Hélicoptères français : le programme SA360/SA365

L’expérience acquise par le département hélicoptères de la Société Aérospatiale a permis la production d’une gamme variée de « voilures tournantes » dont la percée sur le marché international se traduit actuellement par plus de 3 200 appareils, vendus dans 77 pays répartis sur les cinq continents.

Pour un avenir proche, la Société nationale industrielle aérospatiale (SNIAS) a lancé le programme SA360 qui présente des innovations aussi bien sur le plan technique que dans les méthodes de développement. Le projet, qui relève des fonds propres de la société, confère à l’équipe responsable du SA360 une grande liberté d’action au stade de la conception et du prototype.

Bénéficiant de la maîtrise technique acquise, en particulier avec l’hélicoptère Gazelle, le programme a pu respecter le budget et le calendrier prévus. Ainsi, un an après le début du programme, la construction du premier prototype était lancée et, 12 mois plus tard, celui-ci effectuait son premier vol.

À la lumière des résultats obtenus avec les deux prototypes en essais, la décision de lancer une première tranche de série a été prise et les outillages sont déjà lancés. Fin 1975, début 1976, sortiront les premiers appareils de série en version SA360 monoturbine ; la version SA365 [NDLR 2023 : le Dauphin], biturbine, dont la définition de série est très voisine de celle du SA360, sera réalisée un peu plus tard.

Ayant pour objectif de remplacer dans les années à venir l’Alouette III, le projet SA360 tient compte à la fois des tendances du marché et de l’évolution de la technique et aboutit à la définition d’un hélicoptère à cabine grande habitabilité, doté d’une turbine turboméca Astazou XVIII, avec réservoir de carburant sous le plancher, et reposant sur un train d’atterrissage à roue de queue.

Grâce à des solutions techniques évoluées, le SA360 devient un hélicoptère simple, de maintenance économique et aux performances élevées.

Les pales sont de construction mixte en fibre de verre et de carbone, et la transmission a été simplifiée par la suppression d’une boîte intermédiaire. Par ailleurs, les temps entre révisions ont été très sensiblement augmentés car les composants ont été calculés pour des durées de vie très supérieures aux normes habituelles et le potentiel de la turbine sera de 1 000 heures sur les premiers appareils de série.

Le premier vol a eu lieu le 1^er juin 1972 sur le prototype 001 et, le 19 octobre de la même année, l’appareil a atteint la vitesse de 371 km/h en piqué.

Le premier vol du prototype 002 date du 29 janvier 1973. Au mois de mai, trois records internationaux de vitesse pour hélicoptères de la catégorie 1 750 kg-3 000 kg ont été battus par le SA360 qui a atteint près de 300 km/h en circuit fermé de 100 km.

En règle générale, les essais se sont déroulés sans problème particulier après un certain nombre de tests d’endurance des ensembles mécaniques, du rotor, de la transmission, du moteur, du fenestron et des commandes de vol, et ceci à compter de janvier 1972.

Le fonctionnement de la machine a pu être suivi avec une grande précision grâce aux moyens d’enregistrement d’essais mis en œuvre (12 paramètres principaux transmis en télémesure) et aux moyens de dépouillement par ordinateur. Ces essais ont révélé, en plus des performances pures obtenues, un niveau de vibration extrêmement faible dû au système de suspension adapté sur le SA360 et qui est dérivé des solutions déjà appliquées sur le SA330 Puma et le SA341 Gazelle.

Le prototype 001 a effectué sa 200^e heure de vol fin août 1973 et le 002 sa 100^e heure à la mi-novembre. Actuellement la mise au point de base est terminée et les techniciens s’attachent maintenant à améliorer certains détails pour la version de série tout en s’attaquant aux épreuves de certification. Celle-ci sera obtenue lorsque les dernières épreuves de conformité auront été faites sur le 1^er appareil de série à la mi-1975.

Simultanément le programme de la version biturbine a été lancé et l’appareil doit voler début 1975. Un maquettage aérodynamique conforme à cette version doit être testé sur l’un des prototypes SA360 avant le début des essais du SA365.

Avec le SA360 et plus tard le SA365, la Société Aérospatiale dispose et disposera de machines de haute qualité qui, dans quelques années, grossiront la gamme des productions actuelles. Les productions reposent en bonne part sur le marché d’exportation ; elles peuvent s’étendre encore, surtout dans la zone extra-européenne.

États-Unis : perspectives d’utilisation de l’hydrogène comme combustible d’aviation

Les difficultés d’approvisionnement en combustibles d’aviation dérivés du pétrole stimulent les recherches, menées par les milieux aéronautiques américains, de produits de remplacement parmi lesquels l’hydrogène occupe une des premières places.

Bien que l’optimisme des principaux avionneurs, motoristes ou exploitants aéronautiques ne soit pas égal, certains estiment que les ressources faiblissantes en combustibles pétroliers pourraient conduire à leur remplacement par des combustibles à hydrogène vers les années 1980 à 2000. D’autres pensent, par contre, que des combustibles non cryogéniques, extraits du charbon ou des schistes bitumineux, s’avéreront d’un emploi plus économique pendant longtemps encore. Ces points de vue différents sont illustrés par l’effort très variable consenti par les différentes sociétés quant aux programmes de recherche sur l’utilisation de l’hydrogène.

Les possibilités offertes par la propulsion à l’hydrogène ont été démontrées avec succès dès 1956 par le National Advisory Committee of Aeronautics (NACA) lors d’essais d’un Martin B-57 équipé d’un moteur converti à l’hydrogène ; le combustible était transporté sous forme gazeuse. Un autre programme datant de la même époque a été mené avec un Lockheed CL-400 étudié pour fonctionner à l’hydrogène et atteignant Mach 2,5 à 100 000 pieds. Bien que les problèmes techniques aient pour la plupart été dominés, le projet n’a pas eu de suites en raison de l’autonomie insuffisante et de la nécessité de répartir tout autour du monde de grandes quantités d’hydrogène liquide destinées au ravitaillement de cet appareil de reconnaissance.

En effet, les principaux problèmes à dominer à l’heure actuelle avant de pouvoir considérer l’hydrogène comme un combustible commercialisable portent sur les points suivants : le prix, la production sous forme liquide, le service sur les aéroports, le dessin des appareils et enfin le moteur.

L’hydrogène liquide en très grandes quantités coûte de 3 à 5 fois plus cher que le kérosène pour ce qui est de la production et du stockage. Il n’y a pratiquement pas d’arguments permettant de prévoir des économies directes dans l’utilisation de l’hydrogène pour l’aviation. La plupart des représentants de l’industrie interrogés répondent que la rentabilité de l’hydrogène ne pourra être connue que par rapport au prix de production des combustibles non cryogéniques et basiquement identiques aux kérosènes d’aviation actuels. L’US Air Force et l’US Navy procèdent actuellement à des essais de ces derniers en liaison avec les services officiels.

La capacité de production actuelle d’hydrogène liquide pour les États-Unis est estimée à 60 tonnes par jour, à comparer avec les 2 500 t qui seraient nécessaires à l’activité journalière d’un terrain mettant en œuvre une soixantaine d’appareils du type Boeing 747. Les procédés de production feraient sans doute appel au charbon jusqu’après les années 2000, le relais pouvant être pris à partir de 2030 par l’énergie nucléaire utilisée pour l’électrolyse de l’eau de mer. D’autres procédés sont basés sur un cycle thermique-chimique.

Il n’existe aucune expérience quant à la manipulation de l’hydrogène liquide sur un aéroport où le ravitaillement répété d’appareils serait une évidente nécessité. Selon le personnel de la NASA familiarisé avec ce genre d’opération pour la mise en œuvre des fusées Saturn et Centaur, les difficultés seront assez grandes, et il est certain que tout programme d’essai d’un appareil fonctionnant à l’hydrogène devra résoudre corrélativement le problème de la manipulation sans danger de ce produit à moins 220 °C pour avoir une valeur significative.

À volume égal, l’hydrogène pèse 10 fois moins lourd que le kérosène, mais dispense une énergie près de 4 fois moins importante. Les quantités nécessaires en vol seraient donc volumineuses, ce qui, avec l’état cryogénique, présente des difficultés pour les avionneurs.

Les avions utilisant l’hydrogène auront donc une taille nettement plus importante que les transports lourds subsoniques actuels, mais auront un poids sensiblement inférieur, ce qui permettra de gagner près de 50 % sur les distances de décollage, avec une charge marchande équivalente.

Le problème délicat à résoudre est donc celui des réservoirs à liquide cryogénique et particulièrement celui de leur résistance aux vibrations et aux remplissages fréquents. Les formes possibles de ces réservoirs sont considérées comme faciles à obtenir avec la technologie actuelle.

Pour les motoristes enfin, l’hydrogène est le combustible idéal, qui ne nécessite que des modifications mineures des moteurs actuels. Selon Lockheed, de tels moteurs auraient des durées de vie environ 25 % plus longues que les moteurs actuels, tout en réclamant 25 % de temps de maintenance en moins. De plus, l’hydrogène a une température de combustion près de 3 fois plus élevée que les kérosènes courants.

En outre, l’hydrogène présente comme avantages de pouvoir être utilisé comme liquide de refroidissement et d’éliminer presque complètement les problèmes de pollution liés à l’emploi des combustibles au pétrole.

Mais il existe un problème fondamental, lié aux moteurs à hydrogène, qui est celui de la réalisation du pompage entre les réservoirs et les moteurs : les moteurs à réaction utilisent l’hydrogène à l’état gazeux alors que le combustible est stocké à l’état liquide. Une très importante quantité de chaleur est nécessaire pour provoquer ce changement d’état et il n’est pas sûr que les sources de chaleur disponibles sur les avions soient suffisantes, ce qui obligerait à brûler une partie de l’hydrogène transporté pour assurer la transformation du reste du combustible liquide en gaz chaud. De ce point de vue, les avions supersoniques, qui présentent une température de peau élevée, seraient d’un emploi plus prometteur que les avions subsoniques.

La Société Lockheed a proposé à la NASA d’entreprendre la modification de deux C-141 Starlifter. Si ces essais n’ont pas été acceptés, Lockheed a cependant reçu un important contrat de recherche sur l’utilisation de l’hydrogène liquide comme combustible pour avions subsoniques. Par ailleurs, la NASA envisage de modifier deux avions Northrop YA-9 pour le fonctionnement à l’hydrogène.

Le Centre de recherche de Langley étudie dans le cadre des recherches à long terme la technologie des avions destinés à utiliser les futurs combustibles. Ses travaux actuels sont centrés sur la modification du Boeing 747.

À l’issue de son contrat d’une année, la société Lockheed doit être en mesure de présenter un projet d’appareil subsonique propulsé à l’hydrogène. Un modèle de système de manipulation de l’hydrogène sur les aéroports pourrait être également proposé.

On estime qu’il faudra quatre à cinq ans avant de pouvoir mettre au point des systèmes utilisables sur le marché. ♦