Aéronautique

Deux projets CARNOT dédiés au futur de l'aviation

La mission de l’ONERA est la préparation de l’avenir. Comment ? En étant capable de résoudre les problématiques complexes de ses clients grâce à ses travaux de recherche fondamentale qui lui confèrent une haute expertise dans les domaines nécessaires. Les études Carnot vont en ce sens. Les deux projets initiés par l’ONERA en 2014 visent à trouver des solutions aérodynamiques innovantes pour la réduction de l'impact environnemental d'un avion de transport civil. Un travail prospectif qui s’écarte des solutions actuelles relativement conservatrices.
La quasi-totalité des avions de transport commerciaux actuels privilégient un fuselage cylindrique équipé d’une aile basse et en flèche, avec les moteurs montés sous la voilure, et des surfaces d’équilibrage et de contrôle disposées à la pointe arrière du fuselage. Faut-il en déduire que cette configuration est définitivement optimale ? Vraisemblablement non si l’on considère l’impérieuse nécessité de réduire drastiquement l’impact environnemental du transport aérien. Le cahier des charges pour la conception des futurs avions de transport, dominée jusqu’alors par le critère du coût opérationnel, s’en trouvera automatiquement bouleversé.

ALBATROS

Le projet ALBATROS (aile laminaire haubanée à traînée réduite par optimisation multidisciplinaire) étudie une solution aérodynamique permettant une réduction directe de la traînée aérodynamique grâce à une voilure haute haubanée et à grand allongement, ce qui pourrait concerner une partie des avions de transport à l’avenir.
Cette architecture haubanée permet, à masse constante de l’avion, une augmentation de l’allongement de la voilure, qui se traduit par un gain direct en traînée induite. Résultat : un gain de consommation de carburant. Elle permet également de réduire la corde de la voilure et facilite ainsi la conservation d’un écoulement laminaire. Les haubans peuvent également être utilisés efficacement pour stocker une partie du carburant, relaxant ainsi la contrainte de volume de carburant à embarquer dans la voilure elle-même.
Grâce au projet Carnot ALBATROS, l’ONERA dispose d’une configuration de référence de bonne qualité présentant un allongement de 16. Cette configuration constitue une base pour une prise en compte ultérieure d’organes tels que les dispositifs hypersustentateurs.

NOVA

Le projet Carnot NOVA (NextGen ONERA Versatile Aircraft) consiste à étudier, principalement sous l’angle de l’aérodynamique, certaines possibilités nouvelles d’intégration motrice de réacteurs à grand taux de dilution. L’application visée par ces concepts est un avion de transport moyen-courrier d’une capacité de 150 à 200 passagers, qui pourrait voir le jour à l’échéance de 2025-2030.

Dans un futur proche, il est probable que l’architecture générale de l’avion (fuselage et voilure) évolue peu, à l’inverse de l’installation motrice. Diminuer la consommation des turboréacteurs implique une augmentation du taux de dilution, ce qui a pour conséquence l’accroissement du diamètre du système propulsif. De ce fait, l’installation des moteurs est plus difficile et se traduit souvent par des moteurs plus proches de la cellule.

Les aspects innovants de ce projet Carnot proviennent du type de configuration étudiée : elle propose de très gros moteurs sous la voilure ou à l’arrière du fuselage. Les avantages apportés par une vectorisation de la poussée des moteurs sont également étudiés. D’ores et déjà, l’étude de NOVA a accru les compétences en conception aérodynamique de nouvelles configurations d’avions, ainsi que le développement de nouvelles méthodes de détermination d’un bilan propulsif d’un aéronef équipé de moteurs à grand taux de dilution.