Quand les avions imitent le monde vivant


Pour améliorer la performance des avions et réduire la consommation d'énergie, l'industrie aéronautique continue de s'inspirer de la nature : après les oiseaux, la recherche puise dans les mondes marin et végétal.


© Lufthansa
© Lufthansa
La compagnie aérienne allemande Lufthansa a annoncé début février qu'elle allait appliquer d'ici l'été de petits carrés de vernis imitant la peau de requin sur plusieurs surfaces extérieures de deux A340-300, pour un test de deux ans. La peau de requin est connue depuis plus d'un demi-siècle pour son "effet riblet", des micro-rainures à sa surface qui maintiennent l'eau près du corps de l'animal, diminuant la résistance du fluide et améliorant par conséquent l'hydrodynamisme. Cette propriété fascine depuis vint-cinq ans les industries militaire, aérospatiale et aéronautique, mais aussi la construction navale, la filière éolienne et les équipementiers sportifs. Des maillots de bain basés sur ce principe ont entraîné une vague de records en natation en 2008-2009, avant d'être interdits en compétition.
Dans l'aéronautique cependant, l'ancienne technique consistant à coller des films plastiques rainurés sur les parois des appareils avait de "grands inconvénients", souligne Volkmar Stenzel, chercheur à l'institut Fraunhofer de Brême, spécialisé dans la recherche en sciences appliquées. "D'abord ces films étaient lourds, ce qui réduisait les économies de carburant. Ensuite ils étaient difficiles à coller sur des surfaces incurvées, et il fallait les arracher quand les avions étaient repeints tous les quatre-cinq ans, ce qui représentait un coût trop élevé", détaille-t-il. C'est pourquoi l'institut Fraunhofer de Brême a mis au point un vernis à microsillons fixés par rayonnement ultraviolet, en partenariat avec le Centre aérospatial allemand (DLR) et Airbus.

Économie de carburant de 1 %

Avec le test opérationnel chez Lufthansa, cette innovation arrive à son "étape ultime" avant une éventuelle application industrielle, selon Denis Darracq, chef de la recherche et technologie physique du vol chez Airbus. "Les résultats attendus en termes de performance sont bien là. À présent, il s'agit de mesurer l'efficacité au niveau de la durabilité", la résistance des microsillons à l'abrasion et à l'érosion sous l'effet de la pression et du givre, explique M. Darracq. S'il recouvrait entre 40 et 70 % d'un avion, ce vernis permettrait d'économiser environ 1 % de carburant pour un coût de production "marginal", estime l'ingénieur. Soit un bénéfice "énorme" pour une compagnie aérienne, à une époque où les prix du pétrole atteignent des sommets et où les passagers deviennent sensibles à l'impact environnemental du trafic aérien.
"On peut encore beaucoup progresser sur les surfaces. On voit bien que les surfaces du monde vivant qui présentent beaucoup de flexibilité, de rugosité sont très différentes de celles du monde industriel, qui sont les plus lisses", ajoute-t-il. La feuille de lotus, sur laquelle les gouttes d'eau glissent sans adhérer grâce à des microsphères, est un autre exemple de biomimétisme prometteur. Cette vertu autonettoyante est déjà utilisée par exemple dans l'aménagement intérieur de l'A380, pour réduire la consommation d'eau dans les sanitaires et éviter de salir la cabine, facilitant la maintenance. Airbus envisage à présent une application extérieure. "Le dégivrage est un vrai problème pour les avions, avec des coûts importants. S'il existait des surfaces sur lesquelles l'eau n’adhère pas, elle ne gèlerait pas et ça serait un progrès énorme", imagine M. Darracq. L'intérêt grandissant des compagnies aériennes pourrait accélérer la recherche sur les surfaces. "Ces technologies pourront être certainement prêtes à être appliquées dans quelques années", prédit-t-il.

Étienne Balmer

Lundi 18 Février 2013





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