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Low Emissions Core-Engine Technologies

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Fabriquer de meilleurs moteurs d'avion

Le projet LEMCOTEC, financé par l'UE, a utilisé une nouvelle approche technologique pour fabriquer un moteur d'avion plus efficace, contribuant à ce que le secteur aéronautique européen atteigne et dépasse ses objectifs ambitieux en matière d'émission de carbone.

Transports et Mobilité

En ce qui concerne les objectifs de réduction des émissions, l'Europe a placé la barre très haut. Selon les objectifs de la Vision 2020 définis par le Conseil consultatif pour la recherche aéronautique et l'innovation en Europe (ACARE), le seul secteur européen des moteurs d'avions s'est engagé à réduire de réduire de 15 à 20 % ses niveaux de consommations de carburant par rapport à 2000, selon la taille du moteur. Par rapport à l'an 2000, l'ensemble du secteur européen du transport aérien doit par ailleurs réduire de moitié les émissions de CO2 et la consommation de carburant. Mais, compte tenu du nombre croissant d'usagers des transports aériens et de la pression continue pour que ce mode de transport reste sûr et économique, ces objectifs risquent de paraître trop ambitieux. Ce n'est pas le point de vue de LEMCOTEC. Pour réduire les émissions de CO2 de 20 à 30 %, LEMCOTEC a développé de nouvelles technologies de cœur de moteur aux niveaux des sous-systèmes et des composants. Ces technologies permettent un fonctionnement à des pressions et des températures plus élevées, avec une augmentation de l'efficacité du cycle thermique du moteur. La recherche comprend la conception de carters moteur plus rigides et plus légers et la réduction des besoins en air de refroidissement pour les structures chaudes. «L'augmentation des taux de compression entraîne en général une augmentation du poids et des coûts,» explique Ralf von der Bank, coordinateur du projet. «LEMCOTEC est parvenu à un bilan global positif en réduisant le poids des composants, en améliorant l'aérodynamique et l'efficacité du refroidissement et en employant des matériaux avancés dotés de meilleures capacités thermiques et d'une densité moins élevée.» Améliorer la technologie LEMCOTEC n'a pas à proprement parler fabriqué de nouveaux moteurs. Le projet a plutôt cherché à améliorer la technologie des composants des sous-systèmes du moteur, comme les compresseurs, les systèmes de combustion pauvre, les interfaces chambre de combustion-turbine, les turbines et les structures de moteur à très fort taux de compression. «En tant que projet intégré de niveau 2, LEMCOTEC a validé les technologies de cœur de moteur qui seront nécessaires aux futurs moteurs d'avion à très fort taux de compression, et ce jusqu'au niveau des sous-systèmes,» explique M. von der Bank. «À ce titre, nous avons contribué à combler le fossé entre la recherche fondamentale et les actions d'innovation et les démonstrations technologiques préconcurrentielles de l'initiative Clean Sky.» Au cours du projet, les chercheurs ont défini trois architectures de moteurs génériques pour les avions régionaux, moyen et long courrier. Par exemple, en ce qui concerne le moteur régional, les chercheurs ont identifié divers composants qui pourraient apporter une plus grande efficacité en termes d'émissions. Pour réaliser ce potentiel, le projet a développé des sous-systèmes de combustion intégrant une technologie de combustion pauvre avec une injection de carburant de pointe. Grâce à ce nouveau sous-système de combustion pauvre, le moteur est maintenant en bonne voie pour atteindre ses objectifs de réduction de 65 à 70 % des émissions de NOx. Des résultats encourageants Les chercheurs testent actuellement l'une des trois technologies de chambre de combustion à faibles émissions. «Les résultats que nous avons obtenus sont très encourageants,» déclare M. von der Bank. «Notre évaluation a montré que pour les trois types de moteur, les objectifs du projet en matière de réduction des émissions de CO2 ont été quasiment atteints.» Ralf von der Bank ajoute que la réduction des émissions de CO2, de vapeur d'eau et d'oxydes de soufre est proportionnelle à la diminution de la consommation de carburant. Du fait de la très grande efficacité des systèmes de combustion pauvre, les réductions des émissions de NOx vont au-delà des objectifs initiaux. En améliorant l'efficacité des sous-systèmes de moteur, l'empreinte environnementale globale de l'avion peut ainsi être réduite à environ deux litres de carburant par passager pour 100 kilomètres parcourus. «Cette importante amélioration de l'efficacité est obtenue en mettant l'accent sur le cœur du moteur, un élément important du système de propulsion d'un avion,» ajoute M. von der Bank. «Si l'on combine cela aux améliorations de l'efficacité réalisées pour les cellules, les opérations et la gestion du trafic aérien, on se rend compte que les objectifs de Vision 2020 sont très réalistes. Une consommation de seulement un litre de carburant par passager pour 100 kilomètres est envisageable sur le long terme.»

Mots‑clés

LEMCOTEC, moteurs d'avion, émissions de CO2, Vision 2020

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