Avion du futur : plus rapide, plus durable

Innovants, moins gourmands en kérosène, 100 % électriques ou supersoniques : les constructeurs planchent sur les avions de demain. Alors que la défiance envers le transport aérien gagne une partie des voyageurs, cette nouvelle génération d’appareils changera-t-elle la donne ?

KLM s’est associé à l’université de Delft pour travailler sur un concept à la fois durable et innovant : une aile volante baptisée “Flying-V”. Une forme très aérodynamique qui permettrait de réduire de 20 % la consommation en carburant.
KLM s’est associé à l’université de Delft pour travailler sur un concept à la fois durable et innovant : une aile volante baptisée “Flying-V”. Une forme très aérodynamique qui permettrait de réduire de 20 % la consommation en carburant.

Et si demain l’avion n’était pas tel qu’on le connaît aujourd’hui, c’est-à-dire avec un fuselage tubulaire, des ailes étirées comme celles des oiseaux et des réacteurs alimentés au kérosène ? Certes, ce n’est pas pour maintenant, la plupart des projets étant encore dans les ordinateurs des ingénieurs. Mais on y est presque. En juin dernier, KLM et l’université de technologie de Delft ont signé un accord pour soutenir la recherche autour d’un appareil révolutionnaire, le Flying V. Ainsi nommé en raison de sa carlingue de forme triangulaire, son design rappelle plus celui des vaisseaux spatiaux des films de science-fiction que celui des avions sortant des bureaux d’étude d’Airbus ou de Boeing.

De forme ramassée, mais avec une envergure similaire aux Airbus A350, l’appareil opposera moins de résistance aérodynamique. Peter Vink, professeur d’ergonomie appliquée et de design à la faculté d’ingénierie du design industriel de l’université de Delft, estime que “cette nouvelle forme nous offre des opportunités passionnantes pour concevoir l’intérieur de l’avion et rendre le vol plus confortable.” Les cabines prenant place dans ses larges ailes, il pourra transporter 314 passagers qui se verront proposer de nouvelles options comme des espaces de repos ou des buffets pour les repas.

Comme un boomerang

Sa forme façon boomerang et son poids allégé permettraient à l’appareil de réduire de 20 % sa consommation en kérosène. Le Flying V pourrait également être adapté pour voler avec des batteries électriques. En octobre, une maquette de l’avion et un exemple à l’échelle de l’intérieur de la cabine seront présentés à l’aéroport d’Amsterdam Schiphol lors des Experience Days organisés par KLM. Une façon innovante de célébrer les cent ans de la compagnie néerlandaise.

Aux États-Unis, Boeing travaille également sur un appareil de petite dimension aux allures de cerf-volant, le X-48C Blended Wing Body, dont le concept a été élaboré par feu McDonnell Douglas avant l’absorption du constructeur par Boeing en 1997. Toutefois, même si l’avion représente un réel potentiel en matière d’économies, la chance de le voir apparaître prochainement sur le marché est très faible. Lors d’un séminaire à Seattle en 2018, le vice-président de Boeing en charge des avions du futur, Mike Sinnett, trouvait sa configuration difficile à développer, notamment pour offrir des appareils de grande capacité, de même que pour être déclinée dans toute une gamme de modèles. De plus, les aéroports ne sont pas toujours conçus pour accueillir un avion dont la forme est aux antipodes des appareils actuels…

Décollage vertical

Science-fiction oblige, que penser également des avions qui pourraient effectuer à la verticale leurs décollages et atterrissages, résumés en anglais par l’acronyme VTOL, pour Vertical Take-Off and Landing ? Cette technologie, utilisée par les drones d’aujourd’hui, est en cours d’adaptation, mais dans ce cas encore, on parle d’appareils de petites capacités. Transcend Air, un transporteur américain basé à Boston, a développé plusieurs prototypes de VTOL, dont le Vy 400. L’avion ressemble à un hélicoptère, mais est bien plus rapide que son homologue à hélices puisqu’il vole à une vitesse de 650 km/h. Il lui faudrait ainsi 35 minutes pour couvrir la distance qui sépare Boston de Manhattan et moins d’une heure pour relier Los Angeles à San Francisco. De fait, la possibilité de décoller et atterrir à la verticale permettra à la compagnie d’éviter les aéroports et les embouteillages avec des liaisons directes de centre-ville à centre-ville. D’où un important gain de temps. Transcend Air table sur un lancement de ses premières lignes à l’horizon 2024.

Comme Transcend Air avec son avion à décollage et atterrissage vertical, de nombreux acteurs parient sur un nouveau mode de transport urbain, allant de centre-ville à centre-ville par la voie des airs.
Comme Transcend Air avec son avion à décollage et atterrissage vertical, de nombreux acteurs
parient sur un nouveau mode de transport urbain, allant de centre-ville à centre-ville par la voie des airs.

Cette même année, à l’occasion des Jeux Olympiques de Paris, il sera sans doute possible de sauter à Roissy dans un taxi volant pour se retrouver quinze minutes plus tard au cœur de Paris. Lors du dernier salon du Bourget, Airbus, la RATP et le groupe ADP ont annoncé mener une étude commune de faisabilité et développer un concept de VTOL, moins bruyant que des hélicoptères et fonctionnant grâce à des batteries électriques par respect de l’environnement. Le projet demandera également une infrastructure adaptée avec la construction de “vertiports”. L’alliance table sur des prix raisonnables, autour de 25 euros pour un trajet simple.

On ne compte plus les acteurs, Uber et Boeing n’étant pas les moindres, intéressés par ce mode de transport urbain futuriste.Il est toutefois bien peu probable qu’un VTOL puisse bientôt relier Paris à Tokyo en moins de cinq heures. Pareille performance ne pourrait être réalisée que par un avion supersonique. Pourtant, depuis la fin du Concorde en 2003, on pensait cette ère révolue. Mais, contre toute attente, ses successeurs fleurissent de l’autre côté de l’Atlantique, avec des projets stimulés par la levée de l’interdiction de survol des États-Unis pour les supersoniques. En partenariat avec Lockheed Martin, la NASA s’est ainsi attelée à la création d’un modèle ultra-silencieux, baptisé X-59 QueSST, qui pourrait commencer à voler à partir de 2022 à 1 500 km/h. Soit deux fois la vitesse d’un avion subsonique.

Si les avions sont moins polluants qu’il y a une ou deux décennies, ils sont en revanche de plus en plus nombreux dans le ciel.

Cependant, le projet le plus spectaculaire pourrait venir de la firme américaine Boom avec son avion Overture, qui bénéficie du soutien de Virgin Galactic et de Japan Airlines. Si le calendrier est respecté, ce supersonique plus léger grâce à l’utilisation de matériaux composites, et donc moins coûteux à l’exploitation que le Concorde, pourrait être testé en 2020 avec deux passagers dans un premier temps, avant de produire à l’horizon 2025-2027 un avion d’une capacité de 55 sièges. Pourquoi 55 ? Parce que ce chiffre est basé sur le taux de remplissage de 55 % enregistré à l’époque par le Concorde de British Airways sur la ligne Londres-New York. Selon Blake Scholl, PDG de Boom, “les passagers pourront voler pour un quart du prix d’un billet Concorde, soit à peu près au tarif d’une classe affaires d’aujourd’hui.” À l’opposé du Concorde qui visait une élite, le futur Overture aurait pour cible un panel de passagers beaucoup plus large, dont un grand nombre de voyageurs d’affaires. Blake Scholl évoque ainsi la possibilité de relier Londres à Sao Paulo, San Francisco à Tokyo ou encore Boston à Paris.

L’Overture Boom Supersonic en cours de développement chez Virgin Atlantic
L’Overture Boom Supersonic en cours de développement chez Virgin Atlantic

Concorde 2.0

Le potentiel de l’ultra vitesse aérienne est aussi étudié de près par Boeing. Le constructeur américain soutient le projet AS2 d’Aerion en investissant dans le développement de ce jet d’affaires de 12 places qui devrait s’envoler en 2023 à une vitesse de 1 700 km/h. Mieux, en 2018, le constructeur américain a présenté son projet d’avion hypersonique, capable de voler à Mach 5 – plus de 6 100 km/h ! – et à 28,9 km d’altitude. Un appareil dont la mise en service est attendue d’ici 20 à 30 ans.

En attendant cette nouvelle ère, les dernières évolutions du marché concernent en premier lieu les appareils très long-courriers ainsi que les avions monocouloirs reconfigurés pour des vols intercontinentaux. Dans la première catégorie, l’Airbus A350-900 et les Boeing B777x8 et B787-9 peuvent aujourd’hui parcourir des distances dépassant les 15 000 km – jusqu’à 18 h de vol sans escale – à l’image du Doha-Auckland lancé par Qatar Airways, du Londres-Perth proposé par l’Australien Qantas ou encore du Singapour-New York opéré par Singapore Airlines. Dans la deuxième catégorie, Airbus a présenté au salon du Bourget un tout nouvel appareil, l’A321XLR, un avion de relativement faible capacité – entre 180 et 200 passagers – capable de couvrir d’une traite une distance de 8 700 km, soit 1  300 km de plus que la précédente version de l’A321. Une vraie opportunité pour rentabiliser la desserte d’aéroports de villes secondaires, facilitant du même coup la création de nouvelles lignes de point à point, par exemple des Nice-Boston, Toulouse-Dubaï, Barcelone-Chicago ou Miami-Buenos Aires. C’est certainement moins spectaculaire qu’un futur supersonique, mais tout aussi révolutionnaire pour les voyageurs de demain. D’ailleurs, demain, c’est 2023.

Jet d’affaires Aerion soutenu par Boeing,
Jet d’affaires Aerion soutenu par Boeing,
La nature est décidément bien faite. C’est ce que suggère Airbus avec son projet d’avion hybride directement inspiré des oiseaux de proie. © Airbus S.A.S.
La nature est décidément bien faite. C’est ce que suggère Airbus avec son projet d’avion hybride directement inspiré des oiseaux de proie. © Airbus S.A.S.

En attendant, le monde de l’aérien travaille sur un autre domaine, pas franchement nouveau, mais qui devient clairement urgent : le réchauffement climatique. D’autant que l’opinion publique pèse de tout son poids en la matière, à commencer dans les pays scandinaves, Suède en tête, où s’amorce un mouvement d’une ampleur sans précédent : le Flygskam, la “honte de prendre l’avion”. D’où un boycott des vols domestiques de la part de certains habitants. En France, même si on n’en est pas là, des députés ont envisagé de fermer les lignes aériennes lorsque le train peut offrir une alternative sur des trajets de moins de cinq heures. Proposition de loi finalement rejetée, mais qui, d’après un sondage, avait trouvé un écho favorable auprès de 70 % des Français.

Ces derniers mois ont vu la multiplication des attaques contre le transport aérien, autant de la part des lobbies écologistes que des politiciens voguant sur l’air du temps, l’avion apparaissant comme le mal absolu en raison de son caractère superflu. Car, en théorie tout du moins, rien ne justifie de se rendre à l’autre bout de la planète pour signer un contrat ou se reposer au bord d’une piscine.

Urgence climatique

Pourtant, sous l’égide de l’Association Internationale du Transport Aérien (IATA), les avionneurs et les compagnies travaillent depuis plus d’une décennie sur de nombreuses innovations afin d’atténuer l’impact du secteur sur le climat. Beaucoup de choses ont déjà été faites, mais il n’existe pour le moment que peu de possibilités permettant de baisser drastiquement les émissions de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère. “A moins qu’il n’y ait un changement radical de paradigme, nous allons continuer de dépendre des hydrocarbures dans un avenir proche”, déclarait Paul Eremenko, directeur technique d’United Technologies, durant le récent salon du Bourget.

Si les avions sont moins polluants qu’il y a une ou deux décennies, ils sont en revanche de plus en plus nombreux dans le ciel. Et il y a peu de chances que cela change à court terme. Car il s’agit d’une véritable dépendance, celle du consommateur roi, dont le voyage est devenu indissociable de son mode de vie. La demande est de plus en plus forte, notamment sous l’influence des compagnies low cost, mais aussi de la croissance des classes moyennes dans les pays émergents. IATA reconnaît d’ailleurs que les émissions générées par le transport aérien sont en sensible progression, de 3 % en moyenne chaque année. Et ce, même si cette croissance est dorénavant inférieure de deux points à celle du nombre total de passagers (+5 %) du fait de l’usage de technologies innovantes. Selon les chiffres publiés par l’association, le transport aérien générait en 2017 près de 860 millions de tonnes de CO2, soit 2 % des émissions de ce gaz dues à l’activité humaine. C’est loin derrière ce que généraient à la même date l’électricité (44 %), les transports routiers (17 %)  ou encore le secteur de la construction (10 %).

Le poids des batteries électriques actuelles limite les vols à guère plus de dix minutes. Et encore, seulement si l’avion est à vide…

Pour rendre le transport aérien aussi “propre” que le train, nouvelle référence en ce qui concerne la mobilité, il ne reste donc qu’une solution : créer de nouveaux avions moins gourmands en carburant tout en étant plus performants. Plus que la vitesse, la réduction des émissions et l’utilisation du kérosène sont le souci numéro 1 des avionneurs, à la fois au regard des considérations climatiques, mais aussi de l’instabilité des cours du pétrole. Les choses ont d’ailleurs évolué au cours de la décennie avec l’apparition des Airbus A350 ou Boeing 737MAX. IATA souligne que la consommation de kérosène des tout derniers appareils est de seulement trois litres pour 100 km par passager. Exactement le même chiffre que pour un véhicule routier, alors que l’avion est quatre à cinq fois plus rapide !

Chaque nouvelle génération d’avion permet de réduire la consommation en carburant de 20 % en moyenne par rapport aux précédents modèles. Sur ce plan, Grazia Vittadini, directeur technique d’Airbus, indiquait que “les avions actuels sont de 75 % à 80 % moins polluants en émissions de CO2 que les appareils qui sillonnaient le ciel dans les années 50.” Et c’est ici qu’interviennent les nouvelles technologies pour la conversion des moteurs vers une consommation hybride, soit en mélangeant le kérosène traditionnel aux biocarburants, soit en combinant kérosène et électricité. Avec un problème de taille pour ces derniers : le stockage de l’énergie.

C’est pourquoi United Technologies envisageait au salon du Bourget ce “changement radical de paradigme” décrit plus haut à travers un avion à hélices hybride, pour partie à propulsion électrique. Celui-ci pourrait faire ses premiers essais d’ici 2022 avec, en ligne de mire, l’obtention au cours de la prochaine décennie de la certification de l’appareil pour des vols régionaux. L’énergie utilisée au décollage et à la montée du futur avion devrait provenir de batteries électriques. Une technologie qui, si elle est approuvée, ferait baisser la consommation de fuel de 30 % selon les dirigeants du groupe américain.

Airbus a dévoilé sa vision des cabines d’avion en 2030, optimisées grâce à l’intelligence artificielle. En jeu : une expérience personnalisée avec des espaces s’adaptant aux différents besoins des voyageurs. © Airbus S.A.S.
Airbus a dévoilé sa vision des cabines d’avion en 2030, optimisées grâce à l’intelligence artificielle. En jeu : une expérience personnalisée avec des espaces s’adaptant aux différents besoins des voyageurs. © Airbus S.A.S.
Des couchettes superposées en soute : c’est l’idée révolutionnaire envisagée par Airbus et Zodiac. Installées au niveau du pont cargo, elles permettraient aux passagers de la classe éco de profiter de vrais lits. © Airbus S.A.S.
Des couchettes superposées en soute : c’est l’idée révolutionnaire envisagée par Airbus et Zodiac. Installées au niveau du pont cargo, elles permettraient aux passagers de la classe éco de profiter de vrais lits. © Airbus S.A.S.

Électricité dans l’air

Les ingénieurs vont cependant devoir faire preuve d’ingéniosité pour créer des batteries plus efficaces. En effet, les modèles actuels ne permettent pas d’avoir des vols “tout électriques” sur des lignes moyen-courriers et, a fortiori, long-courriers. Selon les experts d’Airbus, le poids des batteries limite les vols à dix minutes tout au plus. Et encore, seulement si l’avion est à vide… Toujours selon l’avionneur européen, en supposant que d’énormes progrès soient faits, avec une efficacité des futures batteries de trente fois supérieure à ce qu’elle est aujourd’hui, un avion de type A320 ne pourrait utiliser la propulsion électrique que sur un cinquième de son trajet de vol.

L’avenir de l’avion électrique se limite pour l’instant aux trajets très courts avec de petits modules passagers. Boeing planche par exemple, avec JetSuite et Zunum Aero, sur un appareil hybride de 12 sièges, dont le lancement est prévu vers 2022. Cette année là, Alice, un avion tout électrique de la firme israélienne Eviation devrait aussi prendre son envol avec neuf passagers à bord et couvrir jusqu’à 1 100 km de distance à une vitesse de 440 km/h. Or, et c’est le gros problème, 80 % des émissions du secteur proviennent de vols de plus de 1 500 km, distance qu’aucun avion de ligne électrique ne pourrait encore parcourir. Comment alors concevoir des batteries électriques capables de soulever un poids pouvant atteindre 650 tonnes au décollage ? Plusieurs projets sont en cours de développement, la banque suisse UBS estimant à 178 milliards de dollars les ventes de moteurs hybrides électriques à l’horizon 2040. Un marché juteux auquel s’est attelé Airbus, en partenariat avec Siemens et Rolls Royce, avec son E-Fan X, un moteur d’avion commercial hybride électrique qui pourrait équiper un premier appareil en test dès l’année prochaine.

Attendu pour 2022, l’avion tout électrique Alice, développé par Eviation, sera capable de transporter neuf passagers sur des distances supérieures à 1 000 km. © Eviation
Attendu pour 2022, l’avion tout électrique Alice, développé par Eviation, sera capable de transporter neuf passagers sur des distances supérieures à 1 000 km. © Eviation

Les compagnies aériennes s’intéressent également à cette évolution. Le transporteur norvégien Wideroe soutient par exemple l’initiative du ministère des Transports local visant à faire passer au tout électrique l’ensemble des lignes intérieures du pays vers 2040… De son côté, easyJet travaille depuis plus d’un an avec la start-up Wright Electric sur le développement d’un avion de 180 sièges à propulsion purement électrique. De son côté, le transporteur britannique table sur un lancement autour de 2030. Ce qui a fait dire au PDG d’easyJet Johan Lundgren lors d’un entretien avec CNN, que “le vol électrique devient une réalité et nous pouvons maintenant envisager un avenir aérien qui ne dépendra pas exclusivement du kérosène”. EasyJet estime à 500 km le rayon d’action du futur avion électrique, idéal pour des lignes aussi fréquentées que Amsterdam-Londres ou Paris-Londres. Pour commencer.

Chers, mais nécessaires biocarburants

Les biocarburants pourraient-ils aider à réduire l’empreinte carbone des avions ? L’idée de remplacer en partie le kérosène par un autre combustible est apparue il y a déjà une vingtaine d’années. Depuis le début des années 2000, de nombreuses compagnies aériennes y travaillent déjà. Air France a été une des premières à démontrer la faisabilité d’opérer en toute sécurité des vols avec du biocarburant, avec une liaison hebdomadaire de Toulouse à Orly utilisant cette solution entre 2014 et 2016.

En Suède, depuis 2016, l’autorité aéroportuaire Swedavia achète 450 tonnes de kérosène bio pour avitailler les avions sur les aéroports de Stockholm, Göteborg, Malmö, Umeå et Östersund. Le biocarburant, issu d’huiles de cuisson recyclées, est mélangé à un carburant traditionnel. “Pouvoir voler d’une manière durable est une condition essentielle pour que le secteur aérien reste un mode de transport d’avenir”, déclare Jonas Abrahamsson, PDG de Swedavia, qui espère qu’en 2025, tous les avions atterrissant en Suède recevront 5 % de leur ravitaillement en biocarburant. Le pays a déjà annoncé bannir les énergies fossiles dans l’aérien d’ici 2045. Une nécessité alors que le mouvement de boycott de l’avion prend de l’ampleur.

Si les biocarburants permettent de réduire les émissions de dioxyde de carbone fossile jusqu’à 80 % par rapport aux carburéacteurs traditionnels, le problème reste leur prix élevé. Leur production coûte le double de celle d’hydrocarbures classiques, le tout pour un poste représentant entre 30 et 35 % des dépenses d’une compagnie.