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Des avions à peau de requin plus économes...

L’industrie aéronautique s’est engagée à diviser par deux ses émissions de CO2 d’ici 2050 par rapport à 2005. Pour parvenir à tenir cet objectif ambitieux (surtout en tenant compte de l’accroissement prévu du Traffic aérien), les constructeurs d’avions comptent bien exploiter toutes les potentialités du biomimétisme. Ils ont déjà commencé, avec les winglets sur nos avions, ces extrémités d’ailes relevées apparues dans les années 1970. Celles-ci permettent, à l’image des oiseaux, de diminuer les turbulences. La consommation de carburant a ainsi été réduite de 4 % pour la famille Airbus A320. Une autre voie est étudiée par Lufthansa, en modifiant le revêtement de ses avions, pour un meilleur aérodynamisme.

Le milieu aquatique, comme le milieu aérien, présente une résistance au mouvement de l’objet qui les traverse. Moins il y a de résistance, plus il est facile de déplacer l’objet ou de se déplacer dans le milieu. De ce fait, moins d’énergie est utilisée pour le mouvement, signifiant pour les avions comme pour les voitures une consommation de carburant réduite. Cela commence par tout ce qui aide l’avion à traverser l’air avec le moins de traînées et le plus de portance possibles. En d’autres termes, plus la pénétration dans l’air est facilitée, moins l’avion aura besoin d’énergie pour s’y déplacer. Lufthansa Technic et BASF — premier fabricant mondial de produits chimiques et de revêtements — s’est pour cela inspirée des requins, connus pour être très hydrodynamiques. Ce n’est pas seulement un corps profilé, une configuration optimale, des ailerons et quelques kilos de muscles qui font des requins les nageurs les plus économes en énergie. L’évolution a doté le requin d’une peau très particulière. Elle se compose presque entièrement de petites écailles placoïdes qui se déplacent indépendamment pour réduire la friction. Leur fonction est de maintenir l’eau près du corps de l’animal, participant ainsi à un plus grand hydrodynamisme via une résistance réduite. Elles augmentent la flottabilité, tout en générant des tourbillons à profil bas, diminuant la traînée hydrodynamique et ajoutent même une composante de poussée. Plus le requin se déplace rapidement dans l’eau, plus il le fait efficacement.

C’est ce que les ingénieurs de la Lufthansa ont nommé "l’effet riblet". Les propriétés microscopiques du film biomimétique AeroShark imitent la peau d’un requin. Il se compose d’une texture à peine perceptible de petites protubérances nervurées : les riblets. Dimensionné en patchs pour une application facile et ciblée, le film contient des millions de ces nervures en forme de prisme, chacune d’environ 50 micromètres de haut. Appliqués à l’avion de manière spécifique et alignés avec précision sur le flux d’air, les riblets permettent d’obtenir des gains d’efficacité en réduisant le frottement et la traînée. Ils peuvent également améliorer la portance s’ils sont fixés sur les ailes.

L’équipe affirme qu’il est facile à appliquer et extrêmement résistant aux rayons UV, à l’eau, à l’huile et aux grands changements de température et de pression subies par des avions long-courriers. Jens-Uwe Mueller, directeur d’AeroShark, affirme : « Notre technologie riblet peut être appliquée à n’importe quel avion avec un effet similaire ». SWISS a accepté d’appliquer la technologie Sharkskin (littéralement "peau de requin") à l’ensemble de sa flotte de Boeing 777-300ER. À partir de la mi-2022, la compagnie aérienne commencera à recouvrir l’ensemble de sa flotte, soit une douzaine d’avions. Lufthansa Technik couvrira chaque avion d’environ 950 mètres carrés de film sur la surface du fuselage et des nacelles moteur.

Selon Lufthansa Technik, l’application de ce film sur la flotte d’avions Boeing 777 de SWISS permettra d’économiser plus de 4800 tonnes de carburéacteur chaque année. Cela équivaut à une économie d’émissions de 15 200 tonnes de CO², ou 1,1 %. Autrement dit, il s’agit de la quantité de CO2 qui serait générée sur environ 87 vols courriers entre Zürich (Suisse) et Mumbai (Inde).

La solution AVIATAR Fuel Analytics développée par Lufthansa Technik a été utilisée pour mesurer les variations de consommation de carburant avant et après la modification, à 0,1 % près, en tenant compte avec précision des facteurs externes, tels que les conditions météorologiques, le profil de vol et même les impacts mineurs sur le fuselage.

Les premiers résultats pour le Boeing 747-400 avec une modification de fuselage, ont montré une réduction de frottement de 0,8 % grâce à l’effet d’AeroShark, ce qui équivaut à une économie de carburant annuelle d’environ 300 tonnes métriques de kérosène. Cela correspond à une réduction des émissions de C02 de plus de 900 tonnes par an.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

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