Aller loin, encore plus loin dans les airs!

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Image caption Les frères Wright sont deux célèbres pionniers américains de l'aviation, à la fois chercheurs, ingénieurs, concepteurs, constructeurs et pilotes

Aller plus haut et plus loin!

La belle histoire des frères Wright remonte aujourd'hui à plus de 100 ans.

L'humanité n'a jamais cessé de rêver de voler librement comme un oiseau.

Les humains font 4 milliards de vols chaque année, mais la soif de commodité et de rapidité demeure insatisfaite.

Cette demande, conjuguée aux forces du changement climatique, conduit à une vague de technologies radicales, notamment la propulsion électrique et même les taxis "volants" autonomes.

Nous assistons aujourd'hui à une nouvelle révolution dans la quête de dompter le ciel.

Aviation - innover encore et encore

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Image caption La légende d'Icare

Dans la mythologie grecque, l'inventeur Daedalus a façonné des ailes à partir de branches de saule, de plumes et de cire pour créer un moyen d'échapper à la prison pour lui et son fils.

Ils ont volé librement, mais son fils capricieux, Icarus, est monté trop près du soleil dans son excitation.

La cire a fondu, et Icarus est mort en s'écrasant au sol.

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Image caption Icare est connu principalement pour être mort après avoir volé trop près du Soleil alors qu'il s'échappait du labyrinthe avec des ailes de cire créées par son père.

Était-ce un avertissement contre l'arrogance humaine, ou une prophétie sur la conquête inévitable des cieux?

Si c'était un avertissement, il n'a pas été entendu.

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Image caption La machine volante de Leonard de Vinci

L'humanité a toujours rêvé de voler. Léonard de Vinci a esquissé son idée d'une machine volante au XVe siècle. Mais ce n'est que lorsque Orville et Wilbur Wright ont effectué le premier vol motorisé réussi en 1903 que le rêve a montré des signes de réalité.

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Les grands moments de l'aviation: des éoliennes aux avions électriques

Les urbanistes visionnaires prévoyaient toujours des voitures et des avions volants, la vie en trois dimensions.

Dans le Brave New World d'Aldous Huxley (1932), ses seigneurs génétiquement «purs» s'élèvent verticalement dans le ciel dans leurs machines volantes.

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Image caption Olympus Turbo Jet

L'invention du turboréacteur dans les années 1930 et 1940 a rendu le transport aérien transatlantique incroyablement glamour et luxueux.

Le monde s'est rétréci et est devenu plus facilement accessible, à quelques riches au moins.

Puis, au fur et à mesure que les moteurs à double flux sont arrivés et que la production des avions est devenue plus efficace, les coûts ont chuté et l'aviation est devenue plus accessible aux masses.

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Alors que les jets supersoniques comme Concorde conservent le glamour du voyage long-courrier, la tendance est toujours à la démocratisation du ciel.

Image caption EasyJet

Les compagnies aériennes low-cost telles que Ryanair, EasyJet, AirAsia et Southwest Airlines ont mis à la portée de presque tout le monde des destinations court-courrier.

Prendre un avion est devenu comme prendre un bus, et le nombre de passagers aériens a gonflé.

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Plus récemment, les changements climatiques ont pris de l'ampleur et les impératifs environnementaux, la nécessité de réduire le bruit et les émissions de dioxyde de carbone ont commencé à prévaloir.

Rêves de voyage hypersonique: New York - Shanghai en deux heures au lieu de 15.

Mais la nécessité est la mère de l'invention, et ce récent facteur environnemental a engendré une nouvelle ère d'innovation que Daedalus aurait appréciée.

Comme l'explique le professeur Iain Gray, directeur de l'aérospatiale à l'université de Cranfield au Royaume-Uni: «nous voyons de nouveaux matériaux, de nouvelles technologies autour de l'autonomie et de l'intelligence artificielle pour la première fois dans l'aéronautique. Nous voyons des opportunités vraiment passionnantes autour de la propulsion électrique».

Des taxis du ciel, ultra connectés

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Des avions à batteries rechargeables pour révolutionner le transport aérien

Debout sur une piste d'atterrissage à Donauwörth, dans le sud de l'Allemagne, en regardant la maquette d'Airbus, il est difficile d'imaginer la transformation radicale de la mobilité urbaine que ce prototype, et d'autres du même genre, pourrait annoncer.

Mais Marius Bebesel, ingénieur en chef de ce concept de CityAirbus, pense que les flottes de ses taxis des airs sans pilote entièrement électriques, embarqueront quatre passagers à la fois entre les aéroports et les mégapoles du monde au cours des prochaines années.

Image caption Marius Bebesel, ingénieur en chef de CityAirbus

Selon lui, réserver un "taxi-avion" sera aussi simple que réserver un taxi sur un smartphone, et le CityAirbus ne sera qu'un élément d'un réseau de transport homogène et intégré.

Des systèmes de gestion du trafic aérien dédiés assureront la sécurité, et les gens seront bientôt à l'aise avec l'idée d'un avion autonome et les avantages qu'ils peuvent apporter, plus de commodité, moins de pollution, moins de congestion.

L'engin est mécaniquement beaucoup plus simple qu'un hélicoptère conventionnel, dit M. Bebesel, et aura une portée d'environ 60 km à des vitesses allant jusqu'à 120 km / h (75 mph).

Recharger les piles prendra environ 15 minutes, dit-il.

Ces engins sont beaucoup plus adaptés aux environnements urbains car ils n'ont pas besoin de longues pistes et pourraient atterrir dans des espaces restreints et sur des toits de gratte-ciel.

Mais les gens seront-ils vraiment assez confiants pour monter à bord d'un avion sans pilote?

«Au début, nous aurons un pilote à bord uniquement pour augmenter la confiance du public», dit-il, mais il n'y aura pas vraiment grand chose à faire pour eux.

En cas d'urgence, le système central automatisé de gestion du trafic aérien prendrait le relais.

En fait, l'élimination des pilotes augmentera la sécurité, dit-il.

C'est un point soutenu par le professeur Iain Gray.

«Sans pilote, vous pouvez voler plus loin, plus vite et plus économiquement», explique-t-il.

"L'autonomie sur les avions nous accompagne depuis 40 ans, il suffit d'adapter les systèmes de gestion du trafic aérien aux avions sans pilote."

La confiance viendra, estime le professeur Gray, une fois qu'un bilan de sécurité aura été démontré.

L'équipe CityAirbus de Marius Bebesel, qui bénéficie de dizaines de millions d'euros de la part de sa société de production aéronautique Airbus, a pour objectif d'équiper un démonstrateur grandeur nature d'ici fin 2018.

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Image caption Florian Reuter - Directeur de la start-up Volocopter

Pendant ce temps, à quelques centaines de kilomètres de la petite ville de Bruchsal en Allemagne, l'ambition de la start-up Volocopter, selon son directeur Florian Reuter, est de devenir le «premier taxi aérien entièrement électrique du monde».

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Image caption Volocopter

Le Volocopter a 18 hélices dans un réseau circulaire distribué au-dessus du cockpit à deux places.

"Tout est une question de sécurité", a déclaré M. Reuter. "Jusqu'à neuf hélices pourraient cesser de fonctionner et elles voleraient encore."

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CityAirbus, votre prochain taxi sera aérien

Conçu pour les vols urbains de courte durée, le Volocopter à batterie aura une autonomie d'environ 16 km-32 km (10-20 miles), dit-il, et sera complètement autonome une fois que la confiance du public sera acquise.

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Mais ce n'est pas un fantasme du fondateur de l'entreprise, Alexander Zosel; la start-up a attiré d'importants financements, 30 millions d'euros provenant de gros investisseurs tels que le propriétaire de Mercedes-Benz, Daimler et le géant de la technologie Intel.

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Image caption Alexander Zosel - Co-fondateur de la start-up Volocopter

L'avion a effectué son premier vol d'essai entièrement autonome à Dubaï en septembre 2017, "le premier dans l'histoire", dit M. Reuter, et il envisage une production commerciale dans cinq ans.

Beaucoup d'autres compagnies développent des "taxis de ciel", y compris Ehang de la Chine, Uber, géant du covoiturage, et Vimana de Californie.

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Mais cette vision futuriste de la mobilité urbaine surmontera-t-elle les obstacles réglementaires?

Le Professeur Gray repond oui.

"Nous pourrions voir de plus petits taxis dans les dix prochaines années, une fois que la réglementation aura rattrapé la technologie, l'intelligence artificielle jouera un rôle important dans la gestion optimisée du trafic aérien."

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Innovation, mais prudence

«D'ici à 2022, nous verrons certainement des personnes transportées par des taxis aériens, du moins par les services d'urgence», explique le professeur Harry Hoster, directeur de l'énergie à l'université de Lancaster.

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"Mais ils ne remplaceront pas de sitôt les taxis conventionnels, car il y a trop de règles qui régissent l'espace aérien et surtout le nombre d'avions pouvant être dans les airs à la fois."

Et tandis que les taxis du ciel alimentés par batterie promettent de réduire la pollution et de diminuer la congestion de la mégapole, il souligne que la consommation totale d'énergie pourrait effectivement augmenter au fur et à mesure que de plus en plus de personnes les utiliseraient.

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Ces appareils utiliseraient le double de la quantité d'énergie par rapport aux voitures électriques et ont environ la moitié de la gamme, précise le professeur Hoster.

Ce ne serait pas un problème pour le changement climatique si toute l'électricité provenait de sources renouvelables, mais la recharge de tous ces véhicules électriques, sur la route et dans les airs pourrait mettre une énorme pression sur les réseaux électriques, dit-il.

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Ensuite, il y a le problème du bruit.

Les moteurs électriques sont sans doute plus silencieux que les moteurs à combustion, mais collectivement, un ciel plein d'hélicoptères intelligents pourrait provoquer l'opposition du public.

Des appareils tout électrique

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"Ils nous ont regardé comme un groupe de fous!" Ashish Kumar, co-fondateur et PDG de Zunum Aero, une start-up basée aux Etats-Unis, développe une gamme d'avions hybrides électriques.

Image caption Ashish Kumar, co-fondateur et PDG de Zunum Aero

En 2013, lorsque l'entreprise a été fondée, le concept semblait tiré par les cheveux.

Mais maintenant, l'industrie prend l'idée des moteurs électriques pour les avions de passagers très sérieusement.

Image caption Zunum Aero

Selon les statistiques de l'Association du transport aérien international (IATA), l'aviation commerciale contribue pour environ 2% aux émissions mondiales de CO2.

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Image caption L'aviation commerciale contribue pour environ 2% aux émissions mondiales de CO2

D'ici 2050, la Commission européenne veut que l'industrie ait réduit ses émissions de CO2 de 60%, ses oxydes d'azote de 90% et son bruit de 75%.

Cela ne peut pas être réalisé en utilisant les technologies actuelles, la plupart des experts sont d'accord.

Image caption Zunum Aero

Zunum, financé par Boeing HorizonX, Jet Blue Technology Ventures et le fonds pour l'énergie propre de l'État de Washington est l'une des nombreuses entreprises développant des moteurs électriques qui promettent de réduire les coûts, le bruit et la pollution associés aux vols court-courriers.

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Les avions électriques à deux places sont de plus en plus courants avec des entreprises comme Pipistrel slovène et Siemens en Allemagne démontrant leur faisabilité.

Pipistrel est également l'une des sociétés impliquées dans le HY4 à 4 places, de conception allemande, alimenté par des piles à hydrogène.

Copyright de l’image JURE MAKOVEC/AFP

Mais le défi consiste à développer des avions électriques commercialement viables capables de prendre plusieurs passagers.

Zunum développe actuellement un avion électrique hybride à 12 passagers qu'il espère être prêt en 2022, tandis que la compagnie israélienne Eviation conçoit une version électrique pure à neuf passagers.

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Peut-on se libérer du carburéacteur?

Une turbine à gaz conventionnelle sera toujours nécessaire tant que les régulateurs de l'aviation auront besoin de puissance de réserve pendant 45 minutes pour couvrir les urgences, admet M. Kumar.

Les limites de la puissance de la batterie signifient que les avions électriques voleront plus lentement et à basse altitude, mais cela signifie qu'ils auront besoin de moins d'entretien et n'auront pas à être aussi forts et lourds que les avions conçus pour aller plus loin.

Copyright de l’image JOHANNES EISELE

Des matériaux thermoplastiques légers aideront à rendre les avions moins chers à fabriquer et à utiliser.

«Nous prévoyons une réduction d'au moins 80% des coûts de carburant», dit-il.

Étant donné que l'industrie dépensera plus de 150 milliards de dollars en carburant en 2018 (source: IATA), ce qui représente environ 20% des coûts de fonctionnement totaux d'une compagnie aérienne, ces économies devraient s'avérer attrayantes, espère M. Kumar.

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À l'atterrissage, l'équipe d'entretien pourrait simplement échanger les batteries déchargées avec celles rechargées.

Les avions plus gros capables de transporter plus de 100 passagers auront besoin de batteries capables de fournir de 17 à 20 mégawatts d'énergie, explique M. Kumar. "C'est un défi difficile".

Jeff Engler, de la société d'ingénierie basée en Californie, Wright Electric, est toutefois déterminé à le surmonter.

Il veut construire un avion de ligne électrique de la taille d'un A320 d'ici 10 ans.

Cela pourrait transporter environ 180 personnes.

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Selon M. Engler, des distances courtes de 539 km (335 miles) sont tout à fait possibles dans les avions de ligne électriques.

Sa firme d'ingénierie travaille sur une unité d'énergie électrique pour un avion qui pourrait transporter neuf personnes.

Mais il admet que "les batteries d'aujourd'hui ne sont pas assez bonnes", elles sont trop lourdes, et ne produisent pas assez de puissance.

L'avantage des moteurs électriques est que «cinq à dix petits moteurs seront aussi efficaces qu'un gros», dit-il, donnant aux concepteurs beaucoup plus d'options que la conception d'avion.

Les turbines pourraient être incorporées dans l'aile, par exemple, ou placées au-dessus de l'aile à l'arrière de l'avion.

Tout comme de nombreuses autres compagnies aériennes, la compagnie low-cost EasyJet étudie des moyens de réduire les coûts de carburant et les émissions de CO2 et s'entend avec Wright Electric, bien qu'aucun accord formel n'ait encore été conclu entre les deux sociétés.

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Les poids lourds de l'industrie aéronautique Airbus, Siemens et Rolls-Royce ont récemment annoncé un projet commun pour développer un moteur hybride électrique et l'incorporer dans un avion court courrier BAe 146 d'ici 2020.

Le E-Fan X, comme ils l'appellent, démontrera la faisabilité de la technologie et encouragera les compagnies aériennes à l'adopter, espèrent ses créateurs.

Une turbine à gaz à l'arrière de l'avion va alimenter un générateur pour créer de l'électricité pour le moteur de ventilateur électrique en complément de trois turbofans conventionnels.

Tout excès d'électricité sera sauvegardé dans les batteries et cette énergie stockée sera utilisée pour le décollage et l'escalade.

De telles formations électriques hybrides pourraient réduire la consommation de carburant d'environ 10%, indique Airbus, et être beaucoup moins bruyantes au décollage et à l'atterrissage, ce qui provoquera une pollution moins localisée.

Le Dr Frank Anton, responsable du projet e-aircraft de Siemens, a déclaré: «nous ouvrons la porte à un nouveau monde de l'aviation, aussi novateur que les turbines à gaz des années 40 et les turbofans des années soixante».

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TF-X: la voiture volante de demain

Quand les voitures volent

Le rêve d'un vol personnalisé est encore vivant dans l'esprit de nombreux inventeurs.

Mais la voiture volante est toujours restée le symbole ultime de la liberté de transport personnelle.

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Neuf ans plus tard, Moulton Taylor avait conçu et piloté son Aerocar, prouvant la viabilité du concept de Ford.

Mais seulement trois modèles ont été construits.

Depuis lors, la voiture volante est restée un rêve.

Des sociétés telles que Terrafugia, récemment rachetée par Geely, le géant chinois de l'automobile, propriétaire de Volvo; Dutch Pal-V, avec son concept de gyrocoptère; et l'AeroMobil slovaque, ont tous produit des prototypes capable d'être piloté sur les routes et dans les airs.

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Airbus a un concept modulaire futuriste impliquant une capsule passagers qui peut être détachée du châssis routier et récupérée par une machine volante quadricoptère.

Mais tous ces concepts sont massivement coûteux, exigent des normes de certification de sécurité pour la route et les airs, nécessitent des contrôles doubles, impliquent des ailes et des hélices pliantes complexes.

Ils sont donc susceptibles de rester les jouets des riches plutôt que des solutions de transport pratiques pour les masses.

"Une voiture qui décolle d'une rue de Londres et atterrit dans une autre rue au hasard est improbable", explique le professeur Gray.

"Les taxis Sky sont beaucoup plus probables."

Image caption Chris Jaran - PDG Terrafugia

Mais cela n'empêchera pas les inventeurs de rêver de nouveaux moyens de voler et d'essayer de persuader les investisseurs de soutenir leurs projets parfois extravagants.

L'aviation civile est perturbée, non pas par les désirs séculaires de la vitesse, du romantisme et du glamour, mais par le besoin urgent de répondre à un climat changeant.

De nouveaux moteurs électriques couplés à une intelligence artificielle et à des systèmes autonomes contribueront à un système de transport intégré plus efficace, moins polluant et moins bruyant.

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