Ressemblant à un avion en papier futuriste, avion de chasse cet appareil détient le secret d’un voyage commercial supersonique silencieux au-dessus de la terre. Le X-plane vise à transformer le bang sonique associé au vol supersonique en un battement de cœur sonique.

Le Bell X-1, piloté par le capitaine de l’armée de l’air américaine Chuck Yeager, a atteint 700 mph le 14 octobre 1947. À Mach 1,06, il est le premier avion à voler plus vite que la vitesse du son. Mais à des vitesses supérieures à Mach 1, les perturbations de la pression de l’air autour des avions fusionnent pour former des ondes de choc qui créent des bangs soniques, entendus et ressentis à 50 km de distance.

Dans les années 1950 et 1960, les Américains ont déposé quelque 40 000 plaintes contre l’armée de l’air, dont les jets supersoniques faisaient du bruit au-dessus du sol. Puis, en 1973, la FAA a interdit les vols commerciaux supersoniques terrestres en raison des bangs soniques – une interdiction qui reste en vigueur aujourd’hui.

La NASA et une équipe dirigée par Lockheed Martin font des progrès qui rapprochent l’objectif d’un voyage commercial supersonique silencieux au-dessus des terres de la réalité. Le 29 février, la NASA a annoncé qu’elle avait attribué un contrat de 20 millions de dollars à l’équipe de Lockheed pour concevoir un avion X à faible bang supersonique qui soutiendrait les efforts visant à remplacer l’interdiction actuelle par une nouvelle norme qui autoriserait un bruit supersonique acceptable en route.

Au cours des 17 prochains mois, l’équipe de Lockheed aura pour tâche de définir des exigences de base, des spécifications et une conception préliminaire pour un avion de démonstration.

Michael Buonanno, ingénieur en chef du programme X-plane de la NASA, Quiet Supersonic Technology (QueSST), a déclaré que les bases ont été posées de 2010 à 2013 avec le programme de validations supersoniques N+2.

« Nous avons travaillé avec la NASA pour développer les outils de conception et les techniques expérimentales nécessaires pour façonner avec précision le véhicule afin que sa signature sonore soit perçue comme un battement de cœur sonique plutôt que le double-bang typique et bruyant que produisent les avions supersoniques actuels », a déclaré Buonanno.

Le jet QueSST volerait à une vitesse de Mach 1,4, soit environ 1 100 mph, deux fois la vitesse des avions de ligne actuels et presque aussi vite que le Concorde. Selon M. Buonanno, les outils de mise en forme pour la réduction de la flèche ont été validés par des analyses, des essais en soufflerie et des expériences en vol.

Les promesses du X-plane reposent sur son design aérodynamique, qui ressemble aux avions en papier que nous faisions voler dans notre jeunesse. Son allure futuriste se compose d’un fuselage long et mince, d’une aile delta à fort rayon de courbure et de multiples surfaces de contrôle permettant d’adapter la répartition de la pression et de la portance autour du véhicule.

« Pour obtenir un faible bang sonique, il faut le concevoir spécifiquement », a déclaré M. Buonanno. « C’est une tâche nuancée et minutieuse que de définir la forme du véhicule de manière à ce que les ondes de choc résultant d’un vol supersonique ne coalescent pas et ne produisent pas ce double bang sonore. »

Dans le modèle actuel des tubes et des ailes de l’industrie aéronautique, les ondes de choc s’éloignent en grande partie et se fondent ensuite dans un bang sonique. L’avion aérodynamique X-plane, quant à lui, est conçu pour disperser les multiples ondes de choc et minimiser leur effet cumulatif, ne produisant qu’un grondement ou un léger bruit sourd.

« Vous essayez de minimiser la force du choc, vous avez donc un nez très pointu sur l’avion, mais vous devez le prolonger bien au-delà du fuselage », explique Thomas Corke, professeur d’ingénierie à l’université de Notre Dame.

M. Corke, directeur de l’Institut de physique et de contrôle des écoulements de l’université Notre Dame, a mené des expériences de Mach 6 hypersonique à l’Académie de l’armée de l’air du Colorado, à une vitesse plus de quatre fois supérieure à celle du X-plane.

« L’idée est qu’il n’y a aucun moyen d’éviter une onde de choc à une vitesse supersonique », a déclaré M. Corke. « La conception [de l’avion X] n’élimine pas le choc, elle le minimise simplement, de sorte que ce qui est perçu au sol est presque imperceptible. »

Lockheed soutiendra l’équipe dirigée par la NASA pour évaluer la réaction de la communauté au choc du bang sonique. L’intention de la NASA est de faire voler le démonstrateur de l’avion QueSST au-dessus de communautés à travers le pays et de recueillir des données auprès des civils sur les niveaux d’acceptabilité du bruit, a déclaré M. Buonanno.

Le démonstrateur, d’une longueur de 90 pieds, sera plus petit que les futurs avions supersoniques civils. L’objectif est de parvenir à terme à un transport supersonique commercial. Le bruit du Concorde à l’altitude de croisière était d’environ 90 décibels pondérés A, mais M. Buonanno a déclaré que d’après les tests, le X-plane générerait environ 60 décibels pondérés A de bruit. Rapidité et silence sont les mots à la mode.

Buonanno et Corke sont portés par des avancées qui pourraient contribuer à lever l’interdiction de 43 ans qui pèse sur les vols supersoniques terrestres, un objectif énoncé par la NASA, selon Buonanno.

« La NASA a déclaré qu’il s’agissait d’une mission pour elle-même », a déclaré Buonanno. « Ils pensent qu’ils doivent mener les efforts pour changer la réglementation ».

Selon M. Corke, il est normal que ce soit la NASA, en partenariat avec l’équipe de Lockheed Martin, qui aille de l’avant avec ce modèle convaincant de X-plane. L’agence gouvernementale, mieux connue pour avoir facilité l’exploration de l’espace depuis près de 60 ans, cherche depuis longtemps à se rapprocher de la Terre par des voyages rapides et silencieux.

« Il a été développé à l’origine à la NASA – d’abord au début des années 1990 », a déclaré M. Corke.