d’environ 8000 $. Dont environ 2500$ de kérosène. La consommation/passager/100 km de vol a été drastiquement réduite ces cinquante dernières années, passant de 10 à moins de 4 litres (exemple avec ce communiqué de Swiss), mais si ‘on considère les distances impliquées, cela fait toujours beaucoup de carburant!
Le profil d’un vol peut être divisé en cinq phases principales roulage, décollage et montée, descente et atterrissage et roulage. L’importance relative de ces cinq phases varie bien sur en fonction de la longueur du trajet. Comme les trajets les plus longs sont effectués par les plus gros avions, la stratégie de réduction de la consommation dépendra – au moins en partie – de la taille de l’avion.
Dans le cas des avions les plus gros, l’importance relative de la phase de croisière est plus élevée. Les avionneurs vont donc plus insister sur l’efficacité des moteurs. Dans le cas d’avions plus petits, qui effectue plus de cycles de décollages et de montées (là ou la consommation due à la masse est la plus importante), on sera plus à la recherche d’un gain de poids. Pour ces raisons, un moteur plus lourd mais très sobre sera plus recherché sur les gros avions. Enfin, les grandes distances nécessitent des avions rapides alors que la vitesse peut être partiellement sacrifiée sur les courts courriers.
Il y a de nombreuses façons de diminuer la consommation des avions. Elles concernent l’énergie dépensée pour la propulsion, les systèmes et enfin les passagers.
La consommation d’énergie des passagers est optimisée dans les nouvelles générations d’avions comme l’A-350 ou le Boeing 787 : éclairages à LED, climatisation optimisée, allègement des équipements comme les sièges ou…. Les gobelets.
Photo de l’intérieur de la Business Class d’un Boeing 787 de la compagnie chilienne LAN. On voit bien l’éclairage LED, bien moins consommateur en énergie. Les “coques des sièges sont réalisées en matériaux composites ultra légers. La structure en composites permet de plus grands hublots, un pressurisation plus élevée et une hygrométrie supérieure rendant le voyage plus confortable.
Crédit photo blog.apex.aero.
La consommation des systèmes de vol a été drastiquement réduite grâce à une électrification intensive. Sur le 787 par exemple, le dégivrage et la pressurisation de la cabine ne sont plus assurés par un prélèvement pneumatique au niveau des réacteurs, mais actionnés par des alternateurs. Cela permet un rendement plus élevé et un gain de poids notoire. Les freins aussi (fabriqués par Messier-Bugatti-Dowty) sont électriques. Cette tendance vers l’avion “tout électrique” est très forte, même si elle a causé quelques déboires bien connus au 787 (feux de batteries).
L’évolution des systèmes de propulsion est très rapide : réacteurs double-flux adaptatifs (“geared turbofan”, qui possèdent une “boîte de vitesses”), lames des compresseurs en céramique, futurs réacteurs à admission variable, moteurs “open rotor”…
Evolution présente et avenir de la consommation en carburant de différents types de moteurs selon l’institut P’, de Poitiers.
L’autre manière la plus évidente pour améliorer la consommation en carburant est bien sûr d’alléger le poids de l’appareil. L’introduction de matériaux composites (de l’ordre de 50% pour le Boeing 787 et Airbus A350) a permis -et permettra- un fort allègement de la structure de l’avion. On voit déjà naître des projets d’avions civils “tout composites”.
Enfin, l’augmentation quasi exponentielle de la puissance de calcul des ordinateurs a permis de définir les formes de projets futuristes, allant de fuselages très allongés ( réduction de la traînée du fuselage) à des ailes rhomboïdales (qui se referment sur elles même diminuant ainsi la traînée de la voilure) ou des ailes volantes…
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| Le Ligeti Stratos, avion léger à aile rhomboïdale |
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| Prototype d’aile volante Boeing X-48B. Il ne fait que 7 m d’envergure mais préfigure l’avenir. |
Dans une deuxième partie, je vous parlerai plus en détails des initiatives prises en Europe dans le cadre des projets “Clean Sky” entre autres
