Les avions de type Blended Wing Body ont été
développés pour la première fois il y a plusieurs
décennies, à l'instar du XB-35, du YB-35 et du YB-49
développés pendant la seconde guerre mondiale pour l'armée
américaine, ou encore le célèbre bombardier furtif B-2A
Spirit développé pendant la guerre froide (Rose, 2010). Cette
section présente de manière chronologique quelques BWB ayant
été conçus et testés.
· Les XB-35 & YB-35
Les Blended Wing Body XB-35 et YB-35 étaient des
bombardiers expérimentaux développés pendant la Seconde
Guerre mondiale par la compagnie Northrop Corporation, pour l'armée de
l'air américaine. Le XB-35 a effectué son premier vol en juin
1946 pour un voyage de 45
6
minutes de Hawthorne en Californie, à Muroc Dry Lake,
sans incident (Rose, 2010). L'avion était propulsé par quatre
moteurs à hélices contrarotatives. Bien que les moteurs du XB-35
étaient peu fiables, cet avion a apporté un retour
d'expérience important, dans la conception des bombardiers à
ailes volantes. Le YB-35 est une version évoluée du XB-35
où les moteurs à hélices contrarotatives ont
été remplacés par des moteurs à hélices
à rotation unique Pratt & Whitney R-4360 de puissance unitaire 2200
kW (Rose, 2010). Le YB-35 a effectué son premier vol d'essai le 15 mai
1948, puis le projet fut abandonné en juillet 1949 (Rose, 2010).
Figure 1.1 : Northrop YB-35, bombardier long-courrier (Rose,
2010)
· Northrop Grumman B-2A Spirit
Le Northrop B-2A Spirit est l'un des plus
célèbres avions furtifs existants. Développé par
l'avionneur américain Northrop durant la guerre froide, le B-2A Spirit
est un bombardier de l'US Air Force (USAF) . Présenté comme le
plus performant au monde dans sa catégorie, le B-2A Spirit est
propulsé par quatre turboréacteurs General Electric F118 avec une
poussée unitaire de 77 kN (Rose, 2010). Cet avion a une envergure de
52,43 mètres et une longueur de 21,03 mètres. Sa masse à
vide est comprise entre 45 360 et 49 900 kg, pour une charge maximale
théorique d'environ 35 tonnes de bombes et missiles divers
disposée dans deux soutes (Rose, 2010). Le B-2A Spirit a effectué
son vol inaugural en juillet 1989, et le premier avion opérationnel a
été réceptionné par l'USAF fin 1993.
·
7
Figure 1.2 : Bombardier furtif B-2A Spirit (Rose, 2010)
Le Boeing BWB-450
En 1988, la NASA et McDonnell Douglas Corporation (maintenant
Boeing Corporation) ont mis sur pieds un projet visant à effectuer une
étude approfondie de la configuration BWB. Cette étude consistait
à développer et comparer un nouvel avion de transport subsonique
aux technologies avancées, avec un rayon d'action de 7000 nm et pouvant
transporter 800 passagers à 0,85 Mach (Liebeck, 2004). L'étude a
abouti sur une configuration d'avion BWB et, suite aux résultats
obtenus, Boeing a lancé une seconde étude pour la conception
préliminaire d'un avion de transport BWB ayant une capacité de
450 passagers (Liebeck, 2004). Des recherches expérimentales portant sur
la dynamique de vol et l'aérodynamique du BWB ont abouti à une
série d'essais en vol sur les modèles X-48 (A, B et C).
8
Figure 1.3 : Géométrie de base du Boeing BWB-450
(Liebeck, 2004)
· NASA-Boeing X-48
Le Boeing X-48 est une série de BWB
expérimental sans pilote, développé par la NASA-Boeing et
l'Air Force Research Laboratory en association, pour étudier les
avantages structurels, aérodynamiques et opérationnels du concept
Blended Wing Body. L'Air Force a désigné le prototype à
petite échelle sous le nom de X-48B, en raison de son
intérêt pour le potentiel de la conception en tant qu'avion de
transport militaire multi rôle à grand rayon d'action et de grande
capacité. La version modifiée mise à niveau suivante a
été désignée X-48C (Larrimer et al, 2020). Le
programme avait pour objectif d'en apprendre davantage sur les
caractéristiques de contrôle de vol à basse vitesse du
concept, appliqué aux gros avions de transport de passagers ou de fret.
D'ailleurs, le X-48 est une réplique à l'échelle de 8,5%
d'un avion réel (Larrimer et al, 2020 ; Gibbs, 2017). Il a
été dynamiquement mis à l'échelle pour voler avec
la même attitude ou presque, qu'un avion pleine grandeur. L'étude
consistait également à en savoir plus sur le potentiel de la
conception à obtenir une économie de carburant jusqu'à 30
% supérieure à celle des avions traditionnels (Larrimer et al,
2020). Les variantes X-48B et X-48C sont présentées dans les
sections suivantes.
9
· NASA-Boeing X-48B
Le Blended Wing Body X-48B a été construit par
Cranfield Aerospace au Royaume-Uni selon les spécifications de Boeing.
Le prototype de sous-échelle a une envergure de 20,4 pieds, avec des
ailerons verticaux proéminents, des gouvernails aux
extrémités des ailes et des élevons le long des bords de
fuite des ailes. L'avion est équipé de trois petits
turboréacteurs, fournissant une poussée combinée maximale
d'environ 150 lb, avec une masse totale de 523 lb. Le X-48B a une vitesse de
pointe estimée à 118 noeuds (222 km/h), une altitude maximale
d'environ 10000 pieds et une durée de vol d'environ 40 minutes (Larrimer
et al, 2020). Le contrôle au sol de l'avion a commencé à la
NASA Dryden à la fin 2006, et les premiers vols d'essai ont
été effectués début de 2007 (Gibbs, 2017 ; Larrimer
et al, 2020). Les essais visaient à caractériser le vol à
basse altitude de la configuration à fuselage intégrée, y
compris le contrôle de panne moteur, les caractéristiques de
décrochage et les qualités de manoeuvrabilité. Le
programme d'essais en vol court a été conçu pour
démontrer que la nouvelle conception peut être pilotée
aussi sûrement que les transports traditionnels à tube et aile.
Figure 1.4 : Prototype BWB X-48B (Gibbs, 2017)
· NASA-Boeing X-48C
Le Blended Wing Body X-48C est une version modifiée du
X-48B. il a effectué son premier
vol avec succès le 7 août 2012 à Edwards Air Force Base
(Larrimer et al, 2020 ; Creech et al, 2013). L'avion a été
conçu par Boeing, en partenariat avec la NASA. Les principales
modifications apportées au modèle « C » par rapport au
modèle « B » visaient à rendre l'avion plus silencieux.
Les modifications de la géométrie comprenaient le
déplacement des winglets de bout d'aile vers la queue de l'appareil
(à côté des conduits d'échappement du moteur),
10
transformant ainsi ces derniers en deux surfaces verticales
(Larrimer et al, 2020 ; Creech et al, 2013). Le corps arrière de l'avion
a été allongé d'environ deux pieds vers l'arrière.
Côté propulsion, l'équipe projet a remplacé les
trois moteurs à réaction de 50 livres du X-48B par deux moteurs
de 89 livres pour le X-48C.
En outre, le X-48C a conservé la plupart des dimensions
du modèle B, avec une envergure d'un peu plus de 20 pieds et un poids
avoisinant 500 livres. Sa vitesse de pointe est estimée à environ
140 mph, pour une altitude maximale de 10 000 pieds (Larrimer et al, 2020 ;
Creech et al, 2013).
Au regard des différences de manoeuvrabilité du
X-48C par rapport au X-48B, l'équipe du projet a apporté des
modifications logicielles du système de commande de vol, afin d'adapter
le domaine de vol de l'avion, en concordance aux futurs avions commerciaux BWB
grandeur réelle (Larrimer et al, 2020).
Figure 1.5 : Prototype BWB X-48C (Creech et al, 2013)
· Le projet AC 20.30
Afin de stimuler les recherches sur les BWB, la Commission
Européenne a soutenu d'octobre 2002 à octobre 2005 un projet
baptisé VELA, qui signifie : Very Efficient Large Aircraft (Scholz,
2007). L'objectif était de concevoir un avion de ligne sous forme d'aile
volante, ayant une capacité comparable à celle de l'A380. Le
projet a abouti sur les designs VELA 1, VELA 2 et VELA 3 conçus par le
DLR (Centre aérospatial allemand) et Airbus. Par la suite les
étudiants de l'Université des sciences appliquées (UAS) de
Hambourg, Département d'ingénierie automobile et
aéronautique, ont travaillé sur le projet BWB A0.30. La
géométrie de l'AC 20.30 était basée sur celle du
VELA 2. Dans le cadre de ce projet, un prototype sans
11
pilote à l'échelle 1 :30 de l'A0.30 a
été développé et construit. Puis de nombreux essais
de simulations numériques en soufflerie et en vol ont permis de mieux
comprendre le comportement de l'avion, ce qui a contribué à son
amélioration. Ces différents essais ont permis d'obtenir une
configuration stable de l'appareil (Schmidt et al, 2006).
L'A0.30 a une envergure de 3,24 m et une longueur de 2,12 m,
avec une masse au décollage de 12,5 kg. L'appareil possède deux
moteurs délivrant chacun une poussée de 30 N (Schmidt et al,
2006).
Figure 1.6 : Prototype BWB AC 20.30 (Thomas et al, 2013)
· Airbus MAVERIC
Lancé en 2017, le Blended Wing Body MAVERIC (Model
Aircraft for Validation and Experimentation of Robust Innovative Controls) de
Airbus a effectué son premier vol en juin 2019 (MAVERIC, 2020a). Le
MAVERIC a été dévoilé le 11 février 2020
à Singapour. Avec ce projet, l'objectif de Airbus est de tirer parti des
technologies émergentes pour être le pionnier de l'avenir du vol.
L'avion a une envergure de 3,2 mètres, une longueur de 2 mètres
et une superficie d'environ 2,25 m2. MAVERIC présente une
conception d'avion révolutionnaire, qui a le potentiel de réduire
la consommation de carburant jusqu'à 20% par rapport aux avions à
tube et aile conventionnels (MAVERIC, 2020a).
·
12
Figure 1.7 : Prototype du BWB MAVERIC de Airbus (MAVERIC,
2020b)
Synthèse des caractéristiques des BWB
présentés
Le tableau 1.1 fournit une synthèse des
caractéristiques disponibles, des principaux BWB présentés
précédemment.
Tableau 1.1 : Caractéristiques de quelques BWB
conçus et testés
