Le Grumman

Contexte

En réponse à la loi Américaine sur le transport terrestre à grande vitesse de 1965 (High Speed Ground Transportation Act of 1965), le Congrès américain a cherché à favoriser le développement du transport ferroviaire à grande vitesse aux États-Unis^[1]. En 1971 le Département des Transports des États-Unis attribue à la société Grumman Aerospace Corporation un contrat de 3,5 millions de dollars pour un programme de recherche pour la construction d'un véhicule d'essai à grande vitesse sur coussin d'air^[2]. Le projet s’inscrit, pour l’entreprise Grumman, dans une démarche de reconversion industrielle, à une période où elle attend de savoir si elle remportera le contrat de la navette spatiale et si le Congrès restructurera le financement du programme F-14, afin de mettre fin aux pertes financières liées à ce dernier^[3]. Il consiste à réorienter les compétences techniques d’ingénieurs aérospatiaux vers le développement d’un système de transport public^[2].

Etudes et construction

Au cours de l’année 1971, le programme se concentre sur les études de conception du véhicule de recherche à l’échelle réelle destiné à servir de banc d’essai pour les sous-systèmes applicables aux transports terrestres à grande vitesse. La Grumman Aerospace Corporation achève la conception du véhicule en mars 1971, dans le respect des coûts et délais prévus, la conception de la voie de guidage spécifique est sous-traitée à l'entreprise Sverdrup & Parcel implanté dans le Missouri^[4]. La voie présentait un profil en U, au sein duquel le véhicule circule entre deux parois latérales. Le guidage est assuré par des coussins d’air latéraux, créant entre le véhicule et les parois une couche d’air sous pression, permettant le maintien de l’alignement et de la stabilité en circulation, sans contact mécanique^[5]. La fabrication du véhicule débute immédiatement après la finalisation de la phase de conception^[4]. En avril 1972, le prototype du train à sustentation par coussin d'air était achevé et présenté pour la première fois au public. Au début du mois de juin, le véhicule, nommé Le Grumman, fut exposé lors de Exposition internationale des transports des États-Unis (Transpo 72). Au cours du même mois, le véhicule fut transféré au Centre d'essais de transport terrestre à grande vitesse (High Speed Ground Transportation Test Center) de Pueblo afin de commencer son programme d’évaluation^[6].

Véhicule expérimental à sustentation par coussin d’air (TACRV)

Le Grumman lors du programme d'essais TACRV (acronyme de l'anglais Tracked Air Cushion Research Vehicle) est équipé de trois turboréacteurs Pratt & Whitney JT15D-1, lui permettant d'alimenter ses coussins d'air et de le propulser à une vitesse théorique maximale de 200 km/h. Entre mai et décembre 1973, une vitesse maximale de 147 km/h fut atteinte, cette performance étant limitée par la longueur de la piste d’essai, qui ne mesurait que 4,8 km^[7].

Au cours du second semestre de 1974, le Grumman fut modifié afin d'adjoindre aux turboréacteurs une propulsion par moteur linéaire à induction. La conception et la construction de ce système furent confiées à la division AiResearch Manufacturing Company de l'entreprise Garrett Corporation. AiResearch avait déjà conçu et testé, sur le site de Pueblo, le véhicule expérimental LIMRV (acronyme de l'anglais Linear Induction Motor Research Vehicle) sur une voie à double rail de 10 km. Les moteurs linéaires du Grumman et leurs unités de conditionnement de puissance constituaient la seconde génération de moteur linéaire conçu par Garrett, intégrant notamment un système de refroidissement à eau plus performant^[7]. La NASA participe au développement du Grumman en apportant un appui technique, et ses essais statiques et dynamiques du système de coussins d’air, réalisés depuis le centre de Langley, confirment les performances théoriques tout en entraînant une modification du matériau de la jupe flexible^[8].

La modification consistait à ajouter deux moteurs linéaires à induction sous le châssis. L’ensemble du système de contrôle de la propulsion était embarqué à bord du véhicule. Les moteurs linéaires, autoportés au-dessus du rail central par huit coussins d’air, assuraient leur lévitation et leur guidage sans contact, autorisant un certain débattement, tandis que la poussée était transmise au véhicule par des biellettes. La voie d’essai fut modifiée afin d’intégrer un système de captation d’énergie en bord de voie, fournissant jusqu’à 15 MW sous 8 250 V, ainsi qu’un rail central constituant le secondaire du moteur linéaire à induction. La régulation de la vitesse était assurée par un dispositif de conditionnement de puissance contrôlant la fréquence et la tension^[8].

Des essais statiques du moteur linéaire et de l’unité de conditionnement de puissance furent menés à Torrance entre mai et octobre 1973. À la fin de l’année 1974, ces équipements furent installés sur le Grumman, et les premiers essais dynamiques, jusqu’à 100 km/hh, débutèrent sur une section électrifiée de 500 mètres. À cette période, le Département des Transports disposait de deux véhicules à sustentation par coussin d'air sur le site Pueblo, l'Aérotrain Rohr et le Grumman ^[7].

Véhicule expérimental à sustentation magnétique (TLVR)

Avec l'arrivée de l'Aérotrain et anticipant son utilisation ultérieure comme plateforme d’essais pour les technologies de sustentation magnétique le programme d'essai du Grumman fut renommé TLRV (acronyme de l'anglais Tracked Levitated Research Vehicle )^[7]. Les études menées pour convertir la sustentation par coussin d’air en un système à aimants supraconducteurs pour le Grumman mettent en lumière plusieurs défis technologiques. La séparation physique entre le moteur et le véhicule impose la conception d’un double système de sustentation magnétique, dont la dynamique s’avère complexe. L’alimentation électrique de chaque sous-système nécessite des tensions différentes, la propulsion utilisant deux moteurs linéaires à courant alternatif, tandis que la sustentation magnétique repose sur des moteurs supraconducteurs fonctionnant en courant continu. Parmi les obstacles à surmonter figurent la commutation de puissance, la prévention des arcs électriques, la captation fiable de l’énergie à toutes les vitesses, l’usure des contacts mécaniques, ainsi que la gestion des effets aérodynamiques, acoustiques et des interférences électromagnétiques. En raison de ces contraintes techniques, une version modifiée et opérationnelle du Grumman en TLVR ne sera jamais réalisée^[9].

Les fonds pour le programme d’essais a été définitivement interrompu en 1975^[10]. Les essais sur voie se poursuivirent de décembre 1975 à juillet 1976 sur une section électrifiée de 3,5 km^[7].