La révolution du voyage hypersonique qui couve depuis des années nécessite de nouvelles technologies dans deux secteurs clés : les matériaux qui résistent aux très hautes températures atteintes lors d’un vol à plus de 6 000 km/h et moteurs capables de catapulter des avions jusqu’à cette plage de vitesse. Dans le premier domaine, il existe plusieurs initiatives très avancées, la Chine et les États-Unis étant en avance sur le reste du monde. Un scénario très similaire se produit avec les propulseurs, même si, sur ce dernier aspect, il reste encore beaucoup à concevoir, à développer et, bien sûr, à tester.
Au-delà des applications commerciales pour relier deux villes par avion, il existe un aspect militaire qui a aussi un poids très important lors de l’exécution de programmes de recherche. Par exemple, dans le domaine de l’armement, dans lequel la Chine a déjà démontré il y a quelques années qu’elle était capable de faire voler un missile hypersonique autour de la Terre sans que personne ne s’en aperçoive. Également dans la construction d’avions – pilotés ou drones – pour mener des attaques plus rapidement que quiconque et sans être détectés par les radars.
C’est là que le nouveaux moteurs à détonation rotative que les deux pays se développent dans une course complexe qui combine la technologie. Pour le moment, et comme ces évolutions sont considérées comme secrètes, on ne sait pas quel pays est en avance, la seule chose claire est l’ambition de conduire un changement de paradigme dans le secteur aérospatial dans les années à venir.
Propulseur de détonation rotatif de la NASA
Comme d’habitude, il est plus probable que commencer à intégrer ce type de propulseurs dans les missiles ou des véhicules aériens sans pilote afin de faire mûrir suffisamment la technologie. Même si tout indique que l’objectif ultime de tous ces programmes de recherche sera de propulser des avions, tant civils que militaires, sous toutes leurs formes.
Chine : « la plus puissante »
Un groupe de scientifiques de l’Institut des machines électriques de Pékin, dirigé par Zhang Yining, a publié un article dans le Chinese Journal of Propulsion Technology détaillant un nouveau moteur à détonation. C’est, comme indiqué dans SCMPdu « le plus puissant et révolutionnaire » jamais créé grâce à un double système d’exploitation.
La première étape comprend le moment où l’avion décolle depuis une piste d’aéroport jusqu’à ce qu’il atteigne 7 fois la vitesse du son (Mach 7, équivalent à 8 600 km/h). Dans cet intervalle, le propulseur fonctionne comme un moteur à détonation rotatif continu, par lequel l’air extérieur est mélangé au carburant et enflammé pour créer une onde de choc qui se propage dans une chambre annulaire.
L’onde de choc générée, comme ils l’expliquent, enflamme à son tour plus de carburant pendant la rotation, fournir une poussée puissante et constante à l’avion. Cela équivaut à créer une détonation contrôlée à grande échelle et à la maintenir dans le temps en l’alimentant en carburant.
Au-dessus de Mach 7, l’onde de choc ne tourne plus et concentre son pouvoir sur une plateforme circulaire à l’arrière du moteur. Grâce à cela, il parvient à maintenir la poussée avec une détonation oblique, formant presque une ligne droite. Le carburant explose automatiquement lorsqu’il atteint cette plate-forme en raison de la vitesse élevée avec laquelle l’air entre. « Pendant son fonctionnement, le moteur s’appuie sur la détonation comme principale force motrice. »
Vue en coupe d’une conception de moteur à détonation rotative de l’USAF
L’équipe de recherche ne précise pas l’efficacité de ce moteur dans son article. Cependant, certaines estimations scientifiques antérieures indiquent que près de 80 % pourraient être atteints. Un fait extraordinaire étant donné que ce même paramètre dans les moteurs d’avions à réaction actuels se situe entre 20 et 30 %. La théorie suggère également que le plafond de vol de l’avion sera d’environ 30 km d’altitude, soit plus du double de ce que volent les avions commerciaux actuels. capacité à atteindre Mach 16 (19 700 km/h)de quoi atteindre n’importe quel point de la planète depuis Madrid en une heure ou moins.
« Cette solution présente des avantages évidents et devrait améliorer l’efficacité optimale du cycle thermodynamique dans presque toutes les plages de vitesse, générer un changement révolutionnaire dans la propulsion aérospatiale« , soulignent les chercheurs. La partie militaire a été représentée par une unité de l’Armée populaire de libération chinoise, également basée à Pékin. On sait seulement qu’elle a été impliquée dans la partie conception du moteur, bien qu’aucune autre information n’ait été obtenue. été révélé.
L’équipe de Zhang a fait remarquer que la transition entre les deux nouveaux modes de propulsion du moteur est devenue un défi technologique. « Alors que la vitesse approchait de Mach 7, le mode de détonation rotative est devenu instable et le mode de détonation oblique devait être activé en peu de temps. » L’une des solutions qu’ils proposent est de réduire cette transition lorsque l’avion se déplace à environ 4 fois la vitesse du son (Mach 4).
Le test américain
De l’autre côté de l’océan Pacifique, les États-Unis sont également plongés dans effervescence technologique des moteurs à détonation. La dernière en date qui est apparue est la responsabilité de General Electric Aerospace, qui vient de démontrer le fonctionnement de son propulseur hypersonique particulier également basé sur la combustion par détonation rotative.
Test du moteur à détonation par rotation
GE Aerospace a annoncé il y a quelques semaines « ce que l’on pense être le premier test de double plateforme hypersonique de stratojet combiné à une combustion par détonation rotative dans un flux d’air supersonique. » La société américaine a déjà examiné un prototype de propulseur sur un banc d’essai et immergé dans un flux d’air supersonique.
Un stratojet traditionnel ne peut commencer à fonctionner que lorsque le véhicule atteint des vitesses supersoniques supérieures à Mach 3, comme l’explique GE Aerospace. Les ingénieurs de l’entreprise travaillent sur un propulseur à détonation rotatif qui capable de fonctionner à des nombres de Mach inférieurspermettant au véhicule de fonctionner plus efficacement et d’avoir une plus grande autonomie.
Ce mode de combustion par détonation « permet également de générer une plus grande poussée, avec une taille et un poids plus petits », expliquent-ils. Obtient basé exactement sur le même principe que les scientifiques chinois: via des ondes de détonation au lieu de la combustion standard qui alimente les moteurs à réaction traditionnels.
GE Aerospace destiné tester un moteur de ce type complet et à grande échelle en 2024 afin de faire progresser la technologie. L’entreprise travaille également dans le domaine des matériaux résistants aux vitesses hypersoniques, ainsi que de l’électronique associée.
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