Voler plus vite que la vitesse du son semble toujours futuriste pour les gens ordinaires, plus de 15 ans après la fin des derniers vols supersoniques commerciaux. Les avions qui ont fait ces voyages, les 14 avions collectivement connus sous le nom de Concorde, a volé de 1976 à 2003. Il a voyagé trois fois plus vite que les avions de passagers réguliers, mais les compagnies aériennes qui l'utilisaient ne pouvaient pas faire de profit sur ses voyages.

La raison pour laquelle le Concorde n'était pas rentable était, En réalité, un effet secondaire de sa vitesse. Lorsque l'avion a dépassé la vitesse du son - environ 760 mph - il a créé des ondes de choc dans l'air qui ont frappé le sol avec un bruit sourd et soudain :un « boum » sonique. Il est tellement alarmant pour les personnes au sol que les réglementations fédérales américaines interdisent à tous les avions commerciaux de voler plus vite que la vitesse du son au-dessus de la terre.

Ces règles, et la quantité de carburant que l'avion pouvait transporter, effectivement limité le Concorde aux vols transatlantiques. L'exploitation de l'avion était encore si chère qu'un aller simple entre Londres et New York pouvait coûter plus de 5 $ US, 000. Et le Concorde volait souvent avec la moitié de ses sièges vides.

Le principal avantage du voyage supersonique est la réduction du temps de vol. Un vol de trois heures à travers l'Atlantique pourrait rendre possible une excursion d'une journée des États-Unis à Londres ou à Paris, économisant essentiellement une journée de travail entière. En tant qu'ingénieur en aérospatiale étudiant les véhicules aériens à grande vitesse, Je pense que les récents progrès technologiques et les nouvelles tendances des voyages aériens commerciaux pourraient rendre le vol supersonique économiquement viable. Mais les réglementations devront changer avant que les civils puissent traverser le ciel plus rapidement que le son.

Battre le boom

Comme un avion vole dans les airs, il crée des ondes de perturbation de pression qui se déplacent à la vitesse du son. Lorsque l'avion lui-même vole plus vite que le son, les perturbations sont comprimées ensemble en une perturbation plus forte appelée onde de choc. Des modèles d'ondes de choc autour d'avions supersoniques ont récemment été imagés dans des expériences de la NASA. Lorsqu'un avion supersonique survole, certaines ondes de choc peuvent atteindre le sol. C'est le bang sonique, qui est vécu comme un bruit sourd surprenant.

Les vols commerciaux sont réglementés aux États-Unis par la Federal Aviation Administration. Pour protéger le public des bangs soniques, les règlements actuels de la FAA interdisent le survol des terres de tout avion commercial à vitesse supersonique.

Cependant, La NASA travaille à réduire considérablement le bang sonique dans son programme X-59. En façonnant soigneusement l'avion, le but est d'affaiblir les ondes de choc ou de les empêcher d'atteindre le sol.

Avec des démonstrations en vol prévues pour 2021, le succès du projet de la NASA pourrait éliminer un obstacle important au vol supersonique.

Bruyant au sol, trop

Mon père m'a emmené voir décoller le Concorde au début des années 1970, et ce dont je me souviens après toutes ces années, c'est le bruit. De nos jours, Je reconnais que le bruit à l'atterrissage et au décollage dans les aéroports est un deuxième obstacle aux avions supersoniques. Le bruit des aéroports est également réglementé aux États-Unis par la FAA, et les règles actuelles exigent que les avions supersoniques respectent les mêmes normes de bruit d'aéroport que les avions subsoniques. Le Concorde était si bruyant, cependant, qu'il fallait lui accorder une exception à ces règles.

Les derniers avions subsoniques utilisent de très gros moteurs à réaction qui offrent un rendement énergétique élevé. Ces moteurs réduisent également considérablement le bruit des aéroports en accélérant un plus grand volume d'air à une vitesse inférieure à celle des moteurs plus petits. Les nouveaux moteurs sont si silencieux que les régulateurs ont été en mesure à deux reprises de réduire la quantité de bruit que les avions sont autorisés à faire depuis que le Concorde a cessé de voler.

Ces normes sont maintenant beaucoup plus difficiles à respecter pour les avions supersoniques. C'est parce que les avions supersoniques ne peuvent pas utiliser les gros nouveaux moteurs, ce qui augmente considérablement la traînée à grande vitesse. Cette, à son tour, nécessite plus de carburant pour être transporté à bord de l'avion et brûlé en vol, ce qui est à la fois lourd et cher. Essentiellement, dans la conception d'avions supersoniques, un compromis doit être trouvé entre le bruit et l'efficacité.

Développements positifs

Cependant, certaines innovations récentes pour la réduction du bruit des aéroports sur les avions subsoniques entraîneront également des réductions pour les véhicules supersoniques par rapport à la conception des années 1960 du Concorde. Ces avancées comprennent l'utilisation de chevrons sur les tuyères des moteurs à réaction pour réduire le bruit des jets en mélangeant plus efficacement le gaz du moteur avec le flux d'air externe.

Aussi, avec la vitesse et la précision améliorées des simulations informatiques, il est désormais plus facile d'explorer de nouvelles conceptions de cellules à réduction de bruit.

En plus des avancées technologiques depuis le retrait du Concorde, il y a également eu d'importants changements dans les habitudes de transport aérien commercial. Spécifiquement, il y a eu une augmentation significative de l'utilisation d'avions d'affaires commerciaux et de leur propriété par des particuliers fortunés. Donc, une approche prometteuse pour la réintroduction des avions commerciaux supersoniques consiste à développer de petits jets d'affaires. C'est l'approche adoptée par Aerion.

Mise à jour des règles

La technologie et les forces du marché rendent les avions supersoniques plus acceptables et plus abordables, mais les règles de l'aviation pertinentes n'ont pas changé depuis l'ère Concorde. Dans sa loi de réautorisation de 2018, la FAA est tenue de revoir la réglementation des avions supersoniques sur le bang sonique et le bruit des aéroports.

Récemment, l'administration américaine actuelle a indiqué qu'elle souhaitait modifier les règles pour faciliter les vols commerciaux supersoniques. Une première étape importante implique que la FAA simplifie le processus de test des avions supersoniques.

À mon avis, l'interdiction totale actuelle de tout survol des terres à vitesse supersonique est beaucoup trop restrictive. Les aéronefs volant à basse vitesse supersonique ne génèrent pas de boom significatif. Et, le projet NASA X-59 pourrait donner lieu à des avions supersoniques avec des flèches beaucoup plus faibles. Plutôt que d'interdire complètement les booms, il serait préférable de définir des niveaux de rampe maximum, pour équilibrer les avantages du vol supersonique avec les inconvénients bruyants.

En outre, Je crois que les règles actuelles en matière de bruit dans les aéroports, exigeant que les avions supersoniques ne soient pas plus bruyants que les avions subsoniques, imposer un fardeau déraisonnable aux développeurs d'avions supersoniques. D'abord, comme mentionné précédemment, le Concorde fournit un précédent pour faire un cas spécial pour les avions supersoniques. Seconde, pendant de nombreuses années après leur réintroduction initiale, le nombre total d'avions supersoniques au départ de n'importe quel aéroport représentera une petite fraction de tout le trafic. Par exemple, une étude menée pour Aerion a indiqué des ventes potentielles de 30 avions supersoniques par an pendant 20 ans sur le marché des petites entreprises. Les réglementations devraient tenir compte à la fois de ce que la technologie des avions supersoniques peut raisonnablement fournir et de ce que les communautés aéroportuaires toléreront.

L'élan se construit grâce à des changements dans la technologie et le marché qui peuvent ramener le vol commercial supersonique, si la réglementation suit. Bien qu'au début, cela puisse être abordable pour seulement quelques privilégiés, l'expérience acquise dans le développement et l'exploitation de ces avions conduira inévitablement à de nouvelles innovations qui feront baisser le prix des billets et ouvriront la possibilité de voler plus vite que la vitesse du son à une plus large partie de la société.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.