De l'oiseau à l'avion : il n'y a qu'un moteur

De l'oiseau à l'avion : il n'y a qu'un moteur

Après tout, un avion ce n’est qu’un oiseau avec des moteurs ! Toute blague mise à part, nous aimerions aujourd’hui vous parler de l’évolution de la motorisation des aéronefs. Cette étude s’inscrit dans un temps long puisque de nombreux progrès ont été réalisés entre le premier vol motorisé et les progrès des motoristes actuels qui sont sans cesse en recherche d’amélioration pour les nouveaux appareils. 

Éole de Clément Ader

Puisque l’on évoque le premier vol motorisé, nous sommes obligés de parler de l’Éole du français Clément Ader. Son « plus lourd que l’air » a décollé le 9 octobre 1890 à 20 centimètres du sol sur 50 mètres de long, donc même si c’est un vol timide, c’est un vol quand même ! Son appareil était équipé d’un moteur à 4 cylindres avec un brûleur à alcool développant 20ch.

Moteur du Wright Flyer

Nous l’avons dit, c’était un vol plutôt court. Il a fallu attendre le 17 décembre 1903 et changer de continent pour que le Wright Flyer, appareil américain conçu par les frères Wright, prenne son envol pendant 12 secondes à une altitude de 37 mètres. La motorisation était également à 4 cylindres, avec un refroidissement à l’eau froide. Orville et Wilbur Wright ont réalisé 3 autres vols ce jour là. Le dernier a duré 59 secondes à 284 mètres de hauteur mais, après l’atterrissage, un coup de vent retourne l’avion et le détruit. 

Ilya Mouromets

Rapidement, les appareils s’améliorent et les motorisations sont de plus en plus ambitieuses. C’est du côté soviétique que l’on trouve le premier avion de ligne de l’histoire, le biplan quadrimoteur Ilya Mouromets construit par Sikorsky, qui a effectué son premier vol le 10 décembre 1913. Les moteurs avaient été conçus par Renault ; ils avaient 12 cylindres pour un total de production de 220ch. Cet appareil ne connaîtra pas une grande carrière dans l’aviation civile puisqu’il a été transformé en bombardier pendant la première guerre mondiale. 

Heinkel 78

Bien que l’aviation civile ait connu un coup d’arrêt pendant la première guerre mondiale, celle-ci reprend de plus belle pendant une période que nous appelons l’entre-deux-guerres. Les contemporains de cette période caressent en effet l’espoir que ce soit la dernière de toutes. Ils se lancent donc dans la conception d’aéronefs destinés aux compagnies aériennes. Il faut quand même attendre le 27 août 1939, soit seulement quelques jours avant le début de la Seconde Guerre Mondiale, pour que la face de l’aviation change radicalement de visage. Le constructeur allemand Heinkel met au point le He 178, le premier appareil qui fonctionne uniquement avec des turboréacteurs. Toutefois, l’histoire n’est pas aussi belle qu’elle en a l’air : lors du premier vol, ces derniers sont confrontés à un Bird Strike (les oiseaux sont avalés par les moteurs) et s’arrêtent. Le pilote est obligé de retourner se poser immédiatement. De plus, le développement n’a pas été sponsorisé par le régime en place, à savoir la dictature nazie. L’avion n’a donc jamais été construit en série, faute de clients. 

Moteurs du De Havilland Comet

Le De Havilland Comet sera le premier avion de ligne construit en série en juillet 1949. Il est très intéressant en terme de motorisation puisqu’il est équipé de 4 turboréacteurs De Havilland Ghost permettant un vol en croisière à 772km/h. Ses moteurs sont intégrés au fuselage pour plusieurs raisons : ils permettent premièrement la réduction de la trainée et du bruit par rapport à un moteur sur nacelle, deuxièmement, si le moteur venait à se détériorer, il y aurait peu de chance que cela vienne couper l’aile, troisièmement, si les pilotes sont confrontés à la perte d’un des quatre moteurs, la proximité de ceux-ci permettent une compensation beaucoup plus simple de l’éventuelle poussée asymétrique. Ces moteurs sont également très bien conçus puisque leur fonction permet d’économiser 50% de temps pendant toutes les phases du vol. Évidemment, vous vous demandez pourquoi est-ce que l’on a conservé les moteurs à turboréaction, tout en préférant les installer sur nacelles. La réponse est simple : s’il y avait un incendie moteur, celui-ci se propageaient beaucoup plus rapidement sur l’aile, la faisait fondre et se désolidarisant du reste de l’appareil. 

Le transport aérien civil prend ses marques dans ce monde en paix, les compagnies et les voyageurs deviennent de plus en plus nombreux. C’est l’âge d’or de l’aviation. Toutefois, constructeurs et motoristes savent que l’on peut aller encore plus loin. Et naturellement, nous allons parler du supersonique. Bien que nous soyons très attachés à notre beau Concorde, la chronologie historique veut que l’on parle d’abord du Tupolev 144.

Prise aérienne du Tupolev 144

Celui-ci a effectué son vol inaugural le 31 décembre 1968. Il est équipé de turboréacteurs à post combustion conçus par les soviétiques du motoriste Kouznetsov. Ils sont évidemment très gourmand en carburant mais aussi très performant : il n’en fallait pas plus pour un appareil supersonique. À l’altitude de 65 500 pieds, il peut dépasser Mach 2, soit plus de 2 170 km/h. Malheureusement, son seul acheteur fut la compagnie russe Aeroflot. L’appareil fut retiré après seulement une décennie de vol, en 1978.

Face à lui, nous trouvons évidemment notre Concorde. Une merveille pour toutes les personnes l’ayant emprunté ou même vu en action. Un rêve, pour tout ceux nés trop tard pour le voir. Le 2 mars 1969, Concorde prends les airs ; il est équipé du premier turboréacteur au monde à disposer d’un double corps à flux axial construit par Rolls-Royce avec la collaboration de la Snecma. La postcombustion était utilisée pour le décollage et pour le passage du mur du son, celle-ci délivre 18% de plus de poussée. Nous le savons, sa consommation était extrêmement élevée et c’est une des raisons pour lesquelles il n’a pas eu un grand succès. Le moteur Rolls-Royce / Snecma Olympus permettait à cet oiseau de voler à plus de 2 645 km/h à son altitude de croisière, soit, un tout petit peu plus que son rival russe. 

Rolls-Royce/Snecma Olympus

Mais bon, l’avion supersonique appartient au passé maintenant. Faisons un bond dans le temps pour nous arrêter un moment sur les nouveaux enjeux des motoristes. Ils sont beaucoup à équiper nos appareils ! Les plus connus sont Rolls-Royce, CFM International qui rassemble l’américain General Electric et le français Safran, ou encore Pratt and Whitney. Les moteurs qui équiperont un aéronef sont choisis par la compagnie elle-même. Les constructeurs n’en développent pas régulièrement tout simplement parce que ce n’est pas le même corps de métier.

CFM56

Revenons à présent sur un moteur assez emblématique, le CFM56, élaboré par le consortium franco-américain CFM International. Son nom ne vous parle peut-être pas mais il est le moteur le plus rentable de l’histoire puisqu’il a été vendu à plus de 26 500 exemplaires. Il équipe notamment toute la famille A320 et le Boeing 737. Ses performances ne sont plus à prouver et sa fiabilité non plus d’ailleurs. De plus, depuis 2007, le motoriste propose une nouvelle version qui permet de réduire l’émission de gaz de 28% : raison de plus pour laquelle les compagnies, davantage sensibles à la préservation de la planète, continuent d’équiper leurs appareils avec ces moteurs. 

Ge9x

Dans la catégorie des innovations, nous pourrions parler du Ge9x, en cours de développement. Il a une soufflante plus grande et est construit avec des matériaux composites avec des technologies plus avancées qui permettent d’augmenter le rendement de 10% sans forcément augmenter la consommation. Il devrait, lorsqu’il sera approuvé par la Federal Aviation Agency (FAA), équiper le nouveau 777x tant attendu par les clients de Boeing. Son efficacité reste encore à prouver, et sa fiabilité encore plus. 

Bien que certains en soit encore au stade du développement, nous trouvons de nombreuses idées innovantes pour les prochains nés des familles de motoristes. L’objectif qui est à l’honneur ces dernières années semble concerner un moteur entièrement propre qui permettrait de rendre les avions beaucoup moins polluants pour la planète. De plus, on essaie également de réduire le bruit qui dérange souvent les riverains d’aéroports. Et naturellement, parce que l’Homme ne cesse jamais de rêver, on voudrait voir à nouveau voler un appareil civil équipé de moteurs supersoniques. Il ne nous reste plus qu’à attendre pour savoir quels rêves deviendront des réalités.

Sources des photos :
#1 pour la photo en-tête de l’article, il s’agit d’une photo du Concorde par le Journal Sud Ouest.
#2 Éole de Clément Ader, provient de Wikipédia, l’auteur est inconnu.
#3 Moteur du Wright Flyer, provient des archives de la fondation Wright Brother
#4 Ilya Mouromets par JN Passieux
#5 Photo du Heinkel 78, issue des archives du constructeur
#6 Vue sur les moteurs du De Havilland Comet par Tony Hisgett
#7 Prise aérienne du Tupolev 144 par Lev Polikashin sur Wikipédia
#8 Photo du moteur Rolls-Royce/Snecma Olympus, archives Rolls-Royce
#9 CFM56 par David Monniaux sur Wikiépdia
#10 Ge9x par General Electric