Le curieux nouveau X du Pentagone

May 01, 2023

DARPA, le programme de recherche sur les technologies avancées d'avant-garde du Pentagone, vient de révéler le nom d'un nouveau démonstrateur de technologie de drone conçu pour tester les systèmes de contrôle actif du débit (AFC), qui pourraient améliorer l'efficacité énergétique et réduire les signatures radar en permettant une géométrie d'avion plus aérodynamique qu'auparavant.

"L'avion expérimental sans équipage" s'appellera le X-65 et utilisera des rangées de buses d'air comprimé pour exécuter des manœuvres "sans commandes de vol traditionnelles à déplacement extérieur" comme les volets articulés, les gouvernails, les ailerons, les ascenseurs et les spoilers.

De telles gouvernes de vol traditionnelles impliquent inévitablement un poids et une complexité supplémentaires.

Le démonstrateur est le fruit de la phase 2 du projet Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE) de la DARPA.

Les commentateurs ont remarqué que le "roman X-plane", tel que décrit par la DARPA, ressemble au chasseur fictif X-Wing dans Star Wars vu de face en raison des doubles ailes inclinées (bien que sous d'autres angles, la similitude est beaucoup moins apparente.) La désignation du X-65 peut faire allusion à la désignation du modèle d'usine T-65 du X-Wing dans la tradition de Star Wars.

Si tel est le cas, ce ne serait pas la première fois que la R&D intègre une référence de science-fiction dans la technologie réelle. La DARPA a déjà testé un avion furtif visuel du projet noir nommé Bird of Prey d'après un vaisseau éclaireur klingon masqué dans l'univers Star Trek.

L'avion sans pilote grandeur nature sera construit par Aurora Flight Sciences, une filiale de recherche de Boeing. Au cours de la phase 1, Aurora a effectué quatre semaines d'essais en soufflerie sur un prototype quart de taille du X-65 dans une installation de San Diego. La conception incorporait des réseaux de buses de soufflage / aspiration à air comprimé intégrés dans la surface supérieure de chaque aile.

Le vice-président d'Aurora a déclaré que l'avion X testera la technologie à "l'échelle et les nombres de Mach pertinents pour la mission", ce qui donne l'impression que la société aspire à tester éventuellement la capacité de vol supersonique de l'engin.

Cependant, selon Aurora, l'avion actuellement en construction - avec des composants en cours d'assemblage en Virginie, en Virginie-Occidentale et au Mississippi - ne devrait atteindre que Mach 0,7 (537 miles par heure). En raison de commencer les tests en 2025, il aurait des ailes s'étendant jusqu'à 30 pieds et pèserait 3,5 tonnes.

Les images suggèrent qu'il sera propulsé par un seul moteur à réaction avec une prise sous le ventre. Il semble également avoir une admission et un échappement dorsal (haut du fuselage), éventuellement utilisés pour générer de l'air comprimé. Le prototype quart de taille aurait eu 14 rangées de buses.

La conception sera suffisamment modulaire pour permettre l'échange d'ailes différentes avec différents degrés de balayage et de buses ("effectuateurs AFC"), y compris celles conçues par d'autres sociétés. Le responsable du programme CRANE, Richard Wlezien, a ainsi déclaré que l'avion X pourrait servir d'"atout de test national" pour une variété d'autres technologies de contrôle du débit d'air qui pourraient hypothétiquement inclure, par exemple, celles développées pour le drone MAGMA de BAE System.

L'idée derrière le contrôle actif du débit est d'utiliser des buses sur l'avion pour souffler des jets d'air qui manipulent dynamiquement la pression de l'air limite circulant autour de l'avion, permettant à l'engin d'exécuter des manœuvres. Cela contraste avec les caractéristiques permanentes «passives» des aéronefs qui affectent le flux d'air, telles que les générateurs de vortex. Techniquement, l'air comprimé n'est pas la seule option, car des effecteurs à plasma et d'autres méthodes peuvent également être utilisés pour manipuler le flux d'air.

Il est probablement plus facile de comprendre le contrôle de flux actif dans le contexte de ce qu'il essaie d'accomplir : trouver des moyens de lisser des surfaces comme la queue d'un avion qui induisent une traînée et augmentent la signature radar.

Bien sûr, la furtivité est particulièrement importante pour les avions militaires, y compris les drones, s'ils doivent survivre très longtemps dans un espace aérien contesté surveillé par des défenses antimissiles sol-air modernes guidées par radar. En effet, la portée toujours croissante des armes sol-air et air-air rend souhaitable, même pour les avions non combattants comme les ravitailleurs et les transports, d'avoir une section radar réduite.

Notamment, les bombardiers furtifs B-2 des États-Unis sont sans queue pour cette raison, s'appuyant sur des systèmes de contrôle de vol élaborés qui manipulent différemment les volets pour effectuer des virages et assurer généralement la stabilité. Mais même les mouvements des volets du B-2 augmentent sa section radar - un talon d'Achille éphémère que l'AFC pourrait, en théorie, rendre inutile dans les futurs avions.

Pendant ce temps, la réduction de la traînée - et ainsi l'amélioration de l'efficacité énergétique et de l'autonomie - est un énorme problème pour les opérateurs militaires et civils. Les compagnies aériennes, par exemple, pourraient produire moins de pollution et économiser des sommes potentiellement importantes sur le carburant avec même quelques points de pourcentage de plus grande efficacité énergétique. Les avions militaires, des jets aux drones en passant par les missiles, pourraient voler plus loin avec la même quantité de carburant. Et les drones pourraient endurer des heures supplémentaires au-dessus de l'espace de combat avant de devoir retourner à la base.

Les réseaux de buses AFC pèseront moins et seront moins complexes que les surfaces de contrôle mobiles équivalentes qu'ils remplaceraient, ce qui entraînerait des économies de carburant supplémentaires, des extensions de portée et d'agilité, une réduction des charges de maintenance au sol et des coûts de fabrication inférieurs.

Un avantage tertiaire est que le contrôle actif du débit pourrait potentiellement améliorer la maniabilité. Lors des premiers tests de l'AFC par l'OTAN en 2018, lorsque des drones de démonstration ont manœuvré avec l'AFC au lieu des surfaces de contrôle habituelles, ils ont réagi de manière beaucoup plus agressive que prévu. Si les systèmes AFC peuvent évoquer une telle agilité tout en conservant le faible poids, la complexité et la section radar annoncés, ils pourraient être attrayants pour une variété d'avions cherchant à tirer parti de l'agilité d'une cellule instable comme les chasseurs à réaction modernes.

Les économies de carburant que la technologie AFC mature pourrait apporter à tous les aéronefs, qu'ils soient militaires, civils, habités ou non, représentent une énorme affaire pour tout le monde, si des projets comme CRANE trouvent que la technologie est aussi abordable et pratique que prévu.

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