Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

L’aéronautique
2 Des progrès incrémentaux sur la structure de l’avion
L’objectif est de réduire la résistance à l’avancement de l’avion, c’est-à-dire de
diminuer la force de traînée s’exerçant sur lui. Cela peut être fait en allégeant l’appareil
ou bien en améliorant son aérodynamisme (programme de recherche « avion
composite » du CORAC mené par Airbus).
2.1. Allègement de l’appareil
À court terme, l’utilisation massive de matériaux composites à matrice organique
renforcée par des fibres de carbone tressées (CFRP, déjà présent sur les gros porteurs
d’Airbus et de Boeing) pourra permettre d’alléger de quelques centaines de
kilogrammes un avion long courrier. Mais le CFRP devrait rapidement céder la place à
des matériaux plus légers encore et plus résistants à la fatigue : « Glare » (GLAss
REinforced Aluminium), un matériau à base d’aluminium renforcé par des fibres de
verre ; et « CentrAl » (Central Reinforced Aluminium), un matériau composite également
à base d’aluminium. Ces matériaux, pouvant être utilisés sur des gammes d’appareils
existants, permettraient d’alléger l’avion (dont le moteur : concept de downsizing)
d’environ 900 kg et de réduire la consommation de l’appareil de 1 % à 3 % pour les
structures primaires (moteur, fuselage, voilure) et de 1 % pour les structures
secondaires (autres). Cela permettrait d’économiser environ 160 tonnes de kérosène
par an et par avion, soit un gain économique d’environ 115 000 euros 1 par an et par
avion (réduction de consommation) et une diminution des émissions de CO 2
de l’ordre
de 480 tonnes par avion et par an. On peut également envisager à court terme
l’utilisation de matériaux composites céramiques pour les parties chaudes du moteur.
2.2. Aérodynamisme amélioré
À court terme (optimisation), des progrès marginaux peuvent être réalisés sur
l’intégration aérodynamique des moteurs avec l’ajout de caches (réduction de
consommation de carburant de 1-2 %), sur la répartition des charges de l’avion qui
permet de modifier l’angle de pénétration dans l’air (influant ainsi sur la traînée et la
portance de l’appareil : 1-5 %) et sur la voilure grâce à l’ajout de winglets 2 (3-6 %).
À moyen terme (nouvelle flotte), la structure de la voilure pourrait être modifiée pour
pouvoir bénéficier à sa surface d’un flux d’air laminaire 3 : naturel (5-10 % de réduction
de la consommation de carburant) ou hybride 4 (10-15 %).
À plus long terme (horizon 2030), on pourrait repenser l’architecture des ailes de
l’avion pour maximiser le ratio portance/traînée. Cela conduirait au développement
(1) Compte tenu de la densité du kérosène (0,8) et de son prix à la tonne (environ 731 euros).
(2) Extrémité recourbée d’aile d’un avion qui permet de réduire les tourbillons en bout d’ailes
engendrés par le déplacement de l’avion (pour ainsi en réduire la traînée).
(3) Si l’écoulement n’est pas laminaire, il est turbulent, la portance est alors moins bonne et la
résistance à l’avancement plus importante. L’avion consomme davantage de carburant.
(4) La technologie du « flux naturel laminaire » consiste à augmenter la surface de l’appareil où le
flux est laminaire, pour améliorer la portance et réduire la traînée. Elle diffère de la technologie de
« flux hybride laminaire » qui consiste, via des artifices modifiant l’aérodynamisme de l’appareil, à
transformer un flux turbulent en un flux laminaire. « Naturellement », le flux d’air ne devrait donc pas
être laminaire, contrairement au premier cas.
Centre d’analyse stratégique - 267 - Août 2012
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