Les avions hypersoniques repoussent les limites de l’impression 3D

Les avions hypersoniques représentent la pointe de l’ingénierie aérospatiale. Illustration avec l'aimable autorisation d'Hermeus Corp.

Les ingénieurs d'Hermeus développent une famille d'avions hypersoniques destinés à des applications commerciales et militaires. Illustration avec l'aimable autorisation d'Hermeus Corp.

Un moteur à cycle combiné à turbine est un hybride entre un turboréacteur et un statoréacteur. Photo fournie par Hermeus Corp.

Le Quarterhorse est un avion hypersonique sans pilote en cours de développement pour l'US Air Force. Illustration avec l'aimable autorisation d'Hermeus Corp.

L'avion de ligne commercial Halcyon permettra aux passagers de traverser l'océan Atlantique en moins de deux heures. Illustration avec l'aimable autorisation d'Hermeus Corp.

Le moteur Chimera a récemment subi une série de tests réussis. Photo fournie par Hermeus Corp.

Vers Mach 3, Chimera commence à contourner l'air entrant autour du turboréacteur et le statoréacteur prend complètement le relais. Illustration avec l'aimable autorisation d'Hermeus Corp.

Hermeus utilise la machine Sapphire XC pour imprimer des pièces métalliques grand format. Photo gracieuseté de Velo3D Inc.

La fabrication additive est utilisée pour imprimer des pièces de moteur complexes en Inconel 718. Photo fournie par Hermeus Corp.

Le Quarterhorse effectuera son vol inaugural l’année prochaine. Illustration avec l'aimable autorisation d'Hermeus Corp.

L'industrie aérospatiale a récemment célébré le 75e anniversaire du vol supersonique. Chuck Yeager a franchi le mur du son le 14 octobre 1947, à bord de l'avion-fusée Bell X-1.

Depuis, les ingénieurs et les pilotes d’essai équipés du « bon matériel » repoussent les limites. La prochaine frontière est le vol hypersonique, avec des avions se déplaçant à Mach 5 (plus de 3 000 mph) ou plus.

Voyageant à plus de deux fois la vitesse des modèles supersoniques, les avions hypersoniques représentent la pointe de l’ingénierie aérospatiale. Pour leur propulsion, ils s'appuient sur un nouveau type de moteur appelé scramjet, dans lequel la combustion a lieu tandis que l'air qui le traverse se déplace à grande vitesse.

Les Scramjets utilisent leur propre géométrie et leur propre vitesse pour comprimer l’air qui les traverse. Ils peuvent réduire le poids total des moteurs à réaction traditionnels en éliminant les pièces mobiles, telles que les aubes de turbine.

Les ingénieurs aérospatiaux imaginent des avions de ligne hypersoniques qui pourraient voler beaucoup plus haut et plus vite que le Concorde. Ils permettraient aux passagers de traverser l'océan Atlantique en moins de deux heures et l'océan Pacifique en moins de trois heures, tout en naviguant confortablement à 95 000 pieds. L’armée s’intéresse également à cette technologie pour diverses applications de défense, telles que les missiles et les avions de surveillance sans pilote.

Cependant, le vol hypersonique nécessite une dynamique des fluides complexe et des matériaux capables de résister à une chaleur intense, aux ondes de choc et aux vibrations. L'aérodynamique, la température et les vibrations jouent un rôle majeur. Cela nécessite également de nouveaux types de techniques de production.

Malgré ces énormes défis, la technologie a donné naissance à diverses start-ups, telles que Destinus, Hermeus, New Frontier Aerospace, Radian Aerospace et Venus Aerospace.

L'une des sociétés pionnières est Hermeus Corp., qui développe des avions destinés à des applications commerciales et militaires.

En 2021, l’US Air Force a attribué à Hermeus un contrat de 60 millions de dollars pour développer trois avions sans pilote, dont le Quarterhorse hypersonique. La start-up a récemment franchi une étape majeure en lançant avec succès un turboréacteur-statoréacteur baptisé Chimera.

L'objectif de Quarterhorse est de valider le moteur Chimera en vol et de battre un record vieux de plusieurs décennies détenu par le Lockheed SR-71 Blackbird. Avant de prendre sa retraite au début des années 1990, l'avion légendaire volait de Los Angeles à Washington en une heure seulement (il est depuis exposé au Smithsonian National Air and Space Museum).

Le vol inaugural de Quarterhorse devrait avoir lieu l'année prochaine. Hermeus espère également disposer d'une version plus grande pour passagers, baptisée Halcyon, prête d'ici la fin de cette décennie.

En cours de route, la société prévoit de développer une série d’avions, similaire au développement par SpaceX de ses fusées Dragon, Falcon et Starship. Outre Halcyon et Quarterhorse, les ingénieurs d'Hermeus travaillent sur Darkhorse, un avion autonome qui servira les clients de la défense et du renseignement.