Lufthansa Technik et BASF ont habillé un 777 d'une peau de requin et réduit sa consommation de carburant d'environ 1 %

Les compagnies aériennes réduisent la consommation de carburant grâce à des sièges plus légers, un meilleur routage et des dispositifs en bout d'aile, laissant le fuselage aussi lisse que la peinture peut le permettre. Lufthansa Technik et BASF ont pris le chemin inverse. Ils ont développé AeroSHARK, un film portant des nervures microscopiques inspirées de la peau de requin, collé sur le fuselage pour réduire la résistance de frottement et, avec elle, la consommation de carburant et les émissions de CO2 d'environ un pour cent.

Appliquer un film de surface sur un avion de ligne était un problème de certification, non de matériaux. Le premier appareil, le Boeing 777-300ER HB-JNH de Swiss, est entré en modification fin août 2022 et a effectué le programme de certification avec l'EASA les 8 et 9 septembre, où il fallait prouver que la modification n'avait aucun impact négatif sur la sécurité ou le comportement de l'appareil. À partir d'octobre, il a assuré des vols quotidiens sous une autorisation de vol temporaire de l'Office fédéral de l'aviation civile suisse, valable pour ce seul appareil, tandis que des semaines d'évaluation de données et de simulations d'écoulement passaient par l'examen de l'EASA.

En décembre 2022, l'EASA a accordé à Lufthansa Technik un certificat de type supplémentaire pour la conversion en série de deux variantes du Boeing 777, le 777-300ER et le 777F. Les clients de lancement Lufthansa Cargo et Swiss avaient des rétrofits programmés à Francfort et Zurich pour janvier, et se sont engagés à équiper les douze 777-300ER et onze 777F — les premières compagnies aériennes à optimiser toute une sous-flotte avec un film à riblets. Par appareil, l'économie est d'environ 400 tonnes de kérosène et de plus de 1 200 tonnes de CO2 par an sur un 777-300ER de Swiss, et de 370 tonnes de carburant et 1 170 tonnes de CO2 sur un 777F de Lufthansa Cargo.

Le mécanisme est mesuré plutôt que supposé. Un article de 2018 publié dans Friction a imprimé en 3D des surfaces en ABS portant des écailles semblables à celles de la peau de requin selon une série d'orientations et les a testées dans un rhéomètre. La surface dont les écailles étaient à 90 degrés par rapport à l'écoulement a donné la plus faible traînée visqueuse, avec une réduction de viscosité allant jusqu'à 9 %. La cartographie de l'écoulement avec des particules de diamant fluorescentes a montré que la réduction provenait d'un gradient de vitesse plus faible près de la surface — le même effet de paroi proche qu'exploite un film à riblets sur un fuselage.

Rendre la peau délibérément nervurée, et non plus lisse

Les winglets et les économies de poids agissent sur la traînée induite et la masse ; les riblets agissent sur le frottement cutané, que ni l'une ni l'autre de ces mesures ne touche.

Un pour cent semble négligeable jusqu'à ce qu'on le multiplie par une sous-flotte : plus de 25 000 tonnes de CO2 par an sur l'ensemble des Boeing 777 du groupe Lufthansa.

Le rétrofit a été intégré aux travaux de maintenance à Francfort et Zurich, de sorte que le film a été appliqué pendant que l'appareil était déjà au sol.

La certification, et non le matériau, était le goulot d'étranglement — une autorisation de vol pour un seul appareil a permis d'obtenir des données d'exploitation pendant que l'EASA terminait son examen.

Un gain d'un pour cent que personne ne juge digne d'un certificat de type devient 25 000 tonnes de CO2 par an sur une sous-flotte — à condition de pouvoir l'appliquer lors d'une visite de maintenance déjà programmée.

Le STC en main, Swiss et Lufthansa Cargo ont commencé à équiper l'ensemble de leurs flottes de 777, douze 777-300ER et onze 777F, représentant plus de 25 000 tonnes de CO2 par an pour le groupe Lufthansa. Lufthansa Technik et BASF ont indiqué qu'ils développeraient AeroSHARK pour d'autres types d'appareils et pour des zones plus étendues de la cellule ; selon des calculs de modèle initiaux, la technologie, à son stade d'expansion maximal, pourrait éviter des émissions de CO2 allant jusqu'à environ trois pour cent. La démarche est devenue le modèle : faire la preuve sur un appareil sous autorisation temporaire, puis convertir des flottes sous certificat de type.