Les @mers du CESM


Les @mers du CESM - 19 avril 1944 :

Le cuirassé Richelieu participe au bombardement de Sabang, base japonaise en Indonésie. Le navire français, ayant rejoint l’Eastern Fleet commandée par l’amiral britannique Somerville, prendra part à trois autres opérations visant des bases navales ennemies. Après 52 mois passés en mer, le bâtiment rentre à Toulon le 1er octobre 1944. À nouveau déployé en Asie du Sud-Est l’année suivante, le bâtiment assistera à la capitulation du Japon dans la rade de Singapour le 23 septembre 1945.





jeudi 6 octobre 2016

Propulsion nucléaire navale du porte-avions : nouveaux arguments ?

© Ministère de la Défense. Le GAn en route pour le bassin oriental de la Méditerranée.



La question du choix de la propulsion pour le deuxième porte-avions (PA 2) est tout sauf réglé. Les partisans des propulsions classique et nucléaire lancent et relancent les études. La prose d'Hervé Coutau-Bégarie permet de mieux cerner les enjeux du choix de la propulsion nucléaire pour le Charles de Gaulle. Sauf que deux paramètres, l'un ancien, l'autre nouveau, amènent à relativiser les désavantages de l'atome. De nouvelles études et nouveaux débats sont nécessaires afin d'affiner les positions de chaque camp.

Le conseil de Défense du 23 septembre 1980 se penchait sur le remplacement des porte-avions Clemenceau (22 novembre 1961 - 1er octobre 1997) et Foch (15 juillet 1963 - 15 novembre 2000) et après quelques années de débat entre les partisans du porte-aéronefs (avec aéronefs ADAV/C) et les partisans du porte-avions classique (CATOBAR/CTOL), ces derniers l'emportent (avant même la guerre des Malouines (2 avril - 14 juin 1982) qui invalidait le concept du porte-aéronefs portant des ADAV/C comme outil de projection de puissance. L'avant-projet du PA75 est validé par le Conseil Supérieur de la Marine le 6 juin 1984. La commande est ordonnée par le ministre de la Défense, Paul Quilès, le 3 février 1986 et la première tôle découpée le 25 novembre de la même année. Le bateau est mis sur cale en 1987 après que le nouveau ministre de la Défense ait définitivement validé la construction du Richelieu qui deviendrait le 18 mai 1986 le Charles de Gaulle par le choix du Premier ministre Jacques Chirac sur proposition de la Royale.

La conception relativement ancienne du PAN 1 (Porte-Avions Nucléaire 1) tenait compte des impératifs opérationnels de l'époque. La participation à l'OTAN pèse lourdement sur la génération des forces navales, en témoignent autant la construction de la Flotte de la IVe République que le choix de la vitesse du PA58 Verdun pour marcher aussi bien que les porte-avions de l'US Navy

La Maritime strategy, publiée dans les années 1980, voyait les forces aéronavales américaines, placées en première ligne, vouées à attaquer les bastions soviétiques dont celui protégeant la flotte du Nord. C'est en raison de ces potentielles opérations dans des "mers dangereuses" et de l'impératif de durer à la mer que le choix de l'atome est fait (Hervé Coutau-Bégarie, "Le problème du deuxième porte-avions", Revue de Défense nationale, juillet 2003, pp. 135-144).

Toutefois, le professeur Coutau-Bégarie souligne un affectif pour l'atome très puissant (Hervé Coutau-Bégarie, "Le problème du deuxième portea-avions", Revue de Défense nationale, juillet 2003, pp. 135-144). Le choix d'une telle propulsion, outre pour les sous-marins (SNA et SNLE), pour les bâtiments de surface remontent au PA58, à l'avant-projet d'un croiseur à propulsion atomique et aux deux PH75.

Comme un lointain écho au professeur, le VAE d'Arbonneau tançait la propulsion classique en écrivant que la Marine nationale "fut tentée d'un retour en arrière pour retrouver l'énergie fossile (au nom prémonitoire)" pour son deuxième porte-avions : pas étonnant alors que les crédits ne se bousculent pas pour le construire..." (Thierry d'Arbonneau, "La propulsion nucléaire navale", Revue de Défense nationale, hors-série "Porte-avions Charles de Gaulle", 2008, pp. 70-72) A remarquer que l'amiral d'Arbonneau entamait sa plaidoirie en citant la bataille ayant opposé les Vénètes aux romains (56 A.V.-J.C.) et celle opposant l'Invicible Armada aux Anglais (8 août 1588), deux batailles navales où la propulsion navale fut décisive plus que les armes faute de vent ou de trop de vent.

Le coût de la propulsion nucléaire sur le PAN 1 représentent 18% du coût total pour les deux chaudières K15. Sur le dépassement du devis initial de 20%, la moitié est attribuable aux changements de normes intervenus dans la sûreté nucléaire (et ses 4000 tonnes de protections supplémentaires). Le coût des ATM/IPER, hors refonte à mi-vie ou au tiers du service, sont, d'environ, 300 millions d'euros, une grande partie de la somme est liée au rechargement des cœurs nucléaires en combustible qui permettent cinq années de navigation à 25 nœuds.

Entre les propulsions classique et nucléaire, la première possède une meilleure disponibilité stratégique puisqu'elle n'est pas conditionnée par la rigidité d'un rechargement des cœurs nucléaires toutes les sept années (environ).

Dans l'US Navy, il n'y pas de différence de nature dans l'emploi des CV (propulsion classique) et CVN (propulsion nucléaire) dans le champ opérationnel : les groupes aériens embarqués sont les mêmes, les missions également. La souplesse tactique est la même pour le professeur Coutau-Bégarie, nonobstant une tension supplémentaire pesant sur le train logistique de la Flotte.

Ce à quoi l'amiral Cluzel (François Cluzel, "Quelle interopérabilité, pour quelle opération ?", Revue de Défense nationale, hors-série "Porte-avions Charles de Gaulle", 2008, pp. 31-40), ayant commandé la TF 152 pendant l'opération Herakles, remarque qu'il n'y a eu besoin que d'un seul pétrolier-ravitailleur français pendant cette opération grâce à la propulsion nucléaire (paramètre ancien, cf. supra), sous-entendant qu'il en aurait fallu deux avec le Clemenceau ou le Foch. Toutefois, il précisait également que des navires logistiques de la coalition participaient aussi au ravitaillement du GAn en vivres et combustibles, limitant d'autant l'argument précédent.

La prévisibilité de l'indisponibilité stratégique d'un PAN 1 ou PAN 2 compromet la disponibilité politique de l'outil, à la manière d'une permanence aéronavale inexistante, faute de deux navires, compromet l'efficacité politique de la diplomatie navale.

Cependant, alors que Hervé Coutau-Bégarie écrivait les arguments présentés (cf. supra) en 2003, une nouveauté est apparue. Le programme Barracuda délivrera six nouveaux SNA de classe Suffren (2019-2029) à la Marine nationale. Le rechargement réacteurs en combustible ne se fera plus toutes les sept années mais bien tous les dix ans.

A l'heure actuelle, faute de développements supplémentaires, atteindre un rechargement tous les quinze ou vingt ans semblent supposer de recourir à de l'uranium enrichi à une qualité militaire là où les réacteurs navals français s'insèrent dans la filière civile d'EDF pour leur combustible et que l'usine d'enrichissement de Pierrelatte est démantelée totalement depuis 2008. Contrairement aux États-Unis où les réacteurs sont livrés avec un chargement unique en combustible bon pour le service entier du bateau.

Coutau-Bégarie portait une estocade assez puissante contre le projet de "porte-avions enveloppe" proposé en 2003 par la DGA, simultanément au CVF-FR et à une autre étude sur un porte-avions classique déconnecté d'une collaboration franco-britannique (Roméo puis Juliette). Le premier, d'un déplacement de 55 000 tonnes et propulsé par trois réacteurs K-15, ne serait pas viable selon le professeur. Le porte-avions Charles de Gaulle, par son architecture, ne peut recevoir un troisième réacteur. Toutefois, il liait cet argument à la volonté de réaliser un sistership aussi fidèle que possible du Charles de Gaulle et donc de reprendre ses lignes d'eau (comme ce dernier reprenait celles du Clemenceau). Il est admis depuis 1994 et le rapport du député Bertrand Cousin (octobre 1994) que la conception du PAN 1 est bien trop lointaine pour obtenir un effet de série.

Le deuxième argument du professeur pousse la difficulté du système actuel plus loin. Les évolutions de l'aviation embarquée tendent vers des aéronefs d'une masse d'environ 30 tonnes. Des catapultes de 90 mètres paraissent nécessaires car celles de 75 mètres ne donnent que 25 tonnes. Celles de 90 mètres supposent un porte-avions au-dessus des 50 à 60 000 tonnes pour les intégrer au pont d'envol tout en conservant les capacités actuelles du Charles de Gaulle
Le porte-avions à propulsion classique serait plus adaptée à soutenir ce tonnage selon deux raisons : la première, c'est qu'il faudrait développer un modèle particulier de réacteurs pour le PA2 si l'on voulait qu'il soit plus grand que le PAN 1, la deuxième est que le coût des grands porte-avions nucléaires américains est inaccessibles au budget français depuis les PA58 et le PA75. 

La question de la propulsion du PA2 tient compte de son influence sur le train logistique de la Flotte et donc du nombre de pétrolier-ravitailleur, tout comme sur son dimensionnement proportionnel au groupe aérien embarqué à mettre en œuvre et de la disponibilité stratégique de la plateforme alliée à sa souplesse tactique.

27 commentaires:

  1. Bon article, très interessant mais encore une fois cette légende selon laquelle le charles reprends les lignes d'eau du Clem. Il suffit de comparer les coefficients de bloc, voire simplement les tableaux arrières pour se rendre compte que ce n'est pas vrai.

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. C'est ce que j'ai dans les papiers et ouvrages que j'ai sous la main. Je ne peux écrire que sur leur bonne foi.

      Supprimer
  2. et au final, selon le marquis, quel serait le choix le plus pragmatique pour le(s) futur(s) PA à livrer à l'horizon 2030 en remplacement du Charles de Gaulle

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. Vous êtes bien aimable de demander.

      Il manque des questions à poser (en plus de l'influence de la propulsion sur le format de la flotte logistique).

      Par exemple, le tonnage du bateau, en plus de la vitesse demandée, dimensionnera la propulsion. Hors, et selon quelques comparaisons rudimentaires avec les QE, une propulsion classique implique un plus fort tonnage en plus d'une tension supplémentaire sur la flotte logistique.

      Je vais essayer d'aborder la question de la propulsion sous l'angle de la puissance propulsive. Conserver deux lignes d'arbre permet d'économiser du poids, certes. Mais cela demande une très grande puissance par ligne d'arbre. Les Clemenceau établissaient déjà un record français en la matière depuis le Mogador. Où trouver une propulsion existante de 40 à 60 000 CV sur les frégates ?

      Les questions précédentes plaideraient pour une troisième ligne mais cela coûte nettement plus cher et c'est plus lourd.

      Combien coûterait une version agrandie des K15 avec un rechargement du coeur tous les 10 à 15 ans ? Si le coût à l'achat est plus cher, à l'entretien également, le baril ne continuera pas à demeurer sous les 80 à 100 dollars eu égard aux investissements à réaliser et aux besoins des pays bénéficiant de la rente du pétrole.

      Mais démanteler des réacteurs a un coût, aussi.

      Le rayonnement de la diplomatie navale tout comme la logistique plaideraient pour un porte-avions à propulsion classique pouvant faire escale partout.

      Une propulsion atomique génère moins de difficultés architecturales pour concevoir et optimiser les installations aéronautiques et le pont d'envol.

      Et il y a d'autres choses que j'oublie.

      Supprimer
    2. dans mon projet, j’envisage un porte-avions capable de filer 28 noeuds en embarquant 40 aéronefs dont 30 chasseurs et drones de combat, 3 E-2 Hawkeye et 7 hélicoptères. A première vue donc, une unité d'environ 275-280 m de long et au moins 60.000 tonnes de déplacement.

      Supprimer
    3. difficile de dire par moi-même. voilà une image que je certifies : http://pre04.deviantart.net/e74c/th/pre/f/2016/177/1/a/pan_colbert___projet_fictif_2030_v4_0_by_pygargue56-da7oi3v.jpg

      je dirais que c'est un mixte entre le DEAC pour son ilot unique et le CVF-FR dont il reprend la plate-forme aéronautique.

      Supprimer
  3. Pour la propulsion, on a tendance à préférer le nucléaire maintenant bien connu chez nous. Probablement est-il possible de profiter des développements déjà acquis pour les SNA barracuda, et des SNLE à venir.
    Faudra-t-il prévoir un réacteur dédié à la production électrique, ou encore une propulsion électrique par pods ?
    Reste un problème majeur: quelles catapultes seront disponibles d'ici 10 à 15 ans ? seuls les Etats-Unis ont le savoir-faire en la matière. Le passage aux installations électro-magnétiques aura-t-il lieu? se lancer dans un développement indépendant paraît aussi hasardeux qu'onéreux.

    RépondreSupprimer
  4. Les porte-avions, SNLE et SNA partagent le même réacteur autour de la filière du K15. La question de la production d'énergie n'imprime pas une propulsion particulières.

    Par contre, oui, tout conduit au navire électrique, voire électromagnétique. Je n'ai pas d'éléments pour juger de la pertinence des nacelles/pods.

    Pour les catapultes, hormis un développement national de catapultes à vapeur, les États-Unis sont déjà passés à l'étape des catapultes électromagnétiques (EMALS) sur le CVN 78 (elles sont en essais depuis 2015) et elles intégreront les suivants.

    Le DEAC (DCNS Evolved Carrier) peut intégrer les EMALS.

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. Concernant l'utilisation des pods sur les navires militaires, cela compromet la tenue aux chocs du navire.
      L'exception est le BPC qui est construit aux normes civiles (donc non résistant aux chocs) et qui compte sur son escorte pour éviter les attaques.
      Une approche identique me semble difficile pour un porte-avions, à plus forte raison nucléaire.

      Supprimer
  5. Plutôt que des nouveaux réacteurs n'ayant pas besoin de rechargement pendant 15 ans, il serait peut être plus judicieux d'avoir une puissance nucléaire installée sur-dimensionné et de faire tourner les réacteurs à bas régime pour économiser leur uranium. On peut aussi imaginer une machine hybride où les réacteurs nucléaires n'assurent que la base de puissance et des turbines à gaz très compacte assure le supplément de puissance pour atteindre la pleine vitesse, un peu comme les configurations avec moteurs diesel.

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. c'est pas une puissance nucléaire sur-dimensionné qu'il faudrait mais une puissance installé suffisamment dimensionné. en effet, si on fait le rapport de puissance par rapport aux américains (100.000 tonnes à pleine charge), il aurait fallu pour le Charles de Gaulle (45.000 tonnes) avoir 87,3 MW de puissance électrique et non 61. et donc des réacteurs affichant chacun 215MW thermique et non 150. et là, on pouvait tenir plusieurs années supplémentaires sans soucis.

      Supprimer
    2. Il me semble que le tonnage initial du PAN était plus proche de 30000 tonnes que de 40000....

      Supprimer
    3. Bonjour,

      Il me semble difficile d'évoquer un tonnage initial de 32 ou 33 000 tonnes lège tant cela n'a jamais quitté l'avant-projet entre 1980 et 1984 car pendant la construction les normes de sûreté nucléaire furent revues à la hausse et le bateau gagnait 4000 tonnes. Aujourd'hui il serait à 42 000 tonnes.

      Cordialement,

      Supprimer
  6. Pour la première question, cela ne revient-il pas à concevoir une version augmentée des K15 ?

    Pour la deuxième, c'est la propulsion hybride notamment retenue pour les croiseurs de classe Kirov.

    RépondreSupprimer
  7. Le problème des réacteurs du CdG c'est qu'ils viennent des sous marins de l'époque.
    Qu'on aurait dû en mettre 4 à la place de deux. En cas de panne ca aurait été utiles de la même manière que ca aurait permis de reculer l'IPER dans des moments comme celui ci.
    Les nouveaux réacteurs des barracuda sont fait pour durer 10 ans, il est probable que la prochaine génération de SNLE voit le jour avant un nouveau PA, on pourra peut être espérer 15 ans.

    RépondreSupprimer
  8. Depuis les Triomphant, la filière de la propulsion navale nucléaire s'articule autour du K15.

    Quatre réacteurs constitue une solution extrêmement coûteuse tant dans les coûts d'achats des cuves que dans ceux du combustible. Cela veut dire une coque suffisamment grande pour recevoir quatre réacteurs, donc du tonnage et du mètre de coque supplémentaires. Cela veut dire des IPER où le coût du rechargement est multiplié par deux.

    Ne serait-il pas plus simple de concevoir une version augmentée des K15 ?

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. tout à fait d'accord. le K15 est un réacteur nucléaire de 150 MW thermique conçu pour faire avancer un SNLE de 14.500 tonnes à 25 nœuds. même en forçant sur le nombre d'alternateur, il est trop juste en puissance thermique. il est absolument nécessaire de concevoir un vrai réacteur pour porte-avions. Comme je le disais plus haut, il aurait fallu 2 réacteurs de 215 MW thermiques pour le Charles de Gaulle.

      Et le challenges est obligatoire de toute façon pour le futur PA. car là, il faudra environ 130 MW de puissance électrique soit 639 MW de puissance thermique(ratio de 20,33% sur le CDG).

      Hors actuellement, la puissance maximum que les industriels français peuvent proposer est 250 MW Thermique en technologie K15. ce qui ne permettrais d'envisager avec 2 réacteurs qu'un porte-avions déplaçant au maximum 52.400 tonnes sans amélioration du ratio puissance électrique / puissance thermique.

      non, il faut carrément envisager une nouvelle classe de réacteurs pour les futurs SNLE-3G et PAN-2G. Et non des K15 augmentés. car le ratio doit être amélioré. dans le nucléaires civil, l'augmentation est de 2% entre Fessenheim (1977 - 33% de rendement) et Civaux (1999 - 35%) et même 3,5% avec l'EPR (rendement prévu de 36,5%). Alors, on fait quoi ?

      Supprimer
    2. A remarquer qu'il n'y a pas besoin de puissance supplémentaire sur les SN3G eu égard à la "faible" augmentation du tonnage prévisible (plus ou moins 1000 à 1500 tonnes).

      Reste à voir ce qu'il en est des dernières centrales sur les Suffren.

      Supprimer
    3. Effectivement, ce ne sont pas les SN3G qui justifieront cette nécessité de puissance supplémentaires. Et je ne penses pas que les SNA de classe Suffren nous aident franchement.

      Supprimer
  9. De mémoire, les Suffren reprennent la filière des K15 et l'améliorent, en ce sens qu'ils utilisent pleinement du combustible EDF et sont "chargés" pour 10 ans de navigation.

    Reste que le "navire électromagnétique" (cuirasse, catapulte, armes à énergie dirigée, canon électrique puis électromagnétique) appellent à de nouvelles architectures qui trancheront avec les précédentes.

    RépondreSupprimer
  10. Bonjour. J'ai une question. La limitation de puissance sur le CdG ne vient-elle pas aussi de l'ensemble mécanique des réducteurs, sous dimmensionnés ? Un K15, c'est 150 MW. Deux, 300. Et un A4W, américain, c'est 104MW, deux, 208. Il y a quelque chose que je ne comprends pas...

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. Bonjour,

      Attention, la comparaison n'est pas fondée sur les bonnes caractéristiques. Les K15 ce sont 150 MW thermiques pour environ un tiers d'énergie utilisée pour la propulsion et l'usine électrique.

      Les A4W c'est 550 MW thermiques pour 204 MW "utiles" (propulsion et usine électrique).

      Supprimer
    2. c'est tout à fait ça. En réalité, environ 20% de la puissance thermique est réellement disponible pour la propulsion.
      pour le CdG, les 2 réacteurs fournissent ensemble 300MW thermique (150 chacun) pour un total de 61MW de puissance électrique réellement utilisable.

      Supprimer
    3. Vous n'avez pas intégré la puissance propulsive du Charles de Gaulle (61 MW) en oubliant l'usine électrique (21,4 MW). Ce qui donne 27,4% de rendement en supposant que toute l'énergie disponible est exploitée.

      http://www.defense.gouv.fr/marine/equipements/batiments-de-combat/porte-avions/charles-de-gaulle-r-91#carac

      Supprimer
  11. remarque effectivement exact d'un rendement des réacteurs à calculer sur la puissance globale. et donc également l'usine électrique. ce qui donne un total de 81,4 et donc un rendement pour moi de 27,13% (81,4*100/300).
    j'ai cependant un doute sur les chiffres de rendement des réacteurs américains. car 204 MW de puissance électrique par réacteurs, cela fait un rendement de 37,1%. même pas envisageable dans le domaine civil à l'époque ! par contre, 18,55% de rendement (soit 204MW électrique pour les 2 réacteurs) sur un réacteur conçu dans les années 60 (mise à l'eau du Nimitz en 1972) me parait tout à fait crédible.

    RépondreSupprimer
    Réponses
    1. Vous avez raison, c'est 100 MW utile par réacteur et non pas le double.

      Supprimer