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Avion supersonique

Un avion supersonique est un avion capable de voler plus vite que la vitesse du son (Mach 1).

Un F/A-18C Hornet lors d'un vol supersonique.

La vitesse du son à 15 °C au niveau de la mer est d'environ 340 m/s (soit 1 224 km/h).

Des avions supersoniques ont été développés durant la deuxième moitié du 20e siècle et ont eu principalement des usages scientifiques et militaires. Seuls deux avions civils supersoniques sont entrés en service : le Tupolev Tu-144 et le Concorde. Les avions de chasse sont l'exemple le plus courant d'avion supersonique.

Historique

Avions civils supersoniques passés

  • Concorde, avion franco-britannique mis en service en 1976 et dont les vols se sont arrêtés en 2003 en raison d’une absence de rentabilité et du retentissement de l’accident de Gonesse.
  • Tupolev Tu-144, avion soviétique mis en service en 1975, et retiré du service en 1978 après seulement 102 vols réguliers.

En raison de contraintes sonores (puis sonores et climatiques), les vols supersoniques ont été interdits dans de nombreux pays qui sont aussi des marchés-clé pour l'Industrie aéronautique (c'est notamment le cas aux Etats-Unis depuis 1973, avec une interdiction par la FAA (sauf pour les avions à réaction militaires, et à certaines conditions).

Études de marchés pour de potentiel futurs avions supersoniques

En 2022, le MIT et l'ICCT, soutenus par l'Institut Aspen ont produit une étude de marché pour se secteur des "avions supersoniques" à horizon 2030, sur les potentialités commerciales et les impacts atmosphériques d'un petit avion supersonic à réaction (15 passagers, 140 % de la vitesse du son soit MN 1,4), et d'un avion de ligne (75 personnes, à MN 1,7)[1].
L'étude a conclu que « les contraintes environnementales limiteront fortement le marché supersonique potentiel » : s'il n'existait pas de contraintes environnementales, selon cette étude, il existerait en 2035 un marché de niche : « un marché potentiel pour 130 (petits) à 240 (grands) avions supersoniques (...) fournissant jusqu'à 0,6 % des sièges-kilomètres disponibles cette année-là (2035) »[1]. Mais sous contraintes sonores et climatiques, le marché potentiel 2035 chute de 95 % à 100 % ; pour les petits comme pour les grands avions supersonics. Sauf le cas du scénario économique le plus optimiste, les auteurs prévoient que « les compagnies aériennes ne seront pas en mesure d'exploiter les SST de manière rentable avec des restrictions de vol terrestre ou en utilisant du kérosène électronique ».

  • * Concernant les consommations de carburant : certains fabricants ou compagnies aériennes mettent en avant la possibilité d'utiliser des agrocarburants ou un « kérosène électronique » (c'et à dire produit à partir d'« électricité renouvelable »)[1]. Les SST étudiés devraient brûler 7 à 9 fois plus de carburant par siège-km parcouru que la référence subsonique[1] ;
  • * Concernant les coûts : en combinant les coûts du e-kérosène et la très forte consommation d'énergie de ces avions, la modélisation conclue, à « une multiplication par 25 du coût du carburant par rapport aux avions subsoniques fonctionnant au carburéacteur conventionnel fossile (...) Dans l'ensemble, nous concluons que les considérations environnementales sont susceptibles de limiter fortement les marchés supersoniques dans un avenir prévisible. Un carburant d'aviation à coût soutenable (SAF) sera nécessaire pour qu'un marché supersonique important se développe. »[1] ;
  • * Concernant les émissions de CO2 : selon les modélisations faite pour cette étude, en 2035, « les e-carburants pourraient être produits à parité de coût avec le carburéacteur fossile (Jet A). Les e-carburants peuvent réduire les émissions de CO2 du cycle de vie d'environ 90 % par rapport au Jet A, mais leur utilisation dans les avions supersoniques ne réduirait que modestement (6 à 24 %) le CO2 par siège-kilomètre par rapport aux conceptions subsoniques plus économes en carburant fonctionnant sur le Jet A. »[1], en outre, selon l'étude prospective du MIT/ICCT, pour des raisons de couts des carburants verts, « à court terme, tout avion supersonique développé fonctionnera probablement avec des combustibles fossiles, et non avec du kérosène électronique, (...) dans l'ensemble, nous concluons que les considérations environnementales sont susceptibles de limiter fortement les marchés supersoniques dans un avenir prévisible »[1].
  • * Concernant la pollution sonore : la Nasa et divers chercheurs et institution travaillent à considérablement réduire le « Bang » du mur du son (ex : X-59 Quesst pour "technologie supersonique silencieuse" qui envisage des avions à bec en aiguille et dorés de surfaces de portance et de commande réparties sur un long fuselage de 100 pieds, dont 33 pieds constituenraient le nez de l'avion[2].
  • * Concernant la couche d'ozone : ces avions doivent voler à très haute altitude. Là, leurs émissions peuvent aussi affecter la couche d'Ozone[1]. Selon l'étude prospective MIT/ICCT: « les e-carburants réduisent légèrement la destruction de l'ozone par unité de carburant brûlé (6 à 10 %) ; mais, même le petit nombre d'opérations projetées entraînerait environ 0,16 et 0,76 unités Dobson (DU) d'appauvrissement de la couche d'ozone mondiale, ce qui équivaudrait à jusqu'à 8 % de l'impact total des émissions de chlorofluorocarbures (CFC) à leur apogée »[1] ;

Nouveaux projets

Selon l'International Council on clean transportation, la conception de ces avions se heurte à des limites énergétiques, réglementaires et d'acceptabilité environnementales[3], mais quelques startups travaillent (à horizon 2030) sur de nouveaux projets visant à notamment à diminuer le bruit, les consommations de kérosène et les émissions de gaz à effet de serre, qui sont particulièrement élevés pour le vol supersonic, qui par ailleurs a un coût élevé (Le coût d'un billet pour un "vol de trois heures et demie dans une cabine exiguë et bruyante" était de 6 000 $ à 7 000 $)[1].

Et en 2022, les annonces faites par Gulfstream et Spike Aerospace qui disaient envisager des jets supersoniques privés n'ont pas encore été suivies d'effet[2]. Une autre société américaine préparait un modèle concurrent, l'Aerion, mais le projet a été abandonné en mai 2021 (faute de financement) ;

Néanmoins :

  • Une startup aéronautique américaine (Boom Supersonic) annonce un avion supersonique baptisé Boom Overture qui pourrait transporter 55 passagers sur environ 8.000 km ver 2030[4], avec le lancement début 2023 de la construction d'une usine qui pourrait être opérationnelle avant fin 2024, près de Greensboro, NC et de l'aéroport international de Piedmont Triad[5]. Les moteurs (baptisés Symphony) devraient être conçus par la société Florida Turbine Technologies, et assemblés par GE Additive. Le premier vol commercial est annoncé vers 2029.
  • Une société californienne projette un avion supersonique civil, destiné entre autres à véhiculer le président des États-Unis pour 2030[6] - [7] ;

Avions militaires supersoniques

Liste non exhaustive des différents avions militaires et expérimentaux ayant franchit le mur du son.

Nom Origine Constructeur Premier vol Vitesse (Mach) Rôle Note
North American FJ-2/-3 Fury Drapeau des États-Unis États-Unis North American Aviation Mach 1,010 Chasseur
Convair F-102 Delta Dagger Drapeau des États-Unis États-Unis Convair Mach 1,250 Avion d'interception
McDonnell F-101 Voodoo Drapeau des États-Unis États-Unis McDonnell Aircraft Corporation Mach 1,720 Chasseur
Republic F-105 Thunderchief Drapeau des États-Unis États-Unis Republic Aviation Company Mach 2,080 Chasseur-bombardier
Convair F-106 Delta Dart Drapeau des États-Unis États-Unis Convair Mach 2,300 Avion d'interception
McDonnell Douglas F-4 Phantom II Drapeau des États-Unis États-Unis McDonnell Aircraft Corporation Mach 2,230 Avion multirôle
Northrop F-5 Freedom Fighter Drapeau des États-Unis États-Unis Northtrop Corporation Mach 1,630 Chasseur/Avion d'attaque au sol
Grumman F-14 Tomcat Drapeau des États-Unis États-Unis Grumman Mach 2,340 Chasseur
McDonnell Douglas F-15 Eagle Drapeau des États-Unis États-Unis McDonnell Douglas Mach 2,500 Avion d'interception
General Dynamics F-16 Fighting Falcon Drapeau des États-Unis États-Unis General Dynamics Mach 2,040 Avion multirôle
McDonnell Douglas F/A-18 Hornet Drapeau des États-Unis États-Unis McDonnell Douglas Mach 1,800 Avion multirôle
Boeing F/A-18E/F Super Hornet Drapeau des États-Unis États-Unis McDonnell DouglasBoeing Mach 1,800 Avion multirôle
Lockheed Martin F-22 Raptor Drapeau des États-Unis États-Unis Lockheed Corporation Mach 2,250 Avion d'interception
Lockheed Martin F-35 Lightning II Drapeau des États-Unis États-Unis Lockheed Martin Mach 1,400 Avion multirôle
Vought F-8 Crusader Drapeau des États-Unis États-Unis Vought Aircraft Industries, Incorporated Mach 1,720 Avion d'interception
North American F-100 Super Sabre Drapeau des États-Unis États-Unis North American Aviation Mach 1,300 Chasseur
Lockheed A-12 Oxcart Drapeau des États-Unis États-Unis Lockheed Corporation Mach 3,200 Avion de reconnaissance
Lockheed SR-71 Blackbird Drapeau des États-Unis États-Unis Lockheed Corporation Mach 3,320 Avion de reconnaissance
North American A-5 Vigilante Drapeau des États-Unis États-Unis North American Aviation Mach 2,000 Bombardier/Avion de reconnaissance
General Dynamics F-111 Aardvark Drapeau des États-Unis États-Unis General Dynamics Mach 2,500 Bombardier
Rockwell B-1 Lancer Drapeau des États-Unis États-Unis Rockwell International Mach 1,250 Bombardier stratégique
Bell X-1 Drapeau des États-Unis États-Unis Bell Aircraft Corporation Mach 2,440 Avion-fusée expérimental Avion-fusée, premier appareil à franchir le mur du son.
Bell X-2 Drapeau des États-Unis États-Unis Bell Aircraft Corporation Mach 3,196 Avion expérimental
Douglas X-3 Stiletto Drapeau des États-Unis États-Unis Douglas Aircraft Company Mach 1,208 Avion expérimental Mur du son franchit

en piqué.

North American X-15 Drapeau des États-Unis États-Unis North American Aviation Mach 5,900 Avion-fusée expérimental Aéronef à aile fixe piloté le plus rapide à ce jour.
Martin Marietta X-24 Drapeau des États-Unis États-Unis Martin Marietta Mach 1,600 Avion expérimental
Grumman X-29 Drapeau des États-Unis États-Unis Grumman Mach 1,600 Avion expérimental
Northrop YF-17 Cobra Drapeau des États-Unis États-Unis Northtrop Corporation Mach 2.000 Chasseur (prototype)
Rockwell-MBB X-31 Drapeau des États-Unis États-Unis Drapeau de l'Allemagne Allemagne Rockwell InternationalMesserschmitt-Bölkow-Blohm (M.B.B) Mach 1,280 Avion expérimental
Lockheed Martin X-35 Drapeau des États-Unis États-Unis Lockheed Martin Mach 1,600 Mach 2,200 Prototype du F-35
Northrop YF-23 Drapeau des États-Unis États-Unis Northrop/McDonnell Douglas Mach 2,200 Chasseur (démonstrateur)
Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing Drapeau des États-Unis États-Unis Boeing Mach 1,200 Avion expérimental
Boom XB-1 Drapeau des États-Unis États-Unis Boom Technology (prévu) Mach 2,200 (attendu) Avion expérimental Prototype n'ayant pas encore volé
Mikoyan-Gourevitch MiG-19 Drapeau de l'URSS Union soviétique Mikoyan-Gourevitch Mach 1,350 Chasseur Premier avion supersonique en vol horizontal soviétique
Soukhoï Su-7 Drapeau de l'URSS Union soviétique Soukhoï Mach 1,740 Chasseur-bombardier
Yakovlev Yak-27 Drapeau de l'URSS Union soviétique Yakovlev Mach 1,050 Avion de reconnaissance
Tupolev Tu-128 Drapeau de l'URSS Union soviétique Tupolev Mach 1,800 Chasseur
Mikoyan-Gourevitch MiG-21 Drapeau de l'URSS Union soviétique Mikoyan-Gourevitch Mach 2,050 Chasseur Avion supersonique le plus produit de tous

les temps (plus de 14 000 exemplaires)

Soukhoï Su-9 Drapeau de l'URSS Union soviétique Soukhoï Mach 1,730 Avion d'interception
Mikoyan-Gourevitch MiG-23 Drapeau de l'URSS Union soviétique Mikoyan-Gourevitch Mach 2,300 Chasseur
Soukhoï Su-15 Drapeau de l'URSS Union soviétique Soukhoï Mach 2,100 Avion d'interception
Mikoyan-Gourevitch MiG-25 Drapeau de l'URSS Union soviétique Mikoyan-Gourevitch Mach 3,200 Avion d'interception
Soukhoï Su-17 Drapeau de l'URSS Union soviétique Soukhoï Mach 2,090 Avion d'attaque au sol
Mikoyan-Gourevitch MiG-31 Drapeau de l'URSS Union soviétique Mikoyan-Gourevitch Mach 2,830 Avion d'interception
Mikoyan-Gourevitch MiG-29 Drapeau de l'URSS Union soviétique Mikoyan-Gourevitch Mach 2,300 Chasseur-bombardier
Soukhoï Su-27 Drapeau de l'URSS Union soviétique Soukhoï Mach 2,080 Chasseur
Soukhoï Su-30 Drapeau de l'URSS Union soviétique/Drapeau de la Russie Russie Soukhoï Mach 2,000 Avion multirôle
Soukhoï Su-33 Drapeau de l'URSS Union soviétique/Drapeau de la Russie Russie Soukhoï Mach 1,860 Avion multirôle
Soukhoï Su-35 Drapeau de la Russie Russie Soukhoï Mach 2,350 Avion multirôle
Yakovlev Yak-28 Drapeau de l'URSS Union soviétique Yakovlev Mach 1,090 Bombardier
Soukhoï Su-24 Drapeau de l'URSS Union soviétique Soukhoï Mach 2,180 Bombardier
Tupolev Tu-22 Drapeau de l'URSS Union soviétique Tupolev Mach 1,250 Bombardier
Tupolev Tu-22M Drapeau de l'URSS Union soviétique Tupolev Mach 1.880 Bombardier
Tupolev Tu-160 Drapeau de l'URSS Union soviétique Tupolev Mach 2,100 Bombardier stratégique Avion supersonique le plus lourd (270 tonnes au maximum)
Soukhoï Su-34 Drapeau de la Russie Russie Soukhoï Mach 1.800 Bombardier
Dassault Mystère II Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach Chasseur Mur du son franchit

en piqué.

Dassault Mystère IV Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach Chasseur Mur du son franchit

en piqué.

Dassault Super Mystère B2 Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 1,120 Chasseur
Dassault Mirage III Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 2,200 Chasseur
Dassault Mirage F1 Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 2,200 Avion multirôle
Dassault Super-Étendard Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 1,300 Chasseur/Avion d'attaque au sol
Dassault Mirage 2000 Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 2,200 Chasseur
Dassault Rafale Drapeau de la France France Dassault Aviation Mach 1,800 Avion multirôle
Panavia Tornado Drapeau du Royaume-Uni Royaume-Uni

Drapeau de l'Allemagne Allemagne Drapeau de l'Italie Italie

Consortium Panavia Mach 2,340 Avion d'interception
Panavia Tornado ADV Drapeau du Royaume-Uni Royaume-Uni

Drapeau de l'Allemagne Allemagne Drapeau de l'Italie Italie Drapeau de l'Espagne Espagne

Consortium Panavia Mach 2,200 Avion d'interception
Eurofighter Typhoon Drapeau du Royaume-Uni Royaume-Uni

Drapeau de l'Allemagne Allemagne Drapeau de l'Italie Italie Drapeau de l'Espagne Espagne

Consortium Eurofighter GmbH Mach 2,0 Avion multirôle
Mitsubishi F-1 Drapeau du Japon Japon Mitsubishi Heavy IndustryFuji Heavy Industries Mach 1,370 Avion multirôle
Mitsubishi F-2 Drapeau du Japon Japon Mitsubishi Heavy Industry Mach 1,900 Avion multirôle
KAI T-50 Golden Eagle Drapeau de la Corée du Sud Corée du Sud Korea Aerospace Industries (KAI) Mach 1,400 Avion multirôle
KAI KF-21 Boramae Drapeau de la Corée du Sud Corée du Sud Korea Aerospace Industries (KAI) (prévu) Mach 1,820 Avion multirôle Prototype n'ayant pas encore volé
Saab 35 Draken Drapeau de la Suède Suède Saab Mach 2,000 Chasseur
Saab 37 Viggen Drapeau de la Suède Suède Saab Mach 2,000 Avion multirôle
Saab JAS 39 Gripen Drapeau de la Suède Suède Saab Mach 2,000 Avion multirôle
Dassault Mirage IV Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 2,200 Bombardier stratégique
SEPECAT Jaguar Drapeau de la France France

Drapeau du Royaume-Uni Royaume-Uni

SEPECAT Mach 1,600 Avion d'attaque au sol
Dassault Mirage 4000 Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 2,200 Avion expérimental
Dassault Mirage G Drapeau de la France France AMD-BA (Dassault Aviation) Mach 2,200 Chasseur (prototype)
Nord 1500 Griffon II Drapeau de la France France Nord-Aviation Mach 2,190 Chasseur (prototype)

Bibliographie

  • (en) Bill Gunston, Faster than sound : the story of supersonic flight [« plus rapide que le son : l'histoire du vol supersonique »], Sparkford, (réimpr. 2012) (ISBN 9780857331458 et 0857331450)

Notes et références

  1. Rutherford, D., Eastham, S., Sanz-Morère, I., Kim, J., & Speth, R. (2022). Environmental limits on supersonic aircraft in 2035. International Council on Clean Transportation, Working Paper, 2202-02.
  2. (en-US) Roy Furchgott, « Can Supersonic Air Travel Fly Again? », sur The New York Times, (ISSN 0362-4331, consulté le )
  3. Sebastian D. Eastham, Thibaud Fritz, Inés Sanz-Morère et Prakash Prashanth, « Correction: Impacts of a near-future supersonic aircraft fleet on atmospheric composition and climate », Environmental Science: Atmospheres, vol. 2, no 3,‎ , p. 547–547 (ISSN 2634-3606, DOI 10.1039/d2ea90009b, lire en ligne, consulté le )
  4. Aaron Karp, « Boom CEO sees market for 1,000 supersonic passenger jets by 2035 », Air Transport World, Aviation Week,‎ (lire en ligne)
  5. Fabrice Morlon, « L’usine d’assemblage de l’avion supersonique Overture sort de terre », sur Aerobuzz,
  6. (en) By Maureen O'Hare CNN, « Exclusive look inside the US supersonic presidential jet », sur CNN (consulté le )
  7. Jérémy Joly, « Une version supersonique d’Air Force One lancée en 2025 ? », sur Capital.fr, (consulté le )

Articles connexes

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