Bonjours chers amis,

Je vous ai traduit un article publié la semaine dernière dans la presse spécialisée américaine sur un sujet qui, je pense, pourrait vous intéresser.
Cet article traite d’une RFI (request for information) émise par un département de l’USAF (la Defense Innovation Unit) à destination des constructeurs aéronautiques américains pour la mise au point dès 2026 d’un prototype de gros-porteur furtif de type aile volante mixte (ou BWB pour Blended Wing Body). Leurs réponses sont attendues pour aujourd’hui, le 2 aout 2022.

Bonne lecture !
Philippe

L’US Air Force souhaite faire voler un démonstrateur d'aile volante gros-porteur d'ici 2026

Le Pentagone étudie à nouveau le potentiel des ailes volantes pour répondre à ses besoins futurs en matière de ravitailleur et de transport.

Par Thomas Newdick 22 juillet 2022

Article original en anglais

Le Pentagone est de nouveau à la recherche de concepts d'avions à voilure mixte, ou aile volante de type BWB (blended wing body), en vue de construire un avion de démonstration grandeur nature et de le faire voler d'ici 2026. Cette initiative, que le ministère américain de la défense va lancer en recherchant des concepts pertinents pour une étude plus approfondie, se concentre sur les avantages en termes d'efficacité que ces configurations d’ailes volantes peuvent offrir. Le projet pourrait avoir un impact sur les futurs programmes de ravitaillement en vol et de transport aérien, l'armée de l'air américaine ayant déjà exploré les concepts de BWB, y compris les types furtifs, pour ces mêmes rôles dans le passé.

La "Request For Information" de l’US Air Force (RFI ou demande d'information -NdT - Une demande d'information est un processus courant dont le but est de collecter des informations écrites sur les capacités de divers fournisseurs. Le format standard d’une réponse à une RFI par un fournisseur est utilisé à des fins de comparaison par le demandeur) a récemment été publiée sur le site Web de la DIU (Defense Innovation Unit), une unité du Pentagone créée pour aider l'armée américaine à utiliser plus rapidement les technologies émergentes. La RFI invite les entreprises commerciales à fournir des concepts de conception numériques (des CoD en anglais : concepts of design). Ceux-ci devraient pouvoir déboucher sur des prototypes grandeur nature de ce qu'elle décrit comme une "configuration d'avion avancée offrant une efficacité aérodynamique supérieure d'au moins 30 % à celle des familles d'avions commerciaux et militaires Boeing 767 et Airbus A330". La date limite donnée par l’US Air Force est le 2 août prochain.

Une infographie publiée en 2021 par le secrétaire de l'armée de l'air pour l'énergie, les installations et l'environnement (SAF/IE) montrant deux concepts différents d’ailes volantes. Un concept similaire pourrait voir le jour en tant que démonstrateur grandeur nature dans le cadre de la nouvelle RFI. © U.S. Air Force

Il convient de noter que les deux types d'avions de ligne mentionnés servent de base aux avions KC-46A Pegasus et A330 MRTT (Multi-Role Tanker Transport), respectivement, le premier ayant devancé le second pour les besoins en ravitailleurs KC-X de l'armée de l'air. Néanmoins, le KC-46 a connu une série de problèmes et de retards, entraînant des limitations opérationnelles, et l'A330 MRTT reste du même coup toujours dans la course pour un éventuel achat ultérieur d'un avion ravitailleur pour doter l’US Air Force.

On peut donc penser que les modèles d’ailes volantes BWB que DIU prévoit d'étudier pourraient être considérés comme des possibles ravitailleurs pour le futur besoin en KC-Z, qui prévoit un avion beaucoup plus avancé que le KC-46, peut-être avec des caractéristiques furtives.

Une maquette d'un concept hybride d’aile volante ravitailleur KC-Z proposé par Lockheed Martin. © Joseph Trevithick

Avant cela, il y a eu le projet KC-Y, qui répondait à un besoin de l'armée de l'air de disposer de ravitailleurs supplémentaires pour "combler le vide" entre la fin de ses achats de KC-46 et l’arrivée du nouveau KC-Z. Ce besoin d’un ravitailleur KC-Y pourrait être satisfait par l'achat de nouveaux KC-46 en plus des 179 déjà prévus, ou par le passage à l'A330 MRTT, commercialisé par Lockheed Martin sous le nom de LMXT.

En avril 2022, le chef d'état-major de l'armée de l'air, le général Charles Q. Brown Jr. a laissé entendre qu'un KC-46 "modifié" pourrait être la meilleure option pour le KC-Y. Cela s'est produit un mois seulement après que le secrétaire de l'armée de l'air, Frank Kendall, ait déclaré que " … l’intensité de la compétition a diminué …", en référence au KC-Y et au KC-X.

Le général Charles Q. Brown Jr, chef d'état-major de l'armée de l'air américaine, se prépare à se connecter à un KC-46A Pegasus lors d'une étude opérationnelle de ravitaillement en vol après don décollage de la base interarmées d'Andrews, dans le Maryland, le 22 février 2021. © Sgt. Chris Drzazgowski U.S. Air Force

S'adressant à Air Force Magazine, un porte-parole de l'Air Force Research Laboratory (AFRL) a confirmé que la nouvelle demande d’information du DIU "… n'est pas liée au programme KC-Y…" mais a refusé de dire si elle était liée d'une manière ou d'une autre au projet KC-Z.

La demande d’information de l’USAF suppose que les économies d'efficacité attendues seront réalisées grâce à une combinaison de la configuration aérodynamique du BWB et de la "technologie des moteurs prévue pour 2030", ce qui entraînera "une réduction d'au moins 60 % de la consommation de carburant par rapport à la technologie actuelle". À cet égard, le projet rappelle les objectifs d'efforts antérieurs qui ont exploré le potentiel des systèmes de propulsion exotiques pour des niveaux d'efficacité élevés (et pour fournir des capacités de décollage court). Il s'agit notamment du Distributed Propulsion Concept Vehicle de l'AFRL, qui utilise des turbines à gaz pour produire de l'énergie pour un réseau de propulseurs électriques à hélices.

Un modèle du vĂ©hicule Ă  propulsion par rĂ©seau de propulseurs de l'Air Force Research Laboratory. ©  Guy Norris

Grâce à ces avantages, le futur avion devrait être en mesure d'offrir à l'armée de l'air une portée, un temps de vol au-dessus de la cible et des capacités de ravitaillement considérablement accrus par rapport aux avions-cargos et aux avions-citernes actuellement utilisés. Pour les avions-citernes en particulier, la capacité de décharger du carburant à une distance significative est un paramètre clé, notamment dans les scénarios potentiels actuels de la zone Asie-Pacifique, et c'est un domaine dans lequel un BWB hautement efficace pourrait exceller.

Un stratotanker KC-135 de l'armée de l'air américaine, affecté à la 185th Air Refueling Wing, Iowa Air National Guard, atterrit sur la base aérienne d'Andersen, à Guam, le 1er février 2021. Actuellement, le KC-135 joue un rôle clé dans le ravitaillement en vol des aéronefs opérant dans la région Asie-Pacifique. © Kaitlyn Preston, USAF

Dans le même temps, ces améliorations de l'efficacité visent à cibler des objectifs plus larges pour réduire la dépendance du Pentagone aux combustibles fossiles. "Le département [de la défense] est actuellement le plus grand consommateur d'énergie à base de pétrole du gouvernement fédéral, contribuant à 77 % de la consommation globale", ajoute la RFI. "La majorité de cette consommation est attribuée au carburant utilisé pour les sorties d'aéronefs dans le cadre d'opérations mondiales."

À l'heure actuelle, les préoccupations croissantes concernant la dépendance du Pentagone à l'égard du carburant, et le degré de vulnérabilité de l'armée américaine qu'elle engendre, s'ajoutent à la prévision que les opérations et les contingences futures se concentreront probablement sur la région Asie-Pacifique. Les distances à parcourir sur ce théâtre exigeront des sorties à plus longue portée, tout en augmentant les exigences de la logistique du carburant et les risques associés dans la chaîne d'approvisionnement. Des avions de transport et de ravitaillement hautement efficaces sont un moyen de remédier efficacement à cette situation.

Entre-temps, d'autres programmes en cours cherchent à faire la démonstration de technologies d'avions de transport plus efficaces. Dans le cadre d'un contrat de la NASA annoncé en août dernier, Boeing, Raytheon Technologies, General Electric, Blended Wing Aircraft et ROHR soutiennent le programme Future Subsonic Demonstrator Risk Reduction Activities. Ce programme vise à identifier des technologies pour les avions de transport subsoniques, y compris potentiellement les concepts d’ailes volantes, qui répondent à des objectifs stricts en matière de durabilité, d'environnement, de réduction du bruit, d'efficacité et de coûts.

Dans l'ensemble, la priorité élevée accordée à l'efficacité et à la durabilité des concepts d’ailes volantes se reflète dans le fait que la demande d’information de l’USAF est parrainée par l'Air Force Operational Energy Office, plutôt que par l'AFRL ou l'Air Force Life Cycle Management Center (AFLCMC), qui devraient normalement traiter ce type d'appels d'offres.

Essais aérodynamiques d'un modèle d’une aile volante BWB dans une soufflerie de l'US Air Force. © USAF

En plus d'offrir des gains d'efficacité aérodynamique significatifs, les concepts demandés devraient également incorporer une approche de système ouvert modulaire (le fameux MOSA, ou modular open system approach de l’USAF) "… pour permettre l'intégration des systèmes et les mises à niveau futures …". Il peut s'agir d'une adaptation pour le rôle de ravitailleur, mais aussi de plans pour que l'avion puisse entreprendre d'autres missions à l'avenir.
Les concepts doivent envisager "l'incorporation de divers systèmes spécifiques à la mission", les deux exemples cités étant les composants de guerre électronique et les systèmes théoriques pour l'architecture JADC2 (Joint All Domain Command & Control). Cela s'inscrit dans le cadre des plans actuels visant à transformer le KC-135 en un centre de communication pour d'autres plates-formes, ainsi que de déclarations antérieures du général Brown, qui avait déclaré vouloir que les futurs ravitailleurs soient dotés de capacités "d'autoprotection supplémentaires" ainsi que d'équipements permettant de servir de nœud de communication.

Le 7 août 2021, la Garde Nationale aérienne de l'Utah, en collaboration avec Collins Aerospace, a fait une démonstration réussie de technologies avancées de communication, d'informatique de mission et de capteurs pour soutenir les initiatives JADC2 (Joint All Domain Command and Control) et ABMS (Advanced Battle Management) sur un KC-135 à la base de la Garde Nationale aérienne Roland R. Wright à Salt Lake City, Utah. © Danny Whitlock, US Air National Guard

En fait, bien que la nouvelle RFI ne mentionne pas nommément le rôle de ravitailleur, il est frappant de constater le nombre de similitudes qu’il y a entre ce programme et le programme Advanced Aerial Refueling Family of Systems (AAR FoS), lancé le mois dernier par l'AFLCMC.

La demande d’information correspondant au programme AAR FoS porte sur les futurs ravitailleurs qui seront mieux optimisés pour le ravitaillement des aéronefs sans équipage et qui pourront également servir de plateformes de guerre électronique.

Toutefois, alors que l'appel d'offres actuel de la DIU de l’USAF repose sur un concept exotique d’aile volante gros-porteur ( le fameux BWB), la demande de l'AAR est une approche plus évolutive, qui commence par l'ajout de nouvelles capacités à la flotte actuelle d'avions ravitailleurs (KC-46A et KC-135R/T), avant de "développer les exigences globales pour un nouvel avion ravitailleur".

Bien que différents, il est certainement concevable que le chevauchement entre les deux RFI signifie que des éléments de chacune d'entre elles pourraient, en fin de compte, être réunis pour aider à créer une nouvelle génération d'avions-citernes et de transports.

Une infographie montrant les caractéristiques pertinentes d'un concept Lockheed Martin pour un avion de transport militaire de type aile volante. © Lockheed Martin

Conformément aux concepts actuels, la demande d’information de la DIU stipule que les entreprises doivent montrer qu'elles peuvent utiliser "des outils et des processus d'ingénierie numérique pour concevoir, développer, tester, vérifier, valider et certifier le système en vue de la construction éventuelle d'un prototype, d'un vol réel et de la production". Dans cet esprit, un prototype de démonstration grandeur nature devrait faire son premier vol d'ici 2026.

De manière quelque peu surprenante, la demande d’information ne mentionne pas d'exigence de furtivité ou de faible observabilité. Bien que, de par leur nature, les conceptions BWB, avec leur configuration à aile volante large, se prêtent de manière unique à des concepts de conception globale à faible observabilité par rapport aux configurations d'aéronefs traditionnelles. En même temps, ces types de conception offrent des avantages considérables en ce qui concerne l'espace interne pour le transport de marchandises et/ou de carburant.

Le concept N3-X de la NASA est une autre conception ancienne d’aile mixte. Le fait que l'aile se fonde parfaitement dans le corps de l'avion le rend extrêmement aérodynamique et promet de réduire la consommation de carburant, le bruit et les émissions. © NASA

Il se pourrait également que la réflexion de l'armée de l'air sur le KC-Z ait vu l'exigence d'une faible observabilité réduite ou peut-être même complètement abandonnée. Au début de l'année, le général Brown a indiqué qu'il s'attendait à ce que le système d'aviation de combat NGAD (Next Generation Air Dominance) ait "la portée nécessaire pour aller là où il doit aller", réduisant ainsi l'exigence apparente d'un ravitailleur d'"escorte" furtif pour l'accompagner en cas de danger.

Il est également possible que l'idée d'incorporer la furtivité dans un futur ravitailleur (ou transport) soit devenue moins prioritaire depuis que l'armée de l'air a commencé à envisager plus sérieusement la défense active de ces avions, en utilisant des drones spécialement conçus à cet effet.

Plusieurs études et propositions ont été faites concernant des drones armés de missiles qui pourraient fournir une escorte rapprochée à des aéronefs à haute valeur ajoutée (HVAA) plus vulnérables, tels que les ravitailleurs, et le programme FoS de l'AAR envisage notamment des "plates-formes de collaboration autonomes embarquées". Ces drones devraient escorter toute une série d'aéronefs différents et effectuer également d'autres missions, notamment l'attaque électronique et la suppression des défenses aériennes ennemies, ainsi que le renseignement, la surveillance et la reconnaissance.

Néanmoins, les qualités de faible observabilité des ailes volantes BWB les ont amenés, dans le passé, à être considérés pour des rôles de cargos et de ravitailleurs, ainsi que pour le transport de forces d'opérations spéciales. Et, alors que la dernière demande d’information, celle de la DIU, inclut la possibilité de construire un prototype à grande échelle, il y a eu un effort précédent pour tester un démonstrateur à petite échelle, sous la forme du programme X-48 de Boeing, qui a volé pour la première fois en 2007.

Vidéo YouTube du 1er vol du Boeing X-48

En ce qui concerne l'aspect pratique de la conception d'un BWB comme base d'un futur ravitailleur, Robert S Hopkins III, un vĂ©tĂ©ran de l’USAF et un auteur qui a beaucoup Ă©crit sur les (K)C-135, ne voit "aucune raison opĂ©rationnelle de ne pas dĂ©velopper un ravitailleur BWB", bien qu'il souligne certains problèmes critiques qui seraient probablement soulevĂ©s. Tout d'abord, le rapport flèche/rĂ©cepteur dĂ©pendra de la taille globale de l'avion-citerne. Une plate-forme BWB pourrait ĂŞtre suffisamment grande pour accueillir trois perches de ravitaillement, une centrale pour les gros avions et deux extĂ©rieures pour desservir deux     avions plus petits de la taille d'un chasseur. "En utilisant l'IA, ce serait facile", affirme M. Hopkins.

Ensuite, il y a l'éternelle question du nombre de ravitailleurs. Si l'armée de l'air devait acheter, par exemple, 100 avions BWB qui doivent effectuer un "service partagé" en tant que ravitailleurs et transporteurs, cela ne permettrait pas de répondre de manière adéquate à la pénurie actuelle de ravitailleurs. "La demande d'avions-citernes est actuellement surchargée avec seulement 460 perches disponibles, donc l'achat total d'avions-citernes doit être égal ou supérieur à ce nombre, quelle que soit la cellule ", ajoute M. Hopkins.

Si les besoins futurs de l'armée de l'air en matière d'avions-citernes ont été longuement discutés par le passé et ont donné lieu aux besoins théoriques des projets KC-Y et KC-Z, il est moins évident de savoir dans quelle mesure l’USAF a commencé ou non à réfléchir aux successeurs de sa flotte de transport lourd de fret, à savoir le C-5M Galaxy (flotte actuelle de 52 C-5M) et le C-17A Globemaster III (flotte actuelle de 222 C-17).

Un C-5M Super Galaxy affecté au 60ème Air Mobility Wing de la base aérienne de Travis, en Californie, à la base aérienne de Yokota, au Japon, le 14 septembre 2021. © Yasuo Osakabe

Le C-5, datant de la guerre froide, est actuellement le plus gros avion de l'inventaire de l'USAF et offre une capacité inégalée à transporter des cargaisons très volumineuses et lourdes. Il a fait l'objet d'une importante modernisation, notamment un programme de remotorisation, qui a donné naissance à la dernière variante du Galaxy, le C-5M Super-Galaxy, et devrait rester opérationnel jusque dans les années 2040. Au-delà de cette date, une conception de type BWB pourrait constituer un remplacement intéressant pour le Galaxy.

Quant au C-17, dont la production s'est terminée en 2015, les derniers exemplaires ayant été exportés, l'USAF n'a pas décidé de prolonger ou non la durée de vie de cet avion de transport. Cet avion est le premier choix pour déplacer rapidement des forces de combat, y compris mécanisées, sur de longues distances vers des zones de combat potentielles, mais il excelle également dans le transport à l'appui des missions de maintien de la paix et des missions humanitaires.

Le dernier C-17A Globemaster III de l'armée de l'air américaine, le P-223, sort de la chaîne de montage de Boeing et est placé sur la ligne de vol lors d'une cérémonie célébrant les 20 ans de livraison de C-17 à l'USAF, le 12 septembre 2013, à Long Beach, en Californie. © Senior Airman Dennis Sloan USAF

Si l'USAF décide de ne pas procéder à une modernisation du C-17, peut-être en raison de l'espace aérien de plus en plus contesté dans lequel il devrait opérer à l'avenir, un avion de transport BWB plus furtif pourrait également être envisagé pour le remplacer.

Au-delà des applications militaires évidentes de la conception d'une aile volante, la demande d’information de la DIU fait également référence à un plan de commercialisation à double usage, dans lequel on réfléchirait à une utilisation commerciale potentielle. Avec une combinaison de long rayon d'action, d'efficacité et de capacité à transporter des charges considérables, un tel avion pourrait être utilisé pour le transport de cargaisons ou de passagers civils. Depuis quelques années, les grandes compagnies aériennes étudient les avantages potentiels des configurations de type aile volante.

Il est clair qu'un avion BWB pourrait offrir de nombreux avantages applicables aux opérateurs militaires et commerciaux. Les réponses à la demande d’information de la DIU étant attendues pour le 2 août, nous espérons en savoir plus, en temps voulu, sur les missions particulières que l'USAF pourrait avoir en tête pour les futurs avions à voilure mixte et sur la manière dont ils pourraient s'intégrer dans ses futurs plans de modernisation.

Destiné à montrer l’état de ses réflexions pour de futurs avions de ligne, Airbus a dévoilé en 2020 son démonstrateur technologique MAVERIC (Model Aircraft for Validation and Experimentation of Robust Innovative Controls), un modèle réduit de type aile volante BWB. © Airbus

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