© Mathilde Corbeil
Dossier spécial : Les promesses de l'air , partie 3

En quête de légèreté

Alors que le nombre de voyageurs croît à une vitesse fulgurante, le secteur de l’aviation n’a pas fini d’émettre des gaz à effet de serre. Une nouvelle technologie appliquée par Bombardier permettra dans un futur proche d’imprimer des pièces de ses futurs avions. La promesse de diminuer les coûts de fabrication et la quantité de carbone émise lors de leur production.

Techno / 17 mai 2018
Moins de GES !

Il y a une quarantaine d’années, on se demandait comment construire des avions qui vont plus loin et plus vite. Maintenant qu’on peut faire le tour de la Terre à plus de 900 km/h, les constructeurs aéronautiques cherchent néanmoins à repousser les limites de l’aviation.

Aussi étonnant que cela puisse paraître, l’environnement et les changements climatiques sont devenus la source de l’innovation en aéronautique, avance le Dr Fassi Kafyeke, directeur du développement des technologies et de l’innovation chez Bombardier. Le principe ? Plus un avion est propre, moins il coûte cher, explique cet aérodynamicien, qui se dit sensible depuis toujours aux impacts de l’aviation sur l’environnement, dont l’émission de gaz à effet de serre (GES) et le bruit.

« Réduire les GES signifie réduire la consommation de carburant et donc, le coût d’opération », précise M. Kafyeke. C’est pourquoi tous les constructeurs dans le monde travaillent à réduire l’impact environnemental de leurs avions. « Si on ne le fait pas, on ne va tout simplement pas être compétitifs ! »

Une question de poids

Au Québec, ce développement passe notamment par le projet FARE, acronyme de Fuselage Avancé Respectueux de l’Environnement. Mené par Bombardier, il vise à trouver des façons de réduire le poids du fuselage – soit le corps de l’avion, auquel sont rattachées les ailes et les autres composantes – et à améliorer l’efficacité de sa fabrication.

L’utilisation de matériaux encore plus légers que les alliages d’aluminium – qui entrent généralement dans la composition des structures de fuselage – contribue à réduire le poids d’un avion.

Maintenant, on essaie de passer à des matériaux composites qui, théoriquement, ont une densité 20 % plus faible que l’aluminium, ce qui permet d’alléger les avions. Fassi Kafyeke

Les spécialistes tentent aussi de concevoir la structure en réduisant la quantité de matériaux utilisés et leur épaisseur, sachant que le poids est le principal responsable de la consommation de carburant d’un avion et donc, de sa production de GES.

Mais avant même le premier vol de l’appareil, le processus de fabrication d’un avion consomme quantité d’énergie et de matières premières inutilement. En effet, la méthode traditionnelle consiste à acheter un bloc de matière pour ensuite usiner la pièce d’avionnerie. Après l’opération, il reste généralement un excédent de matière qui peut être refondu mais qui, bien souvent, est envoyé à l’enfouissement.

Nette impression

Le projet FARE tente de diminuer la quantité de matériaux excédentaires grâce à une méthode de fabrication additive : l’impression 3D, si vous préférez. Celle-ci permet d’imprimer précisément la forme voulue sans gaspillage de matière. Les machines d’impression 3D ont commencé avec de petites formes en plastique. « Maintenant, le défi en aéronautique est que ces pièces doivent être métalliques, solides et de plus en plus grandes », indique l’aérodynamicien.

Autre avantage : comme l’impression est automatisée, le coût de la main-d’œuvre devient très concurrentiel. Cela permet de rapatrier au Québec la fabrication de pièces qui autrement auraient été trop chères à produire localement et qui auraient dû être transportées jusqu’ici. Un procédé assurément promis à un bel avenir.

Les ailes des avions CSeries sont aujourd'hui fabriquées en fibre de carbone. © Bombardier

Plus propre, plus attrayant

Le projet FARE est réalisé en collaboration avec le Regroupement pour le développement de l’avion plus écologique SA2GE, un organisme sans but lucratif qui a pour mission de concevoir des technologies plus intelligentes, performantes et efficaces tout en réduisant l’empreinte environnementale du secteur aéronautique. Il y a en aval plusieurs autres projets qui tentent de déterminer comment utiliser les rebuts de la fabrication aéronautique pour d’autres applications.

Les technologies qui sont développées pour le fuselage peuvent aussi être appliquées aux autres parties de l’avion, comme les ailes. Le projet FARE sert à valider le bon fonctionnement de ces technologies et à s’assurer que les structures fabriquées sont suffisamment solides. Il s’agit donc de valider les avantages en matière de réduction du poids et des coûts, puis de transposer la technologie sur un avion complet. L’objectif de réduction de la consommation de carburant se situe entre 10 et 20 % par rapport à la meilleure technologie actuelle, comme celle de la CSeries développée par Bombardier.

La majorité des avions qui volent aujourd’hui ont été conçus il y a 30 ou 40 ans. Bien que la technologie ait grandement progressé, il faudra encore du temps avant qu’elle soit intégrée aux avions et que les flottes se renouvellent. L’impact sur notre environnement actuel est donc celui des vieilles technologies. Fassi Kafyeke fait remarquer que « lorsqu’on fait une moyenne sur les 70 ans de l’histoire de l’aviation, on a toujours été en mesure de réduire d’environ 1,5 à 2 % par an la consommation moyenne de carburant des avions. » FARE travaille afin que cette tendance se poursuive.

L’intégration des technologies développées par FARE se fera graduellement et pas nécessairement sur des avions de Bombardier. « L’avion de demain, ce sera le plus propre, mais aussi celui qui se vendra le mieux », conclut le Dr Kafyeke.

L’industrie aérienne en quelques chiffres

  • L’impact des avions sur le climat ne se limite pas à leur production de gaz à effet de serre. Ils émettent aussi des substances chimiques, comme l’oxyde d’azote, qui altèrent la couche d’ozone ainsi que des substances qui génèrent des aérosols.
  • Selon Compensation CO2 Québec, sur une distance de 1 000 km, chaque passager est responsable de l’émission de 120 kg de CO2.
  • Selon Statistique Canada, seulement au mois de janvier 2018, chaque passager canadien a parcouru une distance moyenne de 2 636 km. C’est environ la distance qui sépare Montréal de Cuba à vol d’avion.
  • En 2017, 4,1 milliards de passagers ont été transportés sur des vols réguliers, une augmentation de 7,1 % par rapport à l’année 2016 selon les derniers chiffres de l’Organisation de l’aviation civile internationale
En quête de légèreté 4min.