Les méta-matériaux et le J-20

C’est dans son interview au palais de l’Assemblée du Peuple devant des dizaines de journalistes que YANG Wei, ingénieur en chef du programme J-20, a évoqué rapidement l’emploi des « méta-matériaux et composites » sur l’avion de chasse chinois de dernière génération.

Sans donner aucune précision quant à la ou les parties exactes de l’avion qui bénéficient des propriétés physiques inhabituelles de ce genre de matériau dont les recherches sont très actives aujourd’hui, la « révélation » de YANG a suscité beaucoup d’enthousiasme et de spéculations. Mais que sait-on réellement sur le sujet précisément ?

Longtemps associés au terme de l’invisibilité, notamment grâce à leur indice de réfraction négatif, les méta-matériaux sont des matériaux composites macroscopiques et tridimensionnels, conçus artificiellement avec une architecture périodique. Cette combinaison soigneusement recherchée présente alors des propriétés électromagnétiques que l’on ne retrouve pas dans un matériau naturel.

On parle alors des applications concrètes comme la cape d’invisibilité en infrarouge ou en lumière visible, ou encore un radôme à indice négatif pour faire des antennes compactes et directives…etc.

Les études de méta-matériau en Chine ont démarré depuis 1989, sinon plus tôt. Si l’on croit au nombre de publications R&D rendues publiques, qui passe d’à peine 200 en 1989 à plus de 11 000 en 2014 avant de fléchir pour retomber sous le seuil de 4 000 en 2017, les Chinois se sont notamment intéressés aux applications de ces « super-matériaux », traduction littérale de 超材料 en chinois, dans le domaine optique, électromagnétique, sismique et acoustique.

J-20

Le nombre de publications R&D chinoises sur les méta-matériaux entre 1989 et 2017

Le premier lien que l’on pourrait établir entre les méta-matériaux et le J-20, quant à lui, remonte à 2017, du moins d’après les éléments publiés officiellement. En effet, on apprend qu’un partenariat stratégique a été signé entre l’Institut 611 du groupe AVIC, bureau d’études chargé de la conception de l’avion de chasse chinois, et le groupe Kuang Chi (光启), une société privée chinoise fondée en 2010 à Shenzhen par cinq docteurs et spécialisée dans le méta-matériau, l’aérospatiale et l’intelligence artificielle. Les deux entités ont signé un accord pour développer conjointement des produits « fonctionnels et structurels en aviation » (先进航空功能与结构产品), comme les antennes avancées, l’électronique de radar, la liaison des données et les équipements en infrarouge.

J-20L’ingénieur en chef de J-20 fait d’ailleurs partie du Comité scientifique du « State Key Laboratory of Metamaterial Electromagnetic Modulation Technology », un laboratoire national s’appuyant sur des équipes de Kuang Chi et approuvé par le ministère chinois de la Science et de la Technologie en 2011. La structure, employant aujourd’hui 23 diplômés de doctorat, est inaugurée en 2015 avant de passer avec succès l’audit de qualité du programme national 863 en Septembre 2017.

On apprend par ailleurs que les produits faits en méta-matériaux ont non seulement été appliqués sur le J-20 mais aussi entrés en service au sein de la marine et la force des fusées chinoises, on peut citer par exemple des pièces structurelles, des fenêtres conformes et des antennes spécifiques. Le laboratoire a également lancé des nouveaux projets de recherche en 2017, comme celui en technologie de faible observabilité tout spectre à haute perméabilité par exemple.

On ignore pour le moment quels sont les éléments de J-20 qui ont été fabriqués avec des méta-matériaux, mais le stand de Kuang Chi au dernier Salon aéronautique de Zhuhai 2016 nous a probablement donné quelques indications. En effet, on pouvait y voir par exemple des grilles structurelles, des antennes SATCOM, une conduite d’air de moteur, la voilure, le radôme à furtivité sélective et des panneaux anti-givrages…etc.

Une grille de structure d’avion en méta-matériau (Photo : Kuang Chi)

Avec des annonces de ce type qui viennent donner un peu plus de détails sur l’avion, et des nouvelles variantes comme la version embarquée et celle dotée de moteurs chinois à tuyère vectorielle, le programme J-20 nous a probablement encore réservé d’autres surprises à venir.

A suivre.

Henri K.

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Et si la vision du monde est "biphasée" ? C'est ce que Henri a toujours cru, c'est également comme cela qu'il voit la Chine. Maladroit dans son écriture, souvent perdus dans ses pensées, pourtant ce responsable technique en aéronautique essaie chaque jour de partager avec vous les actualités sur l'Empire du Milieu, avec notamment les éléments à la source que vous ne verrez probablement jamais ailleurs en France.

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