Poids léger

2007/09/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Aeronautika

Actuellement, l'aéronautique travaille sur de nouvelles lignes à partir de deux grands versants. D'une part, la ligne que mènent les grandes entreprises (Airbus, Boeing...) est celle d'optimiser les systèmes existants : fabrication de grands moteurs à faible consommation, allégement des avions, nouveaux matériaux, en définitive, développement de technologie pour réduire les coûts d'exploitation.

En outre, il y a tout ce qui reste en dehors de l'aéronautique lourde: l'aéronautique légère. Aratz Arregi et Ugaitz Iturbe ont voulu agir en ce sens. Ils ont vu la route en avant dans l'aéronautique légère et ont commencé à travailler dans leur entreprise Aeris Naviter avec leur propre produit. Nous avons été avec eux pour connaître le monde de l'aéronautique légère.

Tout d'abord, ils nous expliquent comment les avions sont classés. La législation européenne JAR (Joint Aviation Regulation) classe les avions en poids. Plus précisément, en fonction du poids maximum du décollage (MTOW: maximum take off weigth), c'est-à-dire en prenant en compte le carburant, les passagers et tout.

Les plus légères de ce classement sont UL (Ultralight) ou ultra-légères, avec moins de 450 kg. Avec ce poids maximum, deux ou trois personnes maximum. La deuxième section est la VLA (Very Light Aircraft) ou avion plus léger, qui comprend les avions de plus de 450 kg sans jet moteur. Quant aux moteurs jet, jusqu'à 4.540 kg sont VLJ (Very Light Jet) ou jet très légers. Et tous les supérieurs sont inclus dans la catégorie Aircraft ou avion. Les drones UAV (Unmanned Aerial Vehicle) sont également exclus de la législation JAR. En Europe, ils ne sont pas réglementés, mais aux USA oui.

L'aéronautique lourde comprend la section des aéronefs, et ils sont tous des aéronautiques légers. « Quand les gens parlent de l'aviation, en général ils parlent d'aircraft », affirme Arregi, « en fonction du volume de marché, l'aviation est lourde et légère, mais la légère n'est pas connue... ».

Légers

Les avions qui ont eu l'une des évolutions les plus spectaculaires peuvent être ultra-rapides. Et c'est que jusqu'à il ya quelques années l'aviation amateur a été le plus ultra-rapide. Il les fabriquait dans son propre garage, en utilisant des tubes en aluminium, des tissus, du bois, etc. Cependant, ces dernières années, les matériaux, la motorisation, les systèmes de navigation et les nouveaux concepts ont considérablement progressé. Et aujourd'hui, certaines entreprises ont commencé à commercialiser ultra-légers, avec les mêmes processus et le professionnalisme que la grande aviation.

Les matériaux composites ou composites occupent la place occupée par les premiers métaux, tissus et bois. Actuellement, la plupart des avions commerciaux sont en matériau composite. Et dans les ultra-légers, ces matériaux ont également pris une grande importance. Les composites sont beaucoup plus légers et dans le cas des avions il est toujours intéressant de réduire le poids. Grâce aux nouveaux matériaux, ceux qui étaient auparavant VLA, ainsi que certains plus lourds, sont devenus ultralégers.

D'autre part, les moteurs TDI développés dans le secteur automobile ont commencé à être utilisés dans ces avions. « Cela donne une grande fiabilité et réduit considérablement le coût de fonctionnement », explique Iturbe. En outre, ces moteurs sont plus légers (en aluminium) et par leur contrôle électronique offrent une sécurité élevée.

Et enfin, le changement de conception a également été remarquable. Il est passé de quelques tubes et avions en tissu à faible aérodynamique aux dessins réalisés par ordinateur. On travaille beaucoup l'aérodynamique, on réalise des calculs structurels et on utilise le moulage sous pression. C'est-à-dire, comme mentionné, s'appliquent les mêmes procédures que dans le grand aviation.

Avant bons mais maintenant meilleurs

Les VLA ou avions très légers, ayant plus de poids, peuvent prendre plus de personnes, et sont généralement de quatre ou six sièges. Bien que l'évolution ait également été importante, le même saut n'a pas été fait que dans les ultra-légères. En fait, les VLA étaient déjà incluses dans le professionnalisme, c'est-à-dire que les amateurs ne les faisaient pas. Cependant, ils avaient beaucoup à améliorer.

Auparavant, ils étaient fabriqués en métal et sont actuellement utilisés composites. Cela réduit le poids et donc la consommation de carburant. D'autre part, les moteurs utilisés précédemment consommaient beaucoup de carburant et d'huile et étaient peu fiables. Les moteurs TDI sont désormais également utilisés. "Vous pouvez utiliser le même moteur qu'une Mercedes dans un avion léger", dit Arregi.

Les systèmes de navigation ont également considérablement progressé. Les systèmes de vol électroniques Fly-by-wire sont actuellement utilisés, c'est-à-dire les systèmes de vol gérés par ordinateur. Ce système a été utilisé pour la première fois dans les chasseurs américains dans les années 70. Par la suite, Airbus a été le premier dans l'aviation civile il y a une vingtaine d'années. Et dans les VLAS ont commencé à être utilisés au cours des cinq dernières années. Avec ce système, le pilote n'agit pas mécaniquement sur les actionneurs, mais utilise un ordinateur qui agit sur eux en analysant et interprétant tous les paramètres du vol. De cette façon, vous obtenez des vols optimaux.

Les performances, vitesses et altitudes obtenues avec les conceptions avancées, les matériaux composites et les nouvelles motorisations n'ont rien à voir avec ce qui était obtenu dans les conceptions d'il y a 40 ans. Et pour les pilotes, il y a aussi une grande différence, tant dans le confort qu'en sécurité - dit Iturbek -, des choses qui prennent soin maintenant beaucoup plus."

Taxis d'Airetaxis

La série VLJ ou Jet très léger est très nouvelle. Il y a environ cinq ans, la construction de ce type d'avions a commencé aux États-Unis, dans le but de couvrir un creux sur le marché. En fait, ils ont vu qu'il y a des gens dans le monde des affaires, surtout, qui n'utilisent pas les compagnies aériennes conventionnelles, en raison de problèmes d'horaires, etc., et que ni le jet privé ou le business jet, pour leur coût élevé. Au contraire, ils sont remplacés par de petits avions privés. Par conséquent, « ils ont vu qu'il y avait là un vide – dit Arregik – et qu'il pouvait être intéressant de faire des petits jet qui remplissent une certaine fonction d'aérosol ».

Encore seulement deux ou trois modèles sont certifiés, mais beaucoup plus sont en cours de développement. En plus du pilote, ces avions appelés personnel jet ou microjet peuvent accueillir quatre ou six personnes. Et, par leur nouveauté, ils sont fabriqués avec des matériaux et des technologies finales: composites, systèmes de vol Fly-by-wire, etc.

Les moteurs peuvent avoir entre 250 et 1500 kg de poussée. Ils sont similaires aux moteurs utilisés dans les avions plus grands, mais de plus petite taille. Développées dans l'industrie militaire des missiles, les turbines utilisées pour la propulsion des missiles Tomahawk propulsent les avions civils. « Auparavant, il n'y avait que la technologie dans les grands avions, maintenant on peut la trouver dans ces petits avions », explique Arregi. Ils peuvent atteindre des vitesses de 500-600 km/h et des hauteurs entre 25.000 et 40.000 pieds. Ils ont les mêmes ou les meilleures caractéristiques que les avions voyageant de Loiu à Madrid.

« De plus, ils sont relativement bon marché », affirme Arregi, « ils peuvent coûter plus d'un million de dollars ». Et c'est qu'ils veulent les mettre à la portée du plus grand nombre de personnes possible, donc, en plus d'être économiques, ils essaient de réduire au maximum les coûts d'exploitation. Haute efficacité, faible consommation de carburant, haute fiabilité et faible taux d'entretien.

Pilote sur terre, avion dans l'air

Jusqu'ici la classification des avions réglée par la législation JAR. Les drones restent hors d'elle et, bien qu'ils ne soient pas encore réglementés en Europe, ils sont de plus en plus importants.

« Les drones ont surtout eu un usage militaire », explique Iturbe. Ils étaient initialement utilisés pour effectuer des essais avec des missiles, comme destination de ceux-ci. Autrement dit, un petit avion était lancé et l'objectif était de tirer les missiles. Ils ont ensuite été utilisés pour espionner. C'est parce que, en plus de ne pas mettre en danger les pilotes, le gain de poids du pilote permet de transporter plus de carburant et donc de voler plus longtemps. C'est pourquoi ils sont très utiles pour l'espionnage. Et les derniers sont également utilisés pour attaquer. Les Américains viennent de sortir le drone pour l'attaque MQ-9. Il a été appelé «reper» et peut transporter 1,5 tonnes d'explosifs. Ils annoncent qu’à partir de cet automne ils commenceront à être utilisés en Irak. Oui, les pilotes conduiront d'Arizona en toute commodité et sans aucun danger pour eux.

Ces avions ont eu un développement spectaculaire au cours de la dernière décennie. L'une des principales caractéristiques est qu'ils ont l'intelligence artificielle et sont donc capables de suivre un certain chemin, d'atteindre un certain objectif, de prendre des photos et des vidéos, etc. Ils disposent de systèmes de navigation très avancés, de communications par satellite et de systèmes de vision et de détection très divers: infrarouges, radars Doppler...

Dans le domaine civil, ils sont de plus en plus utilisés pour la conservation, la mesure des terrains, la photographie et la vidéo, etc.

En ajoutant des rotatifs aux pales fixes

Tous les avions mentionnés jusqu'ici sont à aile fixe. Et si nous remplaçons les pales fixes par des ailerons rotatifs, nous aurions des hélicoptères. Cependant, la technologie rotodynamique – ailettes rotatives – peut aussi être intéressante pour les avions. C'est ce que croient Arregi et Iturbe, et ils ont pris cette voie : ils ont commencé à travailler la technologie rotodynamique.

Le pionnier Juan De la Cierva a commencé ce chemin quand en 1919 il a créé un avion avec deux types d'ailes : l'auto-rotation. Et ils sont basés sur l'auto-rotation, bien qu'ils soient beaucoup plus avancés, les plans actuels de l'environnement. Car à Aeris Naviter ils ont l'intention de développer une de ces caractéristiques.

Les deux pales, fixes et rotatives, profitent des caractéristiques des deux. La nageoire fixe ne sert pas à voler verticalement, mais une fois qu'une vitesse de croisière est atteinte, sa résistance à l'air est très faible et on peut obtenir une consommation moindre et une vitesse plus élevée. Avec la rotodynamique, cependant, il est seulement possible de réaliser décollage et atterrissage vertical, mais en raison de la grande surface occupée par le rotor, sa résistance à l'air est élevée, il faut donc une consommation très élevée et une grande puissance pour voler, ne pouvant pas atteindre des vitesses élevées.

Les girofles peuvent donner des émissions et des atterrissages verticaux avec le rotor principal, comme les hélicoptères, mais une fois dans l'air, grâce à une autre hélice horizontale ils obtiennent la propulsion et la poussée ascendante par les ailes.

"Les plans d'ambiance actuels sont très optimisés - dit Arregik - et bien qu'au départ toute la puissance soit livrée au rotor principal, ce rotor ralentit au maximum et passe la puissance à l'hélice horizontale". Avec la réduction de la vitesse du rotor principal on obtient une réduction drastique de la résistance, qui présente une proportion cubique de la vitesse du rotor. Si la vitesse de rotation du rotor diminue d'un tiers, la résistance à l'air diminue 27 fois. Cela permet une consommation moindre et une vitesse plus élevée.

Le résultat final est un avion avec capacité de décollage et atterrissage verticaux qui peut atteindre la même vitesse de croisière qu'un avion à aile fixe (600 km/h). Et compte tenu de l'espace dont les avions conventionnels ont besoin pour décoller et atterrir, ces nouveaux plans ambiants peuvent offrir de grands avantages à cet égard.