Prospectives pour les transports du futur

[Michel Kieffer]

Prospectives pour les transports du futur

Que nous réserve l’avenir quant aux transports ? Les évolutions technologiques nous permettrons-t-elles de nous déplacer comme aujourd’hui ? Ou les déplacements, tels que nous les connaissons depuis quelques décennies, seront-ils remis en question ?

Les nouveaux documents « Objectif CO2 » et « Avions et CO2* » proposent quelques réponses à ces questions (lien http://www.hkw-aero.fr/energies.html ou http://www.cocyane.fr/ puis cliquer sur « hkw »).

Bonne lecture

Michel

PS : Ce sont des hypothèses… n’hésitez pas à remettre en cause l’un ou l’autre point.

* Le document « Avions et CO2 » sera disponible quelques jours.

[sen-no-sen]

D'ici moins de 15 ans (en fonction de l'économie mondiale bien sur)nous allons vivre un changement important dans notre rapport avec les transports.
Le vol aérien "low cost" va certainement disparaitre à brève échéance(d'ailleurs j'ai beaucoup de mal à comprendre comment des investisseurs peuvent encore se lancer dans se domaine).
Les compagnies aériennes vont devoir sérieusement s'adapter...ou mourir.
De même les avions vont devoir évoluer (ailes volante,utilisation accrue des jet stream...).
Je pense que l'avenir du transport longue distance rapide est à l'ekranoplane ou "ground effect plane",boeing bosse la dessus).
Pour le transport individuel, la solution sera....le transport collectif
et la voiture électrique.
En tout cas penser que nous pourrons continuer à nous déplacer de la même manière(pétrole pas cher) est une belle illusions!

[oiseautempete]

De même les avions vont devoir évoluer (ailes volante,utilisation accrue des jet stream...).
Je pense que l'avenir du transport longue distance rapide est à l'ekranoplane ou "ground effect plane",boeing bosse la dessus).
Pour le transport individuel, la solution sera....le transport collectif
et la voiture électrique.

Les ailes volantes posent un problème d'encombrement au sol, déjà avec l'A380 il a fallu agrandir les infrastructures...Les jets Stream? on le utilise depuis très longtemps, mais il n'y a pas forcément un jet stream dans la direction ou l'on veut aller...
L'ekranoplane est peut être une piste, mais se pose le problème de la sécurité par rapport aux navires et voiliers, la sensibilité à l'état de la mer et faut créer de toutes pièces des infrastructures (qui rappelleront celles qui existaient pour les hydravions...)...ce n'est pas pour rien à mon avis que les Russes n'insistent pas trop là dessus après avoir longuement utilisé des ekranoplanes sur la mer Caspienne...
Le transport collectif n'est possible que pour un habitat concentré, hors dans nos pays la tendance est à la dispersion parceque les gens supportent de moins en moins les grands centres urbains...et qui dit habitat dispersé, dit véhicule individuel, mais 100% électrique j'y crois pas trop dans l'état actuel de la technique...hybride oui...

[sen-no-sen]

Il faut bien comprendre une chose oiseautempete: le futur ne nous donnera guère le choix!
Concernant l'aile volante ,Boeing et Airbus travaille sur le concept.
Le concept de l'avion de transport touristique en forme de "cigare avec des ailes" devra bien évoluer un jour et cela se fera d'ici 30ans.

De même pour les ekranoplanes qui pourrons transporter plus de 1500 passagers à près de 600km/h, les "wigs" Russe ont été abandonné par fautes d'intérêts stratégique, de plus l'informatique et les système de gestion de vol étaient quasi inexistant à l'époque.

Pour la voiture il faut bien comprendre que les pays industriel
devront"partagé"leur ressource avec les pays en voie de développement (en 2025:800 millions de voiture en Chine )

[Michel Kieffer]

Quelques éléments théoriques

La forme d’un avion et sa surface mouillée totale (SMT) conditionnent son efficacité aérodynamique (voir les différents exposés du site "hkw aero" ).

Les formes sont aujourd’hui quasi parfaites (très difficile de faire mieux), et les SMT quasi incompressibles : le volume du fuselage est figé par la dimension des passagers ; la surface de l’aile est contrainte par la vitesse minimum de sustentation qu’impose la réglementation : 100 knots (182 km/h) au décollage ou à l’atterrissage (Bien entendu, l’avion va toujours garder une marge par rapport à cette limite).

Et c’est là que le problème se pose : la surface des ailes (donc sa contribution à la SMT) est déterminée par la vitesse ci-dessus, par la masse et par le coefficient de portance max de l’aile (Cz max). Et aujourd’hui, les dispositifs hypersustentateurs (volets, becs…) sont au top… donc guère de progrès à attendre de ce coté. Ceci permet d’affirmer que la surface des ailes ne va guère changer dans le futur… sous entendu les designs « supersoniques » sont des pistes en principe illusoires.

Reste d’autres pistes à potentiels aujourd’hui très réduits : la réduction des masses (difficile de faire mieux), l’amélioration du rendement des moteurs (pas grand-chose à attendre de ce coté) et du rendement de propulsion. Quant à ce dernier point, nous avons une petite marge de progrès en augmentant les taux de dilution, ce qui revient grosso modo à revenir aux hélices ou à quelque chose qui s’en rapproche.

Et qu’en est-il du concept d’aile volante ? La problématique est identique avec peut-être (?) une légère réduction des masses. Léger progrès, peut-être, mais certainement pas de révolution à attendre de ce coté.

Il reste toutefois une solution séduisante : réduire les vitesses et optimiser nos avions en conséquence (aile à grand allongement, hélices…). A noter que ces solutions existent en courts courriers : voir la gamme d’avions ATR.

Reste la solution imparable : moins se déplacer… et redécouvrir ce qui est à coté .

Michel

[citro]

Avant d'étudier en détail tes nouvelles créations, je me permet de partager l'avis de Oiseautempête sur les ekranoplanes. Je ne vois pas ces engins se développer pour un usage civil élargi. Leur sécurité, leur confort... les rendent impropres à un tel usage. Il se cantonneront à des usages militaires...

Je vois plus des évolutions dans la diminution des coûts d'exploitation, passant par la limitation des masses et des puissances...
De mémoire, la charge alaire des avions actuels tourne autour de 600kg/m². Les avions actuels sont donc des fer à repasser qui ne volent que parcequ'ils sont surmotorisés...

Ai-je tord?

[chatelot16]

le transport economique du futur n'est pas l'avion

il y a quelques dizaine d'année le transport le plus economique etait le train

aujourd'hui le train essaie d'aller aussi vite que l'avion : TGV trop rapide pour etre economique ... trop cher pour celui qui n'est pas pressé ...

l'avion c'est compliqué : ca bouffe de l'energuie pour rester en l'air : pour consomer le mois possible il faut rester en l'air le moins longtemps possible donc aller vite !

c'est comme la voiture : il y a beaucoup d'accident , pour reduire le risque il faut aller tres vite pour etre en danger le moins longtemps possible ...


le pire est que je travaille dans un aeroport ! j'aimerais bien que le transport aerien continue !

ma passion pour les gazogene et la cogeneration ne fera pas marcher les avions mais deviendra ma nouvelle activité si il n'y a plus assez d'avion

[Michel Kieffer]

Réponse à la question formulée par Citro

Tout d’abord, un grand bonjour à tous sur ce forum.

Question formulée par Citro : quel est l’impact de la charge au m2 (500 - 600 kg pour un avion de transport) sur la consommation de l’avion ?

La puissance, donc sa conso, est conditionnée par la traînée parasite (ou traînée de forme) et par la traînée induite par la portance. Ces 2 traînées s’additionnant. Voir à cet effet :
- l’équation page 10 du document http://www.hkw-aero.fr/pdf/avion_electrique.pdf
- le tracé page 10 du document http://www.hkw-aero.fr/pdf/design_techno_perfo.pdf
- à noter que l’équation ci-dessus est la même pour les voiture ou pour les trains, excepté la traînée induite par la portance qui est remplacée par la traînée de roulement. Et se rajoute le terme qui prend en compte les accélérations. Voir l’équation page 11 du document http://www.hkw-aero.fr/pdf/energie_utile_voiture.pdf

Ceci rappelé, imaginons un avion de transport dont la charge alaire ne serait pas de 600 kg par m2 mais de la moitié, soit 300 kg par m2.

La conséquence serait effectivement une diminution de la traîné induite (cf. équation ci-dessus), mais… l’augmentation de la surface alaire conduirait à dégrader la traînée parasite et la masse. Conséquence, l’avion serait plus lourd, ce qui nécessiterait plus de puissance, ce qui nécessiterait d’augmenter la puissance et la quantité de carburant, ce qui reviendrait à ré-augmenter la charge au m2… et nous voici entrain de démarrer une belle spirale divergente (que nous craignons tous !). Voir la spirale page 4 du document http://www.hkw-aero.fr/pdf/comment_atte ... ectifs.pdf .

Résumons, notre avion de transport trouve son optimum avec des charges alaires élevées.

Et c’est là que l’on se rend compte de la performance : 600 kg / m2 à faible vitesse, faut l’faire. La solution, vous l’avez tous vue sur une aile d’AIRBUS ou de BOEING tous dispositifs hypersustentateurs déployés (à l’atterrissage). Voir par exemple http://fr.wikipedia.org/wiki/Dispositif ... stentateur ou, à échelle beaucoup plus modeste, la 3 ème photo de la page http://www.hkw-aero.fr/projet.html .

Michel

[citro]

Réponse à la question formulée par Citro
quel est l’impact de la charge au m2 (500 - 600 kg pour un avion de transport) sur la consommation de l’avion ?

...Ceci rappelé, imaginons un avion de transport dont la charge alaire ne serait pas de 600 kg par m2 mais de la moitié, soit 300 kg par m2.

La conséquence serait effectivement une diminution de la traîné induite (cf. équation ci-dessus), mais… l’augmentation de la surface alaire conduirait à dégrader la traînée parasite et la masse. Conséquence, l’avion serait plus lourd, ce qui nécessiterait plus de puissance, ce qui nécessiterait d’augmenter la puissance et la quantité de carburant, ce qui reviendrait à ré-augmenter la charge au m2… et nous voici entrain de démarrer une belle spirale divergente (que nous craignons tous !). Voir la spirale page 4 du document http://www.hkw-aero.fr/pdf/comment_atte ... ectifs.pdf .

Résumons, notre avion de transport trouve son optimum avec des charges alaires élevées.

Merci Michel, on ne peut pas être plus clair.

[oiseautempete]

la surface de l’aile est contrainte par la vitesse minimum de sustentation qu’impose la réglementation : 100 knots (182 km/h) au décollage ou à l’atterrissage (Bien entendu, l’avion va toujours garder une marge par rapport à cette limite).


Il reste toutefois une solution séduisante : réduire les vitesses et optimiser nos avions en conséquence (aile à grand allongement, hélices…). A noter que ces solutions existent en courts courriers : voir la gamme d’avions ATR.

Cette limitation à 100kt est sans doute "tout sorti" en configuration d'atterrissage, car la vitesse de rotation au décollage à pleine charge est bien plus élevée , vers 145-150 kt...a noter qu'aucun avion commercial ne peut se poser à pleine charge: soit il pose lent avec une vitesse verticale assez élevée et pète les trains, soit il pose rapide et sort de la piste...du coup ,en cas de problème qui contraindrait à se reposer avec les pleins, il doit préalablement actionner ses "vide vite" pour alléger l'avion avant de poser...
La réduction de vitesse est en effet une solution, et pas besoin de la baîsser de beaucoup: un Tupolev 95 vole à plus de 800km/h avec des hélices, par contre faudra bien optimiser ces dernières pour ne pas avoir trop de bruit: pour exemple, il suffit de comparer le niveau de bruit de l'Antonov 70 et celui de l'A400M pour comprendre... (mais ormis ce détail , l'AN70 est nettement supérieur à l'A400M...et pour moîtié moins cher...)