Un avion, étrangement similaire au Su-34, a récemment effectué un vol d’essai sur un site situé dans le nord-ouest de la Chine. Ce qui intrigue particulièrement, ce n’est pas seulement son apparence, mais aussi le moteur rudimentaire fixé sous son fuselage, un moteur à détonation conçu pour propulser cet « Su-34 » grâce à une série d’explosions contrôlées.
Ce test singulier marque une avancée significative dans la production nationale de moteurs aéronautiques : le premier vol réussi du moteur à détonation chinois FB-1. Cette étape confirme que la technologie des moteurs à détonation en Chine est passée de la phase de recherche théorique à la mise en œuvre pratique, posant ainsi les bases d’une utilisation à grande échelle dans le futur.
Les moteurs à détonation représentent une innovation majeure étudiée par plusieurs pays au XXIe siècle. Ils promettent une meilleure efficacité énergétique, une consommation de carburant réduite, une structure simplifiée et plus légère, ainsi qu’une adaptation idéale pour le vol hypersonique, ce qui leur confère un potentiel considérable.
Les moteurs à réaction classiques, tels que les turboréacteurs et turbofans, fonctionnent sur un principe de pression constante. L’air est comprimé avant d’entrer dans la chambre de combustion, mais les compresseurs, en fonctionnement à grande vitesse, subissent des contraintes aérodynamiques et une usure accrues, ce qui limite la vitesse de rotation et donc la vitesse maximale de l’avion. Cette contrainte empêche généralement les appareils équipés de moteurs traditionnels de dépasser quatre fois la vitesse du son.
En raison des exigences techniques, des coûts de fabrication et du soutien logistique, la vitesse des avions modernes est globalement plafonnée en dessous de 2,5 fois la vitesse du son, avec seulement quelques projets spécialisés qui s’en affranchissent.
Principe et avantages du moteur à détonation
Comme son nom l’indique, un moteur à détonation utilise des explosions plutôt que la combustion continue traditionnelle dans sa chambre. Ces détonations produisent des températures et des pressions très élevées, éliminant ainsi le besoin de compresseurs et simplifiant la conception. Ces caractéristiques entraînent une réduction de la taille et du poids du moteur, des avantages cruciaux en aéronautique.
Les explosions permettent une meilleure conversion de l’énergie du carburant, réduisant significativement la consommation. Selon l’industrie internationale des moteurs aéronautiques, ces moteurs pourraient améliorer l’efficacité énergétique d’environ 20 % par rapport aux moteurs actuels.
Toutefois, si leurs bénéfices sont prometteurs, ces moteurs demeurent une technologie émergente en raison des difficultés liées à leur conception et à leur contrôle. Gérer l’énergie générée par les explosions continues sans endommager le moteur reste un défi majeur. C’est pourquoi les moteurs à détonation tournants ont été développés.
Ces moteurs fonctionnent en continu grâce à une onde de détonation qui tourne perpendiculairement à l’injection de carburant dans la chambre de combustion. Lorsque l’onde intense de pression atteint un certain point, elle interrompt temporairement l’injection de carburant, puis le cycle reprend, créant une propulsion efficace vers l’avant.
En l’absence de pièces tournantes complexes, ces moteurs présentent une structure relativement simple comparée aux turbofans classiques. Cela leur permet une plage de fonctionnement plus large, notamment pour les vols hypersoniques. Associés à d’autres moteurs, ils peuvent prolonger considérablement les capacités de vol.
Contexte international et avancées en Chine
Depuis le début du XXIe siècle, les États-Unis investissent massivement dans les moteurs à détonation pour dominer ce secteur naissant. La NASA, notamment, a validé plusieurs mécanismes de détonation tournante et réalisé des tests d’allumage, atteignant des poussées autour de 1 000 livres, soit environ 454 kilogrammes.
En 2020, l’US Air Force a attribué des contrats de recherche à plusieurs grands fabricants pour aboutir à une motorisation opérationnelle entre 2025 et 2030. Des rumeurs évoquent déjà l’intégration de ces moteurs dans certains missiles de croisière et munitions à guidage de précision. D’autres pays comme la Russie, la France et le Japon poursuivent également des programmes de développement dans ce domaine.
La Chine, pour sa part, mène des recherches sur les moteurs à détonation depuis plusieurs années avec des résultats notables et plusieurs brevets déposés. Le développement récent du moteur FB-1, par la société commerciale chinoise Thrust-to-Weight Engine Company, constitue une étape majeure. Ce moteur à détonation est le premier à être conçu et produit de manière indépendante dans le pays.
La phase d’essais en vol du FB-1 indique que cette entreprise a acquis la maîtrise technique nécessaire au développement et à la fabrication de ces moteurs. Leur déploiement sur des missiles ou drones hypersoniques pourrait intervenir prochainement.
Selon les données communiquées par la société, le moteur FB-1 produit une poussée d’environ 1 000 newtons, soit près de 100 kilogrammes de poussée, capable de propulser un aéronef d’environ 500 kilogrammes.
Le choix de la cellule test : un drone inspiré du Su-34
Fait intéressant, l’avion utilisé pour tester ce moteur à détonation ressemble au bombardier Su-34 russe. Il s’agirait probablement d’une maquette à l’échelle destinée à valider les caractéristiques aérodynamiques de ce type d’appareil, qui présente plusieurs qualités de conception. Dans la recherche chinoise d’une alternative au JH-7 « Flying Leopard », le Su-34 fut envisagé, mais l’Armée populaire de libération a finalement privilégié le chasseur multirôle J-16 plutôt que de poursuivre des bombardiers spécialisés.
L’utilisation de ce modèle de Su-34 pour l’essai du moteur à détonation semble donc relever davantage du hasard en termes de taille et de masse au décollage.
Perspectives et enjeux
Le développement de moteurs d’aviation modernes ouvre une ère révolutionnaire pleine d’innovations. En saisissant ces opportunités et en obtenant des percées technologiques clés, la Chine pourrait rattraper, voire dépasser, les leaders mondiaux, réduisant ainsi l’écart actuel en matière de motorisation aéronautique.
Dans le secteur des nouvelles énergies, la Chine a déjà su s’imposer dès les débuts du marché des véhicules électriques, contournant certaines difficultés rencontrées par les pays développés dans l’industrie automobile classique. Cette réussite laisse présager un avenir prometteur pour la montée en puissance des moteurs aéronautiques de nouvelle génération, avec un potentiel d’établir de nouveaux standards internationaux.