Avion supersonique
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Un avion supersonique est un avion capable de voler plus vite que la vitesse du son (Mach 1).
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La vitesse du son à 15 °C au niveau de la mer est d'environ 340 m/s (soit 1 224 km/h).
Des avions supersoniques ont été développés durant la deuxième moitié du 20e siècle et ont eu principalement des usages scientifiques et militaires. Seuls deux avions civils supersoniques sont entrés en service : le Tupolev Tu-144 et le Concorde. Les avions de chasse sont l'exemple le plus courant d'avion supersonique.
Historique
Avions civils supersoniques passés
- Concorde, avion franco-britannique mis en service en 1976 et dont les vols se sont arrêtés en 2003 en raison d’une absence de rentabilité et du retentissement de l’accident de Gonesse.
- Tupolev Tu-144, avion soviétique mis en service en 1975, et retiré du service en 1978 après seulement 102 vols réguliers.
En raison de contraintes sonores (puis climatiques), les vols supersoniques ont été interdits dans de nombreux pays qui sont aussi des marchés-clé pour l'Industrie aéronautique (c'est notamment le cas aux Etats-Unis depuis 1973, avec une interdiction par la FAA (sauf pour les avions à réaction militaires, et à certaines conditions).
Études de marchés pour de potentiel futurs avions supersoniques
En 2022, le MIT et l'ICCT, soutenus par l'Institut Aspen ont produit une étude de marché pour se secteur des "avions supersoniques" à horizon 2030, sur les potentialités commerciales et les impacts atmosphériques d'un petit avion supersonique à réaction (15 passagers, 140 % de la vitesse du son soit Mach 1,4), et d'un avion de ligne (75 personnes, à Mach 1,7)[1].
L'étude a conclu que « les contraintes environnementales limiteront fortement le marché supersonique potentiel » : s'il n'existait pas de contraintes environnementales, selon cette étude, il existerait en 2035 un marché de niche : « un marché potentiel pour 130 (petits) à 240 (grands) avions supersoniques (...) fournissant jusqu'à 0,6 % des sièges-kilomètres disponibles cette année-là (2035) »[1]. Mais sous contraintes sonores et climatiques, le marché potentiel 2035 chute de 95 % à 100 %, pour les petits comme pour les grands avions supersonics. Sauf le cas du scénario économique le plus optimiste, les auteurs prévoient que « les compagnies aériennes ne seront pas en mesure d'exploiter les SST de manière rentable avec des restrictions de vol terrestre ou en utilisant du kérosène électronique ».
- Concernant les consommations de carburant : certains fabricants ou compagnies aériennes mettent en avant la possibilité d'utiliser des agrocarburants ou un « kérosène électronique » (c'est-à-dire produit à partir d'« électricité renouvelable »)[1]. Les SST étudiés devraient brûler 7 à 9 fois plus de carburant par siège-km parcouru que la référence subsonique[1] ;
- Concernant les coûts : en combinant les coûts du e-kérosène et la très forte consommation d'énergie de ces avions, la modélisation conclut à « une multiplication par 25 du coût du carburant par rapport aux avions subsoniques fonctionnant au carburéacteur conventionnel fossile (...) Dans l'ensemble, nous concluons que les considérations environnementales sont susceptibles de limiter fortement les marchés supersoniques dans un avenir prévisible. Un carburant d'aviation à coût soutenable (SAF) sera nécessaire pour qu'un marché supersonique important se développe. »[1] ;
- Concernant les émissions de CO2 : selon les modélisations faite pour cette étude, en 2035, « les e-carburants pourraient être produits à parité de coût avec le carburéacteur fossile (Jet A). Les e-carburants peuvent réduire les émissions de CO2 du cycle de vie d'environ 90 % par rapport au Jet A, mais leur utilisation dans les avions supersoniques ne réduirait que modestement (6 à 24 %) le CO2 par siège-kilomètre par rapport aux conceptions subsoniques plus économes en carburant fonctionnant sur le Jet A. »[1], en outre, selon l'étude prospective du MIT/ICCT, pour des raisons de couts des carburants verts, « à court terme, tout avion supersonique développé fonctionnera probablement avec des combustibles fossiles, et non avec du kérosène électronique, (...) dans l'ensemble, nous concluons que les considérations environnementales sont susceptibles de limiter fortement les marchés supersoniques dans un avenir prévisible »[1].
- Concernant la pollution sonore : la Nasa et divers chercheurs et institution travaillent à considérablement réduire le « Bang » du mur du son (ex : X-59 Quesst pour "technologie supersonique silencieuse" qui envisage des avions à bec en aiguille et dotés de surfaces de portance et de commande réparties sur un long fuselage de 100 pieds, dont 33 pieds constituenraient le nez de l'avion[2].
- Concernant la couche d'ozone : ces avions doivent voler à très haute altitude. Là, leurs émissions peuvent aussi affecter la couche d'Ozone[1]. Selon l'étude prospective MIT/ICCT : « les e-carburants réduisent légèrement la destruction de l'ozone par unité de carburant brûlé (6 à 10 %) ; mais, même le petit nombre d'opérations projetées entraînerait environ 0,16 et 0,76 unités Dobson (DU) d'appauvrissement de la couche d'ozone mondiale, ce qui équivaudrait à jusqu'à 8 % de l'impact total des émissions de chlorofluorocarbures (CFC) à leur apogée »[1] ;
Nouveaux projets
Selon l'International Council on clean transportation, la conception de ces avions se heurte à des limites énergétiques, réglementaires et d'acceptabilité environnementales[3], mais quelques startups travaillent (à horizon 2030) sur de nouveaux projets visant à notamment à diminuer le bruit, les consommations de kérosène et les émissions de gaz à effet de serre, qui sont particulièrement élevés pour le vol supersonic, qui par ailleurs a un coût élevé (Le coût d'un billet pour un "vol de trois heures et demie dans une cabine exiguë et bruyante" était de 6 000 à 7 000 $)[1].
Et en 2022, les annonces faites par Gulfstream et Spike Aerospace qui disaient envisager des jets supersoniques privés n'ont pas encore été suivies d'effet[2]. Une autre société américaine préparait un modèle concurrent, l'Aerion, mais le projet a été abandonné en mai 2021 (faute de financement) ;
Néanmoins :
- Une startup aéronautique américaine (Boom Supersonic) annonce un avion supersonique baptisé Boom Overture qui pourrait transporter 55 passagers sur environ 8.000 km ver 2030[4], avec le lancement début 2023 de la construction d'une usine qui pourrait être opérationnelle avant fin 2024, près de Greensboro, NC et de l'aéroport international de Piedmont Triad[5]. Les moteurs (baptisés Symphony) devraient être conçus par la société Florida Turbine Technologies, et assemblés par GE Additive. Le premier vol commercial est annoncé vers 2029.
- Une société californienne projette un avion supersonique civil, destiné entre autres à véhiculer le président des États-Unis pour 2030[6],[7] ;
Avions militaires supersoniques
Liste non exhaustive des différents avions militaires et expérimentaux ayant franchit le mur du son.
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Bibliographie
- (en) Bill Gunston, Faster than sound : the story of supersonic flight [« plus rapide que le son : l'histoire du vol supersonique »], Sparkford, (réimpr. 2012) (ISBN 9780857331458 et 0857331450)
