Fernando Alcoforado*

Cet article vise à présenter les inventions qui ont eu lieu avec les moyens de transport aérien et spatial à travers l’histoire. Les moyens de transport aérien sont ceux qui se déplacent dans les airs (ballons, dirigeables, avions, hélicoptères et drones) pour transporter des personnes et des marchandises. Les moyens de transport spatial sont ceux qui se déplacent dans l’espace extra-atmosphérique à l’aide de fusées et/ou d’engins spatiaux pour transporter des astronautes, des satellites artificiels, des sondes spatiales, des robots, des rovers ou tout autre type d’équipement d’exploration spatiale. Les moyens de transport nécessitent des infrastructures et des véhicules approprié. Les avions ont besoin d’infrastructures aéroportuaires pour fonctionner ainsi que de terminaux de passagers et de fret. Les fusées ont besoin de centres de lancement pour tirer. Ce n’est qu’après la 1ère révolution industrielle (XVIIIe siècle) que la quantité et l’efficacité des moyens de transport se sont développées avec les progrès de la science et de la technologie, sur la base desquels ont été développés les dirigeables, les avions, les hélicoptères, les drones et la fusée spatiale, entre autres moyens de transport.

L’invention du dirigeable

L’histoire des dirigeables est intimement liée à celle de l’aviation. Les premières expériences pour tenter de conquérir le ciel ont été avec des ballons à air chaud. L’un des pionniers était le père Bartolomeu de Gusmão qui a effectué la première démonstration dans la ville de Lisbonne le 5 août 1709. Le ballon a pris feu sans quitter le sol, mais lors d’une deuxième démonstration, il s’est élevé à 95 mètres de haut. Les frères français Jacques et Joseph Montgolfier seraient, 74 ans plus tard, les premiers à braver le ciel avec le premier ballon habité réussi en 1783. Certains pionniers de l’aviation ont cherché à adapter les moteurs à vapeur en 1855 et les moteurs électriques à piles en 1884 pour résoudre le problème de direction. De telles tentatives se sont avérées infructueuses, car le poids excessif de ces moteurs rendait les appareils peu pratiques. Seul le développement du moteur à combustion interne, à la fin du XIXe siècle, a permis de résoudre ce problème [7]. Il est à noter qu’au lieu de décollage, le ballon est gonflé à l’air ambiant par un gros ventilateur à essence. Enveloppe est le nom donné au sac en tissu du ballon qui est fait de nylon rip-stop (matériau qui arrête les déchirures) et imperméabilisé avec une résine ignifuge. Le chalumeau chauffe l’air de l’enveloppe qui se dilate et devient moins dense que l’air extérieur au ballon. Le décollage se produit lorsque cet air dépasse la température extérieure d’environ 60°C. L’altitude du ballon est contrôlée par un couvercle en forme de parachute qui peut être ouvert pour libérer de l’air chaud. L’air froid pénètre par la bouche du ballon et augmente la densité de l’air à l’intérieur, provoquant la descente du ballon. Pour remonter, le pilote allume la torche (échauffement et diminution de la densité de l’air intérieur). Les expériences se sont poursuivies tout au long du XIXe siècle.

En 1852, Jules Henri Giffard effectue le premier vol d’un ballon dirigeable volant de Paris à Élancourt. L’une des icônes de l’histoire de l’aviation était le dirigeable LZ 127 Graf Zeppelin construit en 1928, qui mesurait 213 m de long et avait 5 moteurs capables de transporter 20 à 24 passagers et environ 36 membres d’équipage. De nos jours, le dirigeable possède des ballons internes gonflés à l’hélium qui permettent de contrôler son altitude [7]. Pour monter et rester suspendu dans le ciel, le dirigeable s’appuie sur l’hélium, qui est plus léger que l’air ; en déplacement avant, les hélices motorisées entrent en action. Moins dense que l’air, l’hélium a tendance à monter et tire le dirigeable vers le haut. Plus le dirigeable est lourd, plus il consomme d’essence. C’est essentiellement ainsi que vole le dirigeable, apparu en France dans la seconde moitié du XIXe siècle. Autrefois, l’hydrogène était utilisé pour remplir le ballon (ou l’enveloppe) des dirigeables, mais ce gaz est inflammable, ce qui a causé plusieurs accidents. Le premier vol long-courrier en dirigeable eut lieu en octobre 1928 entre Francfort et New York. Le LZ 127 Graf Zeppelin avait la primauté d’être le premier appareil volant à faire le tour du monde. L’épopée, en sept étapes, a été réalisée en 1929 sur 33 000 kilomètres. Le LZ 127 Graf Zeppelin a été construit par Ferdinand Von Zeppelin en 1928 et a parcouru plus de 500 000 kilomètres transportant au moins 17 000 personnes. Le LZ 127 Graf Zeppelin était la fierté de l’ingénierie aéronautique allemande. Le dirigeable Hindenburg était le plus grand appareil volant de l’histoire avec 245 m de long et 41,5 m de diamètre. Il volait à 135 km/h avec une autonomie de 14 000 kilomètres et avait la capacité de transporter 50 passagers et 61 membres d’équipage. Ce modèle qui utilisait l’hydrogène comme propulseur explosa dans le New Jersey aux États-Unis le 6 mai 1937, tuant 97 occupants et un technicien américain au sol. Cette catastrophe a sonné le glas de l’ère des dirigeables rigides.

L’invention de l’avion

L’avion a été l’une des plus grandes inventions de l’humanité dans son histoire [16][17]. En 400 av. J.-C., Archytas de Tareto, philosophe, scientifique, stratège, homme d’État, mathématicien et astronome, considéré comme le plus illustre des mathématiciens pythagoriciens, tenta de construire une machine volante et, quelque temps plus tard, Léonard de Vinci élabora ses projets, dans le période entre 1480 et 1505, lorsqu’il a réalisé un grand nombre d’études sur le vol, parmi lesquelles des études sur les cerfs-volants, des planeurs basés sur la structure squelettique des oiseaux. Les versions modernes de ces modèles prouvent que la plupart d’entre eux pouvaient voler efficacement. L’une des conceptions les plus reconnaissables de de Vinci était la “machine volante”, une conception d’une paire d’ailes qui ressemblait à des ailes d’oiseaux. En suivant la chronologie, John Joseph Montgomery a effectué le premier vol avec un planeur en 1883. Bien que tous les noms mentionnés ci-dessus aient été des éléments essentiels pour l’invention de l’avion, ce sont Santos Dumont et les frères Wright qui ont amené l’aviation à un autre niveau. 11].

Alberto Santos Dumont a volé avec un dirigeable, le fameux 14-bis, volant pendant 21 secondes sur une distance de 200 mètres et à 6 mètres de haut dans cet engin. Le premier vol public de Santos Dumont fut effectué le 23 octobre 1906, à bord du 14-bis, lorsqu’il survola le champ de Bagatelle, dans la capitale française. Santos Dumont a joué un rôle essentiel dans l’histoire de l’avion pour avoir inventé un avion qui n’avait pas besoin de poussée pour voler. Elle est partie toute seule. L’exploit a été vu par plus d’un millier de personnes et filmé. De plus, il a reçu la reconnaissance de l’Aéroclub de Paris et a été homologué par la FAI (Fédération Aéronautique Internationale) pour remplir des exigences telles que la documentation et le décollage par ses propres moyens – sans rampe ni catapulte. A noter qu’une telle fédération n’a été créée qu’en 1905 [16].

Les frères Wright ont créé un avion dans lequel le pilote pouvait le contrôler et le maintenir stable. Malgré l’innovation, le Flyer, nom de l’avion des frères Wright, avait besoin d’un peu d’aide pour décoller. Cependant, si l’on considère le vol uniquement comme la stabilisation d’un objet motorisé dans les airs, on pourrait placer l’expérience des frères Wright comme la première de l’histoire. Les Américains Orville et Wilbur Wright, à bord du modèle Flyer 3, ont parcouru environ 39 kilomètres en 1905 en 40 minutes. Cela pourrait être considéré comme le premier vol de l’histoire, car pour rester dans les airs pendant 40 minutes et parcourir une si grande distance, il est nécessaire d’avoir un système bien développé. Le gros problème est que ce vol a été enregistré par des images sans le sceau des organismes officiels de l’époque, ce qui a conduit à s’interroger sur la véracité de ce qui s’est passé comme rapporté [16].

Quel que soit le véritable inventeur de l’avion, on peut dire que les frères Orville et Wilbur Wright et Alberto Santos Dumont ont joué un rôle très important dans le développement de l’aviation. Les années entre la Première Guerre mondiale et la Seconde Guerre mondiale ont été des années au cours desquelles la technologie aéronautique en général s’est considérablement développée. Au cours de cette période, des progrès rapides ont été réalisés dans la conception des avions et les compagnies aériennes ont commencé à fonctionner. C’était aussi l’époque où les aviateurs commençaient à impressionner le monde avec leurs réalisations et leurs compétences. Les avions ont cessé d’être en bois pour être construits en aluminium. Les moteurs d’avion ont été grandement améliorés, avec une augmentation notable de la puissance. Cette grande série d’avancées technologiques, ainsi que l’impact social et économique croissant que les avions ont commencé à produire dans le monde, font de cette période l’âge d’or de l’aviation.

Un symbole de l’âge d’or de l’aviation est le Douglas DC-3. Cet avion, équipé d’une paire de propulseurs, commença ses premiers vols en 1936. Le DC-3 avait une capacité de 21 passagers, et une vitesse de croisière de 320 km/h. Il est rapidement devenu l’avion commercial le plus utilisé à l’époque. Cet avion est également considéré comme l’un des avions les plus importants jamais produits. A noter que les premiers avions utilisaient des hélices. Une hélice d’avion se compose de deux ou plusieurs pales reliées au moyeu central auquel ces pales sont fixées. Chaque pale est essentiellement une aile rotative, chaque pale est un profil aérodynamique capable de générer de la portance. Cette force de portance dans le plan dans lequel la pale se déplace est appelée traction ou propulsion. La turbine à réaction a commencé à être développée en Allemagne et en Angleterre dans les années 1930. L’Allemand Hans Von Ohain a breveté sa version de la turbine à réaction en 1936 et a commencé à développer une machine similaire. Le Britannique Frank Whittle a breveté une conception pour une turbine à réaction en 1930 et a développé une turbine qui pourrait être utilisée à des fins pratiques d’ici la fin de la décennie. Aucun d’eux n’était au courant des travaux développés par l’autre, et pour cela, tous deux sont crédités de l’invention [17].

Un turboréacteur est principalement utilisé dans la propulsion des aéronefs. L’air est introduit dans le compresseur rotatif par l’entrée et comprimé à une pression plus élevée avant d’entrer dans la chambre de combustion. Le carburant est mélangé à de l’air comprimé et enflammé par une étincelle. Ce processus de combustion augmente considérablement la température du gaz. Les produits de combustion chauds quittant la chambre de combustion se dilatent à travers la turbine, où la puissance est extraite pour entraîner le compresseur. Le flux de gaz de la turbine se détend jusqu’à la pression ambiante à travers la tuyère de propulsion, produisant un jet à grande vitesse à la sortie du moteur. Si l’élan de l’écoulement dépasse l’élan de l’afflux, la poussée est positive, il y a donc une poussée nette vers l’avant sur le fuselage de l’avion. Les turboréacteurs de première génération étaient de purs turboréacteurs à compresseur axial ou centrifuge. Les moteurs à réaction modernes sont principalement des turbosoufflantes, où une proportion de l’air entrant dans le moteur contourne la chambre de combustion.

À la fin de la 2e guerre mondiale, l’Allemagne utilise les premiers avions à réaction et fabrique en série le Messerschimitt Me 262. À la fin des années 1940, les ingénieurs commencent à développer les turbines utilisées dans les chasseurs à réaction produits pendant la 2e guerre mondiale. Au début, les États-Unis et l’Union soviétique voulaient des moteurs à réaction à hautes performances pour produire des bombardiers et des chasseurs à réaction de mieux en mieux, et ainsi améliorer encore leur arsenal militaire. Lorsque la guerre de Corée a commencé en 1950, les États-Unis et l’Union soviétique disposaient de chasseurs à réaction militaires de haute performance, notamment le F-86 Sabre américain et le MiG-15 soviétique. Le fait que les avions volaient à des altitudes de plus en plus élevées où la turbulence et d’autres facteurs météorologiques indésirables sont plus rares a créé un problème car à des altitudes plus élevées, l’air est moins dense, et a donc de plus petites quantités d’oxygène pour les passagers, les pilotes et l’équipage à respirer que à basse altitude [18].

Alors que les avions volaient de plus en plus haut, les pilotes, l’équipage et les passagers avaient de plus en plus de mal à respirer. Pour résoudre ce problème, les ingénieurs aéronautiques ont créé la cabine pressurisée, où l’air est pressurisé [18]. Le premier avion avec pressurisation de la cabine était le Lockheed XC-35 qui a volé le 9 mai 1937. Les cabines pressurisées sont devenues populaires à la fin des années 1940. Aujourd’hui, chaque cabine des avions de passagers commerciaux est pressurisée. Après la fin de la Seconde Guerre mondiale, l’aviation commerciale a commencé à se développer en une branche distincte de l’aviation militaire. L’industrie aéronautique a commencé à produire des avions spécialement conçus pour l’aviation civile et les compagnies aériennes ont cessé d’utiliser des avions militaires modifiés pour le transport de passagers. Quelques années après la fin de la 2ème guerre mondiale, plusieurs compagnies aériennes se sont implantées dans le monde. Parmi les différents avions commerciaux qui ont été développés pendant et après la Seconde Guerre mondiale, le quadrimoteur Douglas DC-4 et le Lockheed Constellation se démarquent. Ces avions étaient largement utilisés pour les vols domestiques moyen-courriers de passagers. Malgré tout, ils devaient faire des escales pour se ravitailler sur les routes transocéaniques.

Les vols transatlantiques auraient besoin de propulseurs plus puissants. Celles-ci existaient déjà en 1945, sous la forme de turbines à réaction. Mais ceux-ci consommaient encore tellement de carburant qu’un avion à réaction ne pouvait parcourir qu’une courte distance sans avoir besoin de faire le plein. Pour résoudre temporairement ce problème, deux usines américaines ont créé des turbopropulseurs avec des hélices capables de générer plus de trois mille chevaux. Ces moteurs ont commencé à être utilisés dans le Douglas DC-7, le Lockheed Super Constellation et le Boeing 377 Stratocruiser. Ce dernier fut le premier avion à deux étages de l’histoire de l’aviation, et aussi le plus gros avion commercial jusqu’à l’arrivée du Boeing 707. Chacun de ces avions pouvait transporter une centaine de passagers, entre New York et Paris sans escale, à une vitesse de croisière à 500 km/h. Il appartenait aux Britanniques de produire le premier avion à réaction commercial de l’histoire de l’aviation, le De Havilland Comet. Le Comet a commencé à être utilisé dans les vols passagers en 1952 qui volaient à environ 850 km/h, dont la cabine était pressurisée et relativement silencieuse. Le Comet a d’abord été un succès commercial et de nombreuses compagnies aériennes ont commencé à commander cet avion. Cependant, deux accidents en 1954 ont fait exploser les deux avions en haute mer, créant de grands doutes sur la sécurité de l’avion [17].

Boeing a lancé le Boeing 707 en 1958, qui a été le premier avion à réaction à succès [19]. Les ingénieurs impliqués dans la création du Boeing 707 ont cherché à ne pas répéter les mêmes erreurs commises sur De Havilland Comet. Les jets Douglas DC-8 et Convair 880 ont été lancés quelques années plus tard, bien que le succès commercial obtenu par les deux ait été bien plus modeste que le succès obtenu par le Boeing 707. Boeing est depuis le plus grand constructeur d’avions au monde. Les modèles Boeing 727, 737 et 757 sont des dérivés directs du Boeing 707. Le Boeing 737, dont la production a commencé en 1964, est l’avion de ligne commercial le plus vendu et le plus réussi de l’histoire de l’aviation. Au total, cinq mille Boeing 737 ont été produits et l’avion est toujours en production aujourd’hui. Le gigantesque Boeing 747, surnommé le Jumbo, était capable de transporter plus de 500 passagers sur un seul vol. Lancé en 1968, le Boeing 747 était le plus grand avion de ligne commercial du monde jusqu’en 2005, lorsque l’Airbus A380 a effectué son premier vol.

Le Boeing 767 a révolutionné l’aviation commerciale avec son long rayon d’action, ses faibles coûts d’exploitation et sa capacité raisonnable en passagers (196) qui ont permis des vols réguliers utilisant le moins d’avions possible sur des routes transatlantiques et des routes auparavant impraticables en raison de coûts d’exploitation élevés et d’un faible nombre de passagers. Le Boeing 767 était responsable de la vulgarisation des voyages transatlantiques à la fin des années 1980 et tout au long des années 1990, lorsque plus de personnes ont traversé l’océan Atlantique quotidiennement que tous les autres avions de ligne commerciaux réunis. Aujourd’hui encore, le Boeing 767 reste l’avion qui traverse le plus quotidiennement l’Atlantique, malgré la concurrence croissante d’avions plus modernes [17].

Jusqu’à la fin de la Seconde Guerre mondiale, la technologie nécessaire pour effectuer des vols supersoniques contrôlés n’était pas encore disponible car jusqu’aux années 1940, ils n’étaient pas assez solides pour résister aux fortes ondes de choc générées par les vitesses supersoniques. Au niveau de la mer, la vitesse du son est d’environ 1 225 km/h. A 15 000 mètres d’altitude, la vitesse du son n’est que de 1 050 km/h. Pendant la Seconde Guerre mondiale, de nombreux pilotes ont franchi cette barrière (par des plongées aériennes, par exemple), mais avec des résultats catastrophiques car les fortes ondes de choc générées à des vitesses supersoniques ont détruit ces avions, non conçus pour les vols supersoniques. Vers 1943, des ingénieurs américains ont commencé à travailler avec de petits prototypes. La plus grande préoccupation de ces experts en aviation était que ces avions résisteraient aux ondes de choc créées à des vitesses supersoniques. L’Américain Charles Yeager est devenu le premier à dépasser la vitesse du son, le 14 octobre 1947 dans le Bell X-1 [17].

En 1962, le X-15 nord-américain est devenu le premier avion à atteindre la thermosphère, qui est la dernière couche de l’atmosphère où l’air est très mince [20]. L’avion, piloté par l’Américain Robert White, est resté à une altitude de 95 936 mètres pendant environ seize secondes, parcourant environ 80 kilomètres durant cette période. C’était le premier vol d’un avion dans les limites de l’espace extra-atmosphérique. Par la suite, le X-15 atteindra une altitude de 107 960 mètres. Le X-15 fut aussi le premier avion hypersonique (5 fois la vitesse du son), battant plusieurs records de vitesse, dépassant Mach 6 (six fois la vitesse du son) en plusieurs vols. Les premiers avions supersoniques à usage civil ont été créés à la fin des années 1960. Le premier avion supersonique commercial au monde était le Tupolev Tu-144 soviétique qui a effectué son vol inaugural le 31 décembre 1968 [22]. Le Concorde, fabriqué par un consortium commercial franco-britannique, effectue son premier vol deux mois plus tard [21].

Concorde a commencé ses premiers vols commerciaux le 21 janvier 1976, desservant des routes transatlantiques. Le Concorde et le Tu-144 sont les seuls avions supersoniques commerciaux développés à ce jour. L’un des Concorde d’Air France a eu un accident le 25 juillet 2000, lorsqu’un pneu a éclaté et ses restes ont été aspirés dans la turbine (ce qui a provoqué un incendie), provoquant l’écrasement de l’avion et l’écrasement d’un hôtel, peu après son décollage en Gonesse, France. Jusque-là, l’avion était considéré comme l’avion commercial le plus sûr au monde. Il a subi un processus de modernisation jusqu’en 2001, mais en raison du faible nombre de passagers et des coûts d’exploitation élevés, il a cessé d’être utilisé sur les vols commerciaux le 24 octobre 2003. Actuellement, aucun avion supersonique n’opère sur des vols commerciaux dans le monde.

Depuis le début du 21e siècle, l’aviation subsonique s’est concentrée sur la tentative de remplacer le pilote par des avions télécommandés ou même des ordinateurs. En avril 2001, un Global Hawk, un avion sans pilote, a volé d’Edwards AFB aux États-Unis vers l’Australie sans escale et sans ravitaillement. Le vol a duré 23 heures et 23 minutes et est le plus long vol point à point jamais effectué par un véhicule sans pilote. En octobre 2003, le premier vol entièrement autonome au-dessus de l’océan Atlantique par un avion contrôlé par ordinateur a été effectué. En 2005, l’Airbus A380 effectue son premier vol, devenant le plus gros avion commercial de passagers au monde, dépassant le Boeing 747, qui détenait le record depuis 35 ans. L’Antonov Na-225 de construction soviétique est le plus gros avion du monde depuis son premier vol le 21 décembre 1988 [17].

Depuis le début des années 1990, l’aviation commerciale a développé des technologies qui ont rendu l’avion de plus en plus automatisé, réduisant ainsi progressivement l’importance du pilote dans le fonctionnement de l’avion, visant à réduire les accidents aériens causés par une erreur humaine. Les constructeurs d’avions commerciaux continuent de rechercher des moyens d’améliorer les avions, de les rendre plus sûrs, plus efficaces et plus silencieux. Dans le même temps, les pilotes, les contrôleurs de l’espace aérien et les mécaniciens sont de mieux en mieux formés et les aéronefs sont de plus en plus inspectés pour prévenir les accidents causés par des défaillances humaines ou mécaniques. Malgré les problèmes croissants auxquels est actuellement confrontée l’aviation en général, on pense que le 21e siècle sera un siècle de grandes avancées pour l’aviation. On estime qu’à l’avenir, l’utilisation des pilotes sera réduite, remplacée par la télécommande avec l’utilisation d’ordinateurs [17].

L’industrie aéronautique travaille au développement de plusieurs projets d’avions qui promettent de révolutionner le transport aérien dans les années et décennies à venir. Ce sont des avions supersoniques, électriques, autonomes et même des avions aux allures de drone géant pour le transport de passagers dans les centres urbains [15]. Airbus a développé trois concepts d’avions à hydrogène dans le cadre d’un effort visant à construire le premier avion commercial neutre en gaz à effet de serre d’ici 2035. Deux des avions sont de conception similaire aux avions à moteur à combustion, mais l’un des est plus révolutionnaire et montre ce que peut être l’avion du futur. C’est un modèle en forme de ‘V’, avec des ailes intégrées dans le corps de l’avion. Selon l’entreprise, le large fuselage ouvre plusieurs options pour le stockage et la distribution de l’hydrogène, ainsi que pour l’aménagement de la cabine [14]. Des chercheurs de l’Université technique de Delft aux Pays-Bas ont réussi pour la première fois à faire voler un prototype du nouvel avion commercial Flying-V, qui est présenté comme un nouvel avion qui pourrait changer l’aviation à l’avenir. L’avionneur Airbus est également partenaire du projet. Avec une forme en V très différente des avions commerciaux traditionnels, le Flying-V est conçu pour être plus économe en carburant [13].

La recherche de moyens plus efficaces pour voler et transporter des passagers à travers le ciel, émettant moins de gaz polluants (voire zéro) est le grand défi de l’industrie aéronautique pour les années à venir. Ce changement nécessitera une refonte technologique des avions et des habitudes des passagers. Finnair, en Finlande, et Widerøe en Norvège, ont récemment annoncé leur intention d’introduire des avions de passagers électriques dans leurs flottes d’ici 2026. Au Canada, où l’utilisation de petits avions commerciaux est également populaire, Harbour Air teste des hydravions adaptés avec des hélices électriques. Dans un passé pas trop lointain, le concept de l’avion quadrimoteur était synonyme de sécurité et de grande capacité. Aujourd’hui, les machines sous la forme du géant Boeing 747 et de l’Airbus A380 tombent en disgrâce dans le transport de passagers. Ils sont trop coûteux à exploiter, nécessitent plus de soins pour être entretenus et consomment d’énormes quantités de carburant. L’alternative à ces géants à quatre moteurs sont les nouveaux gros-porteurs bimoteurs à la pointe de la technologie, tels que l’Airbus A350 et le Boeing 787. Les progrès des technologies des moteurs et les nouvelles solutions aérodynamiques ont contribué à réduire considérablement la consommation de carburant avions commerciaux, ouvrant la possibilité de routes de plus en plus longues. Profitant de cette évolution, des avions plus petits, auparavant limités aux vols intérieurs, ont commencé à voyager à l’international entre les continents. Les jets de la série 737 MAX de Boeing ont de bons chiffres d’autonomie. L’utilisation d’avions plus petits et moins chers par rapport aux gros-porteurs ouvre une nouvelle niche sur le marché des voyages internationaux avec l’offre de billets moins chers [12].

L’invention de l’hélicoptère

Un hélicoptère est un type d’avion à ailes diagonales, plus lourd que l’air, propulsé par un ou plusieurs rotors horizontaux plus grands (propulseurs) qui, lorsqu’ils sont entraînés par le moteur, créent la portance et la propulsion nécessaires au vol. Contrairement aux aéronefs à voilure fixe (avion), l’hélicoptère peut décoller et atterrir verticalement, planer et avancer, reculer et latéralement. Ces attributs permettent aux hélicoptères d’être utilisés dans des zones encombrées ou isolées où les aéronefs à voilure fixe ne pourraient pas atterrir ou décoller [1].

L’hélicoptère vient de la contribution de nombreuses personnes. L’idée d’un objet plus lourd que l’air traversant le ciel remonte à de nombreuses années. La première preuve de tentatives humaines de vol a été trouvée en Chine, datant de 400 av. Bien sûr, il n’a pas volé, mais c’est toujours un prototype. Après un certain temps, Léonard de Vinci est apparu sur la scène, en 1483. La première idée peu pratique d’un hélicoptère a été conçue par Léonard de Vinci au 15ème siècle. Le célèbre gyroscope qu’il a conçu avait une grande aile rotative et était attaché à une plate-forme. L’idée était que toutes les machines voleraient grâce au mouvement rapide des ailes. Qui ferait le mouvement de rotation serait la personne assise, mais malheureusement ce projet a échoué, car il n’a pas été possible de générer suffisamment d’énergie pour décoller [1].

Le premier vol réussi et enregistré d’un hélicoptère eut lieu en 1907, réalisé par les frères Bréguet et Paul Cornu qui apportèrent leur contribution et leur prototype fut présenté à l’Académie des Sciences. Il s’agissait d’un vol sans pilote de 20 secondes, soulevant l’avion à 50 centimètres du sol. En 1908, Emil Berliner parvient à créer un moteur rotatif pour l’hélicoptère, qui a été utilisé par d’autres inventeurs. Cependant, le premier vol d’un hélicoptère entièrement contrôlable a été démontré par Hanna Reitsch en 1937 à Berlin, en Allemagne. En 1938, l’Allemand Anton Flettner a créé le premier hélicoptère véritablement fonctionnel qui a lancé tout ce que nous savons aujourd’hui sur le vol en hélicoptère. En 1942, Igor Sikorsky était à l’origine de l’apparition du Sikorsky R-4 qui adaptait les flotteurs sur un Vought-Sikorsky VS-300, ce qui en faisait le premier hélicoptère pratique au monde. En 1946, la production du Bell 47B est lancée qui atteint une vitesse de 140 km/h avec deux personnes à bord [2].

L´invention de l’avion hybride

Un avion hybride est un avion conçu pour décoller et atterrir verticalement avec des rotors basculants. Ce type d’avion se développe rapidement car les concepteurs et les startups réalisent que c’est l’avenir de l’avion. VoltaAero, une startup française de l’aviation, développe un avion hybride qui pourrait devenir un “Tesla” du ciel, vulgarisant la technologie et la mettant à la portée du plus grand nombre. L’avion a été conçu pour avoir une autonomie de vol allant jusqu’à 3,5 heures, avec une autonomie de 1 287 km, volant jusqu’à 8 fois par jour avec un temps de vol total de 10 heures. Construit avec des matériaux composites, l’avion sera proposé en trois versions : le Cassio 330, avec quatre sièges et un système de propulsion hybride d’une puissance de 330 kW, et le Cassio 480, avec six sièges et un système de propulsion hybride de 480 kW. Le troisième modèle est le Cassio 600, avec 10 places et une propulsion hybride de 600 kW. Sa vitesse de croisière est estimée à 370 km/h, et en mode tout électrique l’autonomie est de 200 km [3].

L’avion utilisera deux moteurs d’une puissance continue de 45 kW. Un troisième moteur alimenté au biocarburant et modifié avec l’aide de l’équipe Formula E Solution F, entraîne l’hélice arrière et recharge les batteries des moteurs électriques. Le système de propulsion électrique hybride est fiable. Le projet E-Fan est le premier avion bimoteur entièrement électrique à traverser la Manche, en 2015. Par ailleurs, il a travaillé pendant 10 ans dans le développement des piles à combustible chez General Motors. VoltaAero devrait commencer les livraisons de son nouvel avion fin 2022, initialement dans la configuration Cassio 330 à quatre places [3].

L’invention du drone

Le drone est un véhicule aérien sans pilote qui a un vol contrôlé et peut recevoir des commandes par radiofréquence, infrarouge et même des missions définies à l’avance par des coordonnées GNSS (Global Navigation Satellite System). Son apparence ressemble à celle des mini-hélicoptères, certains modèles étant des répliques de jets, des quadricoptères (quatre hélices), en plus des modèles à huit hélices qui utilisent du carburant pour leur vol. Drone porte ce nom en anglais en raison de son bourdonnement lors du vol qui a fini par être populairement adopté pour nommer l’avion. Les drones sont conçus et développés pour les missions militaires, les secours incendie et la sécurité civile. Les drones sont l’un des principaux instruments de la stratégie militaire américaine depuis plusieurs années. Les drones sont destinés à permettre de surveiller ou d’attaquer une région. De nos jours, les drones ont une énorme polyvalence en ce qui concerne leur utilisation. Parmi ses utilisations figurent le contrôle et la surveillance, la photo et le tournage, l’utilisation militaire, le sauvetage et le transport de marchandises [4].

En plus de l’utilisation militaire, les drones sont utilisés par des civils, tels que des photographes et des vidéastes lors de fêtes d’anniversaire, de mariages ou d’événements en général. Un drone peut capturer de meilleurs angles pour les photos et les séquences, gardant la caméra stable plus longtemps, facilitant ainsi la production vidéo. Ces valences techniques les rendent également utilisées par les chaînes de télévision. La technologie des drones peut être utilisée dans les sauvetages dans des endroits difficiles d’accès, des zones sinistrées (inondations, glissements de terrain, incendies, bâtiments fermés, etc.), car ces appareils transmettent des images et des vidéos en temps réel, contribuant ainsi au succès de les équipes de secours. Les drones sont également utilisés pour surveiller les personnes, ainsi que pour prévenir les attaques ou même le vandalisme. L’utilisation de drones pour la livraison de marchandises et de colis est encore à l’essai. L’une des entreprises qui teste cette possibilité est Amazon. Une autre façon possible d’utiliser les drones est dans l’agriculture pour identifier rapidement les ravageurs et autres problèmes qui surviennent dans les cultures. De plus, les drones peuvent être utilisés pour d’autres fonctions, telles que les photographies [5].

Le modèle que nous connaissons aujourd’hui a été développé par l’ingénieur spatial israélien Abraham Karem. Selon lui, en 1977, lorsqu’il est arrivé aux États-Unis, il fallait 30 personnes pour piloter un drone. Face à cette situation, il fonde la société Leading System et, utilisant peu de ressources technologiques, comme la fibre de verre artisanale et les chutes de bois, il crée l’Albatros. Fort des améliorations réalisées avec le nouveau modèle en 56 heures de vol sans recharger les batteries et avec trois personnes aux commandes, l’ingénieur a reçu un financement de la DARPA pour les améliorations nécessaires pour le prototype et, avec cela, le nouveau modèle appelé Amber [5] .

L’invention de la fusée spatiale

Les premières nouvelles de l’utilisation de la fusée datent de l’année 1232 en Chine, où la poudre à canon a été inventée, d’abord utilisée dans les feux d’artifice comme divertissement et, plus tard, utilisée à des fins de guerre. Les roquettes ont été introduites en Europe par les Arabes, à nouveau utilisées dans les conflits européens peu après la guerre de Cent Ans (1337-1453). Aux XVe et XVIe siècles, il était utilisé comme arme incendiaire. Plus tard, avec l’amélioration de l’artillerie, la fusée de guerre disparut jusqu’au XIXe siècle, venant à nouveau être utilisée pendant les guerres napoléoniennes (1803-1815). À la fin du 19e et au début du 20e siècle, les premiers scientifiques sont apparus qui ont vu la fusée comme un système pour propulser des véhicules aérospatiaux habités. Parmi eux, se distinguent le Russe Konstantin Tsiolkovsky, l’Allemand Hermann Oberth, le Nord-Américain Robert Goddard et, plus tard, les Russes Sergei Karolev et Valentim Glushko et l’Allemand Wernher von Braun [6].

Goddard a construit la première fusée à carburant liquide en 1925. Les fusées construites par Goddard, bien que petites, possédaient déjà tous les principes des fusées modernes, comme le guidage par gyroscope, par exemple. Les Allemands, dirigés par Wernher von Braun, ont développé, pendant la Seconde Guerre mondiale, les fusées V-1 et V-2 qui ont servi de base aux recherches sur les fusées par les États-Unis et l’Union soviétique dans l’après-guerre. Les deux roquettes nazies utilisées pour bombarder Londres à la fin de la guerre peuvent être mieux définies comme des missiles car les V-1 et V-2 e sont pas des rockets missiles qui volent avec propulsion d’avion à réaction. Les programmes spatiaux que les Nord-Américains et les Russes ont mis en branle reposaient sur des fusées conçues à des fins spécifiques pour l’astronautique dérivées de ces fusées à usage militaire [6].

En particulier, les fusées utilisées dans le programme spatial soviétique étaient dérivées du missile balistique R.7, qui a finalement été utilisé pour lancer les missions Spoutnik. En octobre 1957, l’Union soviétique a utilisé une fusée pour lancer le premier vaisseau spatial, le satellite Spoutnik. Une fusée spatiale est une machine qui se déplace en expulsant un flux de gaz à grande vitesse derrière elle. Son objectif est d’envoyer des objets (notamment des satellites artificiels, des sondes spatiales et des rovers) et/ou des engins spatiaux et des hommes dans l’espace extra-atmosphérique à une vitesse supérieure à 40 320 km/h pour vaincre l’attraction gravitationnelle de la Terre et atteindre des altitudes supérieures à 100 km. au-dessus du niveau de la mer [10]. Une fusée se compose d’une structure, d’un moteur de propulsion à réaction et d’une charge utile. La structure sert à abriter les réservoirs de carburant et de comburant (oxydant) et la charge utile. Ces fusées doivent également transporter un comburant pour réagir avec le carburant. Ce mélange de gaz surchauffés est ensuite détendu dans un tube divergent, le tube de Laval, également appelé tube de Bell, pour diriger le gaz en expansion vers l’arrière, propulsant ainsi la fusée vers l’avant [10].

Un nouveau moteur en cours de développement par deux ingénieurs américains propose cependant une alternative pour optimiser la quantité d’oxydants transportés par les fusées et réduire le coût des lancements. Il s’agit du système de propulsion par aspiration d’air Fernis, une technologie qui combine les caractéristiques d’un moteur-fusée classique et d’un moteur à réaction [8], des armes nucléaires thermiques, qui surchauffent un gaz à des températures élevées, en utilisant la chaleur générée par les réactions nucléaires, notamment grâce à le processus de fission nucléaire, où le combustible nucléaire est bombardé de neutrons, conduisant à la fission des noyaux des atomes. Ce gaz est ensuite détendu dans le tube de Laval comme dans les fusées chimiques. Ce type de fusée a été développé et testé aux États-Unis dans les années 1960, mais n’a jamais été utilisé. Les gaz expulsés par ce type de fusée peuvent être radioactifs, ce qui n’est pas recommandé pour une utilisation à l’intérieur de l’atmosphère terrestre, mais ils peuvent être utilisés à l’extérieur. Ce type de fusée a l’avantage de permettre des rendements bien supérieurs à ceux des fusées chimiques classiques, puisqu’elles permettent l’accélération des gaz d’échappement à des vitesses bien supérieures. Actuellement, c’est la Russie qui se démarque dans le développement des moteurs nucléaires thermiques [23].

L’adoption de véhicules réutilisables tels que la navette spatiale de la NASA devrait se développer. Les navettes spatiales décollent comme une fusée conventionnelle, mais atterrissent comme des avions. Le Reusable Launch Vehicle (RLV) – Reusable Spacecraft est un avion spatial équipé de fusées, qui décollerait et atterrirait comme des avions, sur de longues pistes, qui serait équipé de fusées réutilisables pour atteindre l’espace et orbiter autour de la Terre. Ces avions n’existent pas encore. Cependant, on pense qu’à l’avenir, les RLV seront des aéronefs pouvant être utilisés pour des voyages spatiaux à faible coût et de haute sécurité. Un moteur révolutionnaire, qui peut faire progresser la technologie astronautique, est le moteur Scramjet qui est capable d’atteindre des vitesses hypersoniques allant jusqu’à 15 fois la vitesse du son. La NASA a testé avec succès un tel moteur en 2004. Une autre avancée possible dans la technologie des moteurs-fusées est l’utilisation de la propulsion nucléaire, dans laquelle un réacteur nucléaire chauffe un gaz, produisant un jet qui est utilisé pour produire la poussée [23] . Une autre idée est de construire une fusée en forme de voile qui serait accélérée par le vent solaire ce qui permettrait une plus grande vitesse et des déplacements sur de plus grandes distances [6]. L’Agence spatiale européenne (ESA) a décidé de miser sur une technologie dont on rêvait depuis le début de l’exploration spatiale. C’est un engin spatial capable de décoller d’un aéroport, comme un avion ordinaire, pour devenir une fusée traditionnelle une fois qu’il a franchi les limites de l’atmosphère la plus dense et qu’il est entré en orbite. Le vaisseau spatial concept a été nommé Skylon, et le moteur hybride qui l’équipera s’appelle Sabre, qui est un moteur hybride sans précédent capable de “respirer” de l’air dans l’atmosphère, comme un moteur à réaction, devenant une fusée lorsqu’il atteint l’espace [9] .

LES RÉFÉRENCES

1. WIKIPEDIA. Helicóptero. Disponible sur le site Web <https://pt.wikipedia.org/Helic%C3%B3ptero>.

2. ADS LATIN, Quem inventou o helicóptero? Disponible sur le site Web <https://adslatin.com/quem-inventou-o-helicoptero/>.

3. RIGUES, Rafael. 0Aeronave híbrida quer se tornar o ‘Tesla’ dos céus. Disponible sur le site Web <https://olhardigital.com.br/2020/05/08/noticias/aeronave-hibrida-quer-se-tornar-o-tesla-dos-ceus/>.

4. ITARC. História dos drones: como surgiram? Para que servem? Disponible sur le site Web <https://itarc.org/historia-dos-drones/>.

5. BUZZO, Lucas. História dos Drones: do início aos dias de hoje.  Disponible sur le site Web <https://odrones.com.br/historia-dos-drones/>.

6. WIKIPEDIA. Foguete espacial. Disponible sur le site Web <https://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_espacial>.

7. WIKIPEDIA. Dirigível. Disponible sur le site Web <https://pt.wikipedia.org/wiki/Dirig%C3%ADvel>.

8. OLHAR DIGITAL. Motores de foguetes do futuro podem funcionar como propulsores a jato.  Disponible sur le site Web <https://olhardigital.com.br/2020/06/29/ciencia-e-espaco/no-futuro-motores-de-foguete-podem-funcionar-como-propulsores-a-jato/>.

9. INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Agência Espacial Europeia começa a construir a espaçonave do futuro. Disponible sur le site Web <https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=agencia-espacial-europeia-comeca-a-construir-a-espaconave-do-futuro&id=010130090401#.YY0m4WDMLcc>.  01/04/2009.

10. HELERBROCK, Rafael. Como funciona o lançamento de um foguete. Disponible sur le site Web <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/como-funciona-o-lancamento-de-um-foguete.htm>. 10 de novembro de 2021.

11. MUNDO EDUCAÇÃO. Como surgiu o avião? Disponible sur le site Web <https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/como-surgiu-aviao.htm>.

12. VINHOLES, Thiago. Aviões supersônicos e carros voadores: como será futuro da aviação comercial. Disponible sur le site Web <https://www.cnnbrasil.com.br/business/avioes-supersonicos-e-carros-voadores-como-sera-futuro-da-aviacao-comercial/>.

13. SERRANO, Filipe. Avião “do futuro” tem sucesso em primeiro voo de teste; veja vídeo. Disponible sur le site Web <https://exame.com/inovacao/aviao-do-futuro-tem-sucesso-em-primeiro-voo-de-teste/>.

14. VIRI, Natalia. O avião do futuro: Airbus apresenta designs para aeronaves movidas a hidrogênio. Disponible sur le site Web <https://www.capitalreset.com/o-aviao-do-futuro-airbus-apresenta-designs-para-aeronaves-movidas-a-hidrogenio/>. 21 de setembro de 2020.

15. CASAGRANDE, Vinícius. Estudos para futuro incluem aviões autônomos, supersônicos e elétricos. Disponible sur le site Web <https://economia.uol.com.br/todos-a-bordo/2020/08/22/futuro-dos-avioes-supersonico-autonomo-eletrico.htm>. 22/08/2020.

16. ADS LATIN. A incrível história do avião: a máquina que revolucionou gerações. Disponible sur le site Web <https://adslatin.com/incrivel-historia-aviao/>.

17. WIKIPEDIA. História da aviação. Disponible sur le site Web <https://pt.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%B3ria_da_avia%C3%A7%C3%A3o>.

18. WIKIPEDIA. Pressurização da cabine. Disponible sur le site Web <https://pt.wikipedia.org/wiki/Pressuriza%C3%A7%C3%A3o_da_cabine>.

19. WIKIPEDIA. Boeing 707. Disponible sur le site Web <https://pt.wikipedia.org/wiki/Boeing_707>.

20. WIKIPEDIA. North American X-15. Disponible sur le site Web <https://en.wikipedia.org/wiki/North_American_X-15>.

21. WIKIPEDIA. Concorde. Disponible sur le site Web <https://en.wikipedia.org/wiki/Concorde>.

22. WIKIPEDIA. Tupolev Tu-144. Disponible sur le site Web <https://en.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-144>.

23. ALENCAR, Lucas. Agência espacial russa está desenvolvendo motor nuclear. Disponible sur le site Web <https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2016/03/agencia-espacial-russa-esta-desenvolvendo-motor-nuclear.html>.

* Fernando Alcoforado, 82, a reçoit la Médaille du Mérite en Ingénierie du Système CONFEA / CREA, membre de l’Académie de l’Education de Bahia, ingénieur et docteur en planification territoriale et développement régional pour l’Université de Barcelone, professeur universitaire et consultant dans les domaines de la planification stratégique, planification d’entreprise, planification régionale et planification énergétique, il est l’auteur de ouvrages Globalização (Editora Nobel, São Paulo, 1997), De Collor a FHC- O Brasil e a Nova (Des)ordem Mundial (Editora Nobel, São Paulo, 1998), Um Projeto para o Brasil (Editora Nobel, São Paulo, 2000), Os condicionantes do desenvolvimento do Estado da Bahia (Tese de doutorado. Universidade de Barcelona,http://www.tesisenred.net/handle/10803/1944, 2003), Globalização e Desenvolvimento (Editora Nobel, São Paulo, 2006), Bahia- Desenvolvimento do Século XVI ao Século XX e Objetivos Estratégicos na Era Contemporânea (EGBA, Salvador, 2008), The Necessary Conditions of the Economic and Social Development- The Case of the State of Bahia (VDM Verlag Dr. Müller Aktiengesellschaft & Co. KG, Saarbrücken, Germany, 2010), Aquecimento Global e Catástrofe Planetária (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2010), Amazônia Sustentável- Para o progresso do Brasil e combate ao aquecimento global (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2011), Os Fatores Condicionantes do Desenvolvimento Econômico e Social (Editora CRV, Curitiba, 2012), Energia no Mundo e no Brasil- Energia e Mudança Climática Catastrófica no Século XXI (Editora CRV, Curitiba, 2015), As Grandes Revoluções Científicas, Econômicas e Sociais que Mudaram o Mundo (Editora CRV, Curitiba, 2016), A Invenção de um novo Brasil (Editora CRV, Curitiba, 2017),  Esquerda x Direita e a sua convergência (Associação Baiana de Imprensa, Salvador, 2018),  Como inventar o futuro para mudar o mundo (Editora CRV, Curitiba, 2019) et A humanidade ameaçada e as estratégias para sua sobrevivência (Editora Dialética, São Paulo, 2021).