Y-20 : Avion-porteur du futur lanceur aéroporté chinois

La famille de lanceurs spatiaux chinois Longue Marche pourrait bientôt accueillir un nouveau membre un peu spécial, qui sera lancé non pas d’un pas de tir au sol mais depuis un avion de transport militaire Y-20, si l’on croit à une nouvelle déclaration du groupe aérospatial CASC.

Selon LI Tong Yu, responsable du département de développement des fusées de l’institut CALT (China Academy of Launch Vehicle Technology) – qui est l’un des principaux constructeurs de lanceurs et de missiles balistiques du pays – la Chine va développer une nouvelle fusée aéroportée pour lancer des satellites en orbite.

« Nos ingénieurs ont créé la maquette d’une fusée capable de placer 100 kg de charges utiles en orbite basse, et on pourra la fabriquer si nécessaire. » précise LI au journal China Daily, « On prévoit de développer une version plus grande, capable d’augmenter la capacité à 200 kg. ».

« La fusée sera installé à l’intérieur de la soute d’un avion de transport Y-20. Une fois l’altitude de lancement atteint, elle sera larguée en vol avant de poursuivre son chemin seul. »

Sachant que la CALT avait déjà exposé une maquette de lanceur aéroporté en 2006 lors du Salon aéronautique de Zhuhai, mais aucun projet n’a finalement été lancé, on peut alors se demander s’il s’agit d’un effet d’annonce – la 5ème session de la 12ème Assemblée populaire nationale se tient actuellement à Pékin et c’est une bonne occasion de faire du lobbying auprès des députés – ou le sujet est réellement mis sur la table.

Le premier élément, qui montre que peut-être ce projet est effectivement sur les rails, vient d’un document cadre publié en Octobre 2016 et intitulé « The Achievement and Future of China Space Transportation System« . Ce document est co-écrit par trois personnes du groupe CASC, dont l’académicien LONG Le Hao (龙乐豪) – ingénieur en chef de la famille de lanceurs Longue Marche et également adjoint ingénieur en chef du programme lunaire chinois.

Dans le chapitre 4.3.2 « Projets en cours de planification », le « lanceur aéroporté » fait partie des 5 modèles de lanceurs futurs – dont le CZ-8, le CZ-3D, le CZ-3E et le lanceur super-lourd CZ-9 – qui doivent être développés pour compléter le manque capacitaire en lancement spatial de la Chine.

On peut lire donc : « L’avion de transport Y-20 sera le porteur du futur lanceur aéroporté, qui sera intégré à l’intérieur de la soute. Le cycle de lancement est de 12 heures, et la capacité d’emport du lanceur est supérieure ou égale à 200 kg en orbite SSO de 700 km ».

Selon ce document, la Chine devrait lancer plus de 400 engins spatiaux dans l’espace d’ici 2030, dont une vingtaine de plateforme satellitaire, trois types de sonde lunaire, deux modèles de vaisseau (habité), une station spatiale, et un « engin cible ». Mais l’argument pour justifier le développement d’un lanceur aéroporté n’a pas été précisé dans le texte, contrairement à tous les autres lanceurs mentionnés.

Alors à quoi ressemblerait ce premier lanceur aéroporté chinois, qui servira à priori le Y-20 comme avion-porteur ?

Nous allons pour cela nous appuyer sur quelques documents universitaires, rendus publiques entre 2007 et 2013, pour suivre, dans les grandes lignes, les recherches qui ont été menées jusqu’à présent et essayer de comprendre le besoin opérationnel qui se cache derrière.

En Octobre 2007, une chercheuse et ses deux collègues qui travaillent chez Beijing Institute of Space System Engineering, une filiale de la CALT, ont publié un papier sur l’optimisation multidisciplinaire de la conception d’un lanceur aéroporté.

On apprend donc que jusqu’à cette date, la CALT envisageait toujours de concevoir un lanceur accroché à l’extérieur de son avion-porteur, d’où la présence d’une voilure sur le corps de la fusée, à l’image du lanceur américain Pegasus. On remarquera d’ailleurs que l’illustration (voir en haut) de l’engin dans le document porte l’insigne de l’armée chinoise sur l’empennage.

Dès 2008, les recherches semblent avoir pris une autre direction, vers une configuration de lancement dont le lanceur de satellite sera largué en vol depuis l’intérieur de la soute de l’avion. En effet, l’Université d’ingénierie de l’armée de l’air chinoise ainsi que l’Université polytechnique du Nord-Ouest – toutes deux très impliqués dans les projets de développement d’armements – ont lancé des études communes sur la séparation du lanceur aéroporté de la soute de son porteur.

Les chercheurs de ces deux universités chinoises ont créé des simulations pour étudier deux types de largage – la tête ou la queue du lanceur qui sort de la soute en premier – tout en citant les expériences menées par l’US Air Force avec le C-17A. La simulation sur ordinateur des largages se fait à 10 000 mètres d’altitude, lorsque l’avion-porteur vole à une vitesse de Mach 0,75.

La conclusion des simulations montre que même s’il y a un peu plus de difficultés techniques à larguer le lanceur aéroporté en mettant la partie arrière sortie de la soute en premier, mais le lanceur perdra moins d’altitude et moins de vitesse, et l’angle d’incidence sera également plus faible. Cela aidera à améliorer la capacité d’emport du lanceur.

En Janvier 2011, les mêmes équipes des deux universités chinoises ont de nouveau publié une étude, cette fois-ci sur la perturbation longitudinale lors du largage de lanceur aéroporté, signe que les recherches dans cette direction ont continué et ont surtout été approfondies.

Un an et demi après, les chercheurs de l’Université d’ingénierie de l’armée de l’air chinoise ont écrit deux autres documents de recherche, l’un sur les caractéristiques aérodynamiques du lanceur aéroporté peu après le largage, qui se fait désormais à 15 000 mètres d’altitude et à Mach 0,6 – avec un modèle optimisé du lanceur – et l’autre sur les contraintes physiques que subissent le lanceur aéroporté lors du largage.

Toutes ces recherches menées par les ingénieurs militaires ont abouti sur une « simulation intégrée », qui prend aussi en compte les « modèles réels » du lanceur aéroporté, du parachute de freinage et de l’avion-porteur, dont les résultats ont été publiés en Septembre 2013. Et on voit clairement, dans ce nouveau papier toujours écrits par les chercheurs de l’université de l’armée de l’air chinoise, la maquette numérique de Y-20 qui a été utilisé dans les simulations.

Tout cela démontre que les pré-études ont atteint un niveau relativement élevé, probablement près du stade de l’essai en vol avec une maquette physique. La déclaration récente du groupe CASC sur le développement du lanceur aéroporté est donc basée sur un certain niveau technique qui paraît solide.

Quant à l’intérêt de développer (encore) un lanceur capable de placer moins d’une tonne en orbite – sachant que la Chine dispose déjà 5 nouveaux petits lanceurs (CZ-6, CZ-11, KZ-1, KZ-1A, KT-1) qui ont tous réussi leur premiers vols, plus au moins deux autres petits lanceurs privés en cours de développement – à part les quelques avantages théoriques que nous connaissons déjà, à savoir le gain en delta-V et en ratio masse de charge utile sur masse totale, ainsi que la souplesse du lieu de lancement et l’absence des lourdes infrastructures au sol, les chercheurs chinois ont peu mentionné les vraies raisons de leurs études.

Dans le document de 2008 cité en haut, on peut simplement lire que « la très longue durée de préparation au sol pour chaque lancement (de satellite)…[…]… limite fortement le champ d’application militaire des technologies spatiales ».

Si l’on se réfère maintenant au document cadre de l’académicien LONG, dans lequel il est explicitement précisé que la préparation de lancement ne durera que 12 heures pour le futur lanceur aéroporté, on pourrait peut-être comparer ce dernier avec le lanceur militaire de réaction rapide KZ-1 (Kuaizhou-1), qui a été conçu pour pouvoir mettre en orbite les petits satellites de reconnaissance et de communication en moins de 48 heures, quand les satellites « normaux » sont abattus lors d’un conflit de forte intensité.

Cette capacité à restaurer ses outils spatiaux de manière réactive est également développée et mise en oeuvre par les Etats Unis, à travers le programme « Operationally Responsive Space » (ORS). Les satellites conçus à cet effet, généralement de petite taille, sont intégrés et testés au préalable avec leur lanceurs. L’ensemble déjà prêt à servir est ensuite stocké dans une fortification (dans le cas de la Chine), et en fonction du besoin le satellite-lanceur sera transféré à un TEL (Tracteur-érecteur-lanceur) avant d’être tiré comme un missile balistique. Le lancement s’effectue donc de manière mobile, sans installation fixe, et sera alors moins vulnérable aux frappes aériennes (ou balistiques) de l’ennemi.

Ce nouveau lanceur aéroporté apportera donc une solution alternative, ou plutôt complémentaire, à cette méthode ORS basée sur les lanceurs au sol.

Un autre intérêt serait de profiter du développement de ce lanceur aéroporté pour vérifier la faisabilité du missile balistique aéroporté, comme ce que l’US Air Force avait déjà testé dans les années 70′ avec le GAM-87 et le LGM-30A Minuteman. Des rumeurs circulent effectivement sur l’existence des projets similaires en Chine mais peu d’éléments est disponible aujourd’hui.

Avec l’ensemble des éléments dont nous disposons aujourd’hui, on pense que le futur lanceur aéroporté chinois serait une fusée à ergol solide de 4 étages. Pour la version capable de placer 100 kg en orbite basse, elle devrait avoir une longueur inférieure à 20 mètres, un diamètre inférieur à 2 mètres, et une masse au « décollage » inférieure à 20 tonnes. Ce qui laisse de la marge pour la version de 200 kg, étant donné la taille et la capacité d’emport du Y-20.

Dans l’ancien dossier « Quel est cet étrange appareil de Y-20 ?« , nous avons essayé de comprendre, en vain, pourquoi un Y-20 un peu particulier est repassé au banc d’essais pour subir des tests statiques, alors que le programme est déjà dans un état très avancé.

Et si la réponse est justement dans ce nouveau lanceur aéroporté de la famille Longue Marche ?

A suivre.

Henri K.