Le projet SKYLON

[Geb]

Bonsoir,

Les nouvelles toutes fraîches du mois de septembre 2011. Extrait :

Pre-cooler Heat Exchanger Programme Update
The pre-cooler test programme is progressing well and the technical specifications for the high performance heat exchanger modules are being met in our prototype production facility.

A number of manufacturing obstacles have been encountered, however, and, as a result, the testing of a full pre-cooler heat exchanger is running approximately three months behind our ambitions.

As there was highly successful early progress, the programme remains on track to meet the contractual requirements of the European Space Agency due in April 2012.

Le programme de test à trois mois de retard, dû à des problèmes de manufacture de l'échangeur, mais les performances attendues sont atteintes. J'imagine que pas mal d'articles vont fleurir sur la toile dans les jours qui viennent, pour commenter la nouvelle. Apparemment, un contrat stipule que le résultat des tests doit être présenté à l'ESA en avril 2012.

Cordialement.
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[Geb]

Bonsoir,

Je me suis intéressé ces derniers temps aux projets d'observatoires spatiaux pour la recherche d'exoterres. Le plus ambitieux était le projet Darwin, une constellation de 6 télescopes spatiaux de 3 mètres de diamètre, qui étaient censé coûter 2 milliards d'euros avant son abandon en 2007. Le Skylon pourrait permettre de satelliser à peu de frais un projet beaucoup plus ambitieux : l'hypertélescope de Labeyrie.

Ce dernier serait constitué, tout comme le projet Darwin, d'une constellation de télescopes spatiaux de 3 mètres de diamètre. Cependant, la constellation formerait une sphère dans le milieu interplanétaire et compterait non pas 6, mais 150 télescopes ! Avec cet hypertélescope, il serait théoriquement possible de discerner de grandes formations (continents, océans, couverture nuageuse) par imagerie directe d'une exoplanète de la taille de la Terre, jusqu'à 3 parsecs de distance (~10 années-lumière).

Le Hubble Space Telescope (HST), avant l'opération de correction de son optique défectueuse, avait déjà coûté à la NASA 2,1 milliards de dollars de 1990. Celui-ci arbore un miroir de 2,4 mètres de diamètre. La somme mentionnée équivaudrait aujourd'hui à 3,55 milliards de dollars de 2011, ou 2,58 milliards d'euros au taux de change actuel. Cela reste bien supérieur à son successeur potentiel, le James Webb Space Telescope (JWST), dont la surface du miroir primaire serait plus de 7 fois supérieure, pour "seulement" 6,5 milliards de dollars jusqu'ici.

Au prix au m² équivalent-HST, le coût de 150 miroirs de 3 mètres de diamètre équivaudrait à :

(3/2,4)² x 3,55 x 150 = 832,0 milliards de dollars, ou 604,7 milliards d'euros.

Au prix au m² équivalent-JWST, le coût équivaudrait à :

(3/6,5)² x 6,5 x 150 = 207,7 milliards de dollars, ou 150,9 milliards d'euros.

Cette dernière estimation implique que la construction seule (sans la mise en orbite) des 150 télescopes coûterait vraisemblablement autant que le programme Apollo.

Mais je pense que il serait plus intéressant de dépenser cette somme pour s'offrir un hypertélescope que pour s'offrir un voyage habité vers Mars, si le Skylon est une réalité d'ici 10 ans. Si tel est le cas, des étages Fluyt, pouvant transporter 15 tonnes de charge utile, pourraient permettre de disposer les 150 télescopes de 3 mètres (Hubble pèse 11 tonnes) avec un coût de 11,7 milliards de dollars supplémentaires. En effet, il faudrait 4,2 vols pour assembler un étage Fluyt et le remplir de carburant, et un vol supplémentaire pour la charge utile. Avec un coût de mise en orbite de 1000 dollars/kg, cela donnerait :

150 x 5,2 x 1000 x 15000 = 11,7 milliards de dollars, ou 8,5 milliards d'euros.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

Ce dernier serait constitué, tout comme le projet Darwin, d'une constellation de télescopes spatiaux de 3 mètres de diamètre. Cependant, la constellation formerait une sphère dans le milieu interplanétaire et compterait non pas 6, mais 150 télescopes !

Ça ferait une sacrée distance entre les télescopes pour un interféromètre !

Mais je pense que il serait plus intéressant de dépenser cette somme pour s'offrir un hypertélescope que pour s'offrir un voyage habité vers Mars

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ND

[Geb]

Bonsoir,

D'après ce site internet :

Reading Astronomical Society

Alan Bond devrait donner une conférence le 21 avril 2012 à propos du Skylon à Early, situé dans l'agglomération de la ville de Reading (230.000 habitants) dans le comté de Berkshire au Royaume-Uni, à deux pas de l'Université locale.

Le mois d'avril 2012 est aussi le moment où le contrat entre Reaction Engines Limited et l'ESA stipule qu'un rapport complet des résultats des tests de l'échangeur de chaleur doivent être communiqués.

Reaction Engines pense pouvoir terminer ces tests pour le mois de décembre de cette année. Aussi, l'ESA prévoit un Conseil au niveau ministériel pour février 2012, et il y a de fortes chances qu'Alan Bond soit invité à défendre son projet comme il l'avait fait pour un autre Conseil de l'ESA au début des années 1990.

Cordialement.

[Geb]

Bonsoir,

Les nouvelles du mois d'octobre 2011 sont disponibles sur le site de Reaction Engines Limited :

News Update - October 2011

On y relate la tenue du Congrès annuel de la Fédération Astronautique Internationale début octobre (que l'on a déjà évoqué dans cette discussion), où Reaction Engines Limited a présenté 2 papiers : un sur les progrès du programme Sabre/Skylon proprement dit, l'autre sur la possibilité d'utiliser le Skylon, le Fluyt Stage et des stations orbitales de type modulaire (sur le modèle du "Lego"), pour maintenir une infrastructure en orbite autour et à la surface de la Lune.

Aussi, on évoque le test d'une chambre de combustion émettant moins d'oxydes d'azote qu'une chambre de combustion conventionnelle, qui est envisagée pour le projet d'avion hypersonique A2 :

Low Nitric Oxide (NOx) Combustor Trials Begin

As part of the EU-funded LAPCAT project, Reaction Engines is investigating the issue of very high levels of NOx being generated by the A2 when a conventional combustion chamber is used on its Scimitar engine. Testing has commenced on a combustor engine designed to reduce NOx emissions which would directly affect the troposphere.

Alan Bond avait déjà évoqué par le passé de sérieuses réserves quant à l'émission d'oxyde d'azote du moteur SCIMITAR censé propulsé l'A2.

Pour preuve, l'extrait d'une interview très révélatrice du 29 mars 2008 :

Hydrogen considered as a fuel for air transport

Naomi Fowler: [...] It would fly at the height of the ozone layer?

Richard Varvill: Yes. It flies at 25 to 28 kilometres altitude which unfortunately is smack bang in the middle of the ozone layer and that's potentially a very, very serious drawback. Unfortunately, from an engineering perspective there's not a very great deal we can do about it, we can't change the altitude drastically and get out of the ozone layer. However, what we're not sure of yet is whether the exhaust of the aeroplane is likely to damage the ozone layer. Being liquid hydrogen fuel, it generates predominantly water vapour in the exhaust and no one to my knowledge knows whether that is likely to damage the ozone or not.

Naomi Fowler: No one knows either how much more harmful the nitrogen oxides it gives off are at such high altitude. Alan Bond again.

Alan Bond: Over the next four years particularly we're going to be looking very, very closely at some of the harmful combustion products from the engine, also very closely at what it means to deposit contrail into the region of the ozone layer. My own personal view is that if those questions are not answered satisfactorily, it may not only be the end of the A2 but could be the end of all dreams of hypersonic transport full stop. If A2 proved not to be an environmentally friendly vehicle I think we wouldn't hesitate to actually shelve it at the end.

Si l'A2 représentait en définitive un danger pour la couche d'ozone, Alan Bond se disait donc près à mettre fin au projet purement et simplement.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

Malgré mon mauvais esprit à l’égard de RE je n’avais pas pensé à ce problème de NOx. Je suppose que la température du moteur SCIMITAR doit être significativement plus élevée que dans un réacteur standard.
Mais je n’ai pas trop peur pour la couche d’ozone de la part de l’A2 car je ne crois pas qu’il volera un jour.

Si l'A2 représentait en définitive un danger pour la couche d'ozone, Alan Bond se disait donc près à mettre fin au projet purement et simplement.

C’est courageux !

Quant au Skylon ça ne concerne que la phase aérobie du vol. Quand il vole sur ses réserves d’O2 il ne doit pas émettre de NOx, sauf erreur de ma part. Mais il est vrai que s’il doit y avoir des navettes qui font des allers-retours en orbite il y aura accumulation.

ND

[Saint-Sandouz]

J’oubliais la question de l’hydrogène comme carburant dans les transports.
C’est le carburant idéal : plein d’énergie, propre sur lui à la fois par ses émissions (H20) et en cas de rejet d’H2 dans l’atmosphère, pas trop dangereux si rejeté, inodore… à condition de faire abstraction des problèmes de stockage et de transport.
À moins qu’un professeur Tournesol trouve la solution. Je parie que les bureaux d’étude de boites comme l’Air Liquide doivent bosser à mort sur ce problème. Celle qui trouvera sera maitre du monde !

Je l’ai déjà dit : je ne vois pas dans l’immédiat les aéroports envisager de s’équiper de station d’H2. Est-ce qu’il y a eu des sondages de fait auprès des gestionnaires ?

ND

[Geb]

Bonjour,

Je suppose que la température du moteur SCIMITAR doit être significativement plus élevée que dans un réacteur standard.

Si je me fie au schéma en page 7 de ce pdf : The Scimitar Pre-cooled Mach 5 Engine

À Mach 5, l'air arrive dans l'entrée d'air à 1320 K. Dans le SCIMITAR, le point le plus chaud du moteur, l'échangeur de chaleur baptisé HX3 est à 999 K. À la sortie du precooler, l'air n'est refroidie qu'à 635 K, contre ~140 K dans le cas du precooler du SABRE. D'ailleurs le precooler du SABRE doit échanger 400 MW et pèse 1250 kg (320 kW/kg), tandis que le precooler du SCIMITAR pèse 940 kg et doit échanger 110 kW/kg. En sortie de chambre de combustion les gaz seraient à 2627 K.

Je pense qu'on peut comparer l'environnement du SCIMITAR à celui du J58 du SR-71. Quelques infos ici :

Lockheed SR-71A Blackbird

The complex Pratt and Whitney J58 engines are very unique. Inlet temperatures can reach 1100 degrees C. and require astralloy discs in the turbine sections to withstand the heat. The combustion exhaust temperature reaches 3200 degrees F.

Donc, 3200 degrés Farhenheit, c'est plus ou moins 2033 Kelvins. Une température certes sensiblement inférieure à celle du SCIMITAR. À mon avis, le problème n'est pas tant que l'A2 libérerait des Nox, mais qu'il le ferait précisément et quasi exclusivement (d'après son plan de vol) en plein milieu de la couche d'ozone.

Cordialement.

[Geb]

Mais je n’ai pas trop peur pour la couche d’ozone de la part de l’A2 car je ne crois pas qu’il volera un jour.

Peut-être... Là où Reaction Engines ne se trompe pas en affirmant qu'il est bien plus difficile de concevoir l'A2 plutôt que le Skylon, c'est que le SCIMITAR est censé fonctionner 18000 heures avant d'être remplacé, contre 50 heures pour le SABRE. Aussi, l'A2 sera (heureusement) contraint à des contraintes de fiabilité et de sécurité beaucoup plus drastiques que le Skylon.

Lorsqu'il se déplace entre 25 et 28 kilomètres d'altitude à sa vitesse de croisière (Mach 5), soit 5400 km/h à cette altitude, sa consommation spécifique de carburant rapportée à la poussée (thrust specific fuel consumption) est de 10,42 g/(kN.s). Par comparaison, pour le Concorde à Mach 2 et sans post-combustion, la valeur correspondante est de 33,82 g/(kN.s) et celle du SR-71 à Mach 3,2 avec post-combustion est de 53,77 g/(kN.s). Afin d'être relativement complet, la valeur correspondante pour le Tupolev 144 est de 51,7 g/(kN.s) à Mach 2 avec post-combustion (pour le moteur NK-144). Voir ici (en page 25).

La consommation spécifique de carburant rapportée à la poussée (thrust specific fuel consumption) généralement utilisée pour comparer les avions varie plus ou moins inversement avec la vitesse. Il serait donc préférable d'utiliser la consommation de carburant par kilomètre pour comparer des avions se déplaçant à des vitesses très différentes. Malheureusement, je ne dispose pas de telles données.

Cependant, lorsqu'il se déplace à 5,9 kilomètres d'altitude et Mach 0,9, soit 1025 km/h à cette altitude, sa consommation spécifique de carburant rapportée à la poussée est de 24,45 g/(kN.s). Pour comparaison, la consommation spécifique du Boeing 747-400 est de 17,10 g/(kN.s) à 10,7 kilomètres d'altitude et Mach 0,85 (soit 908 km/h à cette altitude).

Cependant, il faut aussi tenir compte du rapport portance/traînée qui pour le Boeing 747-400 est de 17 à Mach 0,9, tandis que celui de l'A2 serait de 11 à Mach 0,9. À Mach 5, le rapport portance/traînée est encore de 5,9, tandis que celui du Concorde en phase d'atterrissage n'était que de 4,35.

En matière de bruit, il serait de 101,9 décibels à 450 mètres. Je ne dispose malheureusement pas de données pour comparer cette valeur théorique avec des avions existants. Alan Bond déclare ici :

"We’re looking at a 4:1 bypass ratio and a subsonic exhaust speed for takeoff"

Ce qui n'est pas terrible comme valeur, mais c'est tout de même quasi autant que le tout nouveau Superjet 100 de Sukhoi avec un bypass de 4,43:1.

Le moteur est donc a priori performant, le principal problème serait non pas l'envergure de l'avion, de seulement 41 mètres, mais bien évidemment sa longueur phénoménale : 139 mètres. Malgré cela, l'A2 n'emporterait que 198 tonnes de carburant hydrogène pour un poids au décollage de seulement 400 tonnes avec 300 passagers et leurs bagages. En effet, Alan Bond aime rappeler qu'il faut penser au Skylon et plus encore à l'A2 comme à un dirigeable, étant donné la faible densité de l'hydrogène liquide. (68 kg/m³ dans le cas de l'A2).

D'ailleurs la charge maximale au décollage de l'A380 est de 569 tonnes pour 845 m² de surface alaire, tandis que l'A2 aurait une masse au décollage de 400 tonnes pour 900 m² de surface alaire. Cela se traduirait par une charge alaire de seulement 444,4 kg/m² contre 673,4 kg/m² pour l'A380. D'ailleurs l'A2 devrait parcourir, en passant par le pôle Nord et le détroit de Béring, environ 18700 kilomètres, là où l'A380 parcoure 15400 kilomètres maximum. En outre, l'A2 disposerait encore d'une réserve de 5000 kilomètres à Mach 0,9 une fois arrivé à destination.

Ce que j'en dis, c'est que ce projet est bien plus réaliste que le projet ZEHST d'EADS. Je dirais même que l'A2 est le projet le plus réaliste d'hypersonique civil que j'ai vu jusqu'à présent.

Cordialement.

[Geb]

Je l’ai déjà dit : je ne vois pas dans l’immédiat les aéroports envisager de s’équiper de station d’H2.

En 2006, Reaction Engines Limited estimait le prix de l'aller simple Bruxelles-Sydney à 3940 €. Tout cela en ajoutant sur la page de leur site web consacrée à l'A2 :

http://www.reactionengines.co.uk/lapcat.html

This estimate assumes hydrogen fuel derived from water electrolysis whereas the ticket price would roughly halve if the hydrogen is produced by steam reforming.

J'ignore quel est le coût de l'hydrogène obtenue par électrolyse par rapport à l'hydrogène obtenue par reformage catalytique du méthane en présence de vapeur d'eau. Mais cela traduit bien l'importance des questions de production, de transport et de stockage de l’hydrogène de façon sûre, économique et surtout écologique.

Dans les conditions actuelles cela semble complètement abberrant de penser à des voyages transcontinentaux à Mach 5, mais si le Polywell apportait une solution viable à l'approvisionnement en hydrogène dans les années 2020, c'est clairement dans un autre paradigme qu'il nous faudrait envisager les vols hypersoniques ainsi que notre rapport à la consommation d'énergie en général...

Cordialement.

[Geb]

Quant au Skylon ça ne concerne que la phase aérobie du vol. Quand il vole sur ses réserves d’O2 il ne doit pas émettre de NOx, sauf erreur de ma part. Mais il est vrai que s’il doit y avoir des navettes qui font des allers-retours en orbite il y aura accumulation.

La question de l'influence d'un trafic important de lanceurs orbitaux sur l'atmosphère terrestre n'est pas nouvelle. Lors du lancement de Skylab, les mesures ont révélé une influence délétère des gaz d'échappement de Saturn V sur le contenu de la couche F2 de l'ionosphère (la plus dense en électrons).

J'ai trouvé par exemple ce papier, daté de février 1980, sur le site du Département américain de l'Énergie :

Effects of rocket exhaust products in the thermosphere and ionsphere

Voilà l'abstract :

This paper reviews the current state of understanding of the problem of ionospheric F-layer depletions produced by chemical effects of the exhaust gases from large rockets, with particular emphasis on the Heavy Lift Launch Vehicles (HLLV) proposed for use in the construction of solar power satellites. The currently planned HLLV flight profile calls for main second-stage propulsion confined to altitudes below 124 km, and a brief orbit circularization maneuver at apogee. The second stage engines deposit 9 x 10³¹ H₂O and H₂ molecules between 74 and 124 km. Model computations show that they diffuse gradually into the ionospheric F region, where they lead to weak but widespread and persistent depletions of ionization and continuous production of H atoms. The orbit circularization burn deposits 9 x 10²⁹ exhaust molecules at about 480-km altitude. These react rapidly with the F2 region O⁺ ions, leading to a substantial (factor-of-three) reduction in plasma density, which extends over a 1000- by 2000-km region and persists for four to five hours. For purposes of computer model verification, a computation is included representing the Skylab I launch, for which observational data exist. The computations and data are compared, and the computer model is described.

A priori, même la présence d'eau ou d'hydrogène pourrait se révélée délétère dans la haute atmosphère. Alan Bond a raison de dire qu'il faut étudier minutieusement ce point, à la fois pour l'A2 et le Skylon d'ailleurs.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

À ma connaissance la production de NOx est fonction de la température dans la chambre de combustion. Un moteur fusée, forcément à haute température, qui est aérobie ne peut qu’en rejeter énormément.

Au vu des représentations d’artiste fournies à l’époque par RE j’avais estimé la longueur de l’A2 au double d’un A380. Il n’est finalement « que » ~70% plus long.
Pour définir les spécifications de l’A380, Airbus a étudié l’aire maximum admissible sur les aéroports internationaux. Ceux-ci s’étaient adaptés au 747 plus une marge de sécurité, ce qui donne un carré de 80 x 80 m. L’A380 rentre au chausse-pied partout, moyennant des modifications mineures sur certains aéroports. Ça n’a pas empêché l’un d’eux de percuter un bâtiment avec le bout de l’aile.
Les aéroports arrivent à saturation partout et sur tous les plans, en particulier en terme d’espace. En général ils ne peuvent plus s’étendre du fait d’une urbanisation massive de leur voisinage et autres contraintes. Avec ses 139 m l’A2 ne peut se garer nulle part. Où caser la centrale à H2 et le point de ravitaillement puisqu’il me parait hors de question d’utiliser le système d’hydrant existant.
Naturellement il y a aussi la longueur de piste nécessaire. Quelle est-elle ?

À supposer que quelques aéroports sur quelques destinations adaptent des terminaux pouvant accueillir l’A2 et installent une centrale à H2, il faut encore que d’autres sur la route en fassent autant pour les cas d’urgence. Imagine un A2 forcé d’atterrir sur un aéroport (même grand : Rome, Madrid, par exemple) sans ravitaillement en H2.

Est-ce que RE a fait le même travail de prospection qu’Airbus pour savoir quels aéroports pourraient accueillir l’A2 et à faire les investissements nécessaires, sachant que le marché est restreint ?

ND

[Geb]

Bonsoir,

Naturellement il y a aussi la longueur de piste nécessaire. Quelle est-elle ?

L'A380 a besoin de 3441 mètres pour décoller et 3350 mètres pour stopper à l'atterrissage.

On apprend ici :

The Scimitar Precooled Mach 5 Engine

La poussée au décollage du SCIMITAR est estimée ici à 372254 Newtons et la vitesse à atteindre pour décoller est estimée à Mach 0.329, soit 403 km/h. En outre, l'A2 possède 4 propulseurs, soit une poussée au décollage de 1489 kN.

L'A380 est également un quadrimoteur avec une poussée au décollage de 1208 kN. Comme je l'ai écrit précédemment, la masse maximale au décollage de l'A380 est de 569 tonnes (d'après la version anglophone de Wikipedia), contre 400 tonnes pour l'A2.

En résumé, l'A2 au décollage pèse 70% de la masse de l'A380 pour une poussée 23 % supérieure. Je ne suis pas parvenu à trouver la vitesse de l'A380, ni le rapport portance/traînée au décollage. J'imagine toutefois que l'A380 a un rapport portance/traînée supérieur et donc une vitesse au décollage un peu inférieure à celle de l'A2.

Tout ce qu'on peut supposer avec ces quelques données, c'est qu'il paraît vraisemblable que l'A2 décolle sur une piste de moins de 4 kilomètres.

En ce qui concerne l’accueil que lui réserveraient les aéroports existant, il faut être plus précis sur le business plan de Reaction Engines Limited.

Un certain Johan Steelant de l'ESTEC (Agence Spatiale Européenne) a rendu un rapport à l'Organisation de l'OTAN pour la Recherche et la Technologie disponible ici :

LAPCAT: High-Speed Propulsion Technology

De la page 17 à 19, quelques routes que l'on verrait l'A2 emprunter :

- Bruxelles-Sydney via le détroit de Béring,
- Bruxelles-Beijing via Nome (en Alaska) et Tokyo,
- Los Angeles-Sydney,
- Los Angeles-Delhi via Singapour.
- …

The Scimitar engine analysis suggests that it can produce efficient supersonic and subsonic flight and meet the anticipated noise regulations for normal airport operation.

An important side result is the critical role of environmental impacts, specifically NOx, contrails and Ozone damage. These may prove to be one of the most significant potential obstacles to scheduled hypersonic civil aviation and a literature search showed that they played a large part in the USA’s decision in the early 1970s not to pursue a Concorde-like aircraft at that time. The Scimitar engine as configured in the current design would be unacceptable for its NOx production although some options exist for reducing the NOx at a performance penalty. Future studies need to include these problem at the outset to avoid naïve results and the expenditure of considerable resources on studying projects which are ultimately not viable. The studies in this area are complete for the current project.

The A2 vehicle should carry about 148,000 passengers per year assuming 2 flights per day, 90% availability and 75% load factor. This implies an average one way ticket price to Australia of 3940€ in 2006 prices. This compares with a current Business class ticket of around 4060€ and First class ticket of 5075€. Therefore in principle the A2 vehicle could capture all of the current business and first class traffic due to the greatly reduced journey time of 4.5 hours compared to the current 22 hours (assuming subsonic carriers do not drop their prices in competition). The ticket prices would roughly halve (2000€) if the hydrogen is produced by steam reforming.

Entre autre infos intéressantes, on apprend également que la cabine logeant les 300 passagers mesure environ 32 mètres de long. Et que le vol est séparé par 2,8 heures en vitesse de croisière (Mach 5 à 25400 m d'altitude) et 2 phases identiques de 50 minutes pour l'accélération et la décélération. Le reste étant composé des courts passages à Mach 0,9 pendant le survol des zones continentales.

Deux choses : des États ne se sont jamais privé de raser des quartiers historiques pour construire des stades ou de couler des régions entières sous le bassin de retenue d'un barrage. Plus proche de chez moi, on rase bien tout un quartier pour construire une gare TGV. À mon avis ce n'est pas près de s'arrêter et si des compagnies sont intéressées à offrir des voyages hypersoniques à certains de leurs clients, Alan Bond a été clair à ce sujet : l'A2 sera développé si le monde le veut (hors contraintes environnementales).

Moi tout ce que je vois, c'est qu'en produisant plus d'échangeurs, REL pourrait éventuellement réduire les coûts et peut-être par la même, (encore un peu plus) le coût d'accès à l'espace.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

On risque de tomber dans le hors charte mais dans tout ça je ne vois rien qui ressemble à une étude de marché.
Sachant que le survol des terres, y compris les eaux territoriales (1), est interdit en supersonique, il me semble que les lignes les plus intéressantes seraient l’Atlantique, comme pour le Concorde, et le Pacifique. Au doigt mouillé, je ne dirais pas que le Bruxelles Sydney ait des chances d’être vraiment lucratif.
Comme il est à ma connaissance impossible de fabriquer une aile optimisée à la fois pour le supersonique et pour le subsonique, le survol des terres est donc extrêmes pénalisant. Par conséquent les destinations comme Berlin, Varsovie, Rome, Chicago, etc. sont exclues, comme ça a été le cas pour Concorde. Durant son développement ses promoteurs ne se doutaient pas qu’il y aurait cette interdiction. Quand elle est arrivée ça a été une douche froide et cela a été mis sur le compte du protectionnisme américain.

des États ne se sont jamais privé de raser des quartiers historiques pour construire des stades ou de couler des régions entières sous le bassin de retenue d'un barrage. Plus proche de chez moi, on rase bien tout un quartier pour construire une gare TGV.

Ce n’est pas parce Pierre a fait pipi sur le mur que ça donne à Paul d’en faire autant.

ND

1) Est-ce que le survol du détroit de Béring ne nécessiterait pas une dérogation ?

[Geb]

On risque de tomber dans le hors charte mais dans tout ça je ne vois rien qui ressemble à une étude de marché.

Ce que j'en dis, c'est qu'il faut s'intéresser au business plan de REL, pas que ce pdf était un business plan (à ma connaissance l'ESTEC n'est pas experte dans le domaine). Ce que ce pdf nous permettait en revanche, c'est de nous intéresser aux trajets potentiels, qui eux figureraient vraisemblablement dans un véritable business plan.

Le concept (même si rien ne dit qu'il soit développé un jour) de l'A2, comparé avec d'autres projets concurrents, est intéressant à plus d'un titre. Le problème de l'A2 ce ne serait ni le poids de l'avion, ni la consommation de carburant, ni le bruit, ni la taille de la piste au décollage. Des problèmes il y en a trois : le coût de l'hydrogène (à la fois économique et écologique), la nocivité des gaz d'échappement et les 139 mètres de longueur.

Cependant, la question de l'hydrogène ne concerne pas uniquement l'A2, mais les transports en général. Si on parvient à développer des méthodes sûres, économiques et écologiques de production, de transport et de stockage, ce serait une révolution pour le secteur des transports, avec ou sans avions hypersoniques.

De la même manière, le problème des gaz d'échappement (hydrogène, oxygène, vapeur d'eau, NOx...) n'est pas spécifique à l'A2, mais à tous les avions lorsqu'ils se déplaçent dans la couche d'ozone.

Il y apparemment un paramètre dont Reaction Engines Limited parle souvent au sujet de l'A2, c'est le rapport entre le diamètre du fuselage (7,5 mètres) et la longueur de l'avion (139 mètres). Si ce rapport est diminué, les performances de vol ne sont plus du tout les mêmes.

De plus, Alan Bond voyait comme un impératif d'installer une capacité d'au moins 300 sièges dans la cabine (par souci de rentabilité économique). Il me semble que c'est ce qu'on avait souhaité pour le Concorde à une certaine époque, afin de le rendre plus rentable. Hors, pour installer 300 personnes dans une cabine la moins longue possible, il faut augmenter le diamètre (pour mettre plus de sièges de front), qui lui-même doit rester le plus étroit possible. Donc, si une version plus courte de l'avion devait assurer des vols transatlantiques, elle ne pourrait le faire qu'avec moins de 300 passagers, ce qui menace la rentabilité de l'exploitation commerciale de l'avion. En conclusion, les trajets les plus longs sont aussi les plus que souhaitables dans le cas de l'A2.

En outre, l'A2 a besoin de 1250 kilomètres (estimation personnelle) et de 50 minutes (lien figurant dans mon post précédent) pour accélérer. La distance et le temps de décélération serait sans doute un peu moins important étant donné la résistance de l 'air. Quoiqu'il en soit, étant donné que le trajet Paris – New-York est d'environ 5850 kilomètres, l'A2 ne serait en vitesse de croisière que pendant 37 minutes et le trajet durerait environ 137 minutes contre 206 minutes à peine pour le Concorde (dont 120 minutes en vitesse de croisière).

Ce n’est pas parce Pierre a fait pipi sur le mur que ça donne à Paul d’en faire autant.

J'aimerais sincèrement que ce soit le cas.

Cordialement.

[Geb]

Maintenant, à propos du problème central du manque de destinations potentielles, et pour en revenir (un peu) au Skylon...

On peut espérer, si le Skylon est développé, que ce type de moteur profondément refroidi (deeply-cooled engine) soit constamment amélioré.

Un des points qui est beaucoup discuté, c'est la réduction de l'épaisseur des tubes du pré-refroidisseur (precooler) du moteur, de 40 µm en général dans le cas du SABRE. L'Isp maximale théorique (à entropie constante) du SABRE 3 était de 5145 secondes à Mach 5. L'Isp théorique espérée dans les faits à Mach 5 (toujours pour l'ancienne version du SABRE) était de 1838 secondes. Je tiens à signaler que cette dernière valeur est peu ou proue équivalente à l'Isp du J-58 du SR-71 à Mach 3,2.

Il y a donc un peu de place pour l'amélioration. On peut espérer la même chose pour le moteur SCIMITAR, utilisant la même technologie de base, de l'A2.

Cela dit, diminuer la consommation de carburant serait peut-être délétère (paradoxalement) pour l'A2 ET le Skylon (mais pour des raisons parfois différentes). Le principal problème de l'A2 ce serait le fait que la stabilité de l'ensemble serait plus difficile. La charge utile (la cabine passagers) devant rester identique et le reste de l'appareil pesant moins lourd, il y aurait "plus de jeu" du centre de gravité, ce qui diminuerait la stabilité de l'appareil.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

Le concept (même si rien ne dit qu'il soit développé un jour) de l'A2, comparé avec d'autres projets concurrents, est intéressant à plus d'un titre. Le problème de l'A2 ce ne serait ni le poids de l'avion, ni la consommation de carburant, ni le bruit, ni la taille de la piste au décollage. Des problèmes il y en a trois : le coût de l'hydrogène (à la fois économique et écologique), la nocivité des gaz d'échappement et les 139 mètres de longueur.

Si l’A2 pèse dans les 400 tonnes (si ce n’est pas trop optimiste) il reste dans les clous… sauf qu’il lui faudra plus de roues à son train d’atterrissage.
Le cout de l’hydrogène risque d’être pénalisant mais il y reste aussi et surtout le problème de trouver une pompe sur les aéroports.
Hormis les NOx, les gaz d’échappement, H2O, ne sont pas nocifs. Vu que c’est un moteur aérobie de type fusée je suis pas sûr qu’on puisse remédier au problème des NOx. Avec le refroidisseur d’air est-ce qu’il ne serait pas possible de pousser le concept pour effectuer une distillation afin de séparer l’oxygène ?
Pour la longueur, alors que l’A380 rentre au chausse-pied dans le fameux carré de 80 m l’A2 sort carrément du cadre de l’épure. Du coup le problème de loger 300 personnes et les réservoirs d’H2 dans un fuselage le plus fin possible, tout en restant en dessous des 80 m de longueur, est sans solution, à moins en effet de trouver une méthode alternative de stockage sous un faible volume. J’ai lu quelque part qu’il y aurait une piste avec les nano-tubes de carbone.

En ce qui concerne le Concorde, je ne crois pas qu’il ait été question d’installer 300 sièges. Ce n’était pas à leur portée à l’époque. Le projet initial de Sud-Aviation était de la taille de la Caravelle et s’appelait d’ailleurs Super Caravelle.
Le SST américain, en particulier le projet de Boeing, le 2707, devait avoir 300 places, mais ils se sont rendus compte que c’était infaisable et ils ont diminué sa taille en cours de développement. Ce n’est d’ailleurs pas la seule chose qu’ils aient diminué avant que le projet soit enterré.

Ces projets étaient trop ambitieux non seulement pour les technologies de l’époque mais probablement pour celles de toutes les époques si l’on veut en faire quelque chose de rentable. Le Concorde a été porté, au moins du côté français, par une volonté politique de prestige totalement aveugle aux basses questions économiques. Le SST a démarré un peu de la même manière (en même temps que le projet Apollo) : 300 places, Mach 3, ailes à géométrie variable, construction en titane, autonomie de 6.500 km environ.
Après quelques années de R&D, Boeing en était revenu à une sorte de gros Concorde.

Ce n’est pas parce Pierre a fait pipi sur le mur que ça donne à Paul d’en faire autant.

J'aimerais sincèrement que ce soit le cas.

J’ai une fâcheuse tendance à zapper des mots. Je suppose que tu as rétabli « ça donne à Paul le droit d’en faire autant ».
Malheureusement on entend souvent l’argument : « Puisque ça se fait déjà, il n’y a pas de raison de l’interdire, j’ai bien le droit aussi de le faire. », ou alors il est implicite, l’usage ayant plus ou moins force de loi.

ND

[Geb]

Si l’A2 pèse dans les 400 tonnes (si ce n’est pas trop optimiste) il reste dans les clous… sauf qu’il lui faudra plus de roues à son train d’atterrissage.

Je ne pense pas que l'équipe d'ingénieurs qui s'est occupée de concevoir l'A2 puisse se tromper dans le nombre de roues sur les trains d'atterrissage.

L'A2 compte 18 roues pour un poids maximum au décollage de 400 tonnes (22,22 tonnes/roue).

Boeing 747-8 : 442 tonnes sur 16 roues = 27,63 tonnes/roue
Airbus A340-600 : 368 tonnes sur 14 roues = 26,29 tonnes/roue
Airbus A380-800 : 569 tonnes sur 22 roues = 25,86 tonnes/roue
Boeing 777-300ER : 352 tonnes sur 14 roues = 25,14 tonnes/roue

En comparaison à ces avions, de poids comparables à l'A2, la charge par roue de ce dernier est même relativement faible.

Cordialement.

[Geb]

Le cout de l’hydrogène risque d’être pénalisant mais il y reste aussi et surtout le problème de trouver une pompe sur les aéroports.

L'utilisation de l'hydrogène comme vecteur d'énergie universel est envisagé dans toute une série de produits : téléphones portables, ordinateurs portables, vélos électriques, voitures électriques... Si cette tendance se confirme et que l'usage de la pile à combustible se répand progressivement, dans le domaine de l'automobile par exemple, il ne serait pas étonnant de voir ce vecteur utilisé dans les avions civils supersoniques à hypersoniques, comme ça a été le cas pour les drones militaires expérimentaux comme le X-43. Auquel cas, le problème de l'approvisionnement dans les aéroports pourrait être facilement régler lorsqu'il se présentera. Après tout, rien n'indique que le monde ait besoin d'un A2 dès 2030, date à laquelle il pourrait, au plus tôt, être opérationnel selon les estimations de Reaction Engines Limited.

Maintenant la question du coût. Le projet concurrent d'EADS (ZEHST), embarquant de 60 à 100 passagers, proposerait un billet Paris-Tokyo (9750 kilomètres à vol d'oiseau) en 2h30 pour une somme estimée à 8000 euros. En outre, l'avion plafonnerait à Mach 4 en vitesse de croisière, à 32 kilomètres d'altitude (4364 km/h). En outre, je suppute qu'EADS s'imagine survoler les masses continentales.

En comparaison, le prix de 2000 à 3940 euros estimé par Reaction Engines Limited et les autres sociétés participantes au sein du projet LAPCAT paraît modique pour un trajet près de 2 fois plus long.

C'est vrai que le calcul de départ de l'A2 est fait sur des bases ambitieuses : un avion vol 90% de l'année, 75% des sièges sont occupés en moyenne, il fait un trajet aller-retour Bruxelles-Sydney (ou autre) par jour et 100 avions sont vendus. En comparaison, seuls 20 Concorde ont été construits : 6 pour le développement et 14 pour les vols commerciaux.

C'est donc qu'un seul avion transporte 0,9 x 0,75 x 300 x 2 x 365 = 147825 passagers par an. Je sais que le trafic global du transport aérien augmente de 15% par an mais qu'en est-il des trajets en classe affaires ? Ça me paraît un peu optimiste, même pour le trajet Paris-Beijing envisagés. J'aimerais comparer tout ça avec les estimations d'EADS pour son ZEHST.

Je dois dire qu'a priori je ne partage pas l'enthousiasme traduit par ces chiffres : 100 appareils et 148000 passagers/an/appareil.

Cordialement.

[Geb]

Hormis les NOx, les gaz d’échappement, H2O, ne sont pas nocifs.

À la température de la tuyère, il y a dissociation des molécules d'eau par thermolyse. C'est cette réaction qui a été utilisé par Lavoisier (avant la première électrolyse) pour décomposer l'eau en oxygène et en hydrogène, en faisant passer de la vapeur d'eau sur du fer chauffé au rouge.

La dissociation des molécules d'eau par thermolyse est significative à partir de 1000 K et totale au-delà de 3300 K. Bien sûr, il y a détente dans la tuyère, et donc recombinaison, mais il existe toujours des résidus significatifs d'hydrogène et d'oxygène sous forme monoatomique.

Peut-être que l'oxygène monoatomique est bénéfique (en synthétisant de l'ozone à cette altitude), que l'hydrogène monoatomique est bénin, mais la vérité c'est qu'on en sait rien. Les NOx sont a priori nuisibles dans tous les cas, mais on ne sait pas à quel point.

Vu que c’est un moteur aérobie de type fusée je suis pas sûr qu’on puisse remédier au problème des Nox.

Y remédier peut-être pas, le réduire certainement. Mais peut-être pas suffisamment pour que les émissions soient bénignes pour la couche d'ozone. Je me demande quand même ce que la chambre de combustion développée spécialement par REL pour réduire la production de NOx à de différent par rapport à une chambre classique ?

Avec le refroidisseur d’air est-ce qu’il ne serait pas possible de pousser le concept pour effectuer une distillation afin de séparer l’oxygène ?

Le premier dispositif du genre date de 1961 et a été étudié dans le cadre du projet américain Aerospaceplane.

Le principe appliqué pour séparer l’oxygène et l’azote atmosphériques serait semblable à celui utilisé pour la distillation du pétrole brute. L’azote est liquide en dessous de 77 K, tandis que l’oxygène se liquéfie en dessous de 90 K.

Pour exploiter ses propriétés physiques dans une distillation fractionnée on peut utiliser un dispositif qui tourne à très grande vitesse ce qui permet, à la fois, de traiter un plus grand débit de gaz, et d'améliorer fortement le rendement global du processus. C'est la Rotating Fractional Distillation Unit.

Un autre dispositif utilise le principe du tube de Ranque-Hilsch (vortex tube en anglais). Comme ce tube ne peut, à la fois, assurer une grande pureté en sortie et un rendement global élevé, on utilise plusieurs de ces tubes en série. C'est le Vortex Tube Air Separator (VTAS).

Cependant, tout ces dispositifs, qui avaient été envisagé par Alan Bond avant HOTOL sont encore à l'heure actuelle trop lourds, et ne permettent pas à la fois un débit suffisant et une pureté suffisante (c'est l'un ou l'autre). D'autant plus que ce serait ajouter une masse très importante à l'aéronef dans le seul et unique but de réduire la formation de NOx (une pureté proche de 100% est inenvisageable). En effet, l'azote est de toute façon refroidie à très basse température pendant le processus, ce qui veut dire que l'hydrogène nécessaire pour faire fonctionner le SCIMITAR ne diminue pas. En outre, les 2 dispositifs de distillation fractionné mentionnés plus haut ne fonctionnent efficacement qu'au plus proche de la température de liquéfaction de l'oxygène (90 K), température jamais atteinte au sein du SCIMITAR (température minimale : 635 K).

Cordialement.

[Geb]

Pour la longueur, alors que l’A380 rentre au chausse-pied dans le fameux carré de 80 m l’A2 sort carrément du cadre de l’épure. Du coup le problème de loger 300 personnes et les réservoirs d’H2 dans un fuselage le plus fin possible, tout en restant en dessous des 80 m de longueur, est sans solution, à moins en effet de trouver une méthode alternative de stockage sous un faible volume. J’ai lu quelque part qu’il y aurait une piste avec les nano-tubes de carbone.

Lorsque Reaction Engines est passé du SABRE 3 au SABRE 4 avec une impulsion spécifique plus élevée, elle a préféré augmenter la charge utile et diminuer la taille des réservoirs que de diminuer la taille de l'appareil.

De la même manière, la faible masse volumique de l'A2, grâce à celle du carburant qu'il utilise (68 kg/m³) est un avantage pour les coefficients aérodynamiques de l'A2. Si on trouvait un moyen quel qu'il soit (nanotubes compris) d'augmenter la masse d'hydrogène stocké par unité de volume dans les réservoirs de l'A2, il y a fort à parier que l'on ne toucherait pas aux dimensions de l'avion, mais bien à la taille structurelle de ces réservoirs uniquement. La taille de l'A2 est un optimum entre plusieurs impératifs très contraignants, surtout pour le domaine de vol de l'A2.

Comme tu le dis, le problème est sans solution. La meilleure et peut-être la seule solution envisageable ce serait que les aéroports s'adaptent aux dimensions de l'A2.

En ce qui concerne le Concorde, je ne crois pas qu’il ait été question d’installer 300 sièges.

Au début des années 90, il y avait eu un projet baptisé Alliance, et Concorde II dans la presse, pour un avion de transport supersonique de 300 places, un rayon d'action permettant de traverser le Pacifique et une vitesse de croisière de Mach 2,4. Voir par exemple cet article du 5 juillet 1993 paru dans la presse britannique :

Science: Will the new, improved Concorde take off?

Ces projets étaient trop ambitieux non seulement pour les technologies de l’époque mais probablement pour celles de toutes les époques si l’on veut en faire quelque chose de rentable.

Pour la technologie de l'époque sans aucun doute. Pour celle de toutes les époques.... L'avenir nous le dira

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

Je ne vois pas bien le problème de libérer de l’hydrogène et de l’oxygène monoatomiques à cette altitude. Ça ne peut donner que de l’H2O, de l’H2, de l’O2 ou de l’O3. Est-ce qu’il y aurait d’autres aérosols avec lesquels ils pourraient se combiner pour donner des composés nocifs, hormis l’azote ?

Avec la distillation j’envisageais ceci : à 89 K tu as déjà liquéfié le CO2 et tu l’as balancé, tu récupères l’oxygène liquide et tu balances le reste. Est-ce que c’est faisable à cette vitesse ? Là est la question.

À mon sens celui qui trouvera la technique pour stocker l’hydrogène sous une densité raisonnable, sans trop de surcharge dû au medium et à des conditions normales de température et de pression aura fait fortune. Il aura résolu la moitié du problème. Il ne restera plus qu’à savoir produire l’hydrogène dans des conditions économiques et environnementales correctes.
Au demeurant les technologies d’exploitation de l’hydrogène sont déjà au point. On sait faire les piles à combustibles, ce qui serait certainement l’application numéro un pour les voitures et les transports en général, les appareils divers, etc.
Il n’est pas approprié pour les moteurs de voiture mais il marche bien dans les turbines à gaz (turboréacteurs). Il pourrait devenir le carburant de l’aviation. D’autant que sous cette forme solide, emprisonné dans un medium, il doit y avoir beaucoup moins de risque d’incendie.

En attendant, dans les conditions de stockage actuelles, son utilisation dans les applications usuelles me parait illusoire.

Quant à adapter les aéroports à l’A2 il ne faut pas oublier que les opérateurs sont en train de gérer la pénurie d’espace et tentent de densifier son occupation. Je doute qu’ils souhaitent modifier leurs installations pour un nouvel avion qui ne transportera que 300 passagers, en mettant les choses au mieux. Ils ont fait volontiers un tout petit effort pour l’A380 car il leur promet un flux de passagers nettement supérieur.
Il y a aussi le problème du bruit au décollage qui a tué le SST et qui a beaucoup nui à Concorde. On dit d’ailleurs que Concorde a puissamment contribué à la prise de conscience du public pour les problèmes de pollution sonore. Avec ses moteurs fusée, même à double flux, l’A2 doit faire un boucan d’enfer.

Les concepts pour un successeur de Concorde apparaissent régulièrement, soit plus rapide, soit plus lent. Pour moi c’est juste du concept, surtout le ZEHST.

ND

[Geb]

Je ne vois pas bien le problème de libérer de l’hydrogène et de l’oxygène monoatomiques à cette altitude. Ça ne peut donner que de l’H2O, de l’H2, de l’O2 ou de l’O3. Est-ce qu’il y aurait d’autres aérosols avec lesquels ils pourraient se combiner pour donner des composés nocifs, hormis l’azote ?

Justement, c'est les combinaisons de l'hydrogène et de l'oxygène monoatomique avec l'azote, qu'il s'agisse de l'azote sortant de la tuyère ou de l'azote de l'air ambiant. On a pas encore de données sur les réactions que cela entraînerait dans la couche d'ozone si des supersoniques (ZEHST) ou hypersonique (A2) circulaient régulièrement dans celle-ci.

Il y a 3 choses que j'ai du mal à comprendre.

Premièrement, j'ai l'impression que tu t'obstines à présenter le SCIMITAR comme un moteur fusée, dans un sens péjoratif j'entends... Le SCIMITAR est tout de même bien plus (et autre chose) qu'un moteur fusée. Pour moi il se rapproche plus d'un moteur à réaction standard de type militaire. Et bien plus efficient qu'un J-58 de SR-71 ou tout autre moteur concurrent qui plus est !

Deuxièmement, je ne comprends pas pourquoi il semble difficile d'admettre que l'A2 puisse répondre aux exigences de l'Union Européenne sur le bruit ? C'est pourtant ce qu'Alan Bond laisse entendre. Avec 101,9 dB au décollage ça fait de l'A2 un avion de niveau 2 (inférieur à 108 dB) selon la classification de la FAA en matière de bruit. Le niveau le plus bas c'est le 3, à 101 dB. Bien qu'il y ait un niveau non-officiel baptisé niveau 4, pour les avions à moins de 91 dB au décollage

Ensuite, de mon point de vue, l'adjonction d'un des 2 systèmes de distillation fractionnée a surtout beaucoup des désavantages, surtout en matière de consommation de carburant. Dans le SCIMITAR l'air est refroidie de 1320 à 635 K exactement. Refroidir l'air de 1320 à 89 K est complètement hors de propos étant donné la consommation supplémentaire d'hydrogène (carburant mais aussi réfrigérant) que cela impliquerait.

Les concepts pour un successeur de Concorde apparaissent régulièrement, soit plus rapide, soit plus lent. Pour moi c’est juste du concept, surtout le ZEHST.

Dis-moi si je me trompe, mais j'ai l'étrange impression que tu sembles insinuer, contrairement à tout ce que tu as pu affirmer jusqu'ici, que peut-être, l'A2, proposé par une petite boîte sans soutien comme tu qualifiais Reaction Engines autrefois, serait en définitive plus réaliste que le ZEHST de la grande et belle compagnie qu'est EADS Astrium ?

Je te prie de m'excuser si j'ai mis un peu trop d'emphase sur le mot "surtout" que j'ai vu poindre dans ta phrase, ce qui reviendrait à mal interpréter tes propos.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

Justement, c'est les combinaisons de l'hydrogène et de l'oxygène monoatomique avec l'azote, qu'il s'agisse de l'azote sortant de la tuyère ou de l'azote de l'air ambiant. On a pas encore de données sur les réactions que cela entraînerait dans la couche d'ozone si des supersoniques (ZEHST) ou hypersonique (A2) circulaient régulièrement dans celle-ci.

Ce serait intéressant de savoir s’il y a des études sur ce sujet. Dans ce qui sort de la tuyère je suppose qu’il doit y avoir une bonne dose de NOx, et que les O et les H atomiques, assez massivement concentrés dans le même jet, doivent trouver à se recombiner entre eux. Est-ce que ceux qui se dispersent représentent un quantité significative en particulier par rapport aux NOx ?
Il y a tout de même une différence avec le ZEHST : il embarque son oxygène.

Premièrement, j'ai l'impression que tu t'obstines à présenter le SCIMITAR comme un moteur fusée, dans un sens péjoratif j'entends... Le SCIMITAR est tout de même bien plus (et autre chose) qu'un moteur fusée.

Ça n’a rien de péjoratif pour moi mais corrige-moi si je me trompe : il a une chambre de combustion fermée où sont injectés le LH2 + l’air et un divergent, donc il est pourvu de pompes à haute pression. Ce qui le différencie c’est la plomberie en amont pour refroidir l’air d’entrée.

Deuxièmement, je ne comprends pas pourquoi il semble difficile d'admettre que l'A2 puisse répondre aux exigences de l'Union Européenne sur le bruit ?

Parce que dans tout moteur cryotechnique les gaz sont éjectés à vitesse supersonique, voire hypersonique (~4.400 m/s dans le cas d’Ariane et de la navette), ce qui est d’ailleurs nécessaire pour parvenir aux vitesses qu’il souhaite. Il a certes un by-pass mais est-ce que ça suffit à amortir le bruit du jet ? En tout cas parvenir au bruit d’un avion moderne ça me parait difficile or, normes européenne ou pas, ça crée un standard avec lequel tout va être comparé.

Quand j’ai travaillé à Orly, vers 1970, il y avait plein de Caravelles qui paraissaient des naines par rapport aux 747 tout nouveaux mais qui, au décollage, avec leurs deux minuscules moteurs, faisaient un bruit absolument assourdissant même quand on était près de l’aérogare, donc assez loin des pistes. Par comparaison les 747, pourtant certainement pas aux normes actuelles, semblaient presque silencieux. Je crois qu’à l’époque il n’y avait d’ailleurs pas de normes officielles en matière de bruit.

Ensuite, de mon point de vue, l'adjonction d'un des 2 systèmes de distillation fractionnée a surtout beaucoup des désavantages, surtout en matière de consommation de carburant. Dans le SCIMITAR l'air est refroidie de 1320 à 635 K exactement. Refroidir l'air de 1320 à 89 K est complètement hors de propos étant donné la consommation supplémentaire d'hydrogène (carburant mais aussi réfrigérant) que cela impliquerait.

En effet ça rend mon idée sans intérêt.

Dis-moi si je me trompe, mais j'ai l'étrange impression que tu sembles insinuer, contrairement à tout ce que tu as pu affirmer jusqu'ici, que peut-être, l'A2, proposé par une petite boîte sans soutien comme tu qualifiais Reaction Engines autrefois, serait en définitive plus réaliste que le ZEHST de la grande et belle compagnie qu'est EADS Astrium ?

Tu te trompes, je ne l’insinue pas, c’est exactement et clairement ce que je pense.
Je trouve que les idées de REL sont assez peu réalistes mais il me parait clair qu’ils sont parfaitement sérieux dans leur démarche et qu’ils bossent pour que le projet aboutisse. C’est de la vrai R&D. On verra donc ce que ça donne.
Nous avons eu une discussion sur le ZEHST : http://forums.futura-sciences.com/as...usee-eads.html. Pour moi c’est clairement du pipeau, un concept-plane pour le buzz (en français dans le texte ). Ce n’est peut-être pas très courant dans le secteur mais ça s’est vu ailleurs (sans parler de l’automobile). Boeing a aussi lancé des concepts, certes plus raisonnables que le ZEHST, comme le Sonic Cruiser, mais je me demande jusqu’à quel point ils étaient parfaitement sérieux dans leur démarche. Ils faisaient une partie de poker menteur avec EADS avec pas mal d'intox.

ND

[Geb]

Après un pause relativement longue ce mois-ci, j'ai déniché quelques infos datant du début de ce mois sur le programme de développement du Skylon :

Une jolie photo : Skylon Spaceplane Update

Un résumé de la dernière conférence d'Alan Bond à un meeting de la British Interplanetary Society (BIS) :

Reaction Engines Skylon talk

Ces dernières infos sont particulièrement intéressantes, entre autre ce passage :

* Bond described objectives of the Phase 3 development programme.
- raise SABRE engine technology to TRL 6 through ground testing
- complete the design of the SABRE 4 to manufacturing drawings
- ensure that the vehicle requirements and SABRE 4 engine design are compatible
- Flight test the nacelle design

It is likely that Phase 3 will grow from the specified 30 months to at least 39 months.

* First images of the proposed Nacelle Test Vehicle were shown. The NTVs are 'one-shot' expendable flight test vehicles, propelled by LOX-methane biprops, and intended for aerodynamic verification of the nacelle geometry. The NTVs appear as 'scaled-down' Skylons, and are 9m long, with a 3.5m wingspan, massing approx 1 tonne each.

* Tests with LOX film cooling of combustion chambers was conducted in conjunction with DLR at Lampoldhausen. The results were very promising.

* Other development work includes: CFD modelling of re-entry heating by DLR. Bond noted that modelled heating levels were remarkably low.

Autrement dit, une conférence lors de laquelle il y a avait plus de détails sur le NTV, les tests des chambres de combustion refroidies à la fois à l'air et à l'oxygène liquide et un rappel sur la modélisation de la DLR en matière d'environnement thermique lors de la rentrée atmosphérique.

Je ne désespère pas de trouver une vidéo de la conférence quelque part...

Entre autre information extrêmement intéressante, la phase 3 devrait prendre 9 mois de plus que prévu.

Ce qui, en reprenant mes calculs de janvier 2011, devrait retarder la première mise en orbite d'un Skylon à l'hiver 2017-2018, en ne prenant pas en compte les autres retards éventuels qui ne manqueront sans doute pas de jalonner le programme de développement.

Cordialement.

[Geb]

Il y a tout de même une différence avec le ZEHST : il embarque son oxygène.

Je ne pense pas... Après vérification, le ZEHST n'utiliserait ses moteurs cryotechniques que pendant l'ascension jusqu'à l'altitude de croisière. Il souffrirait donc du même problème que l'A2 : la question des gaz d'échappement dans la couche d'ozone.

Ça n’a rien de péjoratif pour moi mais corrige-moi si je me trompe : il a une chambre de combustion fermée où sont injectés le LH2 + l’air et un divergent, donc il est pourvu de pompes à haute pression. Ce qui le différencie c’est la plomberie en amont pour refroidir l’air d’entrée.

J'ai utilisé le terme péjoratif parce que ce qui est associé à des moteurs-fusée, c'est un bruit indescriptiblement élevé et une consommation de carburant effarante. Hors je le rappelle, le SCIMITAR fait mieux à Mach 5 que le SR-71 à Mach 3,2 en matière de consommation de carburant. D'accord, le SABRE et le SCIMITAR utilisent des turbopompes, mais l'air reste en phase gazeuse, même si dans le SABRE 3 elle est à 102 bars.

Parce que dans tout moteur cryotechnique les gaz sont éjectés à vitesse supersonique, voire hypersonique (~4.400 m/s dans le cas d’Ariane et de la navette), ce qui est d’ailleurs nécessaire pour parvenir aux vitesses qu’il souhaite. Il a certes un by-pass mais est-ce que ça suffit à amortir le bruit du jet ? En tout cas parvenir au bruit d’un avion moderne ça me parait difficile or, normes européenne ou pas, ça crée un standard avec lequel tout va être comparé.

Je suis d'accord qu'il restera toujours des avions moins bruyants que l'A2 s'il est construit, mais Alan Bond parlait dans le lien que j'ai fourni plus au d'une vitesse d'éjection subsonique au décollage, associé à un by-pass de 4:1. Alors oui, ça semble suffir à amortir le bruit. D'ailleurs je me trompais lorsque j'ai écrit plus haut :

Avec 101,9 dB au décollage ça fait de l'A2 un avion de niveau 2 (inférieur à 108 dB) selon la classification de la FAA en matière de bruit. Le niveau le plus bas c'est le 3, à 101 dB. Bien qu'il y ait un niveau non-officiel baptisé niveau 4, pour les avions à moins de 91 dB au décollage

La limite de 101 dB correspond à des avions disposant de 2 moteurs, hors l'A2 en aurait 4. Dans ce cas, la limite supérieure du niveau 3 est de 106 dB (voir page 7 de ce pdf). Évidemment, ce résultat de 101,9 dB n'émane que d'une simulation informatique (très probablement), et les résultats de la simulation qui sont disponibles ne concernent que le décollage. Cela implique qu'il faudrait toujours vérifier la nuisance sonore de l'A2 dans la dure réalité des faits...

Tu te trompes, je ne l’insinue pas, c’est exactement et clairement ce que je pense.
Je trouve que les idées de REL sont assez peu réalistes mais il me parait clair qu’ils sont parfaitement sérieux dans leur démarche et qu’ils bossent pour que le projet aboutisse. C’est de la vrai R&D. On verra donc ce que ça donne.

Je suis assez satisfait et même agréablement surpris de voir que tu qualifies de sérieuse cette petite boîte qu'est REL, au contraire de ce que tu as affirmé tout ce temps durant lequel nous avons débattu au sujet du Skylon (bientôt 13 mois).

Qu'est-ce qui te paraît assez peu réaliste exactement ? Est-ce l'aérodynamisme de l'appareil que tu avais déjà mentionné par ailleurs ?

Je reconnais que leurs estimations en matière d'importance du marché me semblent extrêmement exagérées, mais je ne connais pas le marché des voyages Europe-Australie en classe affaires, et le traffic de passagers au niveau mondial est censé doubler d'ici 2025.

Cela dit, en considérant que la zone de chalandise d'un aéroport international est de 500 km de rayon, ça fait tout de même, à la louche, plus de 50 millions de clients potentiels. Si on imagine que dans cet échantillon, 1 personnes sur 500 effectue un voyage aller-retour hypersonique Bruxelles-Sidney par an, ça fait plus de 100000 billets aller-retour, soit 200000 vols, assez pour un appareil.

Il faut également tenir compte de la durée de vie d'un A2, seulement 4 à 8 ans si on compte, comme les avions de ligne, 15000 à 30000 cycles décollage/atterrissage comme durée de vie. Donc, les 100 avions que REL compterait vendre en 2006, on une durée de vie entre ~5 et ~10 fois moins élevée que les avions de ligne actuels, donc il faudrait en produire 5 à 10 fois plus sur une période donnée à traffic constant.

Cela dit, même cela pris en compte, je ne vois toujours pas place pour 148000 passagers/appareil/an, ni pour 100 appareils porduits au total.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

Je ne pense pas... Après vérification, le ZEHST n'utiliserait ses moteurs cryotechniques que pendant l'ascension jusqu'à l'altitude de croisière. Il souffrirait donc du même problème que l'A2 : la question des gaz d'échappement dans la couche d'ozone.

De toutes façons le ZEHST n’est qu’un exercice du type concept-car qui n’a pas dû être vraiment étudié par un bureau d’ingénieurs. C’est de la pure frime.
Pour l’A2, je le comparerais au moteur rotatif étudié par NSU, Citroën et certains autres, y compris un avionneur très sérieux comme Curtis-Wright : ils ont bossé très sérieusement dessus pendant des années et seul Mazda a réussi à en tirer quelque chose mais de plutôt marginal. C’était semble-t-il la fausse bonne idée.
On peut travailler sérieusement sur une fausse piste et en se faisant des illusions.
Ce qui me parait surtout la quadrature du cercle c’est le projet de faire des moteurs et un avion qui soient aussi efficaces en subsonique et en supersonique… très super même puisqu’on parle de Mach 5.

Ce qui me parait irréaliste aussi c’est l’idée de faire monter des passagers dans un appareil sans pilote et sans hublots.

Quant à la question du marché, il faudrait faire une étude en bonne et due forme. Ce serait même la première chose à faire, contrairement à ce qui a été fait (ou pas fait) pour le Concorde.

Je suis d'accord qu'il restera toujours des avions moins bruyants que l'A2 s'il est construit, mais Alan Bond parlait dans le lien que j'ai fourni plus au d'une vitesse d'éjection subsonique au décollage, associé à un by-pass de 4:1. Alors oui, ça semble suffir à amortir le bruit.

Quelles que soient les normes en vigueur on va toujours comparer avec le meilleur de la classe. Les compagnies choisissent aussi en fonction de leur image et des éventuelles retombées de leurs choix. Ce sont les questions du bruit au décollage, du bang-bang et de la pollution qui ont poussé les compagnies à annuler leurs commandes de Concorde, en plus de la crise du pétrole. Elles ne souhaitent avoir des procès de la part des riverains ou des interdiction de survol.

ND

[Geb]

On peut travailler sérieusement sur une fausse piste et en se faisant des illusions.

Je suis d'accord. Cela dit, du point de vue de Reaction Engines, diversifier les applications potentielles de son produit n'est pas une mauvaise chose. D'autant plus qu'à ce niveau précoce du programme de développement, l'organisation britannique LAPCAT et l'Union européenne fournissent les fonds nécessaires (à hauteur de 50% je crois). Même si cette application particulière ne trouve pas "d'acheteurs" en définitive.

Ce qui me parait surtout la quadrature du cercle c’est le projet de faire des moteurs et un avion qui soient aussi efficaces en subsonique et en supersonique… très super même puisqu’on parle de Mach 5.

À poussée égale, les moteurs SCIMITAR qui propulsent l'A2 consommeraient ~2,35 fois plus de carburant à Mach 5 (5400 km/h) qu'à Mach 0,9 (1025 km/h).

Cela dit, la consommation de l'A2 au kilomètre parcouru diminuerait de 9,16% entre le vol subsonique et le vol hypersonique. Il serait donc un petit peu plus performant en hypersonique qu'en subsonique. Ça dépend surtout de la façon de calculer.

On peut toujours mettre en doute les résultats du programme informatique utilisé.

Ce qui me parait irréaliste aussi c’est l’idée de faire monter des passagers dans un appareil sans pilote et sans hublots.

L'avion serait assurément sans hublots, mais d'où vient cette information selon laquelle il serait piloté à distance ? Je ne pense pas avoir lu ça quelque part, bien que je reconnaisse être moins attentif aux informations sur l'A2 qu'à celles que je déniche à propos du Skylon.

Quant à la question du marché, il faudrait faire une étude en bonne et due forme. Ce serait même la première chose à faire, contrairement à ce qui a été fait (ou pas fait) pour le Concorde.

La définition du marché potentiel est pour moi le seul point irréaliste, ou plutôt exagérément optimiste à propos de l'A2. Cela dit, d'après l'article de Wikipédia à son sujet, EADS Astrium envisagerait un prix de 8000 euros pour un aller-retour Paris-Tokyo, "ce qui correspond au prix pratiqué à son époque par le Concorde".

Soit, 8000 euros pour 19500 km (Paris-Tokyo-Paris "à vol d'oiseau") d'un côté, entre 2000 et 3940 euros pour 18700 km (Bruxelles-Sydney par le détroit de Béring) de l'autre. A priori, Reaction Engines bénéficie d'une marge d'erreur sur le nombre d'A2 produits et/ou le coût de développement de l'appareil et/ou le nombre de vol par an et/ou le nombre de passagers moyens par vol... Pour autant que le prix unitaire du vol n'excède pas 8000 euros, ça n'aurait pas de quoi choquer les commerciaux d'EADS.

Même si ça reste 4 à 5 fois plus cher que les vols "low-cost", il ne faut pas oublier qu'un vol direct (autrement dit pas low-cost) entre l'Europe du Nord-Ouest (par exemple Bruxelles) et Sidney dure en moyenne 22h50 et que la plupart des vols (qu'ils soient low-cost ou pas) comportent une escale en Chine ou en Indonésie, ce qui implique un temps de trajet de 36 heures environ. En comparaison, l'A2 offre un temps de trajet 4,9 à 7,7 fois plus court. Cela dit, j'ignore si les clients potentiels seront aussi pressés d'arriver.

Quelles que soient les normes en vigueur on va toujours comparer avec le meilleur de la classe. Les compagnies choisissent aussi en fonction de leur image et des éventuelles retombées de leurs choix. Ce sont les questions du bruit au décollage, du bang-bang et de la pollution qui ont poussé les compagnies à annuler leurs commandes de Concorde, en plus de la crise du pétrole. Elles ne souhaitent avoir des procès de la part des riverains ou des interdiction de survol.

Je suis un véritable ignare en matière de législation sur le bruit, mais je crois que l'A2, un avion de niveau 3, serait déjà bien vu sur beaucoup d'aéroports (longueur de l'avion mis à part). En effet, de ce que je comprends de la législation, les aéroports ont droit à des "quotas de bruit" en fonction de la distance à l'aéroport, mais aussi du moment auquel le traffic aéroportuaire a lieu. Par exemple, les quotas sont évidemment réduits entre 23h et 7h du matin.

Comme je l'ai déjà mentionné, dans le meilleur des cas (2 vols aller-retour par jour) un grand aéroport opérerait un seul, peut-être deux A2 pour satisfaire les besoins de sa zone de chalandise. Sachant que faire d'un avion hypersonique un avion de niveau 3 serait déjà un exploit, je ne vois pas le problème d'insérer ce niveau de bruit dans le traffic normal d'un aéroport. Surtout, je ne pense pas que l'unique A2 jouerait pour beaucoup dans le quota global d'un aéroport international. Sauf durcissement drastique de la législation d'ici 2030 bien entendu.

Cordialement.

[Saint-Sandouz]

Si les poids lourds du secteur, Airbus et Boeing, malgré leurs moyens et leur expérience, ne se lancent pas dans le supersonique, hormis quelques annonces qui n’engagent à rien, c’est qu’il y a une raison.
On évoque aussi depuis longtemps le développement d’un avion d’affaire supersonique. Vu sa taille il aurait l’avantage d’avoir un bang discret et donc de ne pas être interdit de survol des terres. Pas mal de VIP seraient sans doute attirés par ce joujou susceptible de flatter leur ego. L’idée reste au point mort.

Il ne faut pas oublier que le développement du Concorde s’est effectué à une époque (les années 60) très profondément influencée par le space age et la pulp fiction. Un tas de choses paraissaient évidentes dans un avenir prévisible. On attendait d’ailleurs de ce futur le pire et le meilleur. L’an 2000 faisait un peu peur tout en promettant beaucoup. Pourtant, presque rien de ce qu’on imaginait ne s’est concrétisé.
Pour moi les gens de RE semblent toujours vivre à l’heure des rêves des années 60 : des navettes qui ravitaillent quotidiennement des stations spatiales et des avions supersoniques qui relient les grandes métropoles. Le Skylon et l’A2 ont d’ailleurs un petit look rétro-futuriste tout à fait dans la note de cette époque. Je les verrait bien illustrant la couverture d’un de ces magazines de pulp fiction.

L'avion serait assurément sans hublots, mais d'où vient cette information selon laquelle il serait piloté à distance ?

Il me semble bien avoir lu ça quelque part tout à fait au début. En tout cas on ne voit pas de cabine de pilotage. Déjà que je vois mal des passagers sans hublots, mais des pilotes…

ND

[kalish]

assez d'accord avec ND, la demande me parait faible pour les supersoniques, on peut noter quelques tentatives, mais bof. Par contre des avions sans hublot, ça me parait totalement envisageable. Boeing envisage de le faire sur son aile volante, et il faut avouer que les gens qui prennent l'avion souvent se reconnaissent à ce qu'ils ne font plus attention à l'extérieur, voire dorment au décollage tellement ils sont lassés. D'autant que les contraintes que ça impose sont fortes, et que des écrans feraient l'affaire.