Pourquoi les avions ne volent pas plus vite ?

Imaginez-vous à Paris ou à Montréal, embarquant dans votre avion à destination d’Auckland, en Nouvelle-Zélande. Vous êtes super heureux à l’idée de passer les vacances ou le voyage de votre rêve. Vous êtes confortablement installé derrière votre hublot, la tête pleine d’images de rêve. L’avion décolle et, 2 heures plus tard, au terme d’une petite sieste, vous vous retrouvez à l’autre bout de la planète et réalisez un de vos plus grand projet.

Si comme moi vous avez déjà fait ce rêve fou, ce n’est malheureusement pas encore possible…

Pourtant, les projets de transport supersonique et autres projets sont relativement nombreux. Certes, ces projets ne seront pas en mesure de faire une telle distance en 2 heures de temps. Mais comparé à un vol avec escale obligatoire, au vu des kilomètres, troquer 20 heures contre 10 ou 15 est déjà un très bon début !

Mais est-ce que les avions peuvent voler plus vite ? Est-ce qu’ils peuvent voler plus loin et donc plus longtemps pour éviter les escales ? Est-ce qu’il sera possible un jour de faire 18.000 kilomètres en 5 heures ?

 

Gain de temps de vol, où en sommes-nous aujourd’hui ?

Les compagnies publient souvent des catalogues avec toutes leurs destinations, les temps de vol et parfois même les tarifs moyens. C’est le genre de brochure que vous pouvez trouver dans la pochette en avant de votre siège dans l’avion.

Une brochure European British Airways, datant de 1950.

Savoir que l’on peut rallier Paris à Montréal en 7h30, c’est bien. Mais pour savoir où on en est réellement sur les gains de temps de vol, il faut pouvoir le comparer à ceux qui étaient en vigueur il y a quelques décennies.

Commençons le travail de recherche.

Si l’on regarde la brochure de la compagnie American Airlines éditée en 1967, on peut alors comparer des résultats intéressants.

À cette époque, le vol entre New York et Los Angeles, le vol AA Flight 3, durait 5h43. Tous les jours, ce vol en question partait de New York à midi, et arrivait à L.A. à 14h43 (oui, ça ne fait pas 5h43, c’est à cause du décalage horaire 😉 ).

Ce qui est assez fascinant, c’est que ce même vol AA Flight 3 existe toujours aujourd’hui ! Mieux encore, il part toujours à la même heure, midi. Seulement, il arrive aujourd’hui à L.A. à 15h27, soit 6h27 de vol au lieu de 5h43 !

Comment ? Pourquoi ? Pourtant la technologie a grandement évoluée, les moteurs sont plus puissants, les contraintes techniques bien mieux maîtrisées. Cela devrait aller beaucoup plus vite qu’en 1967, non ?

Rappelons-nous : en 1967 pour reprendre l’exemple, l’Homme n’avait pas encore marché sur la Lune, et un simple ordinateur prenait alors la taille de votre salon, pour une puissance 1.000 fois moindre ! Par contre, nous volions aussi vite voire plus vite que de nos jours entre les villes et les pays.

Un ordinateur dans les années 60… Oui, il n’y a bien qu’un seul ordinateur sur cette photo… !

 

Laissez-moi vous le dire : la majeure partie des vols de nos jours prennent plus de temps que dans les années 60 !!

Le temps de vol, c’est à dire le temps que l’avion est « dans les airs », est le même qu’à l’époque. Un point très important en comparaison avec les années 60 intervient cependant. Aujourd’hui, le trafic aérien est tellement dense qu’il y a des bouchons dans les aéroports comme il y a des bouchons sur la route ! Imaginez, rien qu’aux Etats-Unis, ce sont plus de 4.000 vols qui se déroulent à chaque jour qui passe !!

En conséquence, les « routes » aériennes que prennent les avions d’aujourd’hui sont différentes, et parfois donc rallongées par rapport à l’époque. Plus de distance égal plus de temps.

Mais cela n’explique pas tout…

 

Que c’est-il passé ?

Quels ont été les progrès faits en aéronautique depuis 50 ans ?

Pourquoi un avion ne vole pas plus vite de nos jours malgré toutes ces avancées ?

Voyons tout ça de manière simple.

 

La prochaine partie est un peu technique, mais pour répondre à la question, il faut passer par là ! Rassurez-vous, je vous traduit tout ça de manière simple 😉

 

La technique : les moyens de propulsion

Au tout début, il y a eu les avions à moteur à piston et hélice. De nos jours, on les voit équiper les petits avions de tourisme de 2 à 4 places que l’on trouve dans les aérodromes de nos villes, ou les avions d’acrobatie ou de ravitaillement, pour citer quelques exemples.

De nos jours, pour faire simple, il y’a 3 principaux types de moteurs d’avion : le turbopropulseur (avions à hélices), le turboréacteur à simple flux (avions de chasse), et le turboréacteur à double flux (avion à réaction).

Chacun de ces types de moteurs ont leurs propres technicités, performances, points forts et points faibles.

Le turbopropulseur
Il équipe les petits avions parcourant de faibles distances (en moyenne 1 heure de vol ou 400 kilomètres). Un équipement de ce type ne pourra emmener un avion à plus de 700km/h et 8.000 mètres d’altitude. C’est le mode de propulsion idéal pour le transport régional. Il coûte peu cher a acheter et à entretenir.

Le turboréacteur à simple flux
Il équipe les avions de chasse. Il sont très puissants, d’autant plus qu’on peut leur ajouter un système appelé « Post-Combustion » qui injecte un surplus de carburant, augmentant très fortement la puissance (150% de la puissance de départ !). Cependant, ils consomment énormément de carburant et sont excessivement bruyants ! Ils coûtent chers à l’achat et sont coûteux et complexes à entretenir.

Le turboréacteur à double flux
C’est celui que vous voyez partout sur les pistes des aéroports. C’est celui qui équipe tous les avions de lignes et la plupart des avions commerciaux. Comment fonctionnent-ils ?

 

Le fonctionnement d’un réacteur à double flux

Pour fonctionner, un réacteur a besoin d’air et de carburant. Tout d’abord, la vitesse de l’air entrant dans le réacteur est accéléré par la grosse hélice que l’on voit de l’extérieur. Puis, au lieu d’aller directement dans le réacteur, le flux d’air créé va se séparer et prendre 2 chemins différents.

Premier chemin :
Le flux d’air rentre dans le compresseur basse pression du réacteur. C’est une série d’hélices de grande taille qui vient comprimer l’air.

Puis il passe dans le compresseur haute pression. C’est une série d’hélices de petite taille qui va encore plus comprimer l’air.

La température de l’air est alors tellement haute à cet endroit que le carburant injecté s’enflamme automatiquement, libérant un phénomène de « puissance d’accélération » qui fait alors « accélérer » l’avion.

Puis le mélange passe à nouveau dans un autre compresseur basse pression avant d’être directement évacué par la tuyère à l’arrière du réacteur.

Deuxième chemin :
L’air passe à l’extérieur des compresseurs, mais reste au sein du réacteur. C’est un chemin de contournement. Le flux d’air est uniquement accéléré par la grosse hélice visible de l’extérieur, aussi appelée la « soufflante ».

Cette technique permet de réduire le bruit créé par le réacteur, mais aussi sa consommation de carburant, d’une manière très efficace. Plus l’air non compressé (qui passe par le deuxième chemin) est important, moins le réacteur consomme de carburant et moins il est bruyant, sans faire perdre trop de puissance.

Le turboréacteur double flux est donc le type de moteur qui réalise le meilleur compromis entre réacteur à hélice, trop lent, et le réacteur simple flux trop bruyant et trop consommateur.

 

Le cas du Concorde

Un bel oiseau, n’est ce pas ? C’est lui qui, le premier, nous a fait rêver de voyager toujours plus vite ! De Paris ou Londres à New York en 3h30 ! Dommage qu’il ne soit plus en service… Il représentait une avancée technologique extraordinaire pour l’époque !

Bon, il a eu de graves accidents, on le sait. Il y avait aussi beaucoup de plainte concernant le bruit assourdissant de l’avion. Mais au-delà de ça, il y avait aussi un coût de maintenance qui explosait de manière exponentielle avec son ancienneté et des normes anti-pollution qui ne pouvaient plus être respectées. Le dernier accident à Paris en 2000 a en fait juste été la goutte d’eau qui a fait déborder le vase…

Pour voler à une vitesse comme celle du Concorde, on ne peut plus faire appel à un turboréacteur à double flux, qui est bien trop peu puissant pour cette application. Il faut revenir à des réacteurs à simple flux, comme ceux des avions de chasse. De plus, ceux du Concorde étaient équipés de Post-Combustion. De toutes les manières, le Concorde était voué à l’échec avec les normes d’aujourd’hui, rien qu’en terme de consommation et de pollution.

Il faut aussi avoir le porte-feuille sacrément rempli pour prendre ce genre d’avion. En effet, en prenant en compte l’inflation des monnaies, cela coûterait de nos jours entre 4.000 et 6.500 Euros le billet d’avion !!

Adieu Paris-New York en 3h30, revenons à 7h30…

Cette photo en noir et blanc de 1970 montre bien les dégâts écologiques dont le Concorde était capable… Rien à voir avec les « trainées blanches » que l’on peut voir aujourd’hui !

La vitesse de déplacement, est-ce si important ?

Soyons clair, pour les compagnies, la vitesse n’est pas importante.

La vitesse n’est qu’un argument de vente pour les compagnies. C’est comme la personne qui roule en Bugatti : c’est principalement parce que c’est la voiture de route la plus rapide qui existe, et c’est ça qui attire ses clients.

Pour une compagnie, voler plus vite, cela revient à faire plus de vols, donc à rembourser plus rapidement l’achat d’un avion de ligne.

Mais on l’a vu dans un autre article présent sur ce blog, « Pourquoi prendre l’avion coûte si cher ? », ou j’ai détaillé le plus précisément possible tous les coûts qu’une compagnie aérienne avait à couvrir.

Le coût d’un avion est ridicule face à toutes les autre charges. La conclusion est simple : rembourser plus vite le coût d’un avion ne sert à rien.

Ce sur quoi les compagnies regardent le plus, c’est la consommation de carburant. Ils s’arrangent toujours pour faire voler leurs avions en consommant le moins de carburant possible. Car les normes de pollution sont drastiques mais bienveillantes pour la planète. De plus, ça réduit un tout petit peu la facture, aussi bien pour eux que pour nous dailleurs.

Comment consommer et polluer moins avec un avion ?

La méthode est simple : les fabricants de réacteurs d’avion font des tests et éditent des tableaux qui indiquent à quelle vitesse l’avion va consommer le moins de carburant. Il suffit de suivre ces tableaux à la lettre. C’est pour cette raison que tous les avions de ligne équipés de turboréacteurs à double flux de nos jours volent entre 800 et 885 km/h.

C’est très « lent », comparé à ce que l’on a connu avec le Concorde, ou avec les projets à venir qui sont encore plus rapides que le Concorde.

Mais c’est ce qui est pour l’instant la moyenne qui permet de répondre aux normes fixées actuellement. Si on veut aller plus vite, cela consommera beaucoup trop de carburant.

Il y a quelques années ont été introduits ce que l’on appelle les « Winglets ». Aujourd’hui, elles sont sur presque la totalité des avions de ligne. Ce sont les rebords que l’on voit remonter au bout des ailes.

Ces petits appendices aérodynamiques servent a rediriger le flux d’air qui passe au bout des ailes. Résultat, le flux d’air est rendu constant et stable, ce qui permet une réduction de la consommation à vitesse égale (on parle de 5% de réduction de consommation). C’est un peu comme si sur votre voiture, vous enleviez votre galerie de toit avec les skis ou les vélos dessus.

 

La réalité et l’avenir

Résumons tout ça : il faut trouver le meilleur compromis entre vitesse maximale et consommation de carburant minimale.

De nos jours, on peut aller beaucoup plus vite, mais on consommera forcément de trop. On peut aussi consommer beaucoup moins de carburant, mais alors on sera forcément beaucoup trop lent.

Le compromis que l’on a aujourd’hui, entre 800 et 885 km/h, est le meilleur que l’on a jamais eu !

Réjouissons-nous quand même : avec les vitesses de déplacements actuelles, les avions sont capables de voler partout sur la planète en moins de 24 heures. C’est assez rapide pour tout le monde, non ? Il me semble que la barrière pour la plupart des personnes voyageant est le coût, et non la vitesse.

C’est pour ces raisons que les fabricants d’avions et les compagnies continuent de concentrer leurs efforts a baisser les coûts des billets qu’ils vendent, et non à aller plus vite pour plus cher.

Je pense qu’il est préférable pour tout le monde de garder les coûts au plus bas, plutôt que de revenir à l’époque où l’avion était réservé aux riches à cause des prix de vente.

En attendant de faire Paris-Auckland en 2 heures, soyons patients et attendons les avancées technologiques des prochaines décennies !

Le projet français ZEHST, une sorte d’avion-fusée, qui permettrait à terme de rejoindre Paris à Sydney en 3h30 ! Il pourrait acceuillir jusqu’à 100 personnes à son bord.

 

Aymeric LECOSSOIS
Qui suis-je ?

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *