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La Nasa veut faire taire le bang supersonique

Julien Bergounhoux

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La Nasa veut faire taire le bang supersonique

Concept art du projet d'avion supersonique de Lockheed Martin

© NASA - Lockheed Martin

Depuis le retour au nid du Concorde, le vol supersonique civil n'est qu'un lointain souvenir, et peu d'acteurs semblent prêts à relever les défis qu'il représente. La Nasa y travaille pourtant, et s'emploie notamment à résoudre l'un de ses désagréments les plus médiatiques : le bang supersonique.

Les vols commerciaux supersoniques se sont éteints avec le Concorde il y a maintenant plus de dix ans. Et pourtant, des recherches continuent d'avoir lieu pour ressusciter le vol supersonique civil. De nombreux progrès ont eu lieu depuis la conception du Concorde par l'alliance de Sud-Aviation et de la Bristol Aeroplane Company dans les années 60, mais un élément de taille reste inchangé : le bruit assourdissant que provoque l'onde de choc supersonique.

Pour Peter Coen, qui dirige le High Speed Projet (projet "grande vitesse") à la Nasa, il y a trois obstacles majeurs aux vols supersoniques civils : le bang supersonique, les émissions à haute altitude, et le bruit dans les aéroports. Des trois, le bang est le problème le plus sérieux. Preuve en est l'interdiction par la FAA (Federal Aviation Administration) des vols supersoniques au-dessus du territoire américain en 1973 pour cause de nuisance sonore.

Quatre centres de recherche en aéronautique de la Nasa collaborent avec les entreprises Boeing et Lockheed Martin depuis 2010 pour essayer de résoudre ce problème. Le but n'est pas de supprimer complètement le bang, mais de le faire diminuer en intensité jusqu'à un niveau acceptable. Pour y parvenir, les équipes de la Nasa effectuent des tests en soufflerie sur des modèles réduits conçus par les deux sociétés dans le cadre du projet.

LA CONCEPTION AU CŒUR DU PROJET

La conception des modèles s'est basée sur de précédentes recherches à la fois civiles et militaires, qui ont déterminé que divers facteurs allant de la forme et du positionnement des composants jusqu'aux spécifications du système de propulsion peuvent impacter le bang supersonique d'un aéronef. En adaptant la conception de l'appareil en fonction de ces paramètres, il est donc possible de modifier le bang pour le rendre moins bruyant.

Les nouveaux designs ressemblent aux anciens de manière générale : un nez en pointe, un fuselage élancé et une aile delta ou des ailes en flèche. Ce sont les détails de leur conception qui produisent un bang supersonique moins bruyant. Le design de Lockheed Martin possède une configuration traditionnelle avec deux moteurs sous l'aile, mais avec un moteur additionnel central situé au-dessus de celle-ci. Celui de Boeing, quant à lui, se démarque par ses deux moteurs placés sur le dessus de l'appareil.

Ces installations sont déterminantes pour obtenir un bang discret : des moteurs placés sur le dessus peuvent envoyer l'onde de choc vers le haut de l'aéronef, limitant son impact au sol. Contrepartie : les performances sont moindres. Des moteurs placés de manière conventionnelle nécessitent quant à eux de bien étudier la forme de l'aile pour diffuser l'onde de choc.

UNE VALIDATION DE LA CAO EN SOUFFLERIE

Les modèles réduits livrés par les deux sociétés ont été testés en soufflerie dans plusieurs centres de la Nasa (Ames et Glenn) pour obtenir des données sur deux aspects distincts : la pression générée par le bang supersonique à différentes distanches autour de l'appareil, et le rendement d'admission des moteurs (nécessaire pour assurer une poussée optimale) pour ceux situés au-dessus des ailes. Ces données sont utilisées pour valider les modèles réalisés sur ordinateur, et après une première phase d'essais en 2012, Boeing et Lockheed ont chacun modifié leur designs pour obtenir de meilleurs résultats. La deuxième phase de test a eu lieu en 2012 et 2013 et s'est concentrée sur les nacelles contenant les moteurs.

L'analyse des données se poursuit, et les recherches de manière générale continuent également, la Nasa ayant prévu d'ajouter chaque découverte au répertoire de données aéronautiques qu'elle met à disposition de la communauté de l'aviation civile pour aider les entreprises à l'innovation.

Ci-dessous une photo des essais en soufflerie sur un modèle réduit à une échelle de 1,79% (environ 109 cm de longueur) du concept de Boeing :

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