Le curieux nouveau X du Pentagone

La DARPA, le programme de recherche sur les technologies avancées d’avant-garde du Pentagone, vient de révéler le nom d’un nouveau démonstrateur de technologie de drone conçu pour tester les systèmes de contrôle actif du flux (AFC), qui pourraient améliorer l’efficacité énergétique et réduire les signatures radar en permettant une géométrie d’avion plus aérodynamique qu’auparavant.

L'«avion expérimental sans équipage » s’appellera X-65 et utilisera des bancs de tuyères à air comprimé pour exécuter des manœuvres « sans commandes de vol traditionnelles à déplacement extérieur » telles que des volets articulés, des gouvernails, des ailerons, des gouvernes de profondeur et des spoilers.

De telles surfaces de commandes de vol traditionnelles impliquent inévitablement un poids et une complexité supplémentaires.

Le démonstrateur est le fruit de la phase 2 du projet CRANE (Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors) de la DARPA.

Les commentateurs ont fait remarquer que le « nouvel avion X », tel que décrit par la DARPA, ressemble au chasseur X-Wing fictif dans Star Wars vu de face en raison des doubles ailes inclinées (bien que sous d’autres angles, la similitude soit beaucoup moins apparente.) La désignation du X-65 peut faire allusion à la désignation du modèle d’usine T-65 du X-Wing dans l’histoire de Star Wars.

Si c’est le cas, ce ne serait pas la première fois que la R & D utilise une référence de science-fiction dans la technologie réelle. La DARPA a déjà testé un avion furtif visuel noir nommé Bird of Prey d’après un vaisseau éclaireur Klingon masqué dans l’univers Star Trek.

L’avion sans pilote pleine grandeur sera construit par Aurora Flight Sciences, une filiale de recherche de Boeing. Au cours de la phase 1, Aurora a effectué quatre semaines d’essais en soufflerie sur un prototype quart de taille du X-65 dans une installation de San Diego. La conception incorporait des réseaux de buses de sablage et d’aspiration d’air comprimé intégrés dans la surface supérieure de chaque aile.

Le vice-président d’Aurora a déclaré que l’avion X testerait la technologie à « l’échelle pertinente à la mission et au nombre de Mach », ce qui semble indiquer que la société aspire à tester éventuellement la capacité de vol supersonique de l’engin.

Cependant, selon Aurora, l’avion actuel en construction – avec des composants en cours d’assemblage en Virginie, en Virginie-Occidentale et au Mississippi – ne devrait atteindre que Mach 0,7 (537 milles à l’heure). Les essais devraient commencer en 2025, il aurait des ailes d’une longueur maximale de 30 pieds et pesant 3,5 tonnes.

Les photos suggèrent qu’il sera propulsé par un seul moteur à réaction avec une admission sous le ventre. Il semble également avoir une admission et un échappement dorsaux (partie supérieure du fuselage), peut-être utilisés pour générer de l’air comprimé. Le prototype de quart de taille aurait eu 14 rangées de buses.

La conception sera suffisamment modulaire pour permettre l’échange de différentes ailes avec différents degrés de balayage et de tuyères (« effecteurs AFC »), y compris ceux conçus par d’autres sociétés. Le responsable du programme CRANE, Richard Wlezien, a donc déclaré que l’avion X pourrait servir d'«atout de test national » pour une variété d’autres technologies de contrôle du flux d’air qui pourraient hypothétiquement inclure, par exemple, celles développées pour le drone MAGMA de BAE System.

L’idée derrière le contrôle actif du flux est d’utiliser des buses sur l’avion pour faire exploser des jets d’air qui manipulent dynamiquement la pression de l’air limite circulant autour de l’avion, permettant à l’engin d’exécuter des manœuvres. Cela contraste avec les caractéristiques permanentes « passives » des aéronefs qui affectent la circulation de l’air, telles que les générateurs de vortex. Techniquement, l’air comprimé n’est pas la seule option, car des effecteurs plasma et d’autres méthodes peuvent également être utilisés pour manipuler le flux d’air.

Il est probablement plus facile de comprendre le contrôle actif du flux dans le contexte de ce qu’il essaie d’atteindre : trouver des moyens de lisser les surfaces comme la queue d’un avion qui induisent la traînée et augmentent la signature radar.

Bien sûr, la furtivité est particulièrement importante pour les avions militaires, y compris les drones, s’ils doivent survivre très longtemps dans un espace aérien contesté surveillé par des défenses antimissiles sol-air modernes guidées par radar. En effet, la portée toujours croissante des armes sol-air et air-air rend souhaitable même pour les avions non combattants, comme les ravitailleurs et les transports, d’arborer une section transversale radar réduite.

Notamment, les bombardiers furtifs B-2 des États-Unis sont sans queue pour cette raison, s’appuyant sur des systèmes de contrôle de vol élaborés qui manipulent différemment les volets pour effectuer des virages et assurer généralement la stabilité. Mais même les mouvements des volets du B-2 augmentent sa section transversale radar – un talon d’Achille éphémère que l’AFC pourrait, en théorie, rendre inutile dans les futurs avions.

Pendant ce temps, réduire la traînée – et ainsi améliorer l’efficacité énergétique et l’autonomie – est un énorme problème pour les opérateurs militaires et civils. Les compagnies aériennes, par exemple, pourraient produire moins de pollution et économiser potentiellement des sommes considérables sur le carburant avec même quelques points de pourcentage d’efficacité énergétique supérieure. Les avions militaires – des jets aux drones en passant par les missiles – pourraient voler plus loin avec la même quantité de carburant. Et les drones pourraient endurer des heures supplémentaires au-dessus de l’espace de combat avant de devoir retourner à la base.

Les réseaux de buses AFC seront censés peser moins et être moins complexes que les surfaces de contrôle mobiles équivalentes qu’ils remplaceraient, ce qui entraînera des économies de carburant supplémentaires, des extensions d’autonomie et d’agilité, une réduction des charges de maintenance au sol et une réduction des coûts de fabrication.

Un avantage tertiaire est que le contrôle actif du flux pourrait potentiellement améliorer la maniabilité. Lors des premiers tests AFC effectués par l’OTAN en 2018, lorsque des drones de démonstration ont manœuvré avec des AFC au lieu de surfaces de contrôle régulières, ils ont réagi de manière beaucoup plus agressive que prévu. Si les systèmes AFC peuvent évoquer une telle agilité tout en conservant le faible poids, la complexité et la section transversale radar annoncés, ils pourraient être attrayants pour une variété d’avions cherchant à tirer parti de l’agilité d’une cellule instable comme les chasseurs à réaction modernes.

Les économies de carburant que la technologie AFC mature pourrait offrir à tous les aéronefs - militaires, civils, avec ou sans pilote - représentent une énorme affaire pour tout le monde, si des projets comme CRANE trouvent la technologie aussi abordable et pratique qu’espéré.

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