Un avion aide la NASA à développer une technologie de vol hypersonique

Le chasseur YF-12 a joué un rôle déterminant en aidant les ingénieurs de la NASA à surmonter le problème du calage du moteur et des fortes vibrations lors des vols à des vitesses supersoniques.

L'avion de chasse YF-12 peut voler à trois fois la vitesse du son. Photo : Wikipédia — L'avion de chasse YF-12 peut voler à trois fois la vitesse du son. Photo : *Wikipédia*

Le centre de recherche Lewis de la NASA à Cleveland a utilisé l'avion de combat YF-12 pour développer une technologie de vol hypersonique, selon Interesting Engineering . Ce centre à la pointe de la recherche en propulsion aéronautique depuis les années 1940 cherche à améliorer la technologie pour des vols supersoniques plus longs et plus rapides.

Le Bell X-1, propulsé par fusée, est entré dans l'histoire en octobre 1947 lorsqu'il est devenu le premier avion à voler plus vite que la vitesse du son, ouvrant la porte au vol supersonique. De nombreux avions militaires après le Bell X-1 ont atteint des vitesses supersoniques, mais aucun n'a égalé la série Lockheed Martin Blackbird. Les avions furtifs et élégants, notamment l'A-12, l'intercepteur YF-12 et l'avion de reconnaissance SR-71, ont été les premiers à voler à des vitesses supersoniques pendant de longues périodes. Ils peuvent voler trois fois plus vite que la vitesse du son à des altitudes supérieures à 24 384 m. Cependant, la mise à niveau de la technologie des gros avions de transport est un défi, en grande partie parce que davantage de données sont nécessaires pour révéler comment fonctionne le système de propulsion pendant le vol supersonique.

Pour résoudre des problèmes non détectés dans la conception et les tests du Blackbird et faire progresser une technologie clé connue sous le nom d'entrée de mélange de compression supersonique, l'armée a prêté deux YF-12 qui avaient été mis hors service en 1969 au centre de recherche en vol de Dryden (aujourd'hui Armstrong) de la NASA dans le cadre d'un projet conjoint NASA-USAF visant à comparer les données des vols YF-12 avec les données de la soufflerie des centres de recherche d'Ames, Langley et Lewis de la NASA.

L'équipe Lewis étudiait les admissions supersoniques dans les souffleries depuis le début des années 1950 et testait des tuyères supersoniques sur les intercepteurs Delta Dart. Dans le cadre du nouveau projet, Lewis était chargé de tester l'admission à grande échelle du YF-12 dans une soufflerie supersonique 10 x 10 et d'analyser le moteur Pratt & Whitney J58 de poussée de 144 567 Newton au Propulsion Systems Laboratory (PSL).

L'admission à compression mixte permet au moteur de fonctionner comme un turboréacteur à basse vitesse et comme un statoréacteur à haute vitesse, ce qui est très efficace mais est sensible aux turbulences d'écoulement, provoquant souvent une condition connue sous le nom de « démarrages intempestifs ». Le démarrage est un changement soudain du flux d'air qui crée une traînée énorme, ce qui peut provoquer le calage d'un moteur ou des secousses violentes de l'avion.

Les chercheurs de Lewis examinent une prise d'air d'un SR-71 écrasé dans une soufflerie 10 x 10 en novembre 1971. L'année suivante, ils ont recueilli des données aérodynamiques dans diverses conditions dans une soufflerie. Ils ont également testé un nouveau système de contrôle d'admission construit par les ingénieurs de Lewis Bobby Sanders et Glenn Mitchell, qui utilise plusieurs soupapes mécaniques pour empêcher les démarrages non effectués. C'était la première fois que le système était testé sur du matériel de taille normale. L’équipe a également testé les interactions entre la cellule, l’admission, le moteur et les systèmes de contrôle dans des conditions normales et turbulentes.

À l'été 1973, un moteur J-58 grandeur nature est devenu le premier élément matériel à être testé dans la deuxième chambre de pression PSL à Lewis. Les chercheurs ont recueilli des données dans des conditions normales et variables l’année suivante. Les tests PSL ont également mesuré les émissions des moteurs afin d’évaluer les émissions à haute altitude des vols supersoniques.

Le programme YF-12 a également démontré que des modèles à petite échelle pouvaient être utilisés pour concevoir des entrées supersoniques à grande échelle. Les données de vol ont été utilisées pour mieux comprendre l’impact du modèle à petite échelle et du tunnel sur les données. Plus important encore, le programme Lewis a conduit au développement d’un système de contrôle numérique qui a amélioré la réponse de l’admission supersonique aux perturbations de flux, éliminant pratiquement les redémarrages du moteur. De nombreuses idées du programme ont été appliquées à la conception de l'avion SR-71 au début des années 1980 et ont contribué aux efforts de la NASA pour créer un avion de passagers supersonique pendant plusieurs décennies.

Le programme YF-12 a pris fin en 1979 lorsque la NASA a réorienté son attention vers d'autres priorités en matière d'aviation. Durant cette période, les YF-12 ont effectué près de 300 vols de recherche, complétant ainsi une année d'essais au sol dans la soufflerie de la NASA.

An Khang (selon Interesting Engineering )

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