De nouvelles idées pour la conception d'avions à grande vitesse
La conception d'avions de passagers à grande vitesse est très difficile: les processus de conception diffèrent de ceux des avions conventionnels, et les modèles déjà existants ne peuvent pas être facilement adaptés. Pour ce type d'avion, les concepteurs ont besoin d'adopter une approche entièrement nouvelle. Le projet ATLLAS II (Aero-Thermodynamic Loads on Lightweight advanced Structures II), financé par l'UE, a développé la méthodologie multidisciplinaire de conception requise. Ses travaux ont étendu les réalisations d'un projet européen antérieur (ATLLAS I). Les résultats ont porté sur des conditions de vol inhabituelles telles que la haute altitude, les températures et les pressions. La nouvelle méthode a débouché sur la conception d'un nouvel avion volant à Mach 5 et transportant 200 passagers, qui utilise du kérosène et a un rayon d'action d'environ 9 000 km. L'équipe a également développé plusieurs matériaux résistant aux hautes températures. D'autres innovations, comme une sphère creuse à base de nickel et une méthode d'empilage de tubes, prenaient en charge les circulations d'air extérieures et intérieures. Le groupe a caractérisé les nouveaux matériaux à hautes et basses températures, et complété les matériaux résistants aux hautes températures développés par le projet ATLLAS I. Les chercheurs ont montré la possibilité d'utiliser ces nouveaux matériaux pour les géométries fonctionnelles, comme les panneaux de contrôle de vol et d'autres composants de l'avion. Les fonctionnalités des matériaux ont été testées en profondeur dans des environnements représentatifs des conditions de vol. Les résultats ont permis s'étendre la durée d'exposition à des conditions difficiles. Alors que les durées d'exposition d'ATLLAS I se chiffraient en minutes, le nouveau projet a permis des expositions de plusieurs heures, voire plus. L'équipe a également étudié les aspects fondamentaux du refroidissement et l'aérodynamique des transitions de la couche limite. Les flux thermiques élevés dans les chambres de combustion et leur contrôle sur les revêtements externes doivent être maîtrisés de façon intelligente pour éviter la surchauffe tout en optimisant la propulsion globale et l'efficacité aérodynamique. L'évaluation de l'impact sur l'environnement a montré que le niveau de bang sonique du nouvel avion était inférieur à celui du Concorde, en dépit de sa vitesse plus élevée, bien que la nappe de choc soit plus large. L'équipe a également étudié les effets du vent, des turbulences et des substances caustiques. Les gaz d'échappement ont réduit l'ozone atmosphérique, mais d'autres tests sont nécessaires pour établir leur impact à long terme. Les procédés utilisés par ATLLAS II pour concevoir un nouvel avion volant à Mach 5 peuvent être adaptés à d'autres applications et vitesses. Ces travaux ont également ouvert la voie aux technologies clés qui permettront de concevoir un véhicule commercial à grande vitesse respectueux de l'environnement.
Mots‑clés
Conception d'avion, supersonique, Mach 5, ATLLAS II, bang sonique, matériaux haute température, stratosphère, émissions, céramique, refroidissement, transition à haute vitesse, MDO, structures
