Résumé :
La société allemande Lufthansa Technik a récemment reçu l'approbation de l'Agence européenne de la sécurité aérienne pour installer le matériau de surface bionique « AeroSHARK » qu'elle a développé sur un avion de ligne Airbus A330-300 et effectuer des essais en vol. L'équipe de développement espère utiliser les propriétés structurelles de la peau de requin pour aider les gros avions de ligne à se déplacer dans les airs plus efficacement, comme un requin nageant.
Pour l'industrie aéronautique moderne, l'un des plus grands défis a toujours été la résistance de l'air.
Bien que le fuselage d'un avion de ligne moderne soit très lisse, à l'échelle microscopique, sa surface métallique contient en réalité un grand nombre de petites structures inégales. Lorsqu’un avion vole à une vitesse d’environ 890 kilomètres par heure, une fine couche d’air adhère à la surface du fuselage.
Entre le corps et cette couche d'air, il y a une région d'une épaisseur d'environ 1 mm. Cette région, appelée sous-couche visqueuse, est remplie d'une masse chaotique et désordonnée de minuscules vortex et de perturbations atmosphériques.
Ce sont ces turbulences à petite échelle, apparemment discrètes, qui constituent ce que l'on appelle la « résistance au frottement de surface ». Les recherches montrent que ce type de résistance représente environ la moitié de la résistance globale de l’air de l’avion et devient donc un facteur important affectant la consommation de carburant et l’efficacité du vol.
Les ingénieurs aéronautiques cherchent depuis longtemps des moyens d'affaiblir cette traînée, et la réponse vient finalement des prédateurs au sommet de l'océan.
Bien que les gens pensent souvent que les requins sont très lisses, leur peau est en réalité recouverte d'écailles extrêmement petites. Ces écailles, appelées denticules, ressemblent à des dents miniatures avec des structures surélevées allongées et régulièrement espacées.
Ces minuscules textures bordent la direction du corps du requin. Lorsque l’eau le traverse, un grand nombre de micro-vortex se forment également. Cependant, les saillies à la surface des dents dermiques peuvent confiner ces tourbillons plus loin de la peau, réduisant ainsi la perturbation directe de l'écoulement de l'eau à la surface du corps.
C'est ce mécanisme qui aide les requins à nager à grande vitesse dans l'eau de mer avec une plus grande efficacité.
Le concept de conception d'AeroSHARK est dérivé de ce phénomène naturel.
Le système est essentiellement une couche de film polymère spécial avec un grand nombre de micro-rainures d'environ 50 microns de large seulement en relief sur sa surface. En imitant avec précision la hauteur, l'espacement et la géométrie des dents en peau de requin, les chercheurs espèrent obtenir un effet de réduction de la traînée similaire à celui des requins.
Après installation, ce film recouvrira l'extérieur du fuselage de l'avion comme un grand film. Lorsque l’air traverse ces fines structures, les perturbations initialement formées à la surface de l’avion se réorganisent, réduisant ainsi la résistance de l’air et améliorant l’efficacité du vol.
Selon les calculs de Lufthansa Technik, la version actuelle d'AeroSHARK peut réduire la consommation de carburant et les émissions de carbone pour un seul vol d'environ 1 %. S'il est étendu à l'avenir à des parties telles que les ailes et la queue, l'effet de réduction des émissions devrait augmenter jusqu'à environ 2 %.
Cette approbation pour les tests ne signifie pas que AeroSHARK a été mis en pratique pour la première fois.
En fait, cette technologie a été certifiée pour une exploitation commerciale sur certains avions cargo et passagers Boeing 777, et a accumulé une grande expérience dans les opérations de route réelles.
Jusqu'à présent, le système AeroSHARK a été installé sur de nombreux avions long-courriers du groupe Lufthansa. Selon les données publiées par la société, les technologies associées ont établi des centaines de milliers d'heures de vol et ont aidé les compagnies aériennes à économiser beaucoup de carburant et d'émissions de dioxyde de carbone.
Cependant, pour les modèles Airbus, cette certification A330 revêt une signification particulière.
En tant que deuxième avion gros-porteur long-courrier le plus répandu au monde, l'A330 continuera à faire partie de la flotte aérienne mondiale pendant longtemps. Si AeroSHARK obtient enfin une certification formelle et est largement utilisé, la taille potentielle de son marché dépassera de loin sa portée actuelle.
Afin de finaliser les travaux de certification, Lufthansa Technik a lancé des plans de tests pertinents à Dresde, en Allemagne. Un avion de passagers A330-300 appartenant à Discover Airlines subira des modifications et subira plusieurs séries de vérifications en vol pour évaluer l'impact de cette technologie sur les performances de vol, la sécurité et la fiabilité opérationnelle.
Dans le même temps, l'équipe R&D fait également progresser le développement du matériau AeroSHARK de nouvelle génération, en espérant qu'à l'avenir, il couvrira non seulement le fuselage et le carénage du moteur, mais sera également appliqué aux zones qui supportent de plus grandes charges aérodynamiques, telles que les ailes, les empennages horizontaux et verticaux.
Les professionnels du secteur estiment qu'à mesure que l'industrie aéronautique est confrontée à des exigences de plus en plus strictes en matière de réduction des émissions, les technologies bioniques comme AeroSHARK, qui s'appuient directement sur la conception naturelle, deviennent une voie importante pour améliorer l'efficacité de l'aviation. Pour les compagnies aériennes, même si la consommation de carburant est réduite de seulement 1 %, cela signifiera également des économies considérables sur les coûts d’exploitation et des effets de réduction des émissions de carbone sur l’immense réseau mondial de routes.
L'ajout de l'Airbus A330 au programme de tests signifie également que la technologie bionique dérivée de la peau de requin s'étend à un plus large éventail de flottes de l'aviation civile.
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