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(wayto t’a tué ma soirée ^_^) Bien que je n'ai qu'un background assez mince en architecture aéro, voici selon moi une liste des problèmes techniques que l'aéronautique aurait à dégrossir avant de proposer un avion CIVIL grande capacité propulsé avec une source hydrogène. En exemple ci-dessous plusieurs dimensions qui laissent à penser que contrairement à certaines déclarations de presse, les designers d'avions civils auront certainement affaire à un défi technologique important: - La taille de la bombonne et ou la mettre. - L'avion autour. - Quelle techno de bombonne, 700 bars ou -253 °c ? - Design parlant, c'est facile ou c'est dur de rentrer une bombonne dans un avion? - La proposition business et l'utilisation au quotidien pour les compagnies. - Les particular risks, et les moteurs précisément. - D'ailleurs ils vont où les moteurs ? (On ne demandera pas s’ils existent … :p puisque selon la coutume il faut d’abord un moteur pour faire un avion… ) - L'EASA et la FAA qui vont recommencer du début, frileux comme ils sont actuellement, surtout depuis le 737 max ... - D'un point de vue certification ça ressemblerait à quoi comme travail ? Je passerais sur la "facilité" d'amener de l'hydrogène au pied d'un avion, car je n'ai pas idée de la méthode, même si je doute un peu du rendement nécessaire pour pressuriser ou refroidir les volumes nécessaires à l'aviation civile. J'imagine que les éoliennes feront de l'électrolyse le week end quand elles ne seront plus occupées à remplir les voitures électriques... Quelques idées des temps et volumes: Aujourd'hui un avion de la famille A320 (spoiler alert : ne rêvons pas, on ne pourra pas prendre plus gros comme comparateur) consomme dans les 20 tonnes de carburant sur son range maximum, 7000km plus un poids à vide d'environ 40 tonnes. On note que 7000km ça suffit à traverser l’atlantique depuis que les autorités sont d’accord, accord qui a couté 2 programmes à Airbus, mais passons. On parle ici d'un avion dont les paramètres de masse, moteur, consommation générale et utilisation compagnies sont optimisés continuellement depuis 35 ans. La recherche de réduction de poids est d'ailleurs devenue tellement compliquée qu'on en trouve simplement plus: il faut payer trop cher en design et fabrication pour réduire le poids des avions, ce n'est juste plus rentable. Les technos nouvelles, qui ne sont pas sur ces vieux avions, n'aident que peu au final: le 3D print n'a que peu d'applications, surtout qu'il n'est pas certifié pour les métaux en aéronautique, et le carbone laisse passer la foudre et crée un véritable casse-tête de design avec de la structure additionnelle et de la haute résistivité de partout, et en plus c'est très cher à fabriquer et à maintenir. (Il parait que le fuselage aime pas la grêle ….) Dans les 20 tonnes de fuel on a coutume de penser que 40% sont cramés au décollage. Ce n’est pas tout à fait vrai, puisque c'est en fait le type de destinations qui prime sur le reste: on peut très bien ne pas remplir un avion sur une petite distance. Les compagnies ne le font pas, pour gagner en rotations: hé oui sur des vols de type A320, un avion au sol perd instantanément de l'argent, il faut le faire partir au plus vite. Aussi la rotation au sol s'effectue maintenant en dessous de 45 minutes, (sortie des passagers/nettoyage/remplissage/initialisation du vol) ce qui est plus de temps que pour remplir le réservoir, qui prend au moins 45 minutes. Aussi les compagnies remplissent l'avion à plein même si elles n'ont pas besoin du fuel pour un Paris-Nice qui ne nécessite qu’un 7ème du range max: ça fait gagner du temps de remplissage en journée, tant pis pour le surpoids. (chut il faut pas le dire, ça donnerait du grain à moudre aux écolos) C'est donc une première info importante: pour que l'avion hydrogène soit rentable par rapport aux avions actuels, il doit rentrer en compétition avec une rotation de 45 minutes, puisque ces avions seront assurément en compétition sur le court courrier uniquement, au vu de la suite. Il faudra donc vérifier que le remplissage de la bombonne se fasse en moins de 45 min, ou que l'avion puisse faire de multiples rotations avec un remplissage. Concernant la bombonne, je n'ai pas de chiffre précis en tête, mais les quelques documents lus par ci par là laissent à penser que le réservoir serait 4 à 6 fois plus important que les réservoirs actuels, H2 étant 1000 fois moins dense que le fuel, qui l'air de rien à une particularité dévastatrice: il est liquide a pression atmo et 20 degrés. Ce n'est pas le cas de l'hydrogène, il faut compresser le gaz ou refroidir à l'état liquide, pour rentrer dans une taille raisonnable, taille qui serait 6 fois plus grande à équivalent de litres si on met en surpression, ou 4 fois plus grande si on met en basse température. A première vue, l'aéro va faire le choix du liquide, la raison est simple: le poids, et la plus petite taille possible. Dans un premier cas, la bombonne devra tenir un bar de pression, ( ou moins si pression negative) dans l'autre 700 bars. Tenir 700 bars sur de tels volumes, c'est juste une utopie, la bombonne pèserait des centaines de tonnes, et à la première fuite , on se retrouve sur la lune. donc -253° it is. Comme sur les fusées, quand ça vole, c'est froid. Le problème c'est que -253° c'est vraiment froid, il va falloir éviter les fuites et maintenir le tout à pression constante, donc ) contrario des reservoirs actuels ou on met du fuel dans les ailes, la géométrie va être simple: (encore plus si pression négative) Il n'y a donc pas de raison que ça soit pas un cylindre. Et ça, ben c'est un peu le début des grosses grosses emmerdes. Actuellement, pour rentrer les 20 tonnes de fuel, on remplit déjà les ailes, puis la partie entre les ailes, puis on ajoute entre 2 et 4 reservoirs additionnels, à condition que les compagnies poussent à la réduction du nombre de valises. Ici on parle d'un volume à minima 4 fois plus gros. Donc 80 tonnes en terme d'équivalent volume: 1 kg de fuel c'est a peu près 1.2kg d'eau donc faut ajouter 20% soit 25 mêtres cubes. Donc on doit trouver 100m3 pour que l'avion, a masse égale, et a rendement moteur égal (qui n’existe pas d'ailleurs, ce moteur, mais passons) parcoure le même range avec le même nombre de passagers. Notez qu'à ce moment-là on n’a pas ajouté le poids de la cuve, par contre on a pas enlevé les ailes ^^. On supposera pour se faciliter la vie que la géométrie de l'avion sera grossièrement la même, une saucisse avec des ailes au milieu. Il y a bien une aile delta sur les photos de temps en temps, mais au vu de la galère sur un design qu'on connaît, je n’imagine pas si on en prend un qu'on connaît pas. Donc 100 m3. L’avion fait 35mètres de long en moyenne, on enlève un peu devant et un peu derrière, il faut donc une section de 3m², et donc 1 mètre de rayon. A première vue, on ne fera pas une ballaste de 35 mètres sous les ailes qui ne font pas 2 mètres d'épaisseur et qui bougent, donc on va la mettre dans le fuselage. Voyons: Aieaie, ça va pas être facile-facile à rentrer. Surtout qu'il n'y a pas que du carburant dans une soute, il y a des valises, il y a de l'hydraulique, des calculateurs énormes, un tout petit système de ventilation qui doit ventiler un avion entier en 3 minutes, et ..... UN MOTEUR, les gens n'y pensent pas mais les avions ont 3 moteurs, pas deux: si les moteurs se coupent, il faut quand même de l'électricité gérer l’avion qui planne et avoir de l'air pour les gens et des freins, donc il faut un moteur électrique annexe. ON est gentil on ne demandera pas s’il s’alimente à l’hydrogène, pour froisser personne. Il y a aussi un tout petit détail: les ailes. Ça ne se voit pas de l'extérieur, mais la structure cubique centrale, qu’on appelle bêtement le centre wing box,, qui relie les 2 ailes et qui est un réservoir, est l'endroit qui prend évidemment le plus cher dans l'avion: elle laisse passer les efforts de la portance à travers le fuselage, et encaisse les atterrissages.. Ce truc est très lourd, se déforme dans tous les sens pendant le vol (vous le savez peut-être pas mais les fuselage d’avions sont plus proche des knackis que des saucissons secs) et surtout ON NE LE TRAVERSE PAS, on ne fait surtout pas un trou de 2mètre de rayon dedans. Ceci est donc un problème, il n'y a aura pas une bombonne, il y en aura deux car on ne peut pas traverser la voilure. il va donc falloir faire certainement plus petit, ou alors l'avion n'aura pas la forme d'un A320. D'ailleurs, on en a pas parlé, mais la cuve, elle ne risque pas d'être en bas. Car des fois un avion, ça peut ne pas atterrir sur ses roues, mais directement sur son fuselage, si un train d'atterissage reste coincé, ou si l'hudson passe par là. Et là, catastrophe. Il faut donc la mettre au DESSUS des gens, il faut donc 3 étages au lieu de deux. Ca commence à merder question « à masse équivalente » Donc il semble à peu près établi que si la géométrie ne change pas, l'avion ne fera pas la même distance, et ce pourtant si le rendement et le poids global sont égaux à un avion qui a 35 ans d'optimisations dans tous les domaines techniques possibles.... Maintenant remplissons une bombonne de 100m3 (enfin il est a peu près établi qu'elle ne fera pas 100m3 maintenant). Le Fuel rentre à 7 bars (sur une section de maximum 90mm, mais c'est pas très important) . Cette vitesse et ce diamètre sont dûs au fait qu'il faut quand même envoyer une bonne pression en entrée pour remplir vite, donc des pompes costaudes, mais aussi qu'après 7 bars le fuel commence à avoir une friction avec le tube, et qu'il se met à faire des décharges d’électricité statique dues à la friction dans le tuyau et.... ben boum. Donc on va rester sous 7 bars. Je ne connais pas les propriétés de l'hydrogène liquide a -253° mais déjà que 7 bars à température ambiante c 'est énervé, j'imagine 7 bars à -253°, les pompes vont se marrer. Mais gardons 7 bars. Donc le calcul est simple: ou la section du tuyau fait x 4 vu que le réservoir est 4 fois plus grand, ou il faudra bien plus de 45 minutes pour remplir. Hors 7 bars sur 350mm de diamètre, ça pousse pas mal. Il va falloir que les tubes encaissent, que les camions soient équipés etc, les pompes vont être épiques, puis il faut encore rentrer un truc super gros dans le fuselage... (+10 point au premier qui se demande « mais au fait ils viennent d’où les 100 m3 ? » ) Petit détail qui a son importance: l'avion est autorisé à être rempli partiellement de fuel pendant le remplissage passager, car l'avion est connecté du coté ou il n'y a pas les portes. Là on a le réservoir dans le fuselage, c'est donc niet d'avance, encore du temps en plus. Il faut donc connecter à chaque fois, temps en plus. Il faut respecter les contrôles de sécurités et faire toute la procédure, temps en plus. En résumé on a donc une bombonne qui rentre pas car elle est environ 3 fois trop grosse, et ce si on est très gentil, et un remplissage qui est 4 fois plus long qu'actuellement. Ca commence à devenir intéressant. Voyons un peu le reste. Dans une fusée l'épaisseur de la bombonne est très fine, mais malheureusement ca ne sera pas le cas ici: l'avion ne fait pas que monter sur l'axe Z, et il faut en plus qu'il ne fuit pas (car les passagers ne vont pas apprécier les -253°sui leur souffle au visage, vu que la bombonne est en haut). Ca veut dire: Une seconde bombonne autour de la bombonne, allez hop, on augmente le poids ou on réduit encore la bombonne. Et elle bouge bien cette bombonne ? car vu son poids il ne vaudrait mieux pas. Malheureusement, on va mettre donc mettre deux ballastes de 30 tonnes autour d'un cube qui en encaissait déjà 50 , il va falloir augmenter la résistance ... et donc monter le poids. Et il ne faudra pas que ça bouge. Malheureusement² un avion, structurellement parlant ca bouge. Vous pourrez trouver sur youtube des vidéos ou on se rend compte dans un long courrier que sous fortes turbulences, il arrive que les gens derrière ne voient pas devant .... car le plafond de devant est physiquement en dessous du plancher de derrière. Ca bouge, A CE POINT LA. (c’est d’ailleurs pour ça qu’on met des cloisons, si les gens voyaient les 70m dans un A380, ça leur filerait la gerbe comme quand on regarde le désaxage des rames de métro) Je résume donc, on va vouloir installer des bombonnes pas lourde pleines de tonnes d’H2 (surtout qu'il y en a une dans l'autre) dans un avion ou entre le devant et le derrière de la bombonne cylindrique de 1mètre de rayon il peut y avoir ... 1 mètre. le tout en gardant -253°, sans fuite. EZ PZ. -253° dont on a pas parlé de combien d'energie il faut pour le maintenir ... la ou on ne maintenait pas la témpérature du fuel. Il faudrait pas un pti moteur d’ailleurs ?! Mais attendez il y a plus fun. Les P. R. A. Les PRA ou particular risk analysis, sont tous les cas de casse critiques qui mettent en danger direct un avion. Il y a le feu, il y a des blagues très drôle genre maman qui jette une couche dans les chiottes (le cauchemar du commandant de bord ca, annoncer que les toilettes ne marchent plus pour les 8 prochaines heures à 200 personnes), ou un moteur qui casse, ou un pneu qui pête, ou un avion qui se prend un oiseau, ou un très gros trou dans la carlingue, ou un avion qui atterrit sans trains, comme dit plus haut. Il doit y en avoir une bonne vingtaine. (ce post n’est pas pour les gens qui ont peur de voler, j’aurai sans doute dû le marquer au début J ) Un bon design, c'est donc au moins un design ou aucun PRA n'en croise un autre. Par exemple, disons, à tout hasard, qu'un moteur casse. Une pale est éjectée vers l'extérieur .... éjection qui se trouve être en plein dans la direction du fuselage. Bon premier point, sur cette pale touche l'autre moteur, j'ai une mauvaise nouvelle, mais je ne crois pas que ce soit arrivé dans l’histoire de l’aviation civile récente. Mais disons qu'elle ne fait que scier en deux 5 ou 6 passagers (ne vous asseyez pas à plus ou moins 2 mètres de l'axe moteur , seriously) car ces pales sont considérées inarrétable lors de la casse, au vu de la vitesse de rotation. Bon, il se trouve que maintenant, par-là, se trouve aussi la bombonne, qui non contente de devoir rester pressurisée, est le seul et unique réservoir de l'avion.... bref. Pas de bombonne près des moteurs: donc moteurs à l'arrière, et encore moins de range. Moteurs à l'arrière ? Moteur auxiliaire pas à l'arrière. Encore une fois moins de distance possible. Notez qu'on a géré qu'un PRA, il y en a 20: loin des pneus, loin de l'hydraulique pour les freins, pas en dessous de la cabine, et... mais au fait ça serait pas devenu un PRA cette bombonne ? ? L'avion ressemble donc de moins en moins à un avion actuel. Pour donner une idée des problèmes de design annexes, la liste des paramètres indiscutable donnés par les autorités comme l'EASA pour dessiner un tube de carburant fait .... 400 lignes. Pas de foudre, pas de fuites, pas de charge électrique, pas d'efforts sur le tube, rien doit toucher le tube, rien ne doit être à moins de 25mm de distance au cas où le tube se déforme, les simples tresses de métallisation pour éviter la foudre ont 50 lignes de paramètres. (exemple: pendre vers le bas pour éviter le frottement, ne pas se prendre les pieds dedans si au sol, les doubler au cas ou une des deux casse) etc. etc. On parle de tubes de 1 mètre par 90mm de diamètre. Imaginez si on parle d'un tube de 30m par 2m. Bref, un aperçu d'intégration d'une simple bombonne qui tourne au casse-tête, et tout autour prendra la même ampleur: la structure : poubelle, on recommence de A à Z. Même l'in flight Entertainment (les télés) vont prendre super cher, le calculateur central rentrera plus On a parlé des dizaines de kilomètre de câble électrique autour ? Bref, du sport, mais c'est presque anecdotique à côté de sa source hydrogène à gérer. La coutume du fuel c'est de dire que si ça ne vole pas depuis le concorde, on le monte pas. Heureusement, ce n'est pas du fuel Pour résumer, ça ressemble de plus en plus à un avion qui porte 70 passagers au lieu de 200, qui fait 1500km au lieu de 7000, qui a besoin de 2h de refuel par arrêt obligatoire au lieu de 45 min facultatives. Il faut que les avions aient un taux d'effectivité de minimum 98% (car le 320/737 en ont 99, c 'est à dire une heure de retard toutes les 100 heures) et qui concurrence un marché ou les low cost actuels vendent des places à 40€. Et il va falloir 20 ans pour le faire, et la compétence n'existe pas sur le marché du design, sauf chez airliquide, qui fait des bombonnes qui restent ancrées au sol. Et enfin, last but not least, si on exclut le 737max et les facéties de boeing, l’aviation civile a fait 0 morts pour problèmes techniques les 3 dernières années, il y a donc un standing. Mais bon il paraît que ce n’est pas un défi technologique majeur. TL ; Dr : c’est mal parti pour rentrer ça en 15 ans…

En temps normal, je suis plutôt le techno-sceptique de service. Mais pour le coup, ça (la famille technologique, pas ce produit là forcément en particulier), je mettrais un lobe de foie, un rein, et mes orteils-non-nécessaires-à-l-équilibre en hypothèque pour investir dedans : http://www.journaldugeek.com/2017/09/26/le-taxi-drone-volocopter-a-effectue-un-vol-automatise-de-prestige-devant-les-autorites-doubaiennes/