Vingt ans après le Concorde, le vol supersonique revient sans bruit

Le seul avion de ligne qui franchissait la vitesse du son, le Concorde, a effectué son dernier vol en 2003. Bob van der Linden, conservateur du Musée américain de l’air et de l’espace, était l’un des passagers de ce dernier vol. Au bout de trente minutes environ, l’appareil a atteint Mach 2, soit deux fois la vitesse du son (2 170 km/h), et ce sans la moindre secousse, comme il l’écrivait un an plus tard dans un article pour la revue Air & Space. Il y fait observer que les hublots semblaient chauds (phénomène dû à la chaleur générée par leur passage), tandis que le ciel rendait « un magnifique pourpre sombre ».

Le Concorde entra en service commercial en 1976 et divisa de moitié le temps de vol entre New York et Londres. Mais le bruit qu’il faisait, notamment son bang supersonique particulièrement sonore, était si assourdissant que les autorités aériennes le contraignirent à ne dépasser la vitesse du son qu’au-dessus de l’océan. La consommation colossale de carburant de ces appareils était en partie responsable du prix élevé des billets (plusieurs fois celui d’un siège en première classe). Mais les clients ne souhaitaient pas payer autant, et la plupart des vols à bord du Concorde étaient à moitié vides. Les exploitants mirent finalement un terme au programme après le crash catastrophique du vol 4590 d’Air France en 2000 et après la forte baisse du trafic aérien ayant suivi les attentats du 11-Septembre. De nombreux analystes estimaient que la fin du Concorde signifiait également la fin du transport supersonique de passagers.

Mais plus de vingt ans plus tard, deux projets concurrents de la NASA et de Boom Supersonic, start-up du secteur aérospatial, entretiennent encore ce rêve. Plus tôt dans l’année, l’avion expérimental de l’agence spatiale américaine, le X-59, a franchi le mur du son pour la première fois. Boom Supersonic a quant à elle déjà effectué plusieurs vols supersoniques fructueux avec un avion d’essai baptisé XB-1 ou « Baby Boom ». Les deux projets ont pour objectif de surmonter les mêmes problèmes liés au bruit et à la consommation de carburant que rencontrait le Concorde. S’ils aboutissent, ils pourraient transformer le transport aérien en réduisant drastiquement la durée des vols.

« Je veux que nos enfants apprennent un jour que l'on ne voyageait pas toujours à bord d'avions supersoniques », déclare Blake Scholl, P-DG de Boom Supersonic. Son entreprise vise un premier vol commercial pour son appareil Overture en 2030. L’avion fera peu ou prou trois fois la taille du XB-1 et la start-up doit commencer à tester ses réacteurs principaux dans les prochaines semaines.

L’ouverture de lignes supersoniques au-dessus des terres nécessitera l’élimination du bang supersonique. Les moteurs du Concorde faisaient vibrer les fenêtres en Angleterre et les habitants de la côte est des États-Unis entendaient le « double coup de tonnerre » de son passage même à l’intérieur.

L’emprise des lois de la physique semble inévitable : le bang supersonique est l’onde de choc produite lorsqu’un objet dépasse la vitesse du son dans l’air. Mais Boom Supersonic a mis au point une parade, le « Boomless Cruise » : au-dessus des terres et à haute altitude, leur appareil décélèrerait de Mach 1,7, sa vitesse normale, à une vitesse comprise entre Mach 1,1 et Mach 1,3. Quand la température de l’air est suffisamment basse (une donnée qui sera surveillée depuis le cockpit de l’Overture), certaines couches de l’atmosphère modifient la direction des ondes sonores d’un réacteur, qui deviennent inaudibles depuis le sol. Cette technologie a été testée avec succès sur le XB-1 de Boom Supersonic qui a désormais franchi le mur du son six fois sans avoir produit de bang supersonique audible.

La NASA teste quant à elle une approche différente dans le cadre de la mission Quesst (pour Quiet Supersonic Technology). Au lieu d’essayer de réfléchir les ondes sonores vers le haut, comme le fait Supersonic Boom, son avion expérimental, le X-59, construit par Lockheed Martin, utilise un nez allongé et d’autres formes géométriques radicales pour atténuer autant que possible le bang supersonique. Malheureusement, son nez est si long qu’il obstrue la vue du pilote et qu’il doit embarquer des caméras et un écran pour voler. Les témoins du vol d’essai réalisé en juin ont décrit le bruit de l’onde de choc comme un « bruit sourd », plutôt que le coup de tonnerre caractéristique du Concorde.

Selon Blake Scholl, l’approche de l’entreprise Boom Supersonic est meilleure : « Notre technologie “Boomless Cruise” […] fait disparaître le bang supersonique entièrement contrairement au X-59 qui cherche à atténuer un bang plus sourd mais encore audible », affirme-t-il.

Mais Nicole Viola, ingénieure aérospatiale de l’École polytechnique de Turin, pense que la NASA a une longueur d’avance sur le plan technique. Selon elle, le bang supersonique non atténué du Concorde représentait une « première génération », tandis que l’avion Overture de Boom Supersonic représente une « deuxième génération » d’appareils supersoniques cherchant à réduire le bang supersonique en le contournant, et que le X-59 est le représentant d’une « troisième génération » qui cherche à l’atténuer à sa source. L’approche de la NASA permettrait des vitesses plus importantes, et le volume sonore d’un bang supersonique pourrait être réduit à celui d’une porte de voiture qui claque au coin de la rue.

Bernd Liebhardt, ingénieur et scientifique qui étudie le transport supersonique de passagers au Centre aérospatial de Hambourg, craint que les techniques de conception du X-59 ne suffisent pas à réduire les « superbangs », ces bangs supersoniques intenses causés par les accélérations et les manœuvres. « La campagne [d’essai] du X-59 ne devrait pas être vue comme une étape finale, mais plutôt comme une première étape vers une solution résiliente », affirme-t-il.

Des avions supersoniques plus silencieux permettraient de réduire considérablement les temps de trajet. Un New York-Londres en Concorde prenait par exemple trois heures et demie ; Boom Supersonic estime que ce trajet prendrait quatre heures environ sur ses futurs avions. Mais cette vitesse implique un compromis environnemental important : une moindre efficacité du carburant.

Boom Supersonic a également conçu des moteurs « Symphony » ultraperformants afin de tirer davantage de poussée du carburant tout en produisant moins d’émissions que le Concorde. Selon Blake Scholl, ces économies de carburant permettront de proposer, sur un vol New York-Londres, des prix quatre fois inférieurs à ceux pratiqués à bord du Concorde pour un vol semblable, c’est-à-dire des prix équivalents à ceux des billets de classe affaires aujourd’hui. L’entreprise a récemment annoncé que sa technologie Symphony allait être installée sous la forme de turbines dans des centrales électriques au gaz naturel, une reconnaissance de taille.

Boom Supersonic et d’autres acteurs du transport aérien supersonique n’en sont pas moins confrontés à un défi environnemental : en dépit d’avancées en matière d’efficacité des moteurs, les avions supersoniques de transport de passagers continueront à consommer bien plus de carburant que les avions normaux effectuant les mêmes trajets ; jusqu’à neuf fois plus. Ces avions supersoniques conduiraient inévitablement à une augmentation des émissions de dioxyde de carbone dans des proportions similaires ; Boom Supersonic a l’intention de les compenser en utilisant du carburant produit à partir de sources durables, notamment du carburant obtenu à partir de déchets industriels et urbains.

Boom Supersonic n’est pas la seule entreprise à tenter de faire renaître le transport supersonique, mais d’autres projets ont échoué ou ont été mis de côté. Une fois achevé, l’Overture, une flèche élancée dotée d’ailes delta, pourra accueillir soixante-quatre à quatre-vingts passagers (le Concorde était configuré pour transporter jusqu’à cent passagers).

Boom Supersonic compte sur une utilisation intensive de sa flotte, ce qui pourrait permettre de réduire les coûts et, par conséquent, le prix des billets : « Le vol supersonique peut devenir abordable pour des millions de passagers, affirme Blake Scholl. Notre objectif ultime est de le rendre accessible à tous. » 

Mais certains spécialistes du secteur pensent que la date retenue d’un lancement en 2030 est trop ambitieuse, notamment compte tenu des procédures administratives que celui-ci implique (tests de sécurité, certifications pour l’exploitation commerciale…) « Cela prendra des années, même en l’absence de problèmes techniques avec un avion tout neuf doté de moteurs et de systèmes tout neufs », prévient Bob van der Linden.

Iain Boyd, ingénieur aérospatial de l’Université du Colorado à Boulder, abonde en ce sens : « Si Boom Supersonic continue de faire des progrès, ils n’ont pourtant pas encore fait voler de passagers à une vitesse supersonique. Il reste une quantité colossale de travail en matière de qualifications et de sécurité. »

Les obstacles auxquels sont confrontés les avions supersoniques destinés au transport de passagers n’empêchent pas certains de vouloir aller encore plus loin. Il est désormais question d’avions de ligne « hypersoniques » qui pourraient atteindre plus de cinq fois la vitesse du son et contracter le temps de trajet entre New York et Londres à moins de deux heures ; des vols suborbitaux en fusée, également envisagés, pourraient réduire encore davantage cette durée. L’un des promoteurs de cette technologie, l’entreprise aérospatiale Hermeus, planche sur un avion hypersonique de vingt places baptisé Halcyon qui volerait à plus de 6 000 km/h et relierait New York à Londres en 90 minutes environ.

Mais de nombreux spécialistes pensent que les vols hypersoniques demeureront infaisables pendant très longtemps. « Nous devons d’abord voir une forme de transport de marchandises à très haute vitesse sûre et répétée avant de commencer à envisager de transporter des humains, prévient Bernd Liebhardt. L’aviation a des normes de sécurité extrêmement élevées développées pendant un siècle tout entier et il ne semble pas qu’on soit sur le point de les remettre en question. »

Iain Boyd ajoute que le vol de passagers à bord de fusées verra probablement le jour en premier. « Le vol hypersonique est encore plus difficile d’un point de vue technologique et humain que le vol supersonique », précise-t-il. Mais les vols touristiques sûrs à bord de fusées existent déjà : « Je prédis que nous ne verrons pas d’avion hypersonique avant plusieurs décennies. »

Bob van der Linden fait observer que les vols à bord d’avions et de fusées à ces vitesses rencontrent un autre problème encore : leur destination pourrait être fermée à leur arrivée, ce qui n’était pas un sujet de préoccupation auparavant. Un vol suborbital matinal à bord d’une fusée au départ de New York mettrait par exemple moins d’une heure pour rallier Tokyo, mais y arriverait un peu avant minuit. Selon lui, on n’a pas suffisamment traité de ce sujet : « À quoi bon se rendre dans une ville lointaine pour une réunion urgent si vous arrivez trop tôt ou trop tard pour faire des affaires ? »