CONCORDE
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© Éditions Privat 10 rue des arts - BP 38028 31080 Toulouse Cedex 6 ISBN : 978-2-7089-9284-9 Dépôt légal : décembre 2018
AVANT-PROPOS
ès ses premiers soubresauts, au début du xxe siècle,
l’aviation se lance dans la conquête
de la vitesse. Au fil des années, celle-ci devient le marqueur des progrès réalisés. L’avion, s’affranchissant des obstacles terrestres et maritimes, peut enfin filer droit devant lui. L’expression « à vol d’oiseau » prend tout son sens. Partout, comme on le répète à tout-va, il faut aller « plus vite, plus haut, plus loin ». À peine née, la jeune aviation joue un rôle considérable dans le déroulement du premier conflit mondial. Elle y gagne sa crédibilité, au grand dam des plus sceptiques qui ne voyaient en elle, quelques années plus tôt, qu’un passe-temps pour casse-cous désœuvrés et sportifs fortunés. Mais, en vingt ans, l’avion marque son territoire : il transporte du courrier, des passagers, il ne traverse plus des bras de mer mais des océans et des continents. Les stratèges, eux, comprennent rapidement que le vecteur aérien sous toutes ses formes, chasse, reconnaissance, bombardement, est un outil de défense redoutable en cas de conflit. L’Histoire, hélas, ne tarde pas à leur donner raison. L’effort technologique, industriel et financier consenti par les États pour endiguer la Seconde Guerre mondiale est considérable. Juste retour des choses, ce processus rejaillit sur les progrès innovants de l’aviation une fois la paix revenue. En 1945, le monde exténué se relève. L’heure est aux échanges internationaux. Une première mondialisation, en quelque sorte. Il faut aller vite, et l’aviation commerciale va de plus en plus vite. Les avions transcontinentaux à hélices, pour la plupart issus de programmes de
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bombardiers à long rayon d’action éprouvés pendant la guerre, sont bientôt remplacés par des jets, propulsés par un nouveau type de moteur récemment mis au point : le réacteur. Celui-ci a permis à des appareils expérimentaux de franchir le fameux « mur du son », ouvrant ainsi l’ère de l’aviation supersonique. Les nombreux prototypes et avions militaires opérationnels capables de telles vitesses s’affinent et permettent de valider des concepts d’aérodynamique et de propulsion. Et bientôt l’idée de transporter des passagers dans un avion supersonique fait naturellement son chemin, devenant un sujet d’études dès 1956. Ainsi commence en filigrane l’histoire de Concorde, racontée dans cet ouvrage conçu à la manière de ces albums de photos de famille qu’on ne se lasse pas de feuilleter. Nous le dédions aux « gens de Concorde », qui ont conçu, testé, fabriqué et exploité cet avion hors du commun. Aux passagers « supersoniques » qui, pendant près de trente ans, ont voyagé à bord d’un avion pas tout à fait comme les autres. À ceux qui, faute de pouvoir voler à bord de Concorde, se contentaient de rêver aux abords des pistes des aéroports de Paris, Londres ou New York, simplement pour admirer le majestueux avion blanc. Aux plus jeunes générations enfin, qui n’ont jamais vu un Concorde ailleurs que dans un musée, pour qu’elles se souviennent que, du temps de leurs grands-parents, on savait – et de quelle manière ! – relier Paris ou Londres à New York en 3 h 30 ! Au regard de l’histoire mondiale de l’aviation, riche d’un peu plus d’un siècle de progrès et d’innovations, celle de Concorde, depuis sa conception jusqu’à l’arrêt des vols, représente une parenthèse supersonique de quarante ans. Une aventure inégalée.
Gérard Maoui – André Rouayroux
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octobre 2018
SOMMAIRE
AVANT PROPOS CHAPITRE 1
AVANT 1969 RÊVE D’ENVOL SUPERSONIQUE CHAPITRE 2
LES ESSAIS EN VOL
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CHAPITRE 3
L’EXPLOITATION 176 CHAPITRE 4
CONCORDE ET APRÈS ?
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CONCLUSION 236
AVANT 1969 : RÊVE D’ENVOL SUPERSONIQUE C H A P I T R E
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es premières réflexions sur la viabilité du transport supersonique commercial apparaissent en 1956 lorsque la Grande-Bretagne, à l’initiative de son gouvernement, crée un comité d’études sur l’avion de transport supersonique, le Supersonic Transport Aircraft Com-
mittee ou STAC. L’année suivante, le NACA américain (qui deviendra la NASA) lance le SCAT (Supersonic Civil Aircraft Transport), un programme de recherches similaire. En France, en 1957-1958, c’est l’industrie qui donne le ton : la société nationale Sud Aviation ébauche les premières études d’un avion de transport supersonique. Lorsque la vitesse d’un avion dépasse celle du son, variable en fonction de la température de la masse d’air (elle est de l’ordre de 1 065 km/h dans la stratosphère où l’air ambiant est à -55 °C), l’air devient incompressible. Il se produit alors une onde de choc que l’avion « pousse » devant lui et qui propage au sol une importante variation de pression, créant sur sa trajectoire une déflagration, connue sous le nom de « bang » sonique. Le rapport entre la vitesse de l’avion et celle du son s’appelle le nombre de Mach (du nom du physicien autrichien Ernst Mach). Lorsque le nombre de Mach est égal à 1, la vitesse de l’avion est égale à celle du son. S’il est inférieur à 1, on est en subsonique, s’il lui est supérieur, on entre dans le domaine supersonique. Pour passer de l’un à l’autre, il faut franchir une zone délicate, dite transsonique, qui se situe approximativement entre 950 et 1 100 km/h. Il s’y produit des phénomènes aérodynamiques particuliers : fortes turbulences engendrant une traînée importante qui freine l’avion, et des efforts violents et désordonnés sur la structure de l’avion, pouvant aller jusqu’à sa rupture. Ainsi, pour franchir le « mur du son », désignation familière de ces phénomènes physiques transitoires, un avion doit-il présenter une
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configuration aérodynamique particulièrement soignée, une structure robuste et un ou des moteurs puissants capables de lui permettre de vaincre les forces qui s’opposent à son avancement. Une fois le régime supersonique atteint, l’avion retrouve des conditions de vol stables mais se heurte à un autre mur, thermique cette fois. Au fur et à mesure que la vitesse augmente, la peau de l’avion subit un échauffement cinétique pouvant atteindre des valeurs importantes, notamment aux points d’arrêt des filets d’air, à la pointe du nez ou sur les bords d’attaque (la partie avant) de la voilure. Ce phénomène pose des problèmes d’aéroélasticité (déformation de la structure en fonction de la température) ou d’échauffement global de la cellule. En France, au cours des années 1954-1959, les problèmes liés au transsonique ont été résolus et le vol supersonique jusqu’à Mach 2 maîtrisé grâce aux prototypes expérimentaux des sociétés nationales, Gerfaut, Griffon II, Trident, et au succès grandissant de la lignée des Mirage III et IV de Dassault (dont le Mystère II avait été le premier avion français à franchir le mur du son, en 1952). De même, Britanniques et Américains ont travaillé le sujet sur de nombreux programmes supersoniques militaires. Tous ces avions expérimentaux ou militaires, mono ou biplaces, sont de taille et de poids relativement modestes, et leurs incursions dans le supersonique ne durent que quelques minutes à chaque mission. Mais qu’en sera-t-il pour un avion civil qui transportera 100 passagers en volant plusieurs heures en supersonique ? Compte tenu de ce qui a été évoqué précédemment, quelle configuration aérodynamique faudra-t-il lui donner, quelle motorisation adopter ? Quels matériaux utiliser ? Pour en avoir le cœur net, le 27 novembre 1959, le ministère français de l’Air demande officiellement à Nord Aviation, Sud Aviation
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et Dassault d’étudier des avant-projets d’avions de transport supersoniques. Ces constructeurs peuvent compter sur un appui de taille, celui de l’ONERA, l’Office national d’études et de recherches aérospatiales, créé en 1946, qui jouera un rôle majeur non seulement dans la définition aérodynamique du futur Concorde, mais également dans la conception des entrées d’air des moteurs ou encore l’étude des matériaux, pour ne citer que ces domaines cruciaux. Faut-il rappeler que l’on parle d’un temps où l’ordinateur n’existe pas et où les calculs, les études de configurations, les dépouillements d’essais se font « à la main » ? Au gré de contacts systématiques, la coopération franco-britannique fonctionne bien, tant au sein des services officiels gouvernementaux que chez les avionneurs, les motoristes ou les centres de recherche. Les études menées séparément convergent. Enfin, en 1961, les constructeurs British Aircraft Corporation et Sud Aviation, et les motoristes Bristol Siddeley et Snecma, s’entendent sur un projet commun. Ensemble, durant une année, ils préparent le volet technique de l’accord historique qui sera signé le 29 novembre 1962 par les deux gouvernements – le véritable acte de naissance de Concorde. La grande aventure du transport supersonique est lancée. L’accord prévoit un premier vol en 1966… Un engouement considérable s’empare de tous les acteurs de la communauté scientifique, industrielle, commerciale, confortant la fierté nationale de deux pays sur qui les projecteurs sont braqués et qui, même s’ils ne le savent pas encore, sont en train de jeter les bases d’une industrie aéronautique européenne moderne et durable. Des deux côtés de la Manche, les crédits importants alloués au programme supersonique sont parfois fortement décriés par les détracteurs de Concorde. Ils donnent cependant un formidable coup d’accélérateur à la recherche et à l’industrie en générant des retombées
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technologiques significatives, même dans les domaines extra-aéronautiques. Les promoteurs de Concorde se réjouissent car, dès l’annonce du lancement du supersonique en 1963, les premières commandes affluent, émanant des compagnies aériennes les plus prestigieuses du monde. Les usines se transforment, s’organisent, se modernisent, et ce, non seulement chez les deux principaux maîtres d’œuvre, Sud Aviation et British Aircraft Corporation, mais également chez les équipementiers et les sous-traitants associés au programme. Concorde draine une charge de travail pluriannuelle bénéfique à la santé financière de l’ensemble du secteur. La fabrication de Concorde démarre dans les usines françaises et britanniques selon une répartition des tâches minutieusement élaborée dans l’accord de 1962. Des sous-ensembles entiers de l’avion sont construits spécialement pour être torturés dans les laboratoires et centres d’essais, qui s’équipent pour l’occasion de moyens colossaux. Des deux côtés de la Manche, les différents tronçons qui sortent des chaînes de production sont acheminés par camion, bateau ou avion vers les chaînes d’assemblage final de Toulouse ou de Filton, préfigurant ce que sera plus tard, bien plus tard, la future organisation Airbus… En décembre 1967, le prototype 001, enfin libéré de ses bâtis de montage, est présenté publiquement à Toulouse lors de la traditionnelle cérémonie officielle de sortie d’usine, une étape importante dans la vie d’un programme aéronautique. L’on ne sait pas alors qu’il faudra encore patienter plus d’un an avant que Concorde 001 ne prenne son premier envol, le 2 mars 1969, et que commence véritablement l’une des plus grandes aventures industrielles du
xxe siècle.
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↑ Visualisation à l’aide de traceurs liquides colorés des écoulements aérodynamiques autour d’une maquette de Concorde en configuration d’atterrissage, au tunnel hydrodynamique de l’ONERA. Page de gauche ↑ Essais dynamiques sur une maquette de Concorde dans la soufflerie S2 de l’ONERA à Chalais-Meudon. ↓ Essais sur une maquette de Concorde dans la soufflerie S2 de l’ONERA à ModaneAvrieux.
Recherche de pointe Pendant près de vingt ans, Concorde fut la grande affaire de l’ONERA (Office national d’études et de recherches aérospatiales). Dès 1959, l’Office reçoit un contrat pour la conception du futur avion de transport supersonique civil français qui s’appelle encore Super Caravelle. Pour la première fois, l’ONERA est un partenaire à part entière, travaillant à la fois avec les avionneurs (Sud Aviation et British Aircraft Corporation) et les motoristes (Rolls-Royce et Snecma). L’Office entretient également des relations de coopération confiante avec les grands centres de recherche européens et américains. Les travaux des ingénieurs et aérodynamiciens de l’ONERA aboutissent à la forme « gothique flamboyant » si caractéristique de l’aile de Concorde, à la conception géniale des entrées d’air à géométrie variable des réacteurs et à de nombreuses autres installations d’essais et de mesures.
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Une Caravelle supersonique ? Les résultats encourageants obtenus au milieu des années 1950, en Europe et aux États-Unis, sur des appareils expérimentaux ou militaires incitent les industriels et leurs autorités de tutelle à approfondir le domaine supersonique pour envisager des applications civiles. En Europe, la France et la Grande-Bretagne sont en première ligne. Au contraire de l’Allemagne, qui peine à se relever de la Seconde Guerre mondiale, les deux pays possèdent une industrie aéronautique en ordre de marche, bien qu’encore morcelée, et des laboratoires d’essais et de recherche puissants. Ils sont donc bien placés pour mener la phase exploratoire de réalisation d’un avion de ligne supersonique. En France, l’initiative est d’abord industrielle, même si elle émane de Sud Aviation, une des sociétés nationales, qui demande dès 1956 à ses ingénieurs d’étudier un avion de transport supersonique. En 1959, le ministère de l’Air officialise et élargit cette recherche en confiant à Nord Aviation, Sud Aviation et à la société Dassault le soin de préparer chacun un avant-projet pour un appareil civil moyen-courrier supersonique. L’avant-projet de Sud Aviation, baptisé « Super Caravelle », est définitivement retenu en octobre 1961. Sa mise au point se poursuit en collaboration avec la société Dassault. La maquette de Super Caravelle, présentée publiquement sur le stand de Sud Aviation, au Salon aéronautique du Bourget de 1961, révèle un élégant quadriréacteur doté d’une voilure magnifique qui attire tous les regards. Le constructeur précise à cette occasion qu’il s’agit d’un moyen-courrier capable de transporter 70 à 76 passagers sur 4 000 km et que sa mise en service est prévue pour… 1967.
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Double-page précédente Le tunnel hydrodynamique de l’ONERA est une véritable « soufflerie à eau » qui permet souvent une visualisation de l’écoulement plus fine et plus précise que dans l’air. Ici, les tourbillons d’extrados se formant sur une maquette de Concorde en configuration d’atterrissage sont visualisés à l’aide de traceurs liquides colorés et de bulles d’air. → Sur le stand de Sud Aviation, la maquette de Super Caravelle telle qu’elle apparaît aux visiteurs du Salon de l’aéronautique du Bourget de 1961.
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Convergences supersoniques En Grande-Bretagne, c’est le gouvernement lui-même qui, en 1956, crée un comité d’études, le Supersonic Transport Aircraft Committee (STAC) regroupant l’industrie aéronautique britannique et les organismes d’État concernés autour de recherches aérodynamiques et Concorde (ci-dessous) naît du rapprochement de Super Caravelle de Sud Aviation (ci-contre en haut) et du BAC 223 de British Aircraft Corporation (ci-contre en bas).
structurales visant à définir la forme d’un avion de transport supersonique et dimensionner le projet. En 1959, le STAC préconise un long-courrier capable de voler à Mach 2,2. La British Aircraft Corpo-
ration (BAC) reçoit un contrat pour mener cette étude qui aboutira au projet BAC 223.
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Hello Concorde ! En 1961, les projets français et britanniques présentant
de
nombreuses
similitudes,
à commencer par la forme de la voilure « gothique », Sud Aviation et BAC décident logiquement d’un rapprochement industriel pour poursuivre en commun la réalisation d’un avion de transport supersonique. Pendant plusieurs mois, les deux avionneurs élaborent un document commun qu’ils remettent en octobre 1962 aux gouvernements français et britannique. Ce document constitue l’annexe technique de l’accord historique signé à Londres le 25 novembre 1962 et qui scelle le rapprochement, gouvernemental cette fois, entre la France et la Grande-Bretagne. C’est l’acte de naissance officiel du futur avion de transport supersonique francobritannique qui, en janvier 1963, prend le nom de Concorde.
Ci-contre et double-page suivante En 1963, l’avènement du programme Concorde, matérialisé par de superbes maquettes, remplit de joie et de fierté les personnels de Sud Aviation qui s’apprêtent à vivre des années exaltantes. Les Caravelle qui sortent des chaînes de Toulouse seront produites jusqu’en 1973.
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À partir de 1963, l’organisation industrielle se met progressivement en place selon les termes de l’accord de novembre 1962 qui prévoit un partage égal du travail, des dépenses et du produit des ventes et qui définit par ailleurs les conditions de coopération des motoristes français (Snecma) et britannique (Bristol Siddeley).
→ À l’été 1964, le moteur Olympus 593 destiné à Concorde débute ses essais au banc.
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Concurrence supersonique Le lancement officiel de Concorde en novembre 1962 a fait bien des émules parmi les grands constructeurs mondiaux. L’URSS et les États-Unis, notamment, n’entendent pas laisser la France et la Grande-Bretagne s’emparer d’un secteur de pointe où ils ont l’habitude de dominer. Du côté soviétique, il se dit que le bureau d’études de Tupolev prépare un avion de transport supersonique civil, le Tu-144, qui présente, à quelques différences près, une géométrie et des performances similaires à celles de Concorde, ce qui fera couler beaucoup d’encre, d’autant que son calendrier de développement est proche de celui de Concorde. Aux États-Unis, John Fitzgerald Kennedy, qui a déjà promis la Lune aux Américains « avant la fin de la décennie », fulmine lorsqu’il apprend en 1963 que la Pan Am a commandé des Concorde. Il demande à la NASA de lancer le National Supersonic Transport, un programme financé par le gouvernement. Entre autres avionneurs américains sollicités, deux projets émergent, ceux de Boeing et de Lockheed. Avec son modèle 2707, Boeing veut faire plus et mieux que
↑ Le Tupolev Tu-144. → Le projet Boeing 2707 à géométrie variable (en haut) ; le L-2000, projet de Lockheed (en bas).
Concorde dont les caractéristiques prévisionnelles sont désormais connues. Pour cela, il prévoit d’utiliser des alliages de titane et non d’aluminium, d’opter pour une aile à géométrie variable pour voler à Mach 2,7 au lieu de Mach 2,2 et d’emporter 230 passagers et non 130. Techniquement et budgétairement trop ambitieux, le Boeing 2707 fut définitivement abandonné en 1971. Lockheed, qui fut écarté de la compétition au profit de Boeing, avait proposé le L2000, un projet crédible qui aurait pu devenir un concurrent sérieux pour Concorde. Le Tu-144 a volé deux mois avant Concorde, mais sa carrière commerciale fut éphémère. Il n’en resta qu’un et Concorde fut celui-là.
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Double-page suivante La salle de traçage de la voilure de Concorde chez Sud Aviation à Toulouse.
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