Des avions aident la NASA à développer une technologie de vol hypersonique

L'avion de chasse YF-12 a joué un rôle déterminant en aidant les ingénieurs de la NASA à surmonter le problème du calage du moteur et des fortes vibrations lors des vols à des vitesses supersoniques.

Le chasseur YF-12 peut voler à trois fois la vitesse du son. Photo : Wikipédia — Le chasseur YF-12 peut voler à trois fois la vitesse du son. Photo : *Wikipédia*

Le centre de recherche Lewis de la NASA à Cleveland a utilisé le chasseur YF-12 pour développer la technologie du vol supersonique, selon Interesting Engineering . Ce centre, pionnier dans la recherche sur la propulsion aéronautique depuis les années 1940, visait à améliorer cette technologie pour des vols supersoniques plus longs et plus rapides.

Le Bell X-1, propulsé par fusée, est entré dans l'histoire en octobre 1947 en devenant le premier avion à dépasser la vitesse du son, ouvrant ainsi la voie au vol supersonique. De nombreux avions militaires ont suivi le Bell X-1, mais aucun n'a égalé le Blackbird de Lockheed Martin. Des avions furtifs et élégants, comme l'A-12, l'intercepteur YF-12 et l'avion de reconnaissance SR-71, ont été les premiers à voler à des vitesses supersoniques pendant de longues périodes. Ils pouvaient voler à trois fois la vitesse du son à des altitudes supérieures à 80 000 pieds. Cependant, adapter cette technologie aux grands avions de transport représente un défi, notamment parce que davantage de données sont nécessaires pour comprendre le fonctionnement des systèmes de propulsion en vol supersonique.

Afin de résoudre des problèmes non identifiés lors de la conception et des essais du Blackbird, et de faire progresser une technologie clé appelée admission d'air supersonique à compression-mélange, l'armée a prêté deux YF-12, déclassés en 1969, au Centre de recherche en vol de Dryden (aujourd'hui Armstrong) de la NASA. Ce prêt s'inscrivait dans le cadre d'un projet conjoint NASA-USAF visant à comparer les données de vol du YF-12 avec celles des souffleries des centres de recherche d'Ames, de Langley et de Lewis de la NASA.

L'équipe de Lewis étudie les entrées d'air supersoniques en soufflerie depuis le début des années 1950 et teste les tuyères supersoniques des intercepteurs Delta Dart. Dans le cadre de ce nouveau projet, Lewis est chargé de tester des entrées d'air YF-12 à l'échelle réelle dans une soufflerie supersonique de 3 x 3 mètres et d'analyser le moteur Pratt & Whitney J58 de 144 567 newtons de poussée au Laboratoire des systèmes de propulsion (PSL).

L'admission à compression mixte permet au moteur de fonctionner comme un turboréacteur à double flux à bas régime et comme un statoréacteur à haut régime. Ce système est très efficace, mais sensible aux turbulences, provoquant souvent des ratés d'allumage. Ces ratés sont des variations soudaines du flux d'air qui génèrent une forte résistance, pouvant entraîner le calage du moteur ou de violentes vibrations de l'aéronef.

En novembre 1971, des chercheurs de Lewis ont testé une entrée d'air du SR-71 accidenté dans une soufflerie de 10 x 10. L'année suivante, ils ont recueilli des données aérodynamiques dans diverses conditions en soufflerie. Ils ont également testé un nouveau système de contrôle d'entrée d'air développé par les ingénieurs de Lewis, Bobby Sanders et Glenn Mitchell, qui utilisait plusieurs vannes mécaniques pour empêcher le démarrage intempestif. C'était la première fois que le système était testé en grandeur nature. L'équipe a également testé les interactions entre la cellule, les entrées d'air, les moteurs et les systèmes de contrôle en conditions normales et turbulentes.

Durant l'été 1973, un moteur J-58 grandeur nature fut le premier prototype testé dans la deuxième chambre de pression du laboratoire PSL de Lewis. Les chercheurs collectèrent des données dans des conditions normales et variables l'année suivante. Les essais PSL permirent également de mesurer les émissions des gaz d'échappement afin d'évaluer les émissions à haute altitude lors des vols supersoniques.

Le programme YF-12 a également démontré que des modèles réduits pouvaient être utilisés pour concevoir des entrées d'air supersoniques grandeur nature. Les données de vol ont permis de mieux comprendre l'impact des modèles réduits et des tunnels sur ces données. Plus important encore, le programme Lewis a conduit au développement d'un système de contrôle numérique qui a amélioré la réponse des entrées d'air supersoniques aux perturbations d'écoulement, éliminant ainsi pratiquement les redémarrages des moteurs. Nombre des idées issues de ce programme ont été utilisées pour la conception du SR-71 au début des années 1980 et ont contribué aux efforts de la NASA en matière d'avions de transport de passagers supersoniques pendant des décennies.

Le programme YF-12 prit fin en 1979, la NASA ayant réorienté ses priorités aéronautiques. À cette date, les YF-12 avaient effectué près de 300 vols de recherche et mené à bien une année d'essais au sol dans la soufflerie de la NASA.

An Khang (selon Interesting Engineering )

Lien source