Les missiles hypersoniques font beaucoup parler d’eux. Rappelons qu’en plus de leur vitesse allant au-delà de Mach 5, pour bénéficier de cette appellation souvent mal utilisée sciemment par certaines nations, ils doivent également avoir des capacités de manœuvre. C’est ce qui les rend redoutables, car ils deviennent à la fois rapides et leur trajectoire est imprévisible. Cela rend très difficile leur interception.

Certains États, comme la Russie et la Chine, sont déjà dotés de ce type de missiles de croisière. Le Kremlin en a déjà déployé en Ukraine. Ils ont pu montrer qu’ils n’étaient pas aussi invincibles que prétendu et peut-être même pas hypervéloces. De leur côté, les États-Unis semblent en retard sur le sujet, mais la réalité apporte certaines nuances. L’armée américaine cherche à obtenir des missiles fiables et faciles à industrialiser rapidement. Les HACM et ARRW sont désormais prêts, mais là où d’autres États sont moins exigeants, les États-Unis souhaitent obtenir une fiabilité proche de 100 % pour leurs missiles.

Gérer l’instabilité

Qu’est-ce qui cloche ? L’un des problèmes rencontrés par les missiles actuels, c’est qu’ils sont confrontés à une succession de régimes où la propulsion devient tour à tour inefficace, instable, puis presque destructrice.

Au départ, le missile est trop lent pour qu’un statoréacteur fonctionne. Il doit donc accélérer brutalement grâce à des boosters avant d’entrer dans une zone critique, entre Mach 3 et Mach 5. C’est là que la combustion devient chaotique et peut éteindre le moteur. À l’autre extrême, une fois en hypersonique, l’air arrive si vite et si chaud qu’il menace d’étouffer la flamme ou de ravager les parois du moteur. Jusqu’ici, ces contraintes imposaient des architectures lourdes et des fenêtres de fonctionnement étroites, peu compatibles avec un missile censé voler bas, manœuvrer et rester imprévisible.

Pour assurer une meilleure fiabilité, les industriels américains GE Aerospace et Lockheed Martin misent sur un nouveau statoréacteur à détonation rotative à carburant liquide (RDRJ). Ce procédé est également envisagé en partie par des avionneurs, comme Venus Aerospace qui cherche à créer des avions de ligne supersoniques, voire hypersoniques.

Coupe simplifiée montrant le fonctionnement du moteur à détonation rotative. Lorsque les moteurs entre Mach 3 et 5 sont atteints, le statoréacteur prend directement la relève pour assurer la poussée hypersonique. © SB, IA ChatGPT

Une poussée continue

Comment cela fonctionne ? La phase d’accélération supersonique se fait grâce au moteur à détonation rotative. Contrairement à ce que laisse supposer son nom, il n’y a aucune pièce qui tourne dans le moteur. C’est un simple tube vide dans lequel un autre tube a été placé. Tout ce qui tourne entre les parois de ces deux tubes, c’est la détonation. Celle-ci est produite par la combustion du carburant injecté en continu entre les deux cylindres. Cette détonation provoque une onde supersonique qui tourne autour de l’axe. La pression engendrée crée alors une poussée énorme qui vient alimenter le statoréacteur.

Au-delà de Mach 3, cette motorisation se coupe, puisque le statoréacteur peut démarrer tout seul. C’est ce qui permet d’atteindre une vitesse hypersonique. Pendant tous les régimes de vol, la combustion reste stable et efficace et il n’y a aucune rupture de propulsion. En élargissant la plage de fonctionnement du moteur et en réduisant la dépendance aux boosters, cette architecture rend le missile bien plus opérationnel pour n’importe quel type de mission et circonstances.

Plus vite, plus fiable, plus loin et moins cher

Les deux partenaires estiment qu’avec cette combinaison, le moteur serait 25 % plus efficace qu’un moteur conventionnel. Il aura également l’avantage d’être beaucoup plus compact et léger. Surtout, la simplicité de sa conception ouvre la voie à la production en série de missiles hypersoniques fiables à bas coût.

C’est Lockheed Martin qui développe l’entrée d’air à grande vitesse. Elle est essentielle, car c’est elle qui permet au moteur à détonation de fonctionner à la fois comme un statoréacteur et un superstatoréacteur, en s’adaptant à la rotation du noyau de détonation.

Le développement a duré deux ans et les deux partenaires ont déjà réalisé des simulations d’essais de vol en croisière de statoréacteur au centre de recherche aérospatiale de GE. Un puissant flux d’air a été généré dans cette entrée d’air afin de simuler un vol supersonique à différentes vitesses et altitudes, y compris à haute altitude de croisière, où la raréfaction de l’air rend la combustion difficile.