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La Nasa veut réduire la consommation des avions avec un ordinateur

Depuis plusieurs années, la Nasa veut réduire la consommation des avions avec un ordinateur agissant constamment sur les commandes pour optimiser l’écoulement de l’air. L’ICP, un système de contrôle du pilotage par ordinateur, vient de faire ses preuves en vol. L’économie de carburant oscille entre 3 et 5 %. Toujours mieux que rien.

La Nasa étudie également l'ICP pour des concepts d'avions de transport très différents des modèles actuels, comme ce X-48B, de Boeing, que l'on voit ici avant un essai en vol, en mars 2010, avec à ses côtés Gary Cosentino, ingénieur de vol. Ce modèle réduit sert à explorer l'idée d'avions à corps porteur, sans fuselage, et qui ne se piloteront sans doute pas tout à fait de la même manière que les appareils actuels. © Nasa, Tony Landis La Nasa étudie également l'ICP pour des concepts d'avions de transport très différents des modèles actuels, comme ce X-48B, de Boeing, que l'on voit ici avant un essai en vol, en mars 2010, avec à ses côtés Gary Cosentino, ingénieur de vol. Ce modèle réduit sert à explorer l'idée d'avions à corps porteur, sans fuselage, et qui ne se piloteront sans doute pas tout à fait de la même manière que les appareils actuels. © Nasa, Tony Landis

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Observé de l’extérieur, ce F/A-18A ne se distingue que par sa décoration, celle des avions de la Nasa. Ce biréacteur est un avion militaire « multirôle », conçu par le constructeur McDonnell Douglas à la fin des années 1970 et qui est toujours en service. Comme d’autres appareils, la Nasa l’utilise pour des expériences en vol de son centre d’essais de Dryden, transformant cet avion de combat en Full Scale Advanced Systems Testbed (Fast), soit, approximativement, banc de test avancé à l’échelle 1.

Cette fois, l’avion était doté d’un ensemble de capteurs et de calculateurs appelé ICP, pour Intelligent Control for Performance. Cet appareillage sert à mesurer précisément les mouvements de l’avion sur ses trois axes de rotation, le roulis (autour de l’axe longitudinal), le tangage (nez vers le bas, nez vers le haut) et le lacet (nez vers la gauche ou vers la droite). S’ensuit un calcul pour déterminer la meilleure utilisation des gouvernes (les surfaces mobiles) en fonction de ce que l’on sait du comportement en vol.

Le F/A-18A de la Nasa au cours de l'essai en vol. À l'intérieur, un ordinateur de l'ICP ajuste finement la position des gouvernes pour réduire la traînée de quelques pour cent. © Nasa, Lori Losey
Le F/A-18A de la Nasa au cours de l'essai en vol. À l'intérieur, un ordinateur de l'ICP ajuste finement la position des gouvernes pour réduire la traînée de quelques pour cent. © Nasa, Lori Losey

Peaufiner l'aérodynamique du F/A-18A en temps réel

L’idée de l’ICP est d’utiliser des modèles précis du contrôle aérodynamique d’un avion pour effectuer de minuscules réglages de gouvernes, de manière à réduire à chaque instant la traînée (la force due à la résistance de l’air) qui se modifie à chaque manœuvre. Les avions actuels sont déjà bien conçus sur ce plan, les ingénieurs s’appuyant sur plus d’un siècle d’expérience du plus lourd que l’air. Les gouvernes sont dimensionnées en fonction de la forme de l’avion, de sa vitesse d’évolution ou de sa fonction. De la même manière sont apparues de multiples surfaces, mobiles ou pas, comme les winglets en bout d’aile (imaginés à la Nasa, d’ailleurs).

On peut aller plus loin avec l’informatique, et les assistances électroniques au pilotage des avions modernes comme les Airbus s’interposent déjà entre les commandes de vol et les gouvernes, de sorte qu’une même action n’aura pas toujours le même effet, variant en fonction de la vitesse ou du mode de vol choisi.

La Nasa explique que l’ICP, lui, se concentre sur l’effet connu des gouvernes sur la génération de la traînée aérodynamique. L'idée a déjà été étudiée pour le X-48B, un modèle réduit expérimental d'aile volante. Les essais en vol effectués sur le F/A-18A montrent une baisse de consommation de carburant en croisière comprise entre 3 et 5 %. C’est peu, mais l’essentiel du temps de vol d’un avion de ligne s’effectue en croisière et cette économie serait loin d’être négligeable à l’échelle de la flotte mondiale d’avions commerciaux. De plus, l’ICP ne semble pas imposer des modifications à la structure même de l’appareil. Pour l’instant, l’expérience en est là, et le milieu de l’aéronautique est toujours prudent avant de généraliser un nouveau système.


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