[Actu] L’Irkutsk MS-21-300; où en est-on?

Avec le premier vol du troisième prototype MS-21-300 qui a eu lieu en date du 16 mars, c’est une étape supplémentaire qui est franchie dans le développement et la mise au point de ce programme important pour le secteur aéronautique civil russe.

Cependant, les actualités récentes relatives au MS-21-300 ont été marquées par des avancées positives ainsi que par des difficultés liées aux sanctions imposées au pays par les USA notamment. Une partie des composants de l’appareil étant importés d’Occident dont notamment certains matériaux composites entrant dans la structure de l’aile de l’avion. Le premier vol de ce prototype est donc l’occasion idéale de se pencher sur le programme MS-21-300, son avancement ainsi que les écueils rencontrés.

Le MS-21-300, un rapide aperçu du programme

Développé par le bureau Yakovlev et produit chez IAPO à Irkutsk; le MS-21 (Магистральный Самолёт 21 века = « Appareil principal du 21ème Siècle« ) est un appareil moyen-courrier monocouloir bimoteur qui reprend en partie les travaux réalisés sur le Yak-242 (variante jamais réalisée du Yak-42).

Il est nécessaire de s’arrêter deux secondes sur la dénomination de l’appareil: contrairement à ce qu’une bonne majorité de médias annoncent régulièrement: la dénomination de l’appareil est bel et bien MS-21 et non MC-21. La lettre « -C » en alphabet cyrillique se traduisant en « -S » en alphabet latin.

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Le MS-21 tel qu’envisagé à l’origine; on remarquera les marquages « PS-12 » sur les réacteurs ainsi que « Ilyushin-Yakovlev » sur le fuselage. Image@?

Le début des travaux relatifs à cet appareil remontent à 2006 avant le lancement officiel du projet en 2007. Le but poursuivi étant la création d’un appareil d’une capacité de base variante de 130 à 170 places et disposant d’une distance franchissable variant de 5.000 à 6.500 Km. L’appareil est destiné à remplacer les Tu-154 et Tu-204 en Russie ainsi qu’à concurrencer les familles d’Airbus A320 et de Boeing 737 sur le marché à l’exportation.

Lors du lancement du programme en 2007, le timing envisagé prévoyait la sortie et le premier vol d’un prototype en 2016. Si le premier prototype de MS-21-300 a bien été présenté en date du 8 juin 2016 à Irkutsk (usine IAPO), il aura fallu attendre presque une année supplémentaire pour assister au premier vol de l’appareil. Le premier prototype porte le numéro de registre 73051 et le numéro de construction MC.0001 et est propulsé par deux moteurs Pratt & Whitney PW1431G. Son premier vol a été plusieurs fois retardé et c’est en date du 28 mai 2017 que le MS-21-300 décolla pour la première fois.

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Le premier MS-21-300 portant le registre 73051 lors de son vol inaugural. Image@Wikipedia

Deux versions du MS-21 sont prévues; la version de base MS-21-300 d’une capacité maximale de 211 passagers (configuration en haute densité) et la version à fuselage plus court, le MS-21-200 d’une capacité maximale de 165 passagers (en haute densité). Une version à fuselage rallongée, le MS-21-400 est envisagée mais sans plus de détails précis sur cette variante pour l’instant. La configuration qui risque d’être le plus souvent rencontrée sur le MS-21-300 porte sur une capacité de 163 passagers répartis en deux classes à raison de 16 en première classe et 147 en classe économique. La configuration des sièges est en 2+2 (première classe) ou 3+3 (classe économique).

L’appareil est le premier appareil civil produit en Russie qui emploie de manière aussi large des matériaux composites. En effet, les estimations (elles varient selon les sources) indiquent qu’entre 35 et 40% de l’appareil sont constitués de matériaux composites; l’aile étant intégralement en matériaux composites (fibres de carbone). Nous y reviendrons plus loin.

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Cette photo du troisième prototype MS-21-300 permet de mieux voir la forme de l’aile. Image@Denis Fedorko

Le MS-21-300 est un appareil monocouloir central à ailes basses qui présente les caractéristiques suivantes:

  • Longueur: 42,3 m( 36,8 m pour le MS-21-200)
  • Envergure: 35,9 m
  • Hauteur: 11,9 m
  • Diamètre du fuselage: 4,06 m
  • Charge maximale au décollage: 79,25 tonnes (72,56 tonnes pour le MS-21-200)
  • Charge utile: 22,6 tonnes (18,9 tonnes pour le MS-21-200)
  • Autonomie maximale: 6.000 Km (MS-21-300) / 6.400 Km (MS-21-200)

Argument employé par les russes pour vendre le MS-21-300, le diamètre du fuselage et par truchement de la cabine: en effet, le diamètre est légèrement plus important que ses principaux homologues occidentaux (B-737 et A320), ce qui est supposé apporter un confort accru pour les passagers ainsi qu’une capacité cargo augmentée.

Le MS-21-300 dispose de deux options de motorisation; soit le Pratt & Whitney PW1431G fournissant 140 kN de poussée soit le nouveau moteur Aviadvigatel PD-14 fournissant 137,3 kN de poussée. Pour l’instant, le PD-14 étant toujours en phase de développement et de tests sur un IL-76LL, le PW 1431G est le seul moteur proposé. Dans la même idée, le MS-21-200 disposera de la possibilité d’être motorisé soit par un PW1428G de 123 kN de poussée ou par le PD-14. Le moteur PD-14 est une création entièrement neuve d’Aviadvigatel et il s’agit tout simplement du premier moteur civil moderne créé en Russie depuis 1991, le dernier moteur « neuf » local pour le secteur civil étant le PS-90A qui équipe notamment les Tu-204 et IL-96. Cet investissement est particulièrement important également pour l’aviation civile (et par truchement militaire) puisque le PD-14 doit servir de base à toute une nouvelle famille de réacteurs dont la première variante en cours de développement est le PD-35 appelé à être employé sur le CR929.

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L’IL-76LL codé 76529 est employé comme laboratoire volant pour le PD-14. On voit bien la différence de taille entre ce dernier et les D-30KP employé par l’IL-76. Image@Anatoly Burtsev

D’un point de vue de l’électronique embarquée, le MS-21-300 dispose d’un cockpit ultra-moderne réalisé par Radioelectronic Technologies en collaboration avec Rockwell Collins et l’équipementier russe Avionika (membre du groupe KRET). Les deux membres d’équipage disposent d’un cockpit « tout écran » composé de larges écrans multifonctions à cristaux liquides, en option un « afficheur tête haute » (HUD) peut être installé, le pilotage s’effectuant via un stick latéral. En plus d’Honeywell, Thales et Elbit Systems ont participé à la fourniture des systèmes embarqués dans l’appareil. En outre, c’est la société Goodrich Corporation en collaboration avec le russe Aviapribor qui se chargent de fournir le système de contrôle de vol. Le MS-21-300 est équipé d’un APU qui selon les desiderata du client peut être soit un modèle occidental soit un modèle russe fourni par NPP Aerosila.

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Malgré ce « catalogue » de fournisseurs occidentaux qui peut paraître important, les estimations lors du lancement du programme parlaient de 38% des composants employés dans l’appareil d’origine russe avec une part qui croît progressivement au fur et à mesure de l’avancement du développement (Denis Mantourov parle de 50% en 2015); le but souhaité étant d’arriver à 97% des composants d’origine russes d’ici à 2022.

D’un point de vue des commandes en cours; le MS-21 dispose d’un porte-feuille de 179 commandes fermes auxquelles s’ajoutent 110 appareils en option, fort logiquement c’est Aeroflot qui dispose du plus gros carnet de commande avec 50 appareils contractés en ferme assorti d’une option pour 35 appareils de plus. Il est clair que l’appareil se cherche encore des clients mais ce n’est qu’au lancement de l’exploitation des premiers appareils que l’on pourra mieux jauger le comportement des compagnies aériennes face au MS-21.

Le problème des matériaux composites

En vue de gagner de précieuses tonnes sur la masse totale de l’appareil (et donc de réduire la sacro-sainte consommation en carburant), l’avion fait un usage important des matériaux composites au sein de sa structure avec en plus une voilure (et des surfaces de contrôle) entièrement construites en composites. Bien que l’URSS disposait déjà de connaissances avancées sur les matériaux composites et leurs propriétés (ces derniers ayant été développés dans le cadre des projets An-124/An-225), la Russie a su conserver une partie de l’expertise acquise mais elle ne disposait pas, en 2007 lors du lancement du programme MS-21-300, de la capacité de production des matériaux bruts d’une qualité élevée nécessaires pour créer le produit fini recherché; le noeud du problème se situant dans le principe de l’infusion de transfert de résine (Resin Transfer Infusion).

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Le premier MS-21-300, registre 73051. Image@Benjamin Ignatievich

Vu le calendrier établi et les besoins exprimés, la Russie s’est d’abord tournée vers des fournisseurs occidentaux pour acquérir les matériaux bruts nécessaires à la production des éléments de structure du MS-21-300. Parallèlement, les russes ont lancé les travaux de mise en place d’une filière locale de production de matériaux composites apte à subvenir aux besoins de ce programme ainsi que d’autres programmes à venir (CR929 notamment) sans devoir dépendre d’importations occidentales. Il n’empêche que cette filière locale nécessite des moyens conséquents et du temps pour sa mise en place (acquisition des outils de production, développement du savoir-faire et création des échantillons-tests d’une qualité équivalente aux produits importés); par conséquent, la Russie est toujours tributaire des importations occidentales de matériaux bruts.

Et ceci vient de lui être rappelé de manière assez inattendue puisqu’une filiale basée aux Etats-Unis de la société chimique belge Solvay qui fournissait les matières premières nécessaires a arrêté ses exportations en septembre 2018 après que les Etats-Unis aient placés la société Aerocomposit sur la liste des sociétés avec lesquelles des restrictions de transferts de technologies s’appliquent interrompant de facto le transfert des matières premières et poussant la Russie à soit développer une solution faisant l’impasse sur les matériaux composites soit trouver d’autres sources d’approvisionnement; ce coup d’arrêt ayant un impact évident sur le calendrier de réalisation du programme.

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Le troisième prototype MS-21-300, registre 73053. Image@Andrey Zakharenko

La société AeroComposit a été mise en place en décembre 2008 pour assurer le développement, la mise au point et la production de matériaux composites pour la filière civile russe (SSJ-100, MS-21-300 et à terme CR929), au fil des années elles s’est développée avec la création de centres de production à Ulyanovsk (AeroComposit Ulyanovsk) et à Kazan (KAPO Composit); cette société qui travaille en collaboration avec Rosatom, le VIAM et l’université de Moscou a la charge de fournir les matériaux nécessaires pour le bon déroulement de la production du MS-21-300 et il semble que si la décision des américains a induit une difficulté passagère dans le programme avec un décalage du calendrier sur la droite (passage de la production en série de fin 2019 à 2020); elle ne chamboulera pas fondamentalement son déroulement. La société AeroComposit en est actuellement au stade des tests en laboratoire des matières premières produites en Russie, en attendant le pays dispose actuellement de suffisamment de matériaux pour produire six prototypes supplémentaires avant de passer à l’emploi des matériaux développés localement. Il apparaît assez clairement que la Russie a développé sa filière de matériaux composites pour son propre usage dans une optique d’indépendance technologique mais elle devait également se douter (même si la soudaineté de la chose l’a surprise) que de telles sanctions allaient finir par la concerner. Rosatom vient d’achever la construction d’une usine spécialisée dans les matériaux composites à Alabuga qui servira notamment pour la production en série des composants nécessaires pour le projet MS-21-300 dont les ailes, les surfaces de contrôles et le caisson d’aile.

Les prototypes MS-21-300

Dans le cadre du programme MS-21-300, plusieurs prototypes qu’ils soient pour les essais statiques ou pour les essais en vol ont été construits tandis que d’autres sont en cours de construction au sein de l’usine IAPO d’Irkutsk. En outre, les prototypes en cours de production concernent également les deux versions envisagées; les MS-21-200 et MS-21-400.

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Il est à noter que les prototypes construits tant qu’à présent sont tous équipés des moteurs PW1431G, avec le PD-14 toujours en cours de tests sur un IL-76LL et avec les premiers PD-14 qui viennent d’être livrés en avril 2019 à l’usine IAPO, il faudra encore patienter un peu pour voir le premier MS-21-300 équipé des réacteurs PD-14. Néanmoins, les premiers appareils de série seront équipés avec des réacteurs PD-14 lors de leur sortie de production; les compagnies russes semblant favoriser cette option.

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Le quatrième prototype Registre 73054 vient d’arriver à Ulyanovsk pour mise en peinture. Image@Ivan Zubov

C’est donc le 28 mai 2017 que le premier prototype de MS-21-300 (Registre 73051) effectua son premier vol, le deuxième appareil produit est une cellule pour les essais statiques qui sera suivie par le troisième prototype (Registre 73053) qui a effectué son premier vol le 12 mai 2018. Le quatrième prototype (Registre 73054) a effectué son premier vol le 16 mars 2019 avant de partir à Ulyanovsk pour mise en peinture, le 29 avril. Un cinquième prototype a été produit; il s’agit également d’une cellule d’essais statiques qui est partie à Moscou au centre TsAGI pour tester le comportement de la cellule dans le cadre d’essais de vieillissement accéléré.

Malgré l’arrivée des premiers réacteurs PD-14 au sein de l’usine IAPO d’Irkutsk, le prochain prototype, le sixième, en cours de construction, sera encore équipé des réacteurs PW1431G; ce dernier est à un stade de production avancé au sein de l’usine et son arrivée au sein du programme d’essais est envisagée pour l’été 2019. D’autres prototypes suivront par la suite mais ne sont pas encore au stade de l’assemblage.

Et demain?

Le programme MS-21-300 est des plus important pour l’avenir de l’aéronautique civile russe; permettant de renouveler le flotte moyen-courrier locale tout en offrant une alternative aux productions occidentales; les prémisses du programme ont été mis sur la table à une époque où la Russie disposait d’une économie qui se portait globalement bien (la manne pétrolière contribuant à cette bonne santé) et où ses relations avec le reste du monde étaient apaisées.

Conçu dans une optique où les russes espéraient pouvoir mettre la main sur une partie du créneau moyen-courrier du transport aérien mondial dominé par Airbus et Boeing, il semble quasiment certain que les intentions originelles seront fortement contrariées par les sanctions en vigueur vis-à-vis de la Russie des suites de la crise ukrainienne de 2014. Le projet est d’ailleurs le reflet des intentions des débuts du projet; avec des réacteurs américains, une électronique embarquée comprenant des composants originaires de France, d’Israël et des USA, le but recherché était de disposer d’un appareil pouvant remplir à la fois des besoins des compagnies aériennes russes ainsi que les compagnies occidentales. Au final et dans le contexte actuel, l’emploi de fournisseurs multiples venant de plusieurs pays est également le problème de base de l’appareil; soumis aux aléas des relations internationales, le risque est grand (tel que ce le cas avec les matériaux composites des ailes) de voir le projet être impacté par des mesures de rétorsion prises à l’égard de la Russie. Nous ne discutons pas le bien-fondé (ou non) de telles décisions, mais il est évident que le gouvernement russe a bien pris la mesure de la faiblesse de son industrie (et donc de la dépendance de celle-ci) dans certains créneaux importants pour la production russe ce qui a impliqué la mise en place d’un programme utile mais onéreux de substitution desdits équipements.

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Le troisième prototype Registre 73053 vu ici au décollage. Image@Alex S

Néanmoins même avec la substitution, le MS-21-300 a perdu de son attrait auprès des compagnies aériennes internationales; il n’empêche que l’appareil dispose toujours d’un potentiel non-négligeable: la Russie mettant en place des incitants financiers visant à stimuler l’acquisition d’appareils produits localement pour ses compagnies aériennes et avec un parc aérien composé majoritairement d’appareils occidentaux; il y a donc un créneau exploitable pour l’appareil russe.

De plus, si les projets d’intégration du MS-21-300 au sein d’une « famille » d’appareils qui engloberait le SSJ-100 et le futur CR929 se confirment: la Russie disposerait alors d’une gamme complète d’appareils aptes à répondre à ses besoins tout en étant moins onéreux à l’acquisition que leurs homologues occidentaux. L’idée est pertinente mais il reste à voir si les russes seront en mesure d’assurer le suivi logistique rapide et efficace des appareils ainsi que d’offrir les taux de disponibilité élevé qu’attendent les compagnies aériennes de leurs avions.

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Le premier prototype MS-21-300 vu ici porte le nom de A.S Yakovlev (Александр Сергеевич Яковлев) inscrit sur le nez au droit du cockpit. Image@Artyom Anikeev

Et enfin, élément qui est à envisager; c’est l’acquisition de compétences et de techniques dans le cadre du projet MS-21-300. La mise en place de chaînes de production entièrement neuves, le développement de technologies locales (notamment dans les matériaux composites) ainsi que la nécessité d’assurer une « certaine » auto-suffisance en matière industrielle sont des étapes onéreuses mais qui au final seront bénéfiques pour l’industrie russe, les compétences et techniques acquises pouvant être réemployées dans d’autres projets. Le retard à l’homologation du MS-21-300 (retardé à 2020) n’impacte pas significativement le potentiel de l’avion mais il est clair que la volonté affichée de faire monter la part de production d’appareils civils au sein de l’industrie aéronautique russe ne pourra pas supporter longtemps les retards connus par le MS-21-300 si ceux-ci venaient à se prolonger d’où l’importance d’accélérer et de financer correctement les programmes de substitution.

Nous aurons donc tout loisir de suivre ce projet ainsi que ses évolutions futures.