La promesse d'avions commerciaux supersoniques, qui a réduit les temps de vol de New York à Londres à moins de quatre heures, a captivé l'industrie aéronautique pendant des décennies. Pourtant, le passage des dessins de concepts au service des recettes n'est pas seulement une question d'ingénierie; il s'agit d'un marathon réglementaire exigeant. Les régulateurs doivent concilier les avantages de performance des vols supersoniques avec des normes rigoureuses en matière de sécurité, de bruit et d'environnement qui ont été rédigées pour les transporteurs subsoniques.

Le rôle des autorités aéronautiques

Aux États-Unis, la Federal Aviation Administration (FAA) est le principal organisme de réglementation chargé de la certification de type, de la certification de production et du maintien de la navigabilité de tous les aéronefs exploités dans l'espace aérien américain. En Europe, l'Agence de la sécurité aérienne de l'Union européenne (AESA) joue un rôle similaire en émettant des approbations et des certificats d'organisme de conception pour les aéronefs, les moteurs et les pièces.

Bien que chaque autorité délivre son propre certificat de type, elle coopère par le biais d'accords bilatéraux, comme l'Accord bilatéral sur la sécurité aérienne (BASA) conclu entre les États-Unis et l'UE, afin de réduire les essais redondants et de rationaliser la certification des aéronefs conçus et construits dans des pays partenaires.

Au-delà des organismes nationaux de réglementation, l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), organisme spécialisé des Nations Unies, établit les normes mondiales qui constituent la base des réglementations nationales. L'OACI élabore des normes et des pratiques recommandées (SARP) pour le bruit des aéronefs, les émissions et les procédures opérationnelles, y compris celles qui concernent spécifiquement les vols supersoniques.

Le processus de certification

Bien que les étapes particulières varient selon les compétences, le cadre général défini au titre 14 du Code of Federal Regulations des États-Unis (14 CFR) et les règles de mise en oeuvre de l'AESA est uniforme. Le processus peut être divisé en phases distinctes pour un transport supersonique (SST).

Agrément de conception et base d'homologation de type

Le processus commence lorsqu'un constructeur soumet une proposition de conception de type à l'autorité. L'organisme de réglementation travaille avec le constructeur pour établir une base de certification de type (BTC) - l'ensemble de normes de navigabilité, de bruit et d'émissions que l'aéronef doit respecter.

Par exemple, la FAA a proposé des conditions spéciales pour les aéronefs supersoniques qui traitent de caractéristiques uniques telles que le vol à haute altitude, les entrées de géométrie variable et les effets aérodynamiques des vitesses supersoniques. Le fabricant doit démontrer la conformité à chaque exigence de certification applicable par l'analyse, les essais ou une combinaison des deux.

Essais au sol et en vol

Les essais de fatigue simulent une durée de vie des cycles de pressurisation; les essais de frappe d'oiseaux vérifient l'intégrité du pare-brise et du moteur; les modes de défaillance électrique sont testés dans les pires scénarios; les essais en vol passent ensuite de l'expansion de l'enveloppe, qui augmente progressivement la vitesse et l'altitude, aux performances, aux qualités de manutention et aux procédures d'urgence.

Les essais de bruit sont particulièrement exigeants pour les avions supersoniques. La FAA et l'OACI exigent une certification sonore mesurée à des points définis au cours du décollage, de l'approche et du survol latéral. Pour les avions supersoniques, un quatrième point de mesure peut être nécessaire spécifiquement pour quantifier la surpression de la flèche sonore. La FAA a récemment publié un Avis de proposition de réglementation (NPRM) sur ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Certification de type et de production

Une fois tous les essais terminés et l'autorité confirme la conformité, un certificat de type (TC) est délivré. Ce document approuve la conception et précise les limites telles que le numéro d'exploitation maximal de Mach, l'altitude et les niveaux d'exposition au bruit. Le fabricant a alors besoin d'un certificat de production (PC) pour construire plusieurs aéronefs selon la même conception approuvée.

La dernière étape avant qu'un aéronef ne soit en service commercial est la délivrance d'un certificat de navigabilité pour chaque aéronef, confirmant qu'il est conforme à la conception du type et qu'il est en état d'exploitation sécuritaire.

Règlement sur l'environnement et le bruit

Les avions supersoniques sont confrontés à deux défis distincts en matière de bruit : le bruit subsonique (décollage et atterrissage) et le bruit de boom supersonique.

Certification du bruit subsonique

Tous les aéronefs civils doivent respecter les normes de bruit énoncées à l'annexe 16 de l'OACI, volume I. Les normes actuelles, connues sous le nom de chapitre 14 (qui remplace effectivement la phase 5 pour les nouveaux aéronefs), exigent que les aéronefs soient au moins 7 EPNdB (niveau de bruit perçu en décibels) plus silencieux que la norme précédente du chapitre 4 à chaque point de certification.

Règlement sur les booms soniques

La partie 91.817 de la FAA interdit actuellement aux aéronefs civils américains d'opérer plus rapidement que Mach 1 au-dessus du sol, interdisant ainsi les vols commerciaux supersoniques au-dessus du sol en raison d'un boom sonore. Des règles similaires existent dans de nombreux autres pays, conformément aux normes de l'OACI. Toutefois, la FAA a élaboré de nouveaux règlements pour permettre des opérations supersoniques en fonction du niveau sonore plutôt que d'une interdiction générale.

Le Groupe de travail sur les supersoniques du CAEPP travaille actuellement à l'élaboration d'une norme de certification de la flèche sonore, qui devrait être finalisée en 2025-2026, qui définira des limites acceptables pour le vol supersonique terrestre. L'avion X-59 Sielesonic Technology (QueSST), mis au point par la NASA et Lockheed Martin, est utilisé pour recueillir des données sur les interventions communautaires qui éclaireront ces limites. Le X-59 est conçu pour produire une flèche -sonique plutôt qu'une flèche aiguë, réduisant la sonorité perçue à environ 75 dB (semblable à la fermeture d'une porte de voiture).

Émissions et impact climatique

Les supersoniques ont été critiqués historiquement pour une consommation et des émissions élevées de carburant. Le Concorde a brûlé environ quatre fois plus de carburant par passager-mille qu'un Boeing 747. Les supersoniques modernes visent l'efficacité, mais ils doivent encore faire face à des défis pour respecter les normes d'émissions de l'OACI pour les oxydes d'azote (NOx), le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures et la fumée. De plus, les émissions à haute altitude (plus de 40 000 pieds) peuvent avoir des effets climatiques proportionnellement plus importants dus à la formation de contrail et à la chimie de l'ozone.

Défis en matière d'approbation réglementaire

Chaque nouveau type d'aéronef est confronté à des obstacles, mais le transport supersonique présente des défis réglementaires et sociétaux particulièrement difficiles.

Boom sonique et acceptation communautaire

Le bruit fort et en plein essor produit lorsqu'un aéronef dépasse Mach 1 est le plus grand obstacle au vol supersonique au sol. L'intensité de la boom dépend de la taille, de la forme, du poids, de l'altitude et des conditions atmosphériques de l'aéronef. Un grand avion supersonique, comme le Concorde, a produit une boom d'environ 100 dB (non attenante) au sol, qui a perturbé les zones peuplées.

Les régulateurs doivent équilibrer la capacité technologique avec la tolérance du public. Le seuil de ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Sécurité aux vitesses supersoniques

La température de la peau de la cellule est de 127°C (261°F) à Mach 2.0, nécessitant du titane et des alliages spéciaux d'aluminium. Les composites modernes, comme le plastique renforcé de fibre de carbone, peuvent tolérer la chaleur, mais doivent être protégés par des revêtements ou utilisés dans des structures hybrides. Les entrées de moteur doivent gérer le débit d'air supersonique sans causer de démarrage, ce qui peut entraîner une perte soudaine de poussée. De plus, les avions supersoniques ont une charge d'aile plus élevée, nécessitant des pistes plus longues et des caractéristiques de performance différentes au décollage.

Calendrier et coût de la certification

On estime que l'approbation réglementaire d'un aéronef supersonique en feuilles propres prendra 7 à 10 ans, du gel de la conception à la certification de type, pour un coût de 2 à 4 milliards de dollars ou plus. Le constructeur doit financer des campagnes d'essais parallèles auprès de plusieurs autorités, maintenir une grande équipe de conformité et négocier des conditions spéciales avec des organismes de réglementation qui ont peu d'expérience récente de la certification de type supersonique (le dernier certificat de type supersonique de la FAA pour un transport commercial était les Concorde en 1979).

Programmes actuels d'aéronefs supersoniques et engagement réglementaire

Plusieurs entreprises poursuivent activement la certification des supersoniques, chacune à un stade différent. Comprendre leurs interactions réglementaires permet de comprendre l'évolution du paysage.

Supersonic (ouverture)

Boom Supersonic , un avion de ligne de 65 à 80 places conçu pour la croisière Mach 1.7. La compagnie travaille avec la FAA sur une base de certification et a sélectionné un fournisseur de moteurs (actuellement une collaboration avec Kratos pour un nouveau moteur, Symphony). Boom prévoit commencer les essais en vol d'un prototype plus petit, XB-1, qui a déjà volé. La compagnie a engagé des contacts avec les régulateurs tôt, participant au comité de réglementation de FAA , Supersonic Transport et coordonnant avec EASA par les canaux bilatéraux.

NASA X-59 QueSST

Bien que ce ne soit pas un programme commercial, le X-59 est un outil de réglementation essentiel. Conçu pour produire un thorax sonique d'environ 75 dB, le X-59 sera survolé par les communautés américaines à partir de 2025 pour recueillir des données sur la perception du bruit. Ces données seront utilisées par la FAA et l'OACI pour établir une norme de boom sonore quantitative. Le X-59 lui-même est certifié en vertu d'un certificat de navigabilité spécial (expérimental) de la FAA, mais ses données formeront directement la base de certification de type pour les futurs supersoniques commerciaux.

Autres efforts

D'autres entreprises, comme Spike Aerospace (S-512), Exosonic et Destinus, ont proposé des concepts supersoniques, mais aucune n'a annoncé un plan de certification officiel avec une autorité majeure. Aerion, un important développeur de jets d'affaires supersoniques, a cessé ses activités en 2021, en partie en raison de la difficulté d'obtenir la certification pour sa conception Mach 1.4 AS2 sans moteur éprouvé.

Le paysage réglementaire et la coopération internationale

Étant donné que les avions supersoniques traverseront inévitablement les frontières, une harmonisation internationale des règlements est nécessaire.Le rôle de l'OACI est central : chaque autorité nationale transpose les SARP de l'OACI dans ses propres règles.Pour le bruit supersonique, l'OACI, le CAEP, est en train de développer un nouveau chapitre de l'annexe 16 sur la boom sonore, qui devrait être adopté d'ici 2027.

Pour la mise en service, un aéronef supersonique certifié par la FAA peut obtenir l'acceptation automatique dans les états de l'AESA par le biais d'un processus de validation en vertu de la BASA. Toutefois, chaque autorité conserve le droit d'imposer des exigences supplémentaires pour les opérations dans son propre espace aérien, comme les couvre-feux ou les routes restreintes. Les fabricants doivent planifier la conformité multigouvernementale dès le départ.

L'avenir de l'aviation commerciale supersonique

Si les normes proposées par la FAA sont finalisées et que la norme de l'OACI sur la boom est adoptée, le vol supersonique terrestre pourrait devenir techniquement réalisable au cours de la prochaine décennie. Toutefois, la viabilité commerciale dépend davantage de la réglementation : les compagnies aériennes doivent voir une analyse de rentabilité, les aéronefs doivent obtenir une efficacité énergétique acceptable et les collectivités doivent accepter le niveau de bruit. Si tous les éléments s'alignent, les voyages aériens supersoniques pourraient revenir au service d'ici le début des années 2030, au départ sur des routes en mer (p. ex., New York à Londres) et s'étendre ensuite à des corridors terrestres sélectionnés, selon les normes de bruit.

Le processus de réglementation n'est pas un obstacle, mais un fondement nécessaire. Il garantit que les avions supersoniques sont sûrs, respectueux de l'environnement et acceptables pour le public. Les fabricants qui s'engagent tôt et dans la transparence avec les régulateurs, investissent dans la technologie de réduction du bruit et construisent des programmes de conformité robustes seront mieux placés pour éliminer les obstacles.