La science derrière la C Series
Les commandes électriques d'un avion CS100 de Bombardier
Photo : Bombardier
Prenez note que cet article publié en 2016 pourrait contenir des informations qui ne sont plus à jour.
Le nouvel avion de Bombardier crée des turbulences chez les investisseurs. Pourtant, c'est l'un des avions civils les plus performants du monde.
de Découverte La gamme d'avions C Series est à la fine pointe de l'innovation technologique. Si elle se révélait à la hauteur des promesses, elle pourrait redéfinir les standards de l'industrie pour les années à venir et ouvrir ainsi la voie à des avions moins énergivores et plus silencieux.
« C'est une merveille de la technologie à plusieurs égards », estime Mehran Ebrahimi, directeur du Groupe d'étude en management des entreprises de l'aéronautique, à l'UQAM.
Une équipe de l'émission Découverte a visité l'usine de l'avionneur, à Mirabel. Elle fait le point sur les innovations qui font du CS100 (le plus petit des deux appareils C Series) un avion à part.
Ne manquez pas le reportage sur la C Series de Daniel Carrière et Louis Faure à Découverte, dimanche à 18 h 30 sur les ondes d'ICI Radio-Canada Télé.
1. Plus léger
Aile en fibre carbone
Photo : Bombardier
Le CS100 pèse 5500 kilos de moins que l'Airbus A319 NEO, un avion de même catégorie. Le fuselage est fabriqué avec un alliage aluminium et de lithium, plus léger et plus résistant que l'aluminium traditionnellement utilisé pour les avions commerciaux.
L'aile, quant à elle, est presque entièrement composée de fibre de carbone, un matériau composite qui combine légèreté et résistance. Bombardier Aéronautique a réussi ce tour de force grâce aux travaux de recherche et développement menés à son usine de Belfast, en Irlande du Nord. Seul le bord d'attaque est fait de métal, car on doit pouvoir le chauffer lorsque du givre s'y forme.
Autre innovation qui contribue à soustraire des kilos : les commandes de vol sont entièrement électroniques. Exit les cardans et les câbles pour actionner les ailerons ou les moteurs. En plus de réduire le poids de l'appareil, ces commandes électroniques permettent d'optimiser la consommation de carburant. Car les ordinateurs de bord peuvent tenir compte du poids exact de l'appareil (y compris les passagers, les bagages, etc.) pour déterminer la puissance requise au décollage et en vol.
2. L'aérodynamique
Un modèle réduit d'avion dans la soufflerie ETW
Photo : Soufflerie ETW
Les aérodynamiciens de Bombardier Aéronautique ont testé des modèles réduits d'avions, faits de métal, dans la plus grande soufflerie cryogénique d'Europe, en Allemagne. Ces tests se déroulent dans une chambre pressurisée, à -160 degrés Celsius, où l'on simule des vents de différentes vitesses.
On arrive ainsi à modéliser l'écoulement de l'air autour de la maquette; écoulement représentatif de ce qui se produit en conditions réelles. Grâce à ces essais, les ingénieurs ont donné à l'avion une forme optimale, qui permet à l'appareil de fendre l'air en créant le moins de turbulences possible.
La pièce maîtresse de ce profil aérodynamique, c'est l'aile. Les ingénieurs ont réussi à maximiser sa portance (cette force qui permet à l'avion de s'élever et de se maintenir en altitude) tout en minimisant la traînée (la force qui résiste au mouvement de l'avion dans l'air).
Réduire la traînée est un défi de taille, sachant que l'aile opère en régime transsonique. Sous l'aile, l'air circule en deçà de la vitesse du son. Mais sur le dessus de l'aile, localement, l'air dépasse la vitesse du son. Il s'ensuit une onde de choc qui augmente la traînée. Les aérodynamiciens de Bombardier Aéronautique ont atténué cette traînée d'onde, en modifiant le design de l'aile. Regardez la vidéo ci-dessous pour comprendre ce phénomène.
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3. Moins énergivore
Moteur de Pratt & Whitney
Photo : NASA X
Bombardier Aéronautique a retenu un moteur de la compagnie Pratt & Whitney, développé en collaboration avec la NASA, pour ses avions C Series. Il brûle 16 % moins de carburant que les moteurs les moins polluants sur le marché. En outre, il génère 75 % moins de bruit que les moteurs traditionnels, ce qui permettrait aux appareils d'atterrir plus aisément la nuit dans les aéroports en milieu urbain.
Dans un avion à réaction, c'est l'air chaud produit par la combustion du carburant qui propulse l'appareil. Dans la turbosoufflante de Pratt & Whitney, 90 % de la poussée provient de l'air froid. Car un système d'engrenage permet d'optimiser la contribution du ventilateur, situé devant la chambre à combustion. Regardez la différence entre les moteurs dans la vidéo ci-dessous.
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Le pari
Depuis 18 mois, seul Air Canada a confirmé l'achat de 45 avions CS100, ce qui porte le carnet de commandes à 288 appareils. Bombardier a beau promettre des performances exceptionnelles, les transporteurs continuent de bouder la C Series. Selon Sébastien Mullot, directeur du programme C Series chez Bombardier, les compagnies aériennes jouent de prudence.
On est dans une industrie qui a été brûlée, échaudée par des délais de la part d'autres avionneurs et aussi par des promesses qui n'ont pas été tenues.
Swiss International Air Lines sera la première à exploiter l'avion, à partir du printemps 2016. Les dirigeants de Bombardier espèrent que les résultats des premiers vols convaincront les sceptiques. « Dès qu'il va entrer en service, tout le monde va vouloir l'avoir », s'avance Fassi Kafyeke, aérodynamicien chez Bombardier.
