La renaissance des dirigeables ?

C'est une question que l'on peut légitimement se poser, alors qu'une société britannique, Hybrid Air Vehicles (HAV), basée à Cranfield, en partenariat avec Northrop Grumman devrait conduire en juin les premiers tests en vol d'un dirigeable, le Long-Endurance Multi-intelligence Vehicle (LEMV) , destiné à l'armée des Etats-Unis pour un contrat de 517 M$.

Après un siècle de fortunes diverses et de très nombreux projets avortés du fait de difficultés techniques ou économique, il semble donc qu'une équipe d'ingénieurs britanniques pourrait réussir à commercialiser un dirigeable à l'hélium, robotisé, dont la principale mission serait la surveillance et le renseignement grâce à toute une panoplie de capteurs et senseurs. Après plusieurs années de développement, un prototype, de la taille d'un terrain de football, devait décoller dans le New Jersey (USA) pour y réaliser des essais en vol, avant de rejoindre la Floride. Si tout se passe comme prévu, il traversera alors l'océan Atlantique d'ici l'hiver prochain, pour un déploiement opérationnel très probablement en Afghanistan. Le LEMV est conçu pour patrouiller durant trois semaines, à une altitude de 22.000 pieds (environ 800 m) pour une consommation d'environ 17 litres à l'heure.

Plusieurs différences caractérisent le LEMV par rapport aux dirigeables classiques. Tout d'abord, et c'est sans doute là la différence la plus significative, ce dirigeable est un hybride entre un avion et un ballon, un concept établit par Roger Munk, le fondateur de Hybrid Air Vehicules. En effet, la cellule a une forme d'aile, ce qui permet de produire une portance additionnelle à celle générée par l'hélium qui remplit la structure (à une pression légèrement supérieure à celle de l'atmosphère). M. Munk a conçu ces dirigeables avec une section elliptique et une forme longitudinale bombée. La structure en forme d'aile produit alors une poussée bien plus importante que celle des structures en forme de cigare des dirigeables classiques. Le dirigeable est également équipé de quatre propulseurs directionnels qui permettent de générer une poussée vectorielle et donc de contrôler finement l'altitude et l'angle de montée. Les versions lourdes futures posséderont des propulseurs suffisamment puissants pour autoriser un décollage vertical.

Ce nouveau concept, avec la combinaison de l'hélium, la forme d'aile et la poussée vectorielle, permet de transporter des charges plus lourdes, pour un même volume d'hélium donné, qu'un dirigeable classique qui ne peut compter que sur la poussée générée par l'hélium. De plus, les hybrides avion-dirigeable sont plus aisément contrôlables en cas de turbulences ou de vent important, ce qui lui permet par exemple de décoller même lors de vents de 75 km/h.

Il n'y a que très peu de structures rigides à l'intérieur du dirigeable. Une membrane supporte la forme tandis qu'un système de suspensions paraboliques en câbles en Kevlar maintient la charge utile et répartit les contraintes dans l'ensemble de la cellule.

Enfin, le LEMV dispose d'un système d'atterrissage gonflable pour pouvoir être utilisé et manoeuvré au sol, même si le terrain ne dispose pas de surface égale, voire même sur l'eau (Figure 1). Le LEMV n'a ainsi pas besoin d'un nombre important de personnel au sol pour le sécuriser. Des ballonnets permettent de contrôler la pression ; lorsque le dirigeable s'élève, l'hélium se dilate et repousse l'air hors des ballonnets, quatre moteurs les regonflent lorsque le dirigeable redescend.

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Figure 1 : Un prototype de véhicule aérien hybride ( Crédits : Royal Academy of Engineering )

Les matériaux utilisés ont également évolué. La coque du LEMV est fabriquée à partir d'un matériau composite ultraléger de trois couches, soudées ensemble pour assurer solidité, résistance aux UV et aux intempéries, ainsi que pour garantir l'étanchéité. La charge utile est fixée au centre et en dessous du dirigeable et contiendra le poste de contrôle (pour les versions pilotées), les systèmes de contrôle de vol, ainsi que les réservoirs de carburant.

La société Hybrid Air Vehicules envisage de développer à terme toute une gamme de dirigeables de nouvelle génération dont des modèles lourds capable de soulever et transporter des charges de plusieurs dizaines de tonnes. Leur usage pourrait être aussi bien militaire (transport de matériel lourd, véhicules), que civil (fret aérien). Ainsi, l'étape suivante est de construire dans les prochaines années un engin pour Discovery Air, possiblement en 2014 ou 2015, capable de soulever 50 tonnes sur des distances de 4.000 km (capacités du même ordre de grandeur que celles des avions militaires de transport). Bien entendu, le dirigeable ne pourra pas rivaliser avec les avions en termes de vitesse de croisière (maximum 200 km/h, au lieu de 800 km/h), mais il ne nécessite pas de pistes d'atterrissage et sa consommation est très inférieure. En effet, 60% de la portance est générée par l'hélium.

Décollage vertical, économies massives de carburant et meilleure manoeuvrabilité par vent important rendent cette nouvelle génération de dirigeables particulièrement attrayante pour un large éventail d'industries, autre que les militaires. Par exemple, Discovery Air envisage d'utiliser ces engins pour transporter du fret pour l'industrie minière vers les régions reculées de l'Arctique où il n'y a ni routes ni voies ferrées. De même, alors que l'exploitation des hydrocarbures se fait de plus en plus loin en mer ou dans des régions difficiles d'accès, le besoin d'engins capables de transporter des équipages et des charges lourdes dans des zones accidentées ou sur des plateformes offshore ne peut que croître. C'est avec ce type d'utilisations qu'Hybrid Air Vehicules a dans ses cartons des plans pour développer des dirigeables encore plus puissants capables de soulever des charges de 200, voire 1.000 tonnes.

A un horizon encore plus lointain, et afin de réduire les émissions de GES liées au transport international du fret tant maritime qu'aérien, les chercheurs envisagent de remplacer les milliers de navires et avions par des dirigeables géants croisant à 200 km/h et 15.000 m d'altitude sur des routes fixes. De plus petits dirigeables s'amarreraient alors à ces géants pour décharger passagers et fret, qui seraient récupérés plus tard par d'autres véhicules, une fois atteint leur destination. Ces dirigeables géants resteraient en vol en permanence, propulsés par des cellules photovoltaïques la journée (qui produiraient également de l'oxygène et de l'hydrogène) et des piles à combustible durant la nuit, ne laissant ainsi aucune empreinte environnementale et des émissions de CO2 nulles.


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Redacteur:
Olivier Gloaguen


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