Voyages en avion

Quand il s’agit de la merveille moderne du vol, la physique a tendance à monopoliser l’attention. Pourtant, la chimie permet d’intégrer une grande partie de la technologie sous-jacente dans la coque composite d’un avion ou dans les circuits numériques qui permettent aux passagers de regarder les films les plus récents depuis les sièges.

Voler en toute quiétude grâce à la chimie

On ne peut pas s’amuser en vacances sans la chimie. Les lubrifiants tels que le Krytox™, par exemple, permettent aux bouteilles de plongée de résister à des conditions difficiles en eau profonde, graissent les vélos haute performance et facilitent le fonctionnement des générateurs de vagues (les machines qui génèrent des vagues artificielles dans les piscines à vagues), entre autres.

Toutefois, les vacanciers ne pourraient peut-être jamais avoir autant de plaisir sans les superbes machines qui les transportent à des milliers de kilomètres sur toutes sortes de terrains : les avions. Les merveilles de la chimie opèrent pleinement dans les cieux.

Grâce à l’industrie aérospatiale, la science a déjà transformé l’inimaginable en une réalité quotidienne, car des millions de passagers se déplacent en toute sécurité et dans le confort absolu à des kilomètres au-dessus du sol dans les conditions les plus extrêmes. Et aujourd’hui, la chimie offre encore plus de rendement énergétique, de sécurité et de confort au transport aérien.

Quelque chose de spécial dans l’air

Alléger, à savoir réduire le poids pour un meilleur rendement et des économies de carburant considérables, est peut-être une pratique relativement nouvelle dans l’industrie automobile, mais pour l’aviation, la surveillance du poids des avions remonte aussi loin que l’époque des frères Wright. Aujourd’hui, la science aide les constructeurs aéronautiques à faire de nouveaux progrès dans ce domaine. Le Boeing 787 Dreamliner, mis en service en 2011, a été conçu pour permettre des économies de carburant de plus de 20 à 25 %¹ par rapport à son prédécesseur, le Boeing 767. Cela implique des économies de carburant estimées à 18 milliards de livres sterling d’ici 2018.² Alors, comment un avion de taille similaire devient-il aussi performant ?

Les nouveaux matériaux de la coque constituent l’un des principaux facteurs. Les composites modernes, les céramiques et les renforts en fibre de carbone représentent 50 % de la coque du 787, ce qui rend le Dreamliner plus léger et plus durable que les avions comparables en aluminium³, et moins sujet à la corrosion.⁴.

« Cette conception permet aux compagnies aériennes de bénéficier d’un meilleur rapport qualité-prix », explique Steve Johnston, ingénieur technique au sein du Groupe de développement d’applications de Chemours. « Vous pouvez obtenir un meilleur rendement avec des machines plus petites et plus légères. De plus, les nouveaux matériaux nécessitent moins d’entretien. Ainsi, l’avion passe plus de temps dans les airs, ce qui est rentable pour la compagnie et réduit donc le coût global. Cela a un impact direct sur le passager. »

Les panneaux de coque composites qui rendent tout cela possible sont bien évidemment fabriqués avec la chimie pour base. « Ces composites sont fabriqués à des températures assez élevées », souligne Bob Moffett, consultant principal en technologie chez Chemours. « L’équipement de moulure peut utiliser le Krytox™, qui résiste à la chaleur et offre la lubrification nécessaire pour séparer les pièces du moule. »

Johnston prévoit qu’à l’avenir le Krytox™ permettra de réduire davantage la consommation en carburant des avions. « J’imagine un changement dans la conception des moteurs qui les rendrait plus petits, mais plus puissants », dit-il. « Je sais que des recherches ont déjà été effectuées pour remplacer l’huile moteur conventionnelle par une huile de type PFPE Krytox™, afin que les moteurs puissent fonctionner à des températures plus élevées. »

Voler en toute sécurité

Avant le décollage, les agents de bord indiquent les issues de secours et montrent aux passagers comment se servir de leur siège comme dispositif de flottaison. Pendant ce temps, la chimie déploie des efforts considérables en coulisse pour s’assurer que personne n’ait besoin de prendre ces mesures d’urgence.

Outre les réseaux de sécurité évidents avertissant tout danger, des rafales de vent aux montagnes en vue, la chimie opère secrètement dans les systèmes moins connus des avions. On peut trouver les fluoroélastomères Viton™ sur les joints et les joints toriques situés dans les moteurs. Grâce à sa forte résistance à la chaleur extrême et aux carburants agressifs, Viton™ permet d’éviter tout désagrément, des fuites de carburant aux pannes de moteur, explique Anton Soudakov, chef de produit Amérique du Nord chez Chemours.

Même l’oxygène d’urgence qui circule lorsque ces masques tombent contient du Krytox™ : lorsqu’il est utilisé dans ce système, il est sans danger pour l’oxygène. Les lubrifiants conventionnels en contact direct avec l’oxygène liquide et gazeux peuvent prendre feu, mais pas Krytox™. « La sécurité du transport aérien a certainement été améliorée grâce à la chimie », affirme Moffett.

Profitez des loisirs avant les vacances

Le plaisir de s’envoler au-dessus des nuages dans un cylindre fabriqué par l’être humain finit par s’estomper. Une fois que l’avion atteint l’altitude de croisière, le confort devient la priorité : Le bruit du moteur est-il gênant ? L’air est-il vicié ? La sélection de films est-elle de qualité ? En effet, c’est le confort qui contribue à rendre le ciel convivial.

« Les voitures disposent d’applications à base de Krytox™ pour limiter ce qu’on appelle le BVS (le bruit, les vibrations et les secousses), explique Johnston. C’est l’un des fruits inattendus du progrès. Les voitures sont plus silencieuses qu’avant. Une meilleure insonorisation et une aérodynamique optimisée ont atténué le ronronnement du moteur et le bruit de l’air. Ainsi, les petits grincements et cliquetis qui proviennent de la garniture extérieure ou des équipements intérieurs deviennent gênants. « Pour les avions », déclare Johnston, « l’objectif est le même ».

Les ingénieurs mettent également l’accent sur la qualité de l’air. « La nouvelle génération d’avions permet d’éviter le prélèvement d’air moteur, affirme Johnston. Alors que les avions plus anciens pompaient l’air comprimé des moteurs, les avions à réaction plus récents font différemment. De nos jours, les avions modernes utilisent des systèmes de compresseurs distincts pour améliorer la qualité de l’air. De plus, la coque composite susmentionnée permet aux avions de pomper davantage d’humidité dans l’air, ce qui réduit l’assèchement pendant le vol.

Enfin, il ne faut pas oublier le divertissement pendant le vol. La chimie n’est peut-être pas la première chose qui vient à l’esprit des passagers qui essaient de passer le temps entre Los Angeles et Sydney. Mais, pour chaque film diffusé sur un écran LCD d’avion, il existe un système numérique. Par ailleurs, ce système numérique ne fonctionne que grâce aux semi-conducteurs fabriqués à base de Teflon™ (ce fluoroproduit aide les fabricants de puces à obtenir de meilleurs rendements en réduisant la contamination lors de la fabrication).

Le fait que les passagers puissent profiter d’un film dans le confort d’un vol exceptionnellement sûr montre le chemin parcouru depuis les tests de vols sans équipage en 1900 par les frères Wright.

Consultez le Chemical & Engineering News pour en apprendre davantage et obtenez de plus amples informations sur la science des produits chimiques et des matériaux qui rend les divertissements possibles.