Le 21 mars dernier, leBureau de la recherche scientifique (AFOSR) de l'US Air Force a lancé son projet Transition et turbulence de la couche limite (BOULON II). Le but de l’initiative est de créer un avion suffisamment puissant pour faire du voyage hypersonique une réalité.
Le test en vol a été enregistré par la NASA dans le but d'obtenir des données concrètes sur les difficultés du vol hypersonique.
L'entreprise travaille depuis des années au développement d'un véhicule suffisamment puissant pour se déplacer à des vitesses hypersoniques. Surtout, la NASA vise à construire un avion de passagers ultra-rapide, capable de se déplacer d'un point à un autre en peu de temps. Des véhicules comme la capsule Dragon de SpaceX et les missiles balistiques intercontinentaux ont démontré qu’il était possible d’atteindre ces niveaux de vitesse. Les scientifiques doivent simplement trouver comment insérer des humains sans causer de dommages.
Imaginez à quel genre de révolution les jets de passagers seraient confrontés. Le temps de vol serait considérablement réduit, facilitant les déplacements et accélérant tout.
Christopher James, ingénieur de la NASA
Le problème du voyage hypersonique
Malgré la fascinante possibilité d’accéder au monde du voyage hypersonique, de nombreuses compagnies aériennes ont été confrontées à de nombreux problèmes techniques. Créer des véhicules aussi rapides et en même temps accessibles aux passagers n’est pas si simple.
Secondo Scott Berry, l'un des collaborateurs du projet BOULON II, le principal problème est de prédire la « position de transition de la couche limite ».
De quoi s'agit-il? Pendant un vol, une fine couche d’air entoure le véhicule et se déplace avec lui. Cette « couche limite » est très importante, car elle joue un rôle fondamental dans l’identification des forces de traînée qui ralentissent le véhicule.
La couche limite a un épaisseur différent dans tout le véhicule. Son écoulement a tendance à être « laminaire » dans la zone supérieure et « turbulent » à la base. Lorsqu'il est laminaire, les couches d'air s'écoulent les unes sur les autres en parallèle sans incident. A l’inverse, lorsque l’écoulement est turbulent, une augmentation de la traînée en vol peut se produire. En déplacement hypersonique, cette traînée augmenterait encore, car le véhicule se déplace à une vitesse plus élevée et « déplace » plus d’air.
L’objectif des scientifiques de BOLT II est de prédire l’emplacement du flux ; prédire quand il passera de « laminaire » à « turbulent », minimisant ainsi le risque de turbulence.
Le Dr Sarah Popkin, responsable du programme d'aérodynamique à grande vitesse de l'AFOSR, a expliqué : « Les turbulences peuvent provoquer une évolution de la chaleur sur presque toute la surface du véhicule. Cela signifie qu'il faut pouvoir protéger le système interne du véhicule de la chaleur et, en même temps, pouvoir prévoir les turbulences liées au chauffage. La chaleur est la mère de tous les problèmes des hypersoniques ».
Nouveaux modèles pour véhicules hypersoniques
Les voyages hypersoniques sont difficiles à gérer et à concevoir. Comme prévu, pour pouvoir prédire les turbulences, il faudra effectuer plusieurs tests en vol supplémentaires. Le premier essai en vol BOLT a été lancé en juin 2021 parCentre spatial d'Esrange, au nord de la Suède. Malheureusement, il a échoué en raison de problèmes avec le mécanisme de lancement. L'erreur nous a cependant permis de créer un modèle plus précis : le BOLT II.
Christopher James, un expert de l'Université du Queensland, a expliqué que le BOLT II possède une géométrie complexe avec une surface concave capable de faciliter l'atteinte de vitesses hypersoniques. Le véhicule entièrement autonome actuel est équipé de plus de 400 capteurs nécessaires pour acquérir des données sur l’environnement d’écoulement lors des expériences.
Le lancement a été diffusé sur le site YouTube de Coups de gueule. Et cela peut être considéré comme un succès.
Pendant ce temps, la Chine s’efforce également de se rapprocher de l’objectif du voyage hypersonique. La société spatiale Space Transportation a annoncé un plan audacieux pour un avion hypersonique capable de voler de Pékin à New York en une heure. Les scientifiques prédisent qu'il sera prêt à voler d'ici 2024.
On verra!
