Ainsi, l'aviation et l'aéronautique connaissent un essor prodigieux. Aérodynamiciens, informaticiens et ingénieurs de toutes spécialités, font progresser la recherche et les essais en mettant en œuvre les connaissances et les réalisations les plus avancées. L'électronique et l'informatique en particulier ont permis et permettront encore des progrès sensibles dans de nombreux domaines : aérodynamique, commandes de vol, régulation des réacteurs, navigation aérienne, structure et fabrication de la cellule et des propulseurs ...

Pour la majeure partie d'entre nous cependant, les notions de base sur le vol des avions et les raisons essentielles de leur architecture générale demeurent ignorées ou presque. C'est pourquoi, il nous a paru utile de réunir cet ensemble de connaissances sur les avions de transport modernes et futurs.
Le but poursuivi est de permettre à tous ceux que ce sujet intéresse, qui ne disposent pas d'une culture aéronautique, mais qui ont acquis des connaissances scientifiques du niveau de l'enseignement secondaire, de comprendre le comportement des avions de transport et l'évolution de leur conception.
Ce livre a été rédigé pour rester à la portée du plus grand nombre. Nous nous sommes donc efforcés de décrire et d'expliquer les phénomènes le plus fidèlement possible, en limitant au maximum les développements mathématiques.
Il s'appuie sur les progrès aérodynamiques et technologiques des quatre dernières décennies et s'ouvre largement sur l'avenir : il fait la liaison entre les résultats scientifiques, théoriques et expérimentaux et leurs applications pratiques dans la conception des avions, essentiellement des avions de transport civil.

À ce titre, il devrait être utile à tous ceux qui souhaitent actualiser leurs connaissances et il devrait aussi permettre aux ingénieurs et techniciens de l'industrie aéronautique de toutes spécialités, d'approcher aisément celles qui ne relèvent pas de leur compétence directe.
Il doit particulièrement intéresser les étudiants désireux d'acquérir des connaissances sur la technologie aéronautique, et a fortiori ceux qui envisagent de choisir un métier dans l'aviation ou se sont déjà orientés dans cette voie.

Cet ouvrage a été actualisé jusqu'à la fin de l'année 1996.

Les divers sujets qui y sont abordés et qui s'enchaînent les uns aux autres réclament une lecture progressive ; elle est grandement facilitée par les nombreux dessins et photos qui illustrent, aussi souvent que nécessaire, notre propos.

Pour mener à bien l'entreprise de rédaction de ce document, nous avons sollicité le concours des différents milieux aéronautiques : centres d'essais et bureaux d'études, avionneurs, motoristes, équipementiers, ainsi que celui de certains utilisateurs.

Ces concours nous ont été largement consentis. Nous avons pu ainsi enrichir notre texte de nombreux exemples concrets empruntés à des avions comme les Airbus, les Falcon et Concorde, sans oublier de très nombreux avions étrangers. La plupart de ces avions peuvent d'ailleurs être visités au Musée de l'Air et de l'Espace (à l'Aéroport du Bourget).

 Il nous semble que l'intérêt suscité par un tel ouvrage devrait être très vif, car l'avion est bien une des réalisations les plus remarquables de l'homme. Il s'ouvre sur les technologies avancées et joue lui même un rôle de "pionnier" dans de nombreux domaines. 

Le pilote reste toutefois responsable de la mise en œuvre et de la gestion de cette machine complexe ; il est toujours indispensable pour faire face à toute situation critique. Ceci impose une collaboration étroite entre l'homme et les automatismes et une saisie parfaite de toutes les informations nécessaires au bon déroulement de la mission.
À cette aide de l'informatique à bord pour valoriser le pilotage et la gestion, s'ajoutent les progrès concernant la conception et la fabrication de matériaux nouveaux : composites, céramiques, alliages métalliques, matériaux hybrides, destinés à alléger la structure et à améliorer le rendement du système propulsif.

L'augmentation considérable du trafic passagers qui a décuplé de 1960 (106 millions de passagers) à 1987 (1 040 millions)  résulte essentiellement d'un saut technologique majeur : l'introduction de la propulsion à réaction, suivie du développement des réacteurs à double flux, ayant permis une réduction des coûts d'exploitation et des durées de vol.
La poussée au décollage des réacteurs était, à la fin des années 50, bien supérieure à celle des moteurs à explosion entraînant des hélices, alors au sommet de leur développement. Leur poussée reste assez élevée en altitude alors que celle des moteurs à explosion, même suralimentés, diminue fortement au-delà de 6 000–7 000 m.
Le carburant utilisé (kérosène) était très bon marché (le kérosène est moins raffiné que l'essence à haute performance utilisée sur les moteurs à pistons). En outre, la maintenance des réacteurs est moins onéreuse que celle des moteurs à pistons car leur technologie est plus simple. De plus, leur niveau vibratoire plus faible conduit à un meilleur confort.
La technique des réacteurs à double flux, à partir des premières années 1970, a amené le règne des long-courriers à grande capacité, comme les DC-10, les Lockheed Tristar et les Boeing 747 (le B 747-100 B certifié dès 1969 peut transporter 450 passagers en aménagement dense).
En effet, les réacteurs double flux dont le taux de dilution ne cesse d'augmenter permettent, à la fois, d'accroître les poussées unitaires, de diminuer les consommations et de réduire les niveaux sonores (à l'intérieur de la cabine et au voisinage des aéroports). 

Sur le plan historique, rappelons que le 13 janvier 1908 Henri Farman, aux commandes d'un biplan Voisin, exécutait à Issy-les-Moulineaux, le premier kilomètre en circuit fermé réussi en Europe et quatre décennies plus tard, le 27 juillet 1949, un avion civil à réaction, l'avion britannique de Havilland Comet, effectuait son premier vol.
Moins de trois ans après, le 2 mai 1952, un Comet de série ouvrait l'ère des avions de transport commerciaux à réaction sur la ligne Londres–Johannesbourg nécessitant cinq escales pour les pleins de carburant, avec 36 passagers et une vitesse de croisière de 800 km/h. 

Il fallut attendre le 26 août 1959 pour qu'un Boeing 707-320, puis en septembre 1959, un DC 8, franchissent, sans escale, l'Atlantique Nord. Les JETS réduisaient presque de moitié la durée des vols transatlantiques : huit heures en moyenne dans le sens Paris–New-York au lieu de quatorze pour les avions les plus rapides à cette époque (530-540 km/h) : Lockheed Superstarliner et Douglas DC-7 C, tout en étant plus confortables (absence de vibrations dues aux hélices et vol à plus haute altitude – 10 000 mètres contre 6 000 mètres – au-dessus du mauvais temps) ; leur capacité passagers était également augmentée : 180 places en classe économique contre 88 et 110 pour le Superstarliner et le DC-7 C. Concorde effectue ce trajet depuis 1976 en 3 h 30 environ, soit en 2,3 fois moins de temps. 

C'est cet avènement, en 1959, des JETS traversant l'Atlantique, sans escale, grâce aux réacteurs double flux, qui constitue LA PREMIÈRE MUTATION de l'aviation de transport commerciale.
La même année, le 6 mai 1959, la Caravelle de Sud Aviation ouvrait la voie au transport moyen-courrier à grande vitesse (800 km/h) sur la ligne d'Air France : Paris–Rome–Athènes–Istanbul.
On peut dire que l'ère des avions de transport dotés de moteurs à pistons, couvre la période qui va de 1919 (ouverture des premières lignes commerciales internationales sur les trajets Paris–Londres et Paris–Bruxelles, les 8 et 12 février 1919 sur un biplan Farman Goliath), jusqu'en 1959, soit une période de quarante années. 

Bien que "le mur du son" ait été maîtrisé sur le plan aérodynamique dans les années 50 également, à part Concorde, les avions commerciaux volent encore à 900 km/h.
La solution pour faire franchir un nouveau bond à l'aviation commerciale, sur le plan de la vitesse, se situe toujours au niveau de la propulsion. Ce sera, tout d'abord un moteur résultant d'une mutation fondamentale des réacteurs supersoniques actuels (réacteur à cycle variable jusqu'à Mach 3), puis, à plus long terme, un moteur nouveau (plusieurs concepts sont à l'étude) adapté aux grandes vitesses (jusqu'aux Mach hypersoniques) tout en assurant, de façon économique, les vols aux basses vitesses (décollages, atterrissages, montées et descentes et survols des terres en régime subsonique). 

LA DEUXIÈME MUTATION des avions de transport civil amorcée avec les premiers vols du Tupolev 144 et de Concorde (le 31 décembre 1968 et le 2 mars 1969) prendra alors un véritable essor grâce au réacteur à cycle variable, aux progrès de l'aérodynamique, aux matériaux nouveaux et aux systèmes automatiques intégrés dans une avionique évoluée, ce dont l'Airbus A 320 nous fournit déjà un exemple depuis l'année 1988, suivi des A 330/340 en 1991/92 et par le Boeing 777 (1994). 

Après ce court rappel historique de l'évolution de l'aviation commerciale, la figure ci-après fait la synthèse de la plupart des avions envisagés à plus ou moins long terme (1995-2020) selon que l'on privilégie :
– l'économie d'exploitation (avions subsoniques),
– la vitesse (avions supersoniques, puis hypersoniques),
– la facilité d'utilisation (avions STOL et convertibles à rotors).

Depuis les années 60 d'importants résultats ont été obtenus dans ces trois domaines. 

Sur le plan de L'ÉCONOMIE, la consommation spécifique des réacteurs a décru en vingt ans de l'ordre de 30 %. Le potentiel des moteurs (durée de fonctionnement avant dépose pour entretien en atelier) a considérablement augmenté ainsi que celui des équipements. Actuellement (1996), la disponibilité globale des avions est couramment supérieur à 98 % et même sur cetains avions à 99 %. La fréquence d'arrêt en vol des réacteurs approche 0,01 pour mille heures de vol. Simultanément, leur poussée ne faisant que croître, la capacité des avions et leur altitude de vol ont pu être augmentées. 

Tous ces progrès ont permis de diminuer le coût d'exploitation qui se répartissait en 1987 sur un Airbus entre 40 % pour l'amortissement d'achat et l'assurance de l'appareil, environ 24 % pour le carburant , 21 % pour les frais du personnel navigant et 15 % pour les frais de maintenance [réf. : 59].
Par ailleurs, l'efficacité énergétique du transport aérien, c'est-à-dire le rendement de transport, a doublé en 30 ans. La diminution de la consommation des réacteurs et les progrès réalisés dans l'aérodynamique et la construction des cellules font qu'il faut, au début des années 90, environ deux fois moins de carburant par passager pour une étape donnée que sur les JETS des années soixante. Il va être encore possible d'augmenter ce rendement dans les deux décennies à venir.
Les futurs avions de transport régionaux et d'affaires à long rayon d'action, de dimensions modérées, auront probablement, à plus ou moins long terme, des ailes et des empennages à grand allongement, en matériaux composites. 

L'écoulement sera naturellement laminaire sur toute l'envergure de la voilure, jusqu'à plus de 50 % des cordes des profils. Les premiers seront peut-être propulsés par des propfans (augmentation de la vitesse grâce aux hélices transsoniques) et les seconds par des réacteurs double flux types Superfan, Contrafan ou Crisp, si ces nouveaux moteurs tiennent leurs promesses, d'où une augmentation du rayon d'action du fait d'une consommation spécifique plus faible, et des gains sur la finesse et la masse de la structure. 

De même, des progrès seront réalisés sur les long-courriers avec des réacteurs à très grand taux de dilution pour augmenter leur rayon d'action (jusqu'à 15 000 km et plus), améliorer le confort des passagers (avec parfois des sièges couchettes), et diminuer le coût de la maintenance. L'accroissement continu du trafic aérien conduira aussi à augmenter la capacité des avions, jusqu'à 600 passagers et plus au début des années 2000. 

Enfin, des avions de transport de fret géants, par exemple type aile volante à propulsion intégrée, apparaîtront peut-être également à cette époque pour satisfaire un marché civil (transport de conteneurs "intermodaux" utilisés sur route, rail et navires) et des besoins urgents d'interventions humanitaires ou militaires.

Pour ce qui est de la VITESSE, Concorde fait la preuve, depuis sa mise en service le 21 janvier 1976, et sans incident majeur, que les vols transatlantiques commerciaux à Mach 2 sont possibles. Mais son rayon d'action est limité à 6 200 km et sa capacité de passagers à 100, du fait de son niveau technologique datant des années 60.
Aussi, nous avons vu que pour concurrencer efficacement les long-courriers subsoniques rapides, les avions supersoniques de transport de la deuxième génération devront être bien plus économiques, accueillir un plus grand nombre de passagers (250 à 300) et avoir un rayon d'action d'au moins 10 000 km pour effectuer des vols transpacifiques (entre Mach 2 et 2,4). Ces avions devront aussi satisfaire aux Règlements internationaux pour la protection de l'environnement, en ce qui concerne le bruit au voisinage des aéroports et sur leur parcours supersonique (bang sonique) et la pollution atmosphérique.
Dès lors que les compagnies aériennes pourront offrir des vols supersoniques à des prix avantageux (supérieurs si possible, au plus, à 20 % de celui des avions subsoniques contemporains) aux usagers des lignes Transocéaniques et Transcontinentales, et réduire de plus de la moitié la durée du trajet des très long-courriers subsoniques, ces derniers assureront alors principalement le transport d'une clientèle touristique de masse.
Les clientèles pressées, dites d'affaires, ou concernées par les échanges scientifiques et culturels, de plus en plus nombreuses, utiliseront cette nouvelle génération d'avions supersoniques qui devrait se développer au début du vingt-et-unième siècle du fait de l'apparition de nouveaux centres économiques notamment dans la zone Asie-Pacifique, de l'internationalisation des grandes entreprises, et de la plus grande ouverture des hommes aux échanges de leur savoir et de leurs réalisations. Par ailleurs, il est permis de penser qu'une partie du grand public voudra profiter du gain de temps de trajet (et de fatigue) que procureront les avions supersoniques.
Les avions de transport hypersoniques posent de multiples problèmes : sécurité, propulsion aérobie, carburant, protection thermique, ... Aussi leur mise en service commerciale n'aura sans doute pas lieu avant un bon quart de siècle. 

En ce qui concerne la FACILITÉ D'UTILISATION des moyens aériens, l'amélioration des liaisons entre les centres des villes à moyenne distance, non reliés par des transport terrestres rapides comme les trains à grande vitesse (TGV), commence à faire l'objet de réalisations concrètes. Citons la création en 1987, à 9 km du centre de Londres, d'un aérodrome (London City Airport) avec une piste courte utilisable par des avions STOL (comme le quadriturbopropulseur Dash 7 de de Havilland of Canada).
Le gain de temps sur les liaisons aériennes traditionnelles Paris–Londres est de près d'une heure (cet aéroport est accessible depuis l'année 1992 à des avions comme l'ATR, le BAe-146 et le Dash 8).

L'amélioration de la gestion de la circulation aérienne ainsi que celle des capacités aéroportuaires deviennent d'ores et déjà indispensables pour écouler dans de bonnes conditions le trafic en constante progression et diminuer les attentes en vol et au sol. 

Les progrès dans les domaines de la navigation, des communications et du contrôle du trafic aérien, grâce à la technologie satellitaire et aux nouvelles techniques informatiques, devraient permettre de faire face à ces problèmes. En effet, ils contribueront à l'amélioration de la régularité et de la sécurité des vols et ils autoriseront une plus grande densité des avions sur les routes aériennes et une meilleure gestion des avions par les aéroports, notamment en zone terminale.
Déjà bien avancés, ils vont se développer pour faire face à l'augmentation du trafic aérien (2 milliards de passagers en l'an 2000).
L'augmentation de la capacité de transport des moyens et long-courriers facilitera également l'écoulement de ce trafic. 

Il devrait être suivi d'un deuxième bond technologique, celui-ci sur le plan de la vitesse, avec la mise en service probable, dans les années 2010-2020, d'une flotte assez importante d'avions de transport supersoniques de deuxième génération assurant de nombreuses lignes transocéaniques et transcontinentales. 

Ainsi, si l'on se souvient que les premières lignes commerciales, Paris–Londres et Paris–Bruxelles, sur avion biplan, ont été ouvertes en février 1919, on mesure l'immense progrès qui sera accompli, en seulement un siècle, par l'aviation de transport.
Un transport au sol efficace, rapide et à forte capacité reliant les centres des villes aux aéroports est également nécessaire pour éviter les encombrements et les pertes de temps.
Dans ce domaine, nous devons signaler les efforts d'AÉroports de Paris pour améliorer les accès et l'environnement des aéroports de la région parisienne.
C'est ainsi que l'aéroport Roissy–Charles-De-Gaulle est relié à Paris par le réseau express régional (RER), et dès novembre 1994, une gare ferroviaire d'interconnexion des TGV (Sud-Est, Atlantique, Nord) a été mise en service sur cet aéroport.
De plus, en 1997, un système de transport automatique continu à propulsion électrique reliera l'aérogare 1, la gare d'interconnexion TGV–RER et l'aérogare 2. Une seconde ligne reliera ensuite transversalement les terminaux de l'aérogare 2.
Les aérogares Orly-Sud et Orly-Ouest sont reliées à Paris par un métro automatique dénommé Orlyval qui met ces aérogares à 30 mn de la capitale.

Arrêtons là notre approche de l'aviation du futur.
En effet, s'il est possible de prévoir quels seront les avions de transport à l'horizon de l'an 2000 puisqu'ils sont dès maintenant en cours d'étude, il serait bien hasardeux de prédire quelle sera l'évolution de l'aviation commerciale à partir du deuxième quart du vingt-et-unième siècle, tant sont rapides les progrès technologiques. 

Nous espérons que les connaissances acquises à la lecture de ce livre vous permettront de tirer le meilleur profit des informations et des ouvrages qui ne manqueront pas de paraître sur ce sujet.
Les carrières de l'aviation concourent au développement des facultés créatrices de l'homme car les avions sont en perpétuelle évolution avec une utilisation des techniques les plus avancées. C'est pourquoi leur conception et leur réalisation nécessitent de solides qualités d'innovation, d'imagination, voire d'intuition qui ont ainsi la possibilité de s'épanouir.
De plus, un esprit de solidarité particulièrement élevé règne au sein de la communauté aéronautique, les problèmes qui y sont traités étant interdépendants, ce qui impose un véritable travail d'équipe à tous les niveaux.
Enfin, l'aviation facilitera les échanges entre les hommes de toute notre planète et contribuera à la mondialisation et à la révolution déjà bien en cours de l'économie. Elle constituera aussi le vivier des futurs participants aux activités dans l'espace. On espère que ces activités déboucheront sur des découvertes majeures suivies d'immenses progrès pour l'humanité et permettront une bien plus grande connaissance de l'Univers qui entraînera, peut-être, une véritable révolution culturelle.
 

ALLER TOUJOURS PLUS LOIN, PLUS VITE ET PLUS HAUT.