L'avion électrique ! Où en est-on ?
Les électrons ont de l'avenir dans l'aviation, mais ne peuvent tout faire. Tour d'horizon de quelques expérimentations prometteuses.
Voler en mode tout-électrique… Cette perspective appartient encore au domaine du rêve. En l'état actuel de la technologie, 180 tonnes de batteries seraient nécessaires pour alimenter des moteurs électriques délivrant la même puissance que les réacteurs d'un Airbus 320 ou d'un Boeing 737. Or, la charge marchande de ces avions de ligne n'est que de 30 tonnes... Il faudrait donc en théorie concevoir un appareil au moins six fois plus gros que ceux qui volent aujourd'hui avant de pouvoir embarquer le premier passager
Oublions donc – pour l'instant – le tout-électrique sur un avion de ligne conventionnel. Il n'empêche, « Airbus multiplie les tests de systèmes d'automatisation développés pour les objets volants autonomes, comme les taxis volants, et tire parti des avancées en matière d'intelligence artificielle issues des travaux sur la voiture autonome », indiquait récemment Grazia Vittadini, chief technology officer de l'avionneur européen. Airbus, Safran, Thales, trois piliers de l'industrie aéronautique française, sont très en pointe sur les futurs engins volants électriques. Voici quelques-unes des expérimentations en cours, pour la plupart présentées au sol au Salon du Bourget. Il y en a des dizaines d'autres sérieuses dans le monde et des centaines plus fantaisistes…
À l'initiative de la Fédération française aéronautique, un biplace à moteur électrique – l'Apha Electro construit par la société slovène Pipistrel – est actuellement évalué à Toussus-le-Noble. Il pourrait être utilisé par les pilotes en formation pour s'entraîner. L'overdose de posés-décollés est généralement atteinte au bout d'une heure, ce qui correspond avec cet appareil aussi à la capacité des batteries. Il a été présenté en vol au Salon du Bourget. Un projet comparable est développé en Suisse par H55 avec des technologies issues de Solar Impulse, le premier avion électrique à avoir fait le tour du monde en 2016.
Il est vraisemblable que des commandes fermes de VTOL (Vertical Take-Off and Landing Aircraft) cargos, engins de taille réduite et à propulsion électrique, destinés à la livraison de produits, seront annoncées lors du Salon du Bourget. De grandes entreprises logistiques sont évidemment intéressées, soucieuses d'accélérer l'acheminement de leurs marchandises sur les dix derniers kilomètres, ce qui est toujours un casse-tête dans les grandes agglomérations. Quatre mètres d'envergure, huit moteurs, une charge de 300 kilos transportée sur 30 à 40 kilomètres… Voici les principales caractéristiques de ces camionnettes volantes, télépilotées ou à pilote automatique programmé, certifiables d'ici quatre à cinq ans, selon Safran. Entre 50 000 et 100 000 aéronefs utilisant la propulsion électrique seront en service d'ici à vingt ans, annonce l'équipementier français, qui a déjà installé une ligne d'assemblage de moteurs électriques à Melun, non loin de celles des réacteurs CFM-Leap des A3210 et des B737.
On en parle de plus en plus comme d'une solution pour résoudre les embouteillages en transport urbain ou périurbain. Parmi les nombreux projets en cours, le Nexus de Bell à six rotors est motorisé par Safran avec une formule hybride associant batteries et turbogénérateur (une turbine associée à un générateur électrique). Thales fournira les commandes de vol et travaille sur la manière avec laquelle l'IA permettra d'intégrer les drones civils et les taxis-volants dans l'écosystème aéronautique en toute sécurité. Dans la même catégorie, le démonstrateur du CityAirbus a réalisé son premier vol « sécurisé » (l'appareil était relié au sol par des câbles de sécurité). « Cet essai visait notamment à évaluer plus en détail les performances des systèmes de propulsion et de contrôle », quand le taxi volant d'Airbus se déplace pendant plusieurs minutes dans les airs et sans pilote. Vahana, autre concept de l'avionneur européen, est élaboré au sein de A3, le centre de recherche d'Airbus basé dans la Silicon Valley. Il peut voler plusieurs minutes.
En janvier, Boeing a également fait décoller pour la première fois son aéronef, une « brique » du programme Boeing NeXt. Enfin, Uber mise notamment sur son centre de recherche parisien ouvert l'an dernier pour développer un engin similaire. Safran a également étudié une cabine de véhicule de mobilité aérienne urbaine à la demande, prévue pour s'adapter à différentes motorisations.
Le groupe RATP et Airbus entendent collaborer dans la mise en place d'un large écosystème de partenaires afin de développer cette nouvelle offre de transport dans d'autres grandes métropoles mondiales. Un vrai défi. Il y a presque autant de villes que de réglementations à adapter ! Si le survol de New York est libre, il faut voler à 2 000 mètres au-dessus de Paris tandis que Londres bénéficie de corridors.
Des aéronefs de transport à propulsion hybride offrant une dizaine de sièges seraient pertinents dans des pays comme les États-Unis possédant de nombreux aéroports sous-utilisés faute de liaisons rentables avec les grands hubs. Les moteurs électriques répartis sur l'aile seraient épaulés par des turboréacteurs lors des phases demandant de fortes puissances comme le décollage et la montée. Le reste du vol se déroulera à puissance réduite et avec un bruit diminué. Safran s'intéresse au concept. La low cost easyJet a demandé à la start-up californienne Wright Electric un appareil électrique de neuf places effectuant des trajets d'une heure, peut-être Paris-Londres dans dix ans. Mais le modèle économique n'est pas évident à trouver. Boeing soutient Zunum Aero, start-up aussi financée par JetBlue Airways, la deuxième low cost américaine. Zunum souhaite commercialiser un petit avion de ligne électrique pouvant accueillir une cinquantaine de passagers dès 2022…
Airbus va faire voler dans deux ans le démonstrateur technologique E-Fan X, un banc d'essai volant BAe 146, quadriréacteur dont l'un des quatre moteurs sera remplacé par un moteur électrique Rolls-Royce-Siemens d'une puissance de deux mégawatts. Une fois le système propulsif démontré comme étant mature, un deuxième moteur électrique sera installé.
Le tout-électrique, sauf la propulsion, est devenu une tendance forte de l'aéronautique au point que, « sans courant, un avion tombe », prévient un ingénieur de Safran. De nombreux systèmes sont passés ces trente dernières années à l'électrique, comme les commandes de vol, l'avionique, le freinage, le conditionnement d'air, le dégivrage. Entre un A320 des années 1980 et le Boeing 787 Dreamliner, la puissance électrique à bord est passée de 200 à 1 000 kW. Gain de poids (donc de puissance moteur et de consommation), maintenance facilitée, meilleur contrôle des fonctions sont quelques-uns des avantages du plus électrique.
Dans ce contexte, l'Onera, le centre français de recherche aérospatiale, présente Dragon (pour Distributed fans Research Aircraft with electric Generators by Onera), une configuration de recherche qui permet d'évaluer les avantages et les inconvénients de la propulsion distribuée pour un avion de ligne (150 passagers et une vitesse de croisière autour de Mach 0.8). Une multitude de mini-turbines électriques carénées, placées sous chaque aile, participent à la propulsion, mais aussi à la trajectoire, sans mettre en œuvre des gouvernes à forte traînée aérodynamique. L'intégration de cette technologie pourrait intervenir sur un futur avion à horizon 2035.
De nouveaux modes d'exploitation des avions apparaissent comme l'« electric taxing » que Safran proposera sur les Airbus A320 en 2022. Au lieu d'utiliser un réacteur pour rouler au sol, phase qui peut durer plus de dix minutes sur les grands aéroports, un moteur électrique prend le relais intégré au train d'atterrissage. Cette innovation aura un coût pour les compagnies aériennes, mais le retour sur investissement est garanti avec 4 % d'économie de carburant sur le roulage et 73 % de réduction potentielle des émissions de carbone.
Mais déjà un barrage technologique avec l'électricité apparaît avec une puissance à partir d'un mégawatt et d'une tension de 1 000 volts. Les chercheurs découvrent en effet des problèmes d'isolation des câbles et des composants liés au bombardement ionique en haute altitude, inconnus au sol.
(source le Point Thierry Vigoureux )"
NB : Cette reprise d'article est une information et ne saurait engager l'ATCF quant à ses conclusions..
Ps : " Lors de la journée de l'aviation légère et de l'environnement le 2 octobre à Toussus, Jean Luc Charron, Président de la FFA a clôturé les ateliers par son dynamisme et sa conviction que l’électrique n’est pas une fin en soi mais répond à une problématique ciblée ( les tours de piste) et ouvre la porte à d’autres moyens comme le moteur hybride, par exemple."