Un moteur scramjet construit par le fabricant de systèmes de propulsion Aerojet Rocketdyne a été testé avec succès en vol dans le cadre d’un projet de recherche américain sur les missiles hypersoniques.

En imprimant en 3D le système d’entraînement, l’entreprise aurait été en mesure de le construire en utilisant 95 % de pièces en moins que ce qui était nécessaire pour construire sa précédente itération, qui propulsait le X-51A Waverider de l’US Air Force (USAF) compatible Mach 5. .

Développé via un programme de R&D militaire avec la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), le Air Force Research Laboratory (AFRL) et Lockheed Martin, le moteur de la société est conçu pour propulser un système de missile à lancement aérien, qui peut être construit et tiré avec une plus grande efficacité que les armes des rivaux américains.

«Aerojet Rocketdyne est bien placé pour soutenir le développement et la production hypersoniques de notre pays», a déclaré Eileen P. Drake, PDG et présidente d’Aerojet Rocketdyne. « En appliquant des décennies de recherche et développement de pointe, ainsi qu’un savoir-faire en ingénierie et une fabrication et des matériaux innovants, nos produits optimisent les performances tout en réduisant considérablement les coûts et le temps de développement. »

Art conceptuel représentant la fusée HAWC récemment testée en vol. Image via DARPA.

Initiatives AM d’Aerojet Rocketdyne

Basée en Californie, Aerojet Rocketdyne fabrique des systèmes de propulsion et énergétiques avancés pour les agences et entreprises de défense basées aux États-Unis et à l’étranger. Afin de répondre à la demande des clients, allant des systèmes de missiles stratégiques aux moteurs à carburant liquide ou solide, l’entreprise se tourne souvent vers l’impression 3D, et il existe plusieurs exemples où elle l’a fait à ce jour.

Dès 2017, Aerojet Rocketdyne a annoncé le succès des essais à chaud d’une chambre de poussée imprimée en 3D pour son moteur-fusée RL-10, avant de réaliser la même chose avec son système de propulsion AR1 imprimé en 3D. Cette même année, la société a également été engagée par la DARPA aux côtés de Boeing pour concevoir un nouvel avion spatial hypersonique expérimental pour le lancement de satellites, bien qu’il ait depuis été abandonné.

Depuis lors, Aerojet Rocketdyne a acheté 3DMT, dans un mouvement qui a renforcé ses capacités de fabrication, son acquisition étant censée avoir à un moment donné l’une des plus grandes installations d’impression 3D en métal au monde. Avance rapide jusqu’à ce mois-ci, et la société a également dévoilé un propulseur quadruple imprimé en 3D optimisé, montrant que ses efforts pour exploiter le potentiel de la technologie restent vivants.

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Un ingénieur d'Aerojet Rocketdyne préparant le moteur-fusée RL10C-X.
Un ingénieur d’Aerojet Rocketdyne préparant le moteur-fusée RL10C-X de la société. Photo via Aerojet Rocketdyne.

Faire progresser les capacités de défense occidentales

Dirigé par la DARPA et l’USAF, le programme Hypersonic Air-breathing Weapon Concept (HAWC) se concentre spécifiquement sur la création de missiles capables d’atteindre des vitesses au nord de Mach 5, qui peuvent être tirés plus rapidement et à une plus grande distance qu’auparavant.

Jusqu’à présent, le projet a été construit autour de trois piliers clés : la faisabilité, l’efficacité et l’abordabilité. Cette approche a vu les participants à l’initiative déployer des efforts considérables pour identifier des configurations de véhicules optimisées et des approches de gestion des contraintes thermiques, mais ils ont également cherché à proposer un nouveau système de propulsion.

Pour répondre à ce besoin, la DARPA et l’USAF se sont tournées vers Aerojet Rocketdyne, qui à son tour a créé un moteur scramjet censé offrir de meilleures performances aérothermiques et une meilleure évolutivité que ses prédécesseurs. Lorsqu’il a été utilisé lors d’un récent test en vol pour propulser un prototype de véhicule HAWC, le deuxième à venir du programme, le système lui aurait permis de voyager à Mach 5 ou plus sur plus de 300 milles.

Capable de voler à des altitudes de 65 000 pieds ou plus, le véhicule est également considéré comme « à respiration aérienne », en ce sens qu’il utilise l’air capté de l’atmosphère pour obtenir une propulsion soutenue. En tant que tels, les missiles à respiration aérienne ont la vitesse et la maniabilité potentielles pour échapper aux systèmes de défense au sol, tandis que l’énergie cinétique qu’ils génèrent leur permet de détruire des cibles sans utiliser d’explosifs puissants.

Le test en vol du véhicule intervient à un moment où les États-Unis cherchent à renforcer leurs capacités défensives au milieu de la guerre de la Russie en Ukraine, et fait suite au dévoilement de nouveaux plans AUKUS pour la R&D hypersonique. Étant donné que la Russie elle-même utilise également l’impression 3D pour mettre à niveau les chasseurs MiG-31, augmentant ainsi la portée de ses propres charges utiles hypersoniques, le développement intervient à un moment opportun pour les États-Unis et leurs alliés.

« Ce test en vol de Lockheed Martin HAWC a démontré avec succès une deuxième conception qui permettra à nos combattants de sélectionner de manière compétitive les bonnes capacités pour dominer le champ de bataille », a ajouté Andrew « Tippy » Knoedler, responsable du programme HAWC au Bureau de la technologie tactique de la DARPA. « Ces réalisations augmentent le niveau de maturité technique pour la transition de HAWC vers un programme de service d’enregistrement. »

« Nous analysons toujours les données des essais en vol, mais nous sommes convaincus que nous fournirons à l’USAF et à la Marine d’excellentes options pour diversifier la technologie disponible pour leurs futures missions. »

Un avion de chasse Mikoyan-Gurevich MiG-31 de l'armée de l'air russe.
UEC-Star utiliserait l’impression 3D pour améliorer les performances des moteurs de chasse MiG-31. Photo via Wikipedia Commons.

Impression 3D en vol hypersonique

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Alors que les pays occidentaux augmentent leurs dépenses défensives en réponse à l’agression russe, beaucoup commencent à se concentrer sur la recherche liée aux vols hypersoniques, dans laquelle l’impression 3D joue un rôle central. En Australie, Hypersonix Launch Systems a reçu 2,95 millions de dollars du gouvernement pour financer la R&D d’un drone à hydrogène, qui devrait être construit avec l’impression 3D « si possible ».

Aux États-Unis, pendant ce temps, America Makes a également versé des fonds dans des projets connexes, soutenant le mois dernier les projets de Boeing, RPM Innovations et Hexagon de développer des pièces imprimées en 3D capables de voler à une vitesse mach. Plus précisément, dans le cadre du projet, l’équipe vise à trouver un moyen de surmonter les écarts de géométrie au sein de certains composants imprimés en 3D, qui les excluent des applications à grande vitesse.

De plus, même avant l’assaut à grande échelle de la Russie, la DARPA a longtemps exprimé sa volonté de déployer la technologie à plus grande échelle. En septembre 2020, par exemple, l’agence a commandé une étude sur l’accélération de la production de missiles hypersoniques, dans laquelle elle a détaillé les plans d’une installation d’accélérateur de production hypersonique conçue pour héberger des imprimantes 3D parmi d’autres technologies de pointe.

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L’image présentée montre l’art conceptuel de la fusée HAWC testée en vol. Image via DARPA.