Dans un futur prévisible, l'avion décarboné devrait faire décoller des ailes volantes à hydrogène. Ce sera très bénéfique pour le climat. Mais, cela changera aussi nos habitudes de voyage aérien. Yves Gourinat, professeur à Supaero, chercheur en dynamique des structures UMR CNRS 5312 ICA et promoteur de nouvelles architectures structurales, nous explique tout cela.
Si l'hydrogène figure comme le meilleur candidat pour décarboner l'avion de demain et constitue de fait la solution privilégiée par les avionneurs à l'horizon 2035 pour réduire l'impact de l'aviation sur le changement et le réchauffement climatique, son « utilisation impose de repenser totalement l'architecture, le design et la conception des avions », nous explique Yves Gourinat, impliqué dans la recherche actuelle sur les technologies nécessaires à l'aile volante.
L'utilisation d'hydrogène comme carburant nécessitera « d'immenses réservoirs impossibles à loger dans une architecture d'avion classique car l'hydrogène possède une énergie massique de combustion exceptionnelle (142 MJ/kg, trois fois celle du kérosène d'aviation). Mais comme sa masse volumique est très faible (71 kg/m3 sous forme liquide, quatorze fois moins dense que l'eau !), son énergie volumique est 3,7 fois plus faible que celle du kérosène ». L'hydrogène sera « certes trois fois plus léger que le kérosène, mais presque quatre fois plus volumineux », nécessitant donc d'immenses réservoirs. Son utilisation nécessitera aussi de voler « moins haut et moins vite ». L'aile volante constitue donc l'architecture la plus intéressante pour un avion à hydrogène, en raison de ses capacités de stockage et la mieux adaptée pour répondre aux exigences de ces deux autres besoins.
Afin de limiter la taille de ces réservoirs, ces ailes volantes voleront moins vite avec un « Mach moyen M qui diminuera tout comme la consommation énergétique horaire et donc les quantités d'hydrogène à embarquer ». Cela augmentera de façon assez significative la durée des voyages aériens. Concrètement, le « trajet Paris-Sydney qui représente actuellement 22 heures de vol en nécessitera 38 et un Paris-New York demandera 15 heures de vol ». Ces voyages plus longs participeront à la suppression de l'empreinte énergétique des vols long-courrier sur le climat.
Étonnamment, ces futurs voyages aériens devraient être bien acceptés car du « fait de la mise en œuvre de la cryogénie », les ailes volantes offriront des « volumes plus grands que les avions actuels et propices à tous les aménagements intérieurs imaginables ». On parle d'un intérieur aussi « haut et large que des bâtiments de plusieurs étages » ! À partir du moment où l'habitacle de ces avions devient réellement vivable, « et non plus un alignement de sièges comme c'est le cas aujourd'hui », on peut envisager d'allonger la durée des trajets car l'aménagement intérieur de ces ailes volantes « offrira un confort accru pour les passagers mais aussi une certaine variété d'activités culturelles, ainsi qu'une offre de loisirs, de shopping et de restauration diversifiée, s'inspirant des bateaux de croisière ». On peut comparer ces futurs habitacles, toutes proportions gardées, à ceux des grands dirigeables du début du XXe siècle, « capables de transporter des dizaines de passagers avec un confort similaire aux paquebots de l'époque », ou tout simplement aux « voyages en train, à bord de l'Orient Express par exemple ».
Bien que le secteur aérospatial « ne soit responsable que de 2,5 % des émissions mondiales de CO2 et au total de 5,1 % de l'ensemble des causes de réchauffement climatique» en participant à « l'effet de serre avec les traînées de condensation des avions », son impact sur le climat pourrait être réduit avec ces ailes volantes. En volant moins vite et à des altitudes plus basses que celles qu'utilise l'aviation commerciale, les « traînées de condensation de ces ailes volantes seront bénéfiques pour le climat ». L'altitude de croisière des avions actuels est celle où se fabriquent les cirrus qui sont des nuages qui retiennent les infrarouges et donc renforcent le réchauffement climatique. Mais, si les traînées de hautes altitudes favorisent l'effet de serre, celles de « basses altitudes ont tendance à refroidir la Terre à cause de leur fort albédo en réfléchissant la lumière du soleil vers l'espace ». Dit autrement, l'aile à hydrogène peut même « contribuer à augmenter l'albédo global de la Planète, sans générer de gaz à effet de serre, ce qui lui confère un effet bénéfique, à condition toutefois de voler à des altitudes favorables à cet effet ».
Voler moins haut offre plusieurs intérêts. Non seulement on économise le carburant nécessaire pour rejoindre les altitudes de croisière des avions actuels mais, et c'est plus surprenant, on « peut sous-dimensionner les moteurs car on a moins besoin de puissance pour atteindre l'altitude de croisière des ail...
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