Les précommandes augmentent pour le XB-1 alors qu’il franchit le mur du son lors du dernier test

Renaissance Supersonique

Depuis le début du transport aérien, l’industrie a toujours cherché des moyens de transporter plus de personnes plus rapidement et/ou à moindre coût. Lorsque le vol supersonique a été inventé peu après la Seconde Guerre mondiale, on s’attendait à ce qu’il prenne progressivement le contrôle de l’industrie, du moins pour les vols long-courriers, où la vitesse supplémentaire se traduisait par une expérience utilisateur bien supérieure.

Cependant, cela ne s’est pas produit. Bien que les avions supersoniques soient très importants dans le domaine militaire, les vols civils sont encore, à ce jour, principalement subsoniques, prenant plus d’une demi-journée pour les vols intercontinentaux.

Cela était dû à une combinaison de facteurs, allant des coûts excessifs à la difficulté de gérer les bangs soniques au-dessus des zones peuplées. En conséquence, le dernier vol supersonique civil a eu lieu en 2003.

Et cela pourrait changer, car une nouvelle entreprise, la judicieusement nommée Boom Supersonic, vient de réaliser son premier vol supersonique lors d’un vol d’essai. Et les commandes pour l’avion supersonique s’accumulent déjà avant même d’être commercialisées.

Vol supersonique

Le terme supersonique signifie qu’un objet se déplace plus rapidement que la vitesse du son. Cela entraîne un phénomène où l’avion vole plus rapidement que le bruit qu’il génère. En conséquence, le bruit (air comprimé) s’accumule jusqu’à créer une onde de choc, le soi‑disant bang supersonique.

Parce que la pression de l’air est beaucoup plus forte à de telles vitesses, le vol supersonique doit faire face à un ensemble de problèmes qui ne sont pas observés à des vitesses subsoniques :

• Chaleur excessive, due à la friction avec l’air. Cela conduit à nécessiter des matériaux plus résistants comme le titane ou l’acier inoxydable au lieu de l’alliage d’aluminium habituel.
  • Par exemple, le Lockheed SR-71 Blackbird jet volant à Mach 3,1 pouvait voir certaines parties de l’appareil atteindre plus de 315 °C.
• Une plus grande résistance de l’air augmente également l’énergie nécessaire et accroît la consommation de carburant.
• Le besoin d’une portance suffisante à basse vitesse, mais d’une faible traînée à haute vitesse, pousse souvent les ingénieurs à privilégier une géométrie variable pour les ailes ou d’autres parties de l’avion, ce qui ajoute de la complexité d’ingénierie.
• Des types spéciaux de moteurs, comme les turbofans, sont nécessaires pour atteindre des vitesses supersoniques sans moteur à fusée.

Vols supersoniques civils

Les progrès des moteurs à turboréacteur et du vol supersonique ont conduit au développement de deux avions de ligne supersoniques pour le transport de passagers : le Tupolev Tu‑144 soviétique en 1968 et le Concorde anglo‑français en 1969.

Des problèmes de fiabilité, des questions techniques non résolues et le manque de demande de l’économie soviétique (il ne volait qu’une seule ligne une fois par semaine) condamnaient dès le départ les perspectives commerciales du Tu‑144. Le Concorde aurait une expérience plus réussie.

Malgré de nombreuses manœuvres politiques autour de l’avion (il était initialement interdit de voler vers New York), le Concorde a rejoint British Airways et Air France et s’est concentré avec succès sur les vols transatlantiques, avec un vaste groupe de clients d’affaires recherchant une expérience de vol plus rapide et haut de gamme.

Le Concorde a également dû faire face à une série de préoccupations concernant le vol supersonique. Par exemple, on a cru pendant quelques années, à tort, que trop d’avions supersoniques pouvaient endommager la couche d’ozone. Il était également interdit d’utiliser la vitesse supersonique au-dessus des zones habitées, ce qui faisait du vol transatlantique la seule option viable pour exploiter la vitesse supersonique pendant la majeure partie du trajet.

En raison de sa capacité de transport inférieure, liée à son profil aérodynamique très allongé, le Concorde ne pouvait transporter qu’un tiers des passagers d’un avion subsonique équivalent, entraînant une consommation de carburant trois fois plus élevée par passager.

En conséquence, les billets du Concorde étaient toujours assez chers, limitant son marché total. Cependant, il s’est finalement avéré rentable, du moins pour British Airways.

Pourtant, un crash dramatique en juillet 2000 peu après le décollage, qui a tué les 109 personnes à bord, a cloué l’avion au sol.

Son dernier vol aurait eu lieu en 2003, en partie à cause du crash et en partie parce qu’il n’a jamais réussi à devenir plus qu’un produit de niche, décevant ses concepteurs, qui espéraient qu’il devienne le futur du transport aérien.

Boom Supersonic

Depuis le dernier vol du Concorde, le rêve du vol supersonique grand public ne vit que dans l’esprit des ingénieurs ambitieux.

En 2016, l’annonce de Boom Supersonic selon laquelle elle développait un jet supersonique de 40 passagers a attiré l’attention sur l’entreprise. L’entreprise a été fondée en 2014 et a levé au total 150 millions de dollars depuis.

Boom développe un démonstrateur technologique pour tester son moteur supersonique conçu et construit en interne, ainsi que son avion de ligne Overture et sa capacité de fabrication, basés aux États‑Unis.

Les affirmations de Boom Supersonic

Boom affirme qu’avec les progrès en ingénierie et la compréhension de l’aérodynamique, il peut « atténuer » le bang sonique que son avion de ligne produira. Même ainsi, les vitesses supersoniques ne devraient se produire qu’au‑dessus de l’océan ouvert.

L’avion de ligne futur de Boom devrait également être 30 % plus efficace que le Concorde et capable de voler de Los Angeles à Sydney en 6 heures.

Le premier avion mis en service pour les vols commerciaux est prévu pour 2029, avec une vitesse maximale de Mach 1,7 (1,7 × la vitesse du son).

Cela peut‑il fonctionner ?

Dans l’ensemble, qu’est‑ce qui pourrait permettre à Boom de réussir là où Tupolev et le Concorde ont échoué sur le plan technologique ?

Les avions supersoniques précédents utilisaient de l’aluminium plutôt que des matériaux plus avancés, en raison de leur conception remontant aux années 1960. La technologie des moteurs, ainsi que les techniques de fabrication, ont également beaucoup progressé au cours des 60 dernières années.

Et un autre aspect est que l’entreprise semble s’être inspirée de l’accent mis par SpaceX sur l’intégration verticale et la conception de tout à partir de zéro, en partant des premiers principes, comme l’explique le fondateur Blake Scholl.

Le jalon 2025 de Boom

En janvier 2025, la plateforme d’essai Boom XB-1 était le premier avion supersonique civil fabriqué aux États-Unis à franchir le mur du son (Mach 1.122), le faisant trois fois de suite au-dessus du désert de Mojave.

L’avion est propulsé par trois General Electric (GE.TO ) J-85-15 turbojets et était piloté par Tristan “Geppetto” Brandenburg, diplômé de l’École navale américaine des pilotes d’essai et adversaire TOPGUN, avec 2500 heures de vol totales sur 30 avions différents et plus de 200 atterrissages arrêtés sur porte-avions.

L’étape suivante après le démonstrateur XB-1 est de le faire évoluer vers le transporteur supersonique Overture.

Overture

Overture devrait voler à Mach 1,7 à une altitude de croisière de 60 000 pieds, étant globalement 20 % plus rapide que les avions normaux au sol et deux fois plus rapide au-dessus de l’eau. Il pourra transporter 64 à 80 passagers, avec une autonomie de 4 888 miles (7 867 kilomètres).

Overture sera une conception à quatre moteurs, ce qui aidera à réduire la taille et le poids de chaque moteur. Cela entraînera également des exigences de fiabilité plus faibles pour chaque moteur, réduisant le niveau global de bruit de l’avion.

Overture utilisera le premier système automatisé de réduction du bruit au monde afin que les décollages d’Overture s’intègrent aux flottes long-courriers existantes.

Sa forme à ailes en goutte d’oie contribuera également à la réduction du bruit tout en étant plus efficace à des vitesses subsoniques que la forme traditionnelle en delta privilégiée par les avions supersoniques militaires.

Comme le XB‑1, la structure d’Overture sera entièrement construite en composite de fibre de carbone, qui se dilate et se contracte beaucoup moins que le métal sous des conditions supersoniques, résolvant ainsi de nombreux problèmes rencontrés par la génération précédente d’avions supersoniques. Elle est également plus légère, permettant une meilleure efficacité énergétique.

L’entreprise estime qu’elle pourrait exploiter plus de 600 + routes rentables dans le monde.

Boom a déjà obtenu 130 commandes et précommandes d’Overture auprès de compagnies aériennes mondiales, dont American Airlines (AAL ), United et Japan Airlines.

Production

L’usine super d’Overture, ouverte en juin 2024 après seulement 17 mois de construction, visera à produire 33 avions par an. Une deuxième ligne d’assemblage prévue doublera la production à 66 avions chaque année.

Le programme de fabrication de Boom devrait faire croître l’économie de la Caroline du Nord d’au moins 32,3 milliards de dollars sur 20 ans, créant plus de 2 400 emplois.

L’usine devrait être certifiée LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), étant 40 % plus économe en énergie que des usines similaires. Cela sera réalisé grâce à des matériaux d’atténuation de la chaleur urbaine, un éclairage LED à haute efficacité et la conservation de l’eau.

Dans l’ensemble, la production et l’exploitation d’Overture visent la neutralité carbone, avec le projet de pouvoir fonctionner à 100 % de carburant d’aviation durable (SAF) et un fort accent sur la réutilisation des outillages usagés et le recyclage des composants sur le site de production.

La fabrication additive (impression 3D) sera également une partie clé du processus de fabrication, y compris dans la production des moteurs.

Symphony

Alors que le test XB-1 utilisait des moteurs GE, Overture utilisera le propre moteur Symphony de la société.

Le ventilateur de 72″ délivrera 35 000 livres de poussée et devrait fonctionner, comparé à d’autres moteurs, avec 10 % de coûts d’exploitation inférieurs, passer 25 % plus de temps dans l’aile, et sera construit en utilisant l’impression 3D.

Chaque moteur est alimenté par une entrée axi-symétrique hautement efficace. Ces entrées offrent une cohérence de pression exceptionnelle qui permet aux moteurs de fonctionner avec un flux d’air subsonique à vitesse supersonique.

Partenaires industriels

Certains aspects du moteur sont développés par ingénieurs FTT, qui ont travaillé sur la conception des moteurs F-22 et F-35. FTT fait partie de la société de défense aérospatiale Kratos (KTOS ).

« Ils sont capables d’obtenir une conception qui sera moins coûteuse, qui offrira de meilleures performances de maintenance, qui aura une efficacité énergétique nettement supérieure, et ils pourront la réaliser dans les délais qui permettront à Boom d’atteindre les jalons qu’ils ont déjà fixés. »

Liz Stein – Ancien ingénieur en aérodynamique chez FTT et investisseur actuel en deep tech

Standard Aero (SARO ) sera le partenaire de Boom pour la maintenance et le service des moteurs.

« Nous sommes ravis de collaborer avec Boom en tant que partenaire stratégique MRO des moteurs et d’avoir l’opportunité de contribuer à l’avenir prometteur de l’entreprise, en veillant à ce que ses avions bénéficient des meilleurs services MRO du secteur. »

Russell Ford – Président & PDG de Standard Aero.

Colibrium Additive, filiale de la société GE Aerospace (GE ), fournira l’impression 3D et le conseil en conception à Boom pour la production du moteur.

ATI (ATI ) fournira les matériaux avancés haute température pour les étages à aubes et disques intégrés du compresseur haute pression de Symphony, ainsi que le disque de turbine.

Autres innovations technologiques

Un problème non résolu auquel la génération précédente d’avions commerciaux supersoniques devait faire face est le nez très long nécessaire à une bonne aérodynamique supersonique. Cela entraînait une visibilité très réduite lors de l’atterrissage et du décollage.

Le Concorde avait « résolu » ce problème avec un nez à forme variable, qui s’est avéré très complexe à entretenir et qui ajoutait également du poids.

À la place, Boom a adopté un système de vision en réalité augmentée dans un dispositif porté sur la tête et sur l’affichage principal du pilote, réinventant ainsi le cockpit, et en tirant parti de la suite avionique Honeywell Anthem (HON ).

Le cockpit d’Overture comprendra également des joysticks à retour de force, une première dans un avion commercial, des écrans tactiles haute définition de 17 pouces, et des mises à jour logicielles continues par voie aérienne.

Un marché en amélioration

Outre la nouvelle technologie, un changement par rapport au Concorde est que le marché des vols supersoniques a également radicalement changé.

Le monde est désormais beaucoup plus mondialisé, et des routes supersoniques plus rentables sont à envisager, comme par exemple au‑dessus de l’Arctique, au‑dessus de l’océan Pacifique et en Asie.

Cela est étayé par quelques données :

• 97 % des voyageurs premium mondiaux s’intéressent aux vols supersoniques pour les longs trajets internationaux.
• Ils sont prêts à payer 55 % de plus que la classe affaires subsonique pour les voyages supersoniques.
• 87 % seraient prêts à changer leurs compagnies aériennes préférées pour accéder aux voyages supersoniques.
• 64 % des influenceurs du voyage d’affaires ont vu les compagnies aériennes leur parler du supersonique.

Concurrents

Boom n’est pas seul dans la course pour être le premier avion de ligne supersonique du 21^st siècle, même s’il a pris une avance avec le vol XB-1. Parmi les concurrents les plus sérieux, on peut citer :

• Spike Aerospace: cette entreprise cible des vols plus petits, avec une capacité de 18 passagers pour son S-512 Diplomat, mais avec le point clé de produire peu ou pas de bang supersonique, permettant un vol supersonique continental.
• EON Aerospace: visant une conception d’avion de ligne avec des spécifications similaires à celles de Boom.
• NASA and Lockheed announced en janvier 2024 le X-59, “un avion expérimental unique conçu pour atténuer le bang supersonique“.
• JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) is also working on un design à faible bang pour un avion de ligne de 30 à 50 passagers.
• Exosonic used to be in the fight, but has announced en novembre 2024 qu’elle était à court de fonds et qu’elle fermait ses portes. Another “boomless” supersonic company, Aerion a également fermé en 2021.

Vols hypersoniques

Si le vol supersonique est prometteur, qu’en est‑il de l’hypersonique ? Ces vols seraient si rapides qu’ils pourraient permettre un trajet de New York à Paris en moins de 90 minutes.

C’est la voie suivie par Hermeus et son futur avion de ligne Halcyon qui volera à Mach 5.

L’entreprise conçoit également un UAV hypersonique pour l’US Air Force (Dark Horse), et les deux avions seront propulsés par le moteur Chimera de la société, qui sera testé dans le avion d’essai Quarter Horse.

La technologie hypersonique repose sur des moteurs différents de ceux des avions subsoniques ou supersoniques normaux, généralement à statoréacteur.

Une autre technologie possible pour atteindre des vitesses hypersoniques est le moteur à détonation, qui utilise des explosions au lieu de la combustion pour générer la poussée.

Récemment, un statoréacteur à détonation, ou moteur à détonation ram‑rotor (RRDE), a été testé par des scientifiques chinois en simulation et pourrait entrer en phase de prototypage bientôt.

Dans l’ensemble, bien que technologie moins démontrée, le vol hypersonique pourrait être la prochaine étape, capable de dépasser même les promesses du vol commercial supersonique.

Supersonic Engine Company

GE Aerospace

General Electric Company (GE +0.27%)

Boom Supersonic reste une société cotée en privé, mais les investisseurs peuvent acheter des actions des principaux fabricants de moteurs subsoniques et supersoniques, dont le leader est GE Aerospace.

General Electric Aerospace est le résultat de la scission du conglomérat GE en 3 parties en 2024 : GE Aerospace, GE HealthCare (GEHC -0,89 %), et GE Vernova (GEV ) (énergie) (GEV -3 %).

Cela a été fait pour recentrer l’entreprise sur son cœur de compétence, après plusieurs décennies de financiarisation qui se sont avérées finalement négatives.

L’entreprise est un fournisseur central de l’industrie aéronautique, avec environ 3 milliards de personnes voyageant chaque année grâce à la technologie de GE Aerospace, et environ 900 000 personnes à bord d’avions propulsés par GE à tout moment (3 vols commerciaux sur 4). Cela repose sur une série de moteurs pour toutes les tailles et applications d’avions.

À long terme, cet ensemble de moteurs devrait être remplacé par une nouvelle génération plus efficace en carburant, obtenue grâce à des efforts de R&D à long terme. Cela pourrait représenter une amélioration de l’efficacité énergétique de 10 à 15 % pour les avions civils et jusqu’à 25 % pour les avions militaires.

En plus des moteurs, l’entreprise propose également la technologie du carbure de silicium pour les systèmes d’alimentation électrique et l’avionique (électronique et ordinateurs d’avion).

L’entreprise est depuis longtemps un leader des systèmes de propulsion aéronautique. De loin, son activité est tirée par le secteur civil (revenus de 23,9 milliards de dollars en 2023), suivi du segment défense (9 milliards de dollars).

70 % des revenus de l’entreprise proviennent des services, notamment la maintenance et la réparation des moteurs, ce qui en fait un revenu très stable.

L’entreprise investit dans les technologies futures pour conserver son avantage, notamment l’impression 3D avec GE Additive, le seul OEM (Original Equipment Manufacturer) dans la fabrication additive métallique disposant d’une solution complète de bout en bout.

Comme nous l’avons vu, elle est un partenaire clé de Boom Supersonic pour l’impression 3D de ses propres moteurs supersoniques.

 

Moteur à détonation rotative de GE

GE a également réalisé le premier test d’essai au monde d’un banc hypersonique à double mode ramjet (DMRJ) avec combustion à détonation rotative (RDC) dans un flux supersonique.

Cela a été rendu possible grâce à la maîtrise par GE des composites à matrice céramique haute température (CMCs), de l’électronique de puissance en carbure de silicium, des technologies additives et de la gestion thermique avancée.

“Les résultats significatifs que nous avons obtenus à ce jour nous donnent confiance que nous avançons dans la bonne direction.L’équipe a avancé très rapidement, il n’a fallu que 12 mois du début à la fin pour la démonstration du DMRJ avec RDC. L’équipe est sur la bonne voie pour atteindre son objectif de démontrer un DMRJ complet avec RDC à grande échelle l’année prochaine.”

Mark Rettig – Vice President & General Manager, Edison Works Business & Technology Development, GE Aerospace

Les moteurs hypersoniques comme celui-ci pourraient être d’abord utilisés dans des applications militaires avancées, des avions de combat aux missiles. Mais ils finiront probablement aussi par se retrouver dans des avions hypersoniques civils un jour, et la présence de GE sur les deux marchés devrait permettre de tirer parti de cette technologie émergente.

Dans l’ensemble, après une longue période en tant que conglomérat sans direction et axé sur l’ingénierie financière, il semble que GE soit de nouveau sur la bonne voie pour se réaffirmer comme un centre de l’ingénierie et de la fabrication américaines, à un moment où la réindustrialisation et le reshoring sont des tendances fortes.

Passant de la fabrication du moteur Boom à l’entrée déjà engagée dans la technologie des moteurs hypersoniques, il semble que GE Aerospace soit bien placé pour la prochaine étape de l’aérospatiale, tant militaire que commerciale.