La NASA et Boeing collaborent pour étudier l’impact des carburants d’aviation durables sur la formation de traînées de condensation et le changement climatique. Leurs recherches consistent à tester en vol différents carburants et à analyser leurs effets environnementaux, contribuant ainsi à l’objectif de la NASA de zéro émission nette de l’aviation d’ici 2050.
NASA et les recherches conjointes de Boeing se concentrent sur la manière dont les carburants d’aviation durables peuvent atténuer l’impact environnemental des traînées de condensation, dans le but de faire progresser les pratiques d’aviation plus vertes.
Les traînées de condensation, les lignes de nuages des avions volant à haute altitude qui sillonnent le ciel, sont des phénomènes familiers, mais elles pourraient avoir un effet invisible sur la planète : piéger la chaleur dans l’atmosphère. En collaboration avec Boeing et d’autres partenaires, les chercheurs de la NASA collectent des données pour voir comment de nouveaux carburants d’aviation plus écologiques peuvent contribuer à réduire le problème.
Campagne de recherche NASA-Boeing
En octobre, la NASA et Boeing se sont associés pour mener une campagne de recherche sur les traînées de condensation dans l’État de Washington dans le cadre du programme ecoDemonstrator de l’entreprise. La campagne s’est concentrée sur la génération et l’analyse de données sur la capacité du carburant d’aviation durable à bénéficier à l’environnement.
L’avion DC-8 de la NASA Armstrong survole le nord-ouest des États-Unis pour surveiller les émissions de l’avion ecoDemonstrator Explorer de Boeing. En tant que plus grand laboratoire scientifique volant au monde, le DC-8 est équipé pour collecter des données cruciales sur le carburant d’aviation durable et ses effets sur la formation de traînées de condensation. Crédit : NASA/Jim Ross
Le deuxième avion ecoDemonstrator Explorer de Boeing, un 737-10, a effectué des vols d’essai en alternant entre des réservoirs remplis soit de carburant d’aviation 100 % durable, soit d’une version à faible teneur en soufre du carburéacteur conventionnel. L’avion DC-8 de la NASA, le plus grand laboratoire scientifique volant au monde, a suivi, mesurant les émissions et la formation de glace de traînée de chaque type de carburant. Les données collectées par l’instrumentation spéciale du DC-8 aideront à déterminer si les carburants d’aviation durables contribuent à réduire la formation de traînées de condensation.
Axe de recherche et collaboration
« On pense que les traînées de condensation sont une source majeure de pollution », a déclaré Rich Moore, chercheur en physique au Langley Aerosol Research Group Experiment de la NASA et chercheur principal de la campagne. « Avec cette campagne de vols, nous ne cherchons pas tant à corriger les traînées de condensation, mais à les prévenir. »
Des chercheurs de la NASA à bord du DC-8 suivent les données entrantes via ses nombreux capteurs. Crédit : NASA/Steve Freeman
En plus du DC-8, basé au Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, en Californie, l’agence a fourni d’autres capacités critiques, notamment un laboratoire mobile pour les essais au sol. Parmi les autres collaborateurs pour la campagne de vol figuraient GE Aerospace, le Centre aérospatial allemand, la Federal Aviation Administration, United Airlines et de nombreux autres contributeurs.
D’ici un an, les chercheurs publieront leurs résultats.
« L’une des choses les plus étonnantes de cette collaboration est que ces données seront rendues publiques au monde entier », a déclaré Moore.
Traînées de condensation et impact climatique
Les nuages de traînée de condensation peuvent avoir des effets localisés de refroidissement ou de réchauffement en fonction des conditions et du moment, mais les estimations informatiques des chercheurs indiquent que leur effet de réchauffement est plus important à l’échelle mondiale. Au cours des dernières années, la NASA a travaillé avec des partenaires pour faire correspondre ces modèles avec des observations, en s’efforçant de comprendre comment et quand se forment les traînées de condensation, ainsi que leur impact sur l’environnement.
Le DC-8 dans son « chez-soi » dans les installations des services techniques de l’aviation à Everett, Washington. Crédit : NASA/Jim Ross
Les gaz d’échappement des moteurs à réaction contiennent de la vapeur d’eau et des particules de suie. Des traînées de condensation se forment lorsque les avions évoluent dans des températures froides et à haute altitude. La vapeur d’eau présente dans leurs gaz d’échappement se refroidit et se condense, et lorsqu’elle interagit avec la suie ou d’autres particules présentes dans l’air, elle forme des cristaux de glace. Ces traînées de condensation peuvent persister dans la haute atmosphère pendant des heures, produisant des impacts localisés sur la température qui, avec le temps, peuvent affecter le changement climatique.
Carburants d’aviation durables
Les carburants alternatifs, y compris les carburants d’aviation durables, peuvent libérer moins de particules de suie. Les modèles de recherche montrent que cela devrait entraîner moins de cristaux, et ceux qui se forment seront plus gros, tombant et fondant dans l’air plus chaud en dessous, réduisant ainsi l’impact environnemental des traînées de condensation.
Depuis le poste de pilotage du DC-8. Crédit : NASA/Jim Ross
En plus de ce tout nouveau partenariat ecoDemonstrator, la NASA et le Centre aérospatial allemand ont mené une campagne conjointe de recherche en vol connue sous le nom de ND-MAX. La campagne consistait à tester les traînées de condensation du DC-8 laissées par un avion de ligne A320 exploité par le Centre aérospatial allemand qui utilisait des biocarburants. En 2013 et 2014, la NASA a mené une série de programmes de vols de recherche utilisant des jets plus petits de classe affaires, appelés Effets des carburants alternatifs sur les traînées de condensation et les émissions de croisière.
Au cours de la dernière décennie, des recherches financées par la NASA ont montré que les carburants d’aviation durables présentent des avantages significatifs en matière de réduction des émissions de particules des moteurs qui peuvent influencer la qualité de l’air local à proximité des aéroports et contribuer à la formation de traînées de condensation. Les efforts visant à développer et à évaluer des carburants d’aviation durables se concentrent sur l’obtention des performances du carburéacteur conventionnel sans rejeter de nouveau dioxyde de carbone dans l’environnement. Ces carburants peuvent provenir de sources durables telles que des matières premières et des déchets.
Les recherches de la NASA sur les carburants d’aviation durables font partie du travail de l’agence visant à faire progresser l’objectif américain de zéro émission nette de gaz à effet de serre dans l’aviation d’ici 2050.
Importance des essais en vol
Les essais en vol restent la référence pour comprendre les innovations aérospatiales et leurs impacts environnementaux, ce qui fait que des partenariats comme ecoDemonstrator et des avions de recherche comme le DC-8 de la NASA sont d’importantes sources de données qui peuvent contribuer à rendre l’aviation plus durable, à protéger l’environnement et à améliorer la vie sur Terre.
