Dans un futur proche, il est prévu de pouvoir se déplacer dans des avions fonctionnant à l’hydrogène. Ce nouveau mode de déplacement aura un effet bénéfique pour le climat, mais aura également un impact sur nos habitudes de voyage. L’hydrogène constitue la solution privilégiée à l’horizon 2035 pour réduire l’impact de l’avion sur le changement climatique.
Cette solution nécessite selon Yves Gourinat, professeur à l’école nationale supérieure de l’aéronautique et de l’espace, Supaero, et chercheur en dynamique des structures, de repenser totalement l’architecture, le design et la conception des avions. L’utilisation de l’hydrogène comme carburant nécessitera d’immenses réservoirs impossibles à loger dans une architecture d’avion classique car l’hydrogène possède une énergie massique de combustion trois fois supérieur à celle du kérosène d’aviation.
Mais comme la masse volumique de l’hydrogène est très faible, quatorze fois moins dense que l’eau lorsqu’il est sous forme liquide, son énergie volumique est 3,7 fois plus faible que celle du kérosène. En résumé, l’hydrogène sera trois fois plus léger que le kérosène mais presque quatre fois plus volumineux et il imposera de voler moins haut et moins vite.
La forme des avions à hydrogène la mieux adaptée paraît être l’aile volante en raison de ses capacités de stockage notamment. L’aile volante devra voler à une vitesse plus faible qui permettra de diminuer sa consommation énergétique, la quantité d’hydrogène à embarquer et donc la taille des réservoirs.
L’hydrogène permettra ainsi de réduire l’empreinte écologique des voyages aériens, mais il génèrera à l’inverse une augmentation de la durée des voyages, un trajet Paris-Sydney actuellement réalisé en vingt-deux heures sera réalisé en trente-huit heures et un Paris-New-York nécessitera quinze heures par exemple. Il est cependant probable que la durée de ces futurs voyages soient bien acceptée, car les futures ailes volantes pourront offrir des volumes plus grands que les avions actuels et pouvant proposer toutes sortes d’aménagements imaginables.
Le volume intérieur pourra être aussi haut et large que des bâtiments de plusieurs étages. Grâce à ces aménagements intérieurs, les ailes volantes proposeront un confort accru pour les passagers avec un habitacle réellement vivable et non plus un simple alignement de sièges. Ces aménagements pourraient s’inspirer des navires de croisière et proposer activités culturelles, magasins ou restaurants, rappelant quelque peu les dirigeables du début du XX siècle où se rapprochant des voyages à bord de trains tel que l’Orient-Express par exemple.
L’utilisation de l’hydrogène réduira aussi l’empreinte écologique du transport aérien. Le secteur aérospatial est responsable de 2,5% des émissions mondiales de CO2 et 5,1% de l’ensemble des causes du réchauffement climatique en raison de l’impact des traînées de condensation des avions sur l’effet de serre. Contrairement aux avions actuels, les ailes volantes voleront plus bas que l’altitude à laquelle se forment les cirrus, les nuages qui retiennent les infrarouges et renforcent le réchauffement climatique.
Alors que les traînées de haute altitude, celles de l’avion classique, favorisent l’effet de serre, les traînées de basse altitude, celles de l’aile volante, auront tendance à refroidir l’atmosphère, car l’albédo, le phénomène qui réfléchit la lumière du soleil vers l’espace est plus fort en basse altitude. Ainsi, l’aile volante pourrait permettre d’améliorer l’albédo global de la planète, sans générer de gaz à effet de serre.
L’économie de carburant n’est pas le seul intérêt de voler moins haut, il sera également possible de sous-dimensionner les moteurs, prévoir deux moteurs pour transporter huit cents passagers par exemple, car l’aile volante aura besoin de moins de puissance pour atteindre son altitude de croisière. L’objectif actuel est de pouvoir développer une aile volante de cent mètres et la mettre en service au cours de la décennie 2030.
Sa taille ne devrait pas être plus volumineuse qu’un Airbus A380, ce qui lui permettra d’utiliser les infrastructures aéroportuaires actuelles sans aménagement supplémentaire et elle pourrait être guidée au sol par des remorqueurs pour éviter de faire fonctionner ses réacteurs.
Une des caractéristiques techniques de l’aile volante est l’absence d’empennage, favorisant le tangage qui, additionné au vol en basse altitude, aura pour conséquence d’augmenter le nombre de turbulences atmosphérique subies par l’aile volante. Selon Yves Gourinat, cet inconvénient sera compensé par l’utilisation d’algorithmes qui calculeront de manière prédictive les turbulences atmosphériques et compenseront ses effets avec le modèle dynamique de l’avion.
La technologie liée au contrôle prédictif généralisé pour stabiliser un avion est déjà opérationnelle en laboratoire, mais nécessite encore des années de travail pour passer du niveau de maturité technologique actuelle à celui de certification publique. La période actuelle avec l’arrivée de l’hydrogène est similaire à celle de l’après seconde guerre mondiale qui a vu l’émergence de l’avion à réaction et de la règlementation qui lui était associée.
Les industriels ont l’obligation de s’adapter au changement climatique pour continuer à faire voler des avions et doivent pour se faire revoir l’architecture des appareils. Mais ce sera la première fois que l’architecture d’un avion sera modifiée pour décarboner la filière et sans que l’objectif soit un gain de vitesse.
L’exemplarité de la filière aéronautique pourra générer un effet d’entrainement pour les autres secteurs industriels et les progrès réalisés pourront profiter aux autres moyens de transport, des trains aux navires de croisière en passant par les bateaux ou les voitures.
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