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9eGEN - Development of innovative lightweight HVDC 9-phase Brushless/Generator for Clean Sky Rotorcraft

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La révolution de la haute tension pourrait stimuler le développement d’hélicoptères légers et à grande vitesse

La prochaine génération d’hélicoptères équipés de systèmes haute tension pourra accéder à des sources d’électricité plus puissantes, gage d’un meilleur rendement énergétique et d’un allègement de leur poids. 9eGEN a développé un modèle prototype de générateur sans balais de 270 VDC, une première dans le domaine de l’aviation électrique.

Transports et Mobilité

Les hélicoptères composés, qui combinent un rotor principal traditionnel et des rotors latéraux novateurs, sont très probablement appelés à cimenter l’avenir de la conception des aérogires. Le Racer high-speed demonstrator, qui permet d’obtenir de meilleurs rendements et des vitesses plus élevées (plus de 400 km/h), par rapport aux aérogires traditionnels, est la toute dernière incarnation de cette configuration d’aérogire. Développée dans le cadre du programme Clean Sky 2, l’architecture composée du Racer s’appuie sur le succès de la conception antérieure du X3, en intégrant deux hélices latérales propulsives montées sur les extrémités des ailes en forme de V, tout en conservant la capacité de décollage et d’atterrissage vertical des hélicoptères traditionnels.

Un concept original

Le projet 9eGEN, financé par l’UE, a été mis sur pied pour répondre aux exigences d’Airbus Helicopters, qui souhaitait un générateur d’énergie performant et fiable, capable de faire avancer le Racer sur la voie de «Clean Sky». «Les critères rigoureux qui ont été fixés nous ont amenés à modifier notre compréhension du générateur haute performance et à nous pencher sur des solutions alternatives. En nous appuyant sur trois piliers clés – haute densité, fiabilité et faible poids – nous avons conçu un très petit générateur qui tourne rapidement afin d’augmenter la densité de puissance. Notre unité haute tension [270 VDC] devrait fournir une grande quantité d’énergie électrique à l’hélicoptère», précise Giulia Pigozzi, spécialiste du développement commercial et du marketing chez ASE S.p.A. la société italienne qui coordonne le projet. Les hautes tensions, c’est-à-dire 270 VDC, et les hautes densités de puissance des générateurs offrent plusieurs avantages: elles permettent de réduire la densité de courant électrique dans les câbles et de minimiser les chutes de tension, ce qui permet d’utiliser des câbles de plus petit diamètre. «Le câblage compact contribue dans une large mesure à la réduction du poids global de l’hélicoptère. Vous n’imaginez pas à quel point ce poids souvent considéré comme «inutile» affecte la consommation de carburant», souligne Giulia Pigozzi. Fort de son savoir-faire éprouvé dans le domaine des machines électriques traditionnelles, ASE a introduit certains éléments qui ont contribué à la conception innovante du générateur. «Par exemple, l’utilisation de pièces mécaniques optimisées et de nouvelles topologies de structure magnétique ont joué un rôle crucial dans la concrétisation de nos objectifs. Nous avons même dépassé nos attentes, en fabriquant des unités de générateur plus légères que celles décrites dans l’analyse initiale d’estimation du poids. Ce processus de réduction du poids a été la partie la plus exigeante de tout le projet», explique Valerio Canegrati, ingénieur électrique chez ASE.

Un fort potentiel commercial

Le projet 9eGEN a incité ASE à réexaminer les concepts de fabrication établis, en faisant évoluer sa conception de la production d’énergie dans le secteur aérospatial. La société a évalué la conception de chaque composant et a amélioré les processus et les procédures sur base du dessin technique. La plupart des éléments clés ont été validés par des tests en laboratoire. L’entreprise est en train de remodeler les processus internes afin d’intégrer ces innovations dans son portefeuille de produits actuel. Les propriétés techniques qui caractérisent le système haute tension devraient avoir un impact important sur la demande future de systèmes similaires. Le système haute tension a déjà suscité l’intérêt des acteurs les plus importants du secteur aéronautique de par le monde. «L’avenir de l’aviation s’oriente vers la norme 270 VDC, et nous souhaitons être les pionniers de cette technologie, en devenant un point de référence mondialement reconnu», fait remarquer Salvatore Spina, directeur des ventes et des programmes chez ASE. «Ce projet nous a fait découvrir une nouvelle approche de la production d’électricité sur le marché de l’aérospatiale. Imaginer une entreprise comme ASE, une entreprise typique de la taille d’une PME, parmi les plus importantes et les plus connues pour ses capacités technologiques, suscite une grande fierté», déclare Fausto Cosentino, directeur général d’ASE. «Le projet va ouvrir de nouvelles portes et nous assistons déjà aux premiers retours du marché.»

Mots‑clés

9eGEN, ASE, 270 VDC, système haute tension, Racer, densité de puissance, générateur sans balais, hélicoptères composés, aéronautique, aérogire

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