Le revêtement en peau de requin réduit la consommation de carburant et les émissions des avions de ligne

L’industrie aéronautique est toujours à la recherche de progrès pour améliorer l’efficacité et réduire les émissions de carbone. La première est due à la quête incessante du profit, tandis que la seconde aide les compagnies aériennes à maintenir leur permis social d’opérer. De manière moins cynique, des technologies plus efficaces sont également meilleures pour l’environnement.

L’une des dernières innovations dans ce domaine est un nouveau film semblable à une peau de requin appliqué aux avions de ligne pour aider à réduire la traînée. Inspirée de la nature elle-même, il s’agit d’une technologie de traitement de surface qui imite les caractéristiques uniques de la peau de requin pour améliorer l’efficacité des avions. Mieux encore, il est déjà en service commercial !

De l’océan au ciel

Les côtes, visibles sur les écailles, ou « denticules », de la peau d’un requin. Les riblets sont les crêtes vues ici, alignées de gauche à droite. Crédit : Pascal Deynat/Odontobase, CC BY-SA 3.0

La nature détient souvent les clés des avancées technologiques révolutionnaires. Ce qu’il a découvert au fil des millions d’années peut nous apprendre beaucoup aujourd’hui. À cet égard, le requin a une peau qui ne ressemble à aucune autre créature marine. L’évolution lui a conféré une peau un peu rugueuse et nervurée. On attribue à cette structure naturelle complexe la réduction de la traînée lorsque le requin navigue dans l’eau.

Deux composants majeurs de la peau de requin jouent ce rôle. Le premier est une interaction complexe avec la manière passive dont les écailles du requin réagissent aux flux d’eau. La seconde concerne les caractéristiques « riblet » sur les écailles de la peau du requin. Cette fonctionnalité a été explorée comme un outil potentiel d’économie de traînée pour tout, des maillots de bain aux voitures. Les Riblets sont essentiellement comme de petites carènes sur la peau, qui sont alignées avec la direction de l’eau qui coule sur le corps du requin.

En règle générale, vous vous attendez à ce que la surface mouillée supplémentaire créée par les riblets augmente la traînée, mais ils font tout le contraire. Les mécanismes ne sont pas encore entièrement compris, mais la recherche a révélé certains des secrets impliqués. Sous un écoulement turbulent typique pendant la nage, des vortex se forment au-dessus de la surface des riblets, n’interagissant qu’avec leurs extrémités. Cela laisse un canal à plus faible vitesse dans les vallées entre les nervures, réduisant ainsi les contraintes dans le fluide dans cette zone sur la majorité de la surface des nervures. Dans l’ensemble, la translation du vortex à travers la surface de la peau est également réduite par les structures nervurées. Cela réduit globalement les turbulences en réduisant les vortex qui éclatent, s’emmêlent et interagissent négativement les uns avec les autres.

Commercialisation

Lufthansa espère réaliser d’importantes économies en utilisant le film AeroSHARK. Crédit : Lufthansa Cleantech Hub

Les ingénieurs de Lufthansa Technik et BASF ont vu une opportunité de traduire la merveille hydrodynamique des riblets dans le domaine aérospatial. Le résultat de ce travail est AeroSHARK, un film adhésif côtelé conçu pour réduire la consommation de carburant et, par conséquent, les émissions des avions.

Ce film innovant, bien que subtil en apparence, est sur le point de faire une différence significative dans le monde de l’aviation. La surface d’AeroSHARK possède des millions de « riblets » en forme de prisme, chacun ne dépassant pas 50 micromètres de haut, soit environ 2/1000ème de pouce. Lorsqu’il est appliqué sur un avion, ce film imite les propriétés de réduction de la traînée de la peau de requin.

Ses avantages potentiels sont substantiels. Swiss International Air Lines (SWISS), ayant reconnu le caractère prometteur de cette technologie, a calculé qu’en appliquant 950 mètres carrés de ce film sur un Boeing 777-300ER selon des motifs spécifiques alignés sur le flux d’air, la consommation de carburant pourrait être réduite de 1,1 pour cent. SWISS appliquera le film à l’ensemble de sa flotte de douze Boeing 777-300ER et s’attend à une réduction annuelle totale de 4 800 tonnes de carburéacteur et à une diminution correspondante d’environ 15 200 tonnes d’émissions de dioxyde de carbone.

Des ouvriers appliquent le film sur un avion de la Lufthansa. Crédit : Lufthansa Cleantech Hub

De même, Lufthansa a annoncé son intention d’intégrer AeroSHARK dans l’ensemble de sa flotte de fret, dont dix Boeing 777. On estime que cette décision permettra d’économiser 3 700 tonnes de carburéacteur et d’éviter 11 700 tonnes d’émissions de CO2 par an. On pense que le film pourrait être légèrement plus efficace sur les avions cargo, qui n’ont pas de rangées de fenêtres passagers à contourner.

Évidemment, pour entrer en service commercial, le film AeroSHARK doit être capable de résister aux rigueurs de l’environnement de vol. Le film serait résistant aux conditions météorologiques extrêmes, aux rayons UV et aux fluctuations considérables de température et de pression rencontrées lors des vols long-courriers. De plus, lorsqu’elle est appliquée aux surfaces des ailes, la modification du flux peut même contribuer à générer une portance supplémentaire, augmentant ainsi les performances d’un avion.

Des travaux futurs visant à perfectionner la technologie sont en cours, notamment en ce qui concerne l’extension de son application à d’autres types d’avions. Les premiers calculs suggèrent qu’avec des développements ultérieurs, AeroSHARK pourrait réduire les émissions de CO2 jusqu’à trois pour cent.

La clé sera de savoir si le matériau résistera ou non au fil du temps et conservera ses performances dans le monde réel, où les particules et la crasse pourraient menacer son potentiel de performance. Si le matériel fonctionne dans la pratique et ne crée pas de problèmes de maintenance inutiles, on peut s’attendre à ce qu’il devienne rapidement populaire auprès des compagnies aériennes du monde entier. L’idée d’une économie de 1 pour cent sur les coûts de carburant par rapport au prix initial d’un film collant est une idée qu’aucune compagnie aérienne ne peut ignorer.

François Zipponi
Je suis François Zipponi, éditorialiste pour le site 10-raisons.fr. J'ai commencé ma carrière de journaliste en 2004, et j'ai travaillé pour plusieurs médias français, dont le Monde et Libération. En 2016, j'ai rejoint 10-raisons.fr, un site innovant proposant des articles sous la forme « 10 raisons de... ». En tant qu'éditorialiste, je me suis engagé à fournir un contenu original et pertinent, abordant des sujets variés tels que la politique, l'économie, les sciences, l'histoire, etc. Je m'efforce de toujours traiter les sujets de façon objective et impartiale. Mes articles sont régulièrement partagés sur les réseaux sociaux et j'interviens dans des conférences et des tables rondes autour des thèmes abordés sur 10-raisons.fr.