Pilote d'Avion

Les origines

Depuis l’invention même du vol au début du XXe siècle, les avions et les moteurs militaires ont généralement ouvert la voie, et l’aviation commerciale a suivi. Au début, c’était également le cas à l’ère des avions à réaction, qui a commencé avec l’invention des moteurs à réaction sous parrainage militaire dans les années 1930 et 1940. À la fin du XXe siècle, cependant, la technologie des moteurs à réaction commerciaux était arrivée à rivaliser et parfois même à dominer la technologie militaire dans plusieurs domaines de la conception des moteurs. Et, bien que cela ne soit pas immédiatement évident, l’invention du moteur à réaction a eu un effet social beaucoup plus significatif sur le monde par l’aviation commerciale que par son homologue militaire. Les avions commerciaux à réaction ont révolutionné les voyages dans le monde, ouvrant tous les coins du monde non seulement aux riches mais aussi aux citoyens ordinaires de nombreux pays.

Premières expériences

Tout comme George Cayley et John Stringfellow d’Angleterre, Lawrence Hargrave d’Australie, Otto Lilienthal d’Allemagne et d’autres avaient mené des expériences de vol dans les années précédant le succès du flyer Wright de Wilbur et Orville Wright de 1903, il y avait aussi de nombreux pionniers dans le domaine. des moteurs à turbine avant les succès inventifs presque simultanés de Frank Whittle d’Angleterre et de Hans von Ohain d’Allemagne dans les années 30 et 40.

Les premiers expérimentateurs comprenaient l’inventeur Héron d’Alexandrie (vers 50 après JC), avec son aeolipile à vapeur. Vers 1500, Léonard de Vinci a créé une esquisse d’un cric de cheminée qui utilisait des gaz chauds circulant dans une cheminée pour entraîner des pales en éventail qui à leur tour faisaient tourner une broche. L’éolipile et la broche fonctionnaient selon des principes expliqués pour la première fois en 1687 par Isaac Newton, dont les lois du mouvement formaient la base de la théorie moderne de la propulsion. En 1872, l’ingénieur allemand Franz Stolze avait conçu le premier véritable moteur à turbine à gaz.

Aux États-Unis, Sanford A. Moss, un ingénieur de la General Electric Co., a failli inventer un moteur à réaction en 1918 avec son turbosupercompresseur, qui utilisait les gaz chauds de l’échappement du moteur pour entraîner une turbine qui à son tour entraînait une centrifuge. compresseur pour suralimenter le moteur. (L’invention était vitale pour la puissance aérienne américaine pendant la Seconde Guerre mondiale.) Le processus a été poussé plus loin en 1920, lorsque Alan A. Griffith, d’Angleterre, a développé une théorie de la conception des turbines basée sur l’écoulement de gaz au-dessus des profils aérodynamiques plutôt que dans les passages. Griffith a ensuite travaillé pendant de nombreuses années pour Rolls-Royce Ltd.

La Seconde Guerre mondiale

Le moteur à réaction était inhabituel en ce qu’il a été mis en œuvre indépendamment à peu près au même moment dans deux pays qui seraient bientôt de nouveau en guerre. En Grande-Bretagne, un officier de la Royal Air Force, Frank Whittle, a inventé le moteur à turbine à gaz qui propulserait le premier avion à réaction britannique, le Gloster E.28 / 39, qui effectua son premier vol le 15 mai 1941. En Allemagne, Hans Joachim Pabst von Ohain a travaillé sur le problème des moteurs à turbine à gaz sans aucune connaissance des efforts de Whittle. Von Ohain a trouvé le soutien de l’industriel aéronautique Ernst Heinkel, qui cherchait à avoir une capacité de fabrication de moteurs pour compléter sa compagnie aérienne. Les travaux avancèrent rapidement et, le 27 août 1939, le moteur HeS.3B de von Ohain permit à Erich Warsitz de réaliser le premier vol à turboréacteur réussi de l’histoire avec le Heinkel He 178.

Les expérimentateurs américains notables dans la technologie de l’aviation à réaction incluent Nathan Price de Lockheed Corporation, qui a conçu et construit le L-1000, et Vladimir Pavlecki et Art Phelan chez Northrop Aircraft, Inc.

Les premiers revers de la Grande-Bretagne pendant la Seconde Guerre mondiale ont stimulé l’intérêt pour le développement du moteur à réaction, tandis que les succès de l’Allemagne ont conduit ses dirigeants à prendre la décision de reporter tous les développements techniques dans l’armement qui ne pourraient pas être réalisés en un an. Malgré cela, la Junkers Motorenwerke GmbH avait chargé Anselm Franz de développer un moteur à réaction, à partir de 1940. Junkers a mis son moteur en production, et il a propulsé le premier avion de chasse opérationnel de l’histoire, l’Allemand Messerschmitt Me 262.

La Grande-Bretagne et les États-Unis ont également introduit des chasseurs à réaction, le britannique Gloster Meteor effectuant son premier vol le 5 mars 1943. Le premier avion de chasse américain, le Bell P-59A, manquait des performances nécessaires au combat, de sorte que le premier avion à réaction américain opérationnel Le chasseur était le Lockheed P-80A, qui est arrivé trop tard pour le combat pendant la Seconde Guerre mondiale. Cela se révélera cependant inestimable pendant la guerre de Corée, cinq ans plus tard. L’Union soviétique a également mené des expériences avec des moteurs à réaction, y compris l’installation de statoréacteurs, mais celles-ci étaient à petite échelle.

Des avions civils à réaction

Whittle, von Ohain et d’autres ont rencontré une résistance à leurs idées parce que les penseurs conventionnels pensaient que le moteur à réaction produirait trop peu d’énergie et consommerait trop de carburant pour être économiquement pratique. Il n’était généralement pas reconnu qu’à des altitudes plus élevées, le jet produirait plus de puissance avec un rendement énergétique acceptable. Naturellement, même les experts moteurs les plus dévoués n’avaient pas prévu le rythme rapide auquel les performances des moteurs à réaction seraient améliorées.

Il est arrivé que le moteur à réaction soit entré sur la scène de la propulsion à un moment où les moteurs à piston et les hélices conventionnels atteignaient leurs limites physiques. Les hélices rencontraient déjà des vitesses de pointe supersoniques qui détruisaient leur efficacité, et les moteurs étaient devenus si complexes que la puissance supplémentaire dans la plage de 3 000 à 4 000 chevaux dépendait d’un grand nombre de cylindres et d’une suralimentation complexe qui générait des problèmes de fonctionnement et d’entretien.

Avec leur mouvement rotatif continu, les moteurs à réaction étaient mécaniquement plus simples et plus lisses que les pistons alternatifs avec leur martèlement rugueux. Les moteurs à réaction se sont développés rapidement et en 1950 avaient atteint des niveaux de puissance impossibles avec les moteurs à pistons. Les moteurs alternatifs pour avions avaient atteint une limite pratique avec le moteur Pratt & Whitney R-4360 28 cylindres de 3500 chevaux, tandis que certains moteurs à réaction modernes, tels que le General Electric GE90-115, peuvent produire jusqu’à 115000 livres de poussée. . Les moteurs R-4360 ont propulsé la dernière génération de bombardiers à pistons, à savoir le Boeing B-50, qui n’était en service de première ligne que quelques années en tant que bombardier avant d’être relégué à un rôle de ravitailleur (assisté par jet). En revanche, le Boeing 777, qui utilise le moteur GE90-115, a volé pour la première fois en 2003 et restera probablement en service pendant deux décennies ou plus. La poussée et la puissance sont difficiles à assimiler, mais une livre de poussée équivaut à une puissance à 375 miles (600 km) par heure.

Il n’était pas immédiatement évident que le moteur à réaction nécessitait des progrès majeurs dans la conception de la cellule et les installations de soutien. Premièrement, les cellules devaient être beaucoup plus grandes pour transporter les passagers supplémentaires nécessaires pour rendre les avions à réaction économiquement sains. Ils devraient également être beaucoup plus solides pour accueillir le fuselage pressurisé et les nombreuses transitions entre les basses altitudes pour les décollages et les atterrissages et les hautes altitudes pour la croisière. Un autre changement structurel consistait à ramener les ailes pour réduire l’augmentation de la traînée associée à l’approche du vol supersonique. C’était une possibilité élucidée pour la première fois par l’ingénieur allemand Adolph Buseman en 1935 et quelques années plus tard indépendamment par Robert T.Jones au Comité consultatif national américain pour l’aéronautique (NACA). De plus, les aéronefs et les instruments au sol sont devenus beaucoup plus sophistiqués. L’équipement de manutention au sol pour entretenir l’avion a également été considérablement amélioré, tout comme l’infrastructure aéroportuaire pour le ravitaillement, le chargement et le déchargement. La navigation et la surveillance en route ont également été beaucoup améliorées pour faire face à la croissance initiale du trafic des avions, mais ont ensuite dû être remaniées lorsque le nombre de vols a augmenté au point de saturer les capacités de contrôle du trafic aérien.

Il a été reconnu presque dès le début que le coût de construction plus élevé de l’avion de ligne à réaction devrait être amorti par une utilisation intensive. Ce qui n’était pas initialement connu, cependant, était la plus grande longévité qu’auraient les avions de ligne à réaction par rapport à leurs prédécesseurs à moteur à piston. L’amélioration du fonctionnement des moteurs a été la plus spectaculaire, les moteurs à réaction ayant désormais des intervalles entre les révisions qui durent des dizaines de milliers d’heures et la corrosion et la dégradation moléculaire plutôt que l’usure étant le plus gros problème de maintenance.

Bien que les progrès de l’aviation à réaction aient été phénoménaux, l’industrie est confrontée à des risques plus importants que jamais. La croissance des performances s’est accompagnée d’une croissance des coûts et d’une diminution du nombre d’avions requis par les clients civils et militaires. Les avions de ligne commerciaux sont plus rentables que jamais et durent plus longtemps. Et le développement de nouveaux avions coûte des milliards de dollars, ce qui nécessite une croissance continue du trafic passagers pour maintenir les niveaux de production stables ou en hausse.

Les compagnies aériennes se rééquipent

En Grande-Bretagne, la production d’avions commerciaux avancés avait été abandonnée pendant la guerre, tandis que la capacité et l’efficacité accrues de l’industrie américaine permettaient la création des moteurs à pistons longue distance Douglas C-54 (DC-4) et Lockheed C-69. Avion de la constellation. Un comité dirigé par le pionnier de l’aviation et ancien membre du Parlement John Moore-Brabazon a été créé en 1943 pour discuter des perspectives d’après-guerre de relancer l’industrie britannique du transport aérien, et parmi les suggestions figurait une spécification pour un avion postal transatlantique. De Havilland a commencé les études de conception qui ont conduit au premier vol de l’avion de ligne DH 106 Comet le 27 juillet 1949. La Grande-Bretagne avait volé une marche sur le monde, car le Comet de 36 places pouvait voler à 500 miles (800 km) par heure jusqu’à 1 500 miles (2 400 km).

Boeing, Douglas et Lockheed étaient stupéfaits; bien que le Comet ait été considéré comme trop petit et trop court pour les routes aériennes américaines, ils ne pouvaient offrir aucun concurrent de jet. Cependant, la grande avance de la Grande-Bretagne a pris feu lorsque plusieurs comètes se sont écrasées, ce qui a conduit à son retrait du service en 1954. Les derniers accidents ont finalement été attribués à une défaillance structurelle de la cabine sous pression due à la fatigue du métal.

Boeing a fait une grande avancée avec son bombardier révolutionnaire B-47, lancé pour la première fois le 17 décembre 1947. L’avion à six moteurs à voilure en flèche a été acheté en grandes quantités (2032) par l’US Air Force. Cela a donné à Boeing la base technique et financière pour créer le modèle 367-80, un prototype pour le dernier avion de passagers 707 et le pétrolier KC-135. Bien que ce soit un pari énorme pour Boeing, qui pendant de nombreuses années était presque entièrement un fournisseur militaire, le 707 a été un succès commercial après être entré en service en 1958. Douglas a répondu avec son DC-8 d’apparence similaire. Les deux avions étaient plus gros (certaines configurations pouvaient transporter plus de 200 passagers) et plus rapides (plus de 600 miles [965 km] par heure) que le Comet 4 modifié qui a commencé son service sur la route New York-Londres le 4 octobre 1958.

Boeing et Douglas ont rapidement dominé le marché, rendant difficile une entrée ultérieure, le CV-880, de Consolidated Vultee Aircraft Corporation, plus connue sous le nom de Convair, pour prendre pied. Convair avait mis l’accent sur la vitesse plutôt que sur la capacité en passagers, mais le 880 et le 990 amélioré qui l’ont suivi étaient des catastrophes commerciales qui ont presque forcé la société à fermer ses portes.

La Grande-Bretagne a essayé désespérément de reprendre pied sur le marché des avions de ligne, mais a constaté que ses structures de routes du Commonwealth nécessitaient des conceptions d’aéronefs spécialisés qui n’étaient pas compétitifs avec les produits Boeing et Douglas sur le marché mondial. Les Britanniques ont eu leur plus grand succès avec les avions de ligne à turbopropulseurs, dans lesquels la puissance propulsive des moteurs à réaction était transférée à une hélice via une boîte de vitesses. Le plus important d’entre eux était le Vickers Viscount, qui a été construit en plus grand nombre (444) que tout autre avion de ligne britannique. Le Vicomte pouvait transporter de 40 à 65 passagers à une vitesse de croisière de 355 à 365 miles (570 à 590 km) par heure, selon la configuration. Il a été utilisé le plus largement par British European Airways. D’autres avions de ligne britanniques, tels que la British Aircraft Corporation (BAC) One-Eleven, le Vickers VC-10 et le Hawker Siddeley Aviation Trident, ont été produits en nombre relativement restreint et n’ont pas connu de succès commerciaux exceptionnels en raison de la production et du marketing exceptionnels. d’avions de ligne américains équivalents.

La France a réussi avec son premier effort sur un avion de ligne à réaction, en créant le Sud-Est (plus tard Aérospatiale) SE 210 Caravelle, un turboréacteur de moyenne portée destiné principalement au marché de l’Europe continentale. Volé pour la première fois le 27 mai 1955, le Caravelle a réalisé des ventes de 282 avions, et une variante à turboréacteur a été utilisée pour les liaisons intérieures par les compagnies aériennes aux États-Unis – un coup de marketing à l’époque. La Caravelle a été le premier avion de ligne au monde à avoir des moteurs montés à l’arrière, une caractéristique de conception qui a été adoptée pour certaines utilisations par tous les autres grands fabricants.

Aérospatiale s’est associé à British Aerospace pour créer un chef-d’œuvre technologique, le bel avion de ligne Concorde de transport supersonique (SST), dont le premier exemple a volé le 2 mars 1969. Les coûts de développement du Concorde étaient si élevés qu’ils ne pouvaient jamais être récupérés des opérations donc, pour des raisons de prestige national, ils ont simplement été radiés. Le Concorde a volé comme un avion de ligne de prestige sur les routes transatlantiques pour Air France et British Airways PLC, mais son bruit et ses frais d’exploitation ont limité son service. Seuls 14 d’entre eux sont entrés en service, le dernier d’entre eux ayant pris sa retraite en 2003; le Concorde s’est avéré un miracle technique mais une catastrophe économique.

Les avions de ligne à réaction étaient une véritable exigence pour l’Union soviétique en raison de sa vaste étendue de territoire, qui comprenait 10 fuseaux horaires. Le prototype Tupolev Tu-104 a effectué son premier vol le 17 juin 1955, seulement 11 mois après le premier vol du Boeing 367–80 mais 30 mois avant le premier vol d’un 707. Tupolev avait fait un bond en avant en utilisant les composants de le bombardier Tu-16, ajoutant seulement un nouveau fuselage pressurisé de 55 places. Le Tu-104 a bien servi et de manière fiable pendant de nombreuses années, mais n’aurait pas été envisagé pour une utilisation par les compagnies aériennes occidentales en raison de ses coûts d’exploitation élevés. Il a commencé une dynastie d’avions de ligne Tupolev qui continue à ce jour, y compris le premier avion de ligne supersonique de passagers, le Tu-144. Le prototype soviétique SST a effectué son premier vol le 31 décembre 1968 et était si similaire en apparence et en performances au Concorde anglo-français, plus médiatisé, qu’il a été appelé le «Concordski». Le Tu-144 n’a pas réussi et a été retiré du service en juin 1978 après plusieurs accidents mortels, dont un à ses débuts internationaux au Salon du Bourget en 1973.

Les efforts de Tupolev ont été complétés par ceux d’Ilyushin, qui a produit une longue série d’avions à turbopropulseurs et à réaction qui, ces dernières années, ont bénéficié d’un accès aux moteurs occidentaux et à la technologie électronique. Après l’effondrement de l’Union soviétique le 25 décembre 1991, la grande compagnie aérienne soviétique Aeroflot a été démantelée et les anciens pays satellites ont commencé à se tourner vers l’Ouest pour trouver des avions de ligne plus économiques à exploiter. Le résultat a été une réduction considérable du développement et de la production d’avions de ligne russes et une incapacité totale à rivaliser avec les constructeurs d’avions de ligne occidentaux.