500 kilomètres par heure à 5 mètres d’altitude : qu’est-ce qu’un ekranoplane ?
Le Pentagone investit des dizaines de millions de dollars pour ressusciter ce drôle d’avion, capable de mener des assauts amphibies fulgurants.
Nous sommes sur la mer Caspienne, en une belle journée de 1990. Le rugissement assourdissant de huit turboréacteurs à pleine puissance déchire les flots. Un monstre de 400 tonnes, mi-avion mi-bateau, vient de passer à 500 km/h en frôlant l’écume. Cet incroyable objet volant, baptisé ekranoplane, est tout droit sorti du bureau dirigé par Rostislav Evgenievich Alekseïev, génial ingénieur naval russe, l’équivalent d’Andreï Tupolev dans l’aviation. Son objectif : mener des assauts amphibies éclair en restant sous la couverture radar ennemie. Trop complexe à mettre en œuvre, trop vulnérable face à une mer agitée, le concept est vite abandonné par les Soviétiques. Mais il vient d’être ressuscité aux États-Unis par le Pentagone, avec le programme Liberty Lifter.
Effet de sol
Les ekranoplanes exploitent un phénomène physique bien connu des pilotes : l’effet de sol. Lorsqu’ils volent à très faible altitude, les oiseaux, avions ou planeurs profitent d’un surcroît de portance car l’air sous l’aile ne peut pas s’échapper vers le bas. « La traînée [toutes les forces qui le ralentissent, NDLR] est fortement diminuée, jusqu’à 50 %, alors que la portance augmente d’autant », explique Jean-Marc Moschetta, professeur d’aérodynamique à l’ISAE-SUPAERO.
Véritable cadeau de la physique, l’effet de sol est responsable de l’allongement du vol d’un avion en papier lorsqu’il s’approche du sol ou de l’étonnante facilité avec laquelle les oiseaux frôlent les vagues, presque sans effort. Les mauvaises langues assurent que le premier vol de l’histoire de l’aviation, celui des frères Wright en 1903, n’est qu’un résultat de l’effet de sol…
Le projet d’ekranoplane de General Atomics pour l’armée américaine. © General Atomics / Darpa
En raison probablement des perspectives de guerre totale en mer de Chine et dans le Pacifique, l’agence de recherche militaire américaine, la fameuse Darpa, a demandé début 2023 à General Atomics (connu pour ses drones militaires Reaper et Predator) et Aurora Flight Sciences (filiale de Boeing) de développer des ekranoplanes de nouvelle génération. « Si l’on devait refaire le 6 juin 1944, on voudrait utiliser ces appareils ! L’effet de surprise et de saturation est énorme, ce sont les barges de débarquement du futur », s’enthousiasme Jean-Marc Moschetta.
Un appareil rustique
Mais pas question de créer des bijoux de technologie à 100 millions d’euros pièce, le prix d’un chasseur furtif F-35. Les nouveaux ekranoplanes devront être faciles à fabriquer, avec des matériaux bon marché. Le nom du programme, Liberty Lifter, est inspiré des Liberty ships de la Seconde Guerre mondiale, ces cargos rustiques à bas coût produits par milliers pour rallier l’Europe en guerre.
Le programme rappelle aussi le rêve de l’inventeur Howard Hughes, qui avait imaginé en 1942 un hydravion géant en bois, le H-4 Hercules. Le défi était fou : construire un hydravion géant en bois pour transporter les troupes alliées en Europe et éviter les sous-marins allemands. De la taille d’un A380 et capable d’embarquer 750 soldats équipés, le H-4 Hercules, surnommé l’oie d’épicéa, n’a effectué qu’un seul vol d’essai de quelques centaines de mètres grâce à l’effet de sol avant que le projet ne soit abandonné, juste après la fin de la guerre…
L’équivalent de deux A400M
La Darpa veut que le Liberty Lifter puisse emporter la même charge utile que la bête de somme de l’US Air Force, le C-17 Globemaster III, soit environ 77 tonnes – deux fois celle de l’A400M. Il doit opérer de l’océan et voler quelques mètres au-dessus des vagues. Mais en cas de gros temps ou de menace ennemie, il doit être capable d’atteindre ponctuellement une altitude de 10 000 pieds (3 000 mètres), ce qui complique fortement l’équation. « Le design devra inclure un moyen de changer le profil de l’aile pour s’adapter au régime de vol, près du sol ou loin du sol, de la même manière qu’un avion de ligne change le profil de son aile pour l’atterrissage », précise Lutz Lesshafft, chercheur en mécanique des fluides et directeur du laboratoire LadHyX (Polytechnique et CNRS).
Pour profiter au mieux de l’effet de sol, il faut toutefois voler à vitesse modérée, au maximum autour de 500 km/h, moitié moins vite qu’un avion de ligne. Et surtout, il faut voler très bas : la distance avec le sol doit être d’environ 10 % de l’envergure de l’appareil. Le Liberty Lifter, qui mesurera une cinquantaine de mètres d’un bout d’aile à l’autre, devra donc réaliser l’essentiel de ses trajets à cinq mètres d’altitude : un défi pour les équipages.
« Des capteurs complexes devront être intégrés et automatisés pour fournir aux pilotes l’assistance nécessaire, y compris par mer agitée, et la capacité d’éviter les obstacles », nous explique Christopher Kent, directeur du programme Liberty Lifter à la Darpa. Pour lui, l’appareil devra forcément disposer d’un « système d’ajustement automatique de l’altitude, afin de compenser précisément des variations aérodynamiques et hydrodynamiques complexes et les puissantes forces irrégulières » qui s’appliqueront sur sa carlingue.
Vers des usages civils ?
Deux concepts très différents s’affrontent pour décrocher le marché du Pentagone. General Atomics mise sur un appareil à double fuselage et aile droite, alors qu’Aurora Flight Sciences (Boeing) propose un seul habitacle, « un design plus conventionnel mais doté d’une aile en V inversé qui joue un rôle d’allongement artificiel de l’envergure », explique Jean-Marc Moschetta. Dans les deux cas, la propulsion sera assurée par de petits moteurs à hélices répartis sur toute l’aile, un système nommé propulsion distribuée, plus efficace que la norme actuelle d’un à quatre gros moteurs.
À terme, des ekranoplanes pourraient aussi être utilisés dans le domaine civil. « Cela peut être intéressant pour des lignes maritimes longues, et par météo assez clémente », tempère Jean-Marc Moschetta, selon lequel « cela ne sert à rien sur un trajet qui prend deux heures en ferry ». De plus, l’intérêt d’un ekranoplane est d’économiser un maximum de carburant en n’allant pas à haute vitesse. Or, « il n’est pas certain que les passagers civils soient intéressés par des trajets transatlantiques plus longs », renchérit Lutz Lesshafft, selon lequel l’effet de sol pourrait à terme être exploité pour les trajets terrestres ou fluviaux, en utilisant les autoroutes ou les fleuves, plus plats que les océans. Mais pour devenir souhaitable, l’ekranoplane devra résoudre la même équation écologique que l’aviation commerciale, et limiter encore plus son empreinte carbone.
Source : Le Point.fr par Guerric Poncet / Photo : Aurora Flight Sciences / Darpa
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Voir aussi : Sources et références…
https://www.lepoint.fr/eureka/500-kilometres-par-heure-a-5-metres-d-altitude-qu-est-ce-qu-un-ekranoplane-30-10-2023-2541383_4706.php
https://meta-defense.fr/2021/08/19/la-darpa-sinteresse-a-nouveau-aux-ekranoplan/
https://www.lesechos.fr/2006/06/le-petrole-cher-ressuscite-lekranoplane-574419
https://fr.wiktionary.org/wiki/ekranoplan
