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La start-up aérospatiale américaine Hermeus a passé un nouveau jalon de test hypersonique avec le moteur Chimera partiellement imprimé en 3D de son prochain avion Quarterhorse.

Au cours de ces tests, la Chimera s’est avérée capable de passer à plusieurs reprises d’un mode turboréacteur conçu pour lancer le jet autonome à un mode statoréacteur à vitesse Mach élevée. Hermeus a annoncé le succès de ses tests comme « l’un des exploits technologiques les plus importants » pour faire du vol hypersonique une réalité et le « réduire » des risques pour les applications commerciales et de défense.

Les ambitions de vol hypersonique d’Hermeus

Fondée il y a seulement quatre ans, Hermeus a pour mission d’accélérer radicalement les voyages aériens en créant l’avion le plus rapide au monde. S’appuyant sur l’expérience aérospatiale de l’équipe de direction de l’entreprise et travaillant avec des partenaires de la NASA et de l’US Air Force, elle vise à développer une série d’avions autonomes, ainsi qu’un avion commercial capable de Mach-5.

Parmi ces avions, le premier d’Hermeus sera le Quarterhorse, un avion hypersonique télépiloté qui, comme son homonyme, l’American Quarter Horse, est conçu pour exceller dans les « sprints » sur de courtes distances. Avec une altitude de croisière de 95 000 pieds et une vitesse de pointe hypersonique de Mach-5, ses développeurs affirment que « d’ici la fin de sa campagne d’essais, le Quarterhorse sera l’avion le plus rapide au monde ».

Après avoir testé le moteur de l’avion, Hermeus reste sur la bonne voie pour respecter sa feuille de route produit. À l’avenir, la société a l’intention de donner au Quarterhorse son premier essai en vol en 2023, avant de développer un engin autonome plus grand pour des essais en 2025 et d’utiliser éventuellement ses connaissances pour construire un avion de ligne, qui devrait entrer en service en 2029.

Lorsqu’il sera prêt, Hermeus affirme que son avion commercial sera capable de voyager à « plus de deux fois la vitesse » du supersonique Concorde, d’une manière qui permettra aux passagers de se rendre de New York à Londres en seulement 90 minutes.

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L’avion hypersonique Quarterhorse d’Hermeus. Image via Hermeus.

Le moteur derrière le Quarterhorse

Au cœur du Quarterhorse se trouve la Chimera, un hybride turboréacteur-statoréacteur connu sous le nom de moteur à cycle combiné à turbine (TBCC). Composé d’une postcombustion, d’un statoréacteur, d’un turboréacteur, d’un prérefroidisseur et d’une entrée arrière, ce moteur est issu d’un mélange de technologies anciennes et nouvelles. L’année dernière, par exemple, Hermeus a acquis six turboréacteurs GE J85-21 autour desquels il s’est engagé à construire la Chimera.

Ceux-ci ont été intégrés à des technologies modernes comme la fabrication additive, et environ 15 % du système de propulsion global est imprimé en 3D, ce qui a facilité son développement rapide. Essentiellement, le moteur d’Hermeus est essentiel au succès de ses plans de vol hypersoniques, car il est prévu pour permettre au Quarterhorse de décoller d’une piste normale, avant d’accélérer à des vitesses de Mach élevées.

En pratique, la Chimera devrait rendre cela possible en « passant » du mode turboréacteur au mode statoréacteur. Alors que le moteur le fait à environ Mach-3, il dispose également d’un pré-refroidisseur qui refroidit l’air entrant dans le turboréacteur avant le changement de mode, d’une manière qui devrait permettre à Hermeus d’en tirer la moindre goutte de performance, avant ça arrive.

Après avoir testé la Chimère au Notre Dame Turbomachinery Laboratory, Hermeus affirme que l’intégration verticale est à l’origine de son succès jusqu’à présent. La société affirme que la fabrication en interne a permis une boucle de rétroaction étroite entre les ingénieurs et les techniciens, facilitant une itération rapide, et elle a également réussi à construire le moteur hypersonique avec un budget beaucoup plus serré que ses rivaux de l’industrie.

« Cette réalisation est une étape technique majeure pour Hermeus », a déclaré AJ Piplica, PDG d’Hermeus. « Mais plus que cela, c’est un point de preuve qui démontre comment notre petite équipe peut rapidement concevoir, construire et tester du matériel avec des budgets nettement inférieurs à ceux de ses pairs de l’industrie. »

Le Laboratoire de Turbomachines de Notre Dame.  Photo via Hermeus.
Le Laboratoire de Turbomachines de Notre Dame. Photo via Hermeus.

Cibler le vol hypersonique avec AM

Alors que la course à la construction d’avions civils et militaires hypersoniques capables de voler s’intensifie, l’impression 3D a commencé à jouer un rôle central dans leur développement. Plus tôt cette année, NextFlex a accordé 17 millions de dollars à un projet visant la production de pièces de vol hypersoniques imprimées en 3D, ainsi qu’à plusieurs autres initiatives, y compris celles entourant les dispositifs de radiofréquence (RF) fabriqués par additifs.

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De même, America Makes a accordé à Boeing 500 000 $ en mars 2022 pour développer des pièces hypersoniques imprimées en 3D résistantes à la distorsion. En collaboration avec RPM Innovations et Hexagon, le projet lauréat de l’appel de projet a vu l’équipe dirigée par Boeing itérer sur une nouvelle approche de conception, axée sur l’amélioration de la fiabilité des composants déployés à la vitesse de Mach-5.

Dans les applications militaires, un moteur scramjet Aerojet Rocketdyne comprenant des pièces imprimées en 3D a également été testé en vol dans le cadre d’un projet de recherche américain sur les missiles hypersoniques. En imprimant en 3D le système d’entraînement du moteur, l’entreprise aurait été en mesure de le construire en utilisant 95 % de pièces en moins que ce qui était nécessaire pour construire son itération précédente.

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L’image en vedette montre l’avion hypersonique Quarterhorse d’Hermeus. Image via Hermeus.