De nouveaux panneaux améliorent l’efficacité du chauffage des avions
Les avions de passagers volent à une altitude de 30 000 à 40 000 pieds (9 à 12 km), où l’air est relativement stable. Cela permet un vol fluide et confortable. Mais à ces altitudes, l’air est aussi dangereusement froid, de -40 à -60 °C. Les avions commerciaux utilisent différents types de chauffages pour le confort des passagers. Les compresseurs alimentés par les moteurs sont par exemple couramment utilisés. Toutefois, ces dispositifs, ainsi que d’autres types de chauffages, notamment électriques, sont des technologies assez anciennes et consomment beaucoup d’énergie. Le système de contrôle environnemental consomme plus d’énergie que tout autre système en vol de croisière. De nouvelles alternatives s’avèrent plus économes en énergie et plus légères. Le projet RADIANT PANEL, financé par l’UE, a permis de mettre au point un nouveau panneau chauffant efficace sur le plan thermique pour les avions. Ce système optimise le chauffage pour le confort des passagers mais à un coût énergétique réduit par rapport aux technologies conventionnelles. En outre, les panneaux sont situés entre le revêtement extérieur de l’avion et la paroi latérale intérieure, ce qui optimise l’espace disponible. Les panneaux sont actuellement conçus sur mesure pour l’avion A330, mais ils pourraient être adaptés à tout avion de ligne. Le projet a conçu, fabriqué, testé et validé des unités de démonstration.
Un nouveau type de thermostat
L’un des facteurs d’efficacité des panneaux est un nouveau système qui maintient la température à un niveau prédéfini, comme un thermostat, mais via un principe appelé l’effet de coefficient de température positif (CTP). Le Dr Baptiste Voillequin, coordinateur du projet, explique: «Cela signifie que l’effet Joule diminue à mesure que la température augmente, avec une température d’arrêt à laquelle il n’y a plus d’effet Joule, de sorte que la température ne peut plus augmenter.» L’effet Joule est la chaleur produite par le passage d’un courant électrique dans un conducteur. Le système CTP simplifie et optimise le contrôle de la température sans électronique supplémentaire ni système de contrôle de puissance.
Élément de chauffage radiatif, facilement intégrable
Les panneaux sont également innovants dans la mesure où ils intègrent un élément de chauffage radiatif. «Cela ajoute une contribution radiative à la chaleur perçue par les passagers», ajoute Baptiste Voillequin. La plupart des systèmes de chauffage reposent sur la convection, les courants d’air transportant la chaleur. L’élément radiatif ne remplace pas entièrement la convection dans l’avion, mais il permet aux passagers d’avoir un ressenti plus chaud à des températures plus basses. À l’aide de simulations, les chercheurs ont déterminé la zone de couverture effective minimale et les emplacements optimaux nécessaires pour que les éléments fournissent un chauffage efficace. Outre les économies d’énergie, ce système permet également de réduire le poids et la complexité des systèmes de chauffage existants. Les éléments chauffants proprement dits sont également nouveaux. Ils se composent d’un film CTP, un matériau conducteur en fibre de carbone fabriqué à partir de cellulose. Les films CTP sont également constitués de connecteurs qui permettent de brancher les panneaux sur les systèmes électroniques de l’avion. Jusqu’à présent, l’équipe a réalisé un démonstrateur fonctionnel dans une maquette de cabine d’avion au sol. Celui-ci a été testé et vérifié. Bien que le modèle de «Predicted Mean Vote» (vote moyen prévisible) ait déjà été utilisé dans des applications automobiles, le projet est le premier à l’utiliser dans une application aérospatiale. Les chercheurs poursuivront le développement, notamment la validation en vol de la technologie et d’autres applications potentielles (conduites d’eau, revêtement de sol et chariots). Les panneaux seront vendus aux compagnies aériennes, prêts à être installés facilement dans les avions. Ils permettront de chauffer les avions avec une plus grande efficacité énergétique. Avec pour effet de réduire les coûts d’exploitation et la consommation de carburant. Radiant Panel a reçu un financement de l’entreprise commune CleanSky2, un partenariat public-privé mis en place pour développer des technologies innovantes visant à réduire les émissions de gaz et de bruit dans l’aviation civile.
Mots‑clés
RADIANT PANEL, avion, chauffage, panneaux, radiatif, effet Joule, coefficient de température positif, modèle de confort perçu