Un concept révolutionnaire d’avion de transport régional hybride-électrique optimisé
Dans un monde de plus en plus interconnecté, où les entreprises et les personnes sont géographiquement distantes, le transport aérien est vital pour les économies et la cohésion sociale. Toutefois, le secteur de l’aviation a un impact considérable sur l’environnement, essentiellement en raison du bruit et des émissions. Les émissions de CO2 de tous les vols au départ des aéroports de l’UE27 et de l’Association européenne de libre-échange ont augmenté de 34 % entre 2005 et 2019. L’aviation représente plus de 3 % des effets anthropiques sur le réchauffement climatique en raison de ses émissions de CO2 et de ses impacts non liés au CO2. Pour rester sur la voie des objectifs d’émissions nettes nulles d’ici 2050, des étapes technologiques radicales et des efforts de recherche continus sont nécessaires. La plupart des aéronefs continuent de voler avec des combustibles fossiles, faisant des carburants durables pour l’aviation un domaine clé de la recherche. Toutefois, des conceptions révolutionnaires visant à améliorer l’efficacité des moteurs et évoluant vers des aéronefs plus électriques et, à terme, entièrement électriques seront nécessaires à long terme pour se mettre sur la bonne voie. Le projet HECARRUS, financé par l’UE, a répondu à ce besoin essentiel en concevant un avion de transport régional de 19 passagers à propulsion hybride-électrique dont les émissions sont proches de zéro.
Simulations avancées et études numériques d’aéronefs à propulsion hybride-électrique
Les aéronefs électriques à batterie ne produisent pas d’émissions directes de gaz et de particules, ils sont moins bruyants, très efficaces, et leurs coûts d’exploitation et de maintenance sont potentiellement moins élevés. Selon Anestis Kalfas et Vasilis Gkoutzamanis, de l’Université Aristote de Thessalonique coordinatrice du projet, «seuls quelques premiers vols d’aéronefs électriques certifiés ont été effectués, limités à des aéronefs électriques à deux ou quatre places destinés principalement à la formation des pilotes. Pour l’heure, les technologies de batterie disponibles (densité énergétique et poids) limitent considérablement la taille des aéronefs et constituent le principal obstacle à l’avènement d’une aviation alimentée par batterie». HECARRUS entendait accélérer cette évolution en recourant à des simulations avancées et à des études numériques portant sur différentes configurations, architectures et solutions révolutionnaires associant les moteurs à turbine à gaz les plus efficaces à des générateurs d’électricité et à des technologies de batterie de pointe. Comme l’avance Vasilis Gkoutzamanis, «l’avenir est hybride. Non seulement hybride-électrique, mais hybride en général: par exemple, la recherche se concentre sur l’intégration de plusieurs types de propulseurs thermique et électrique pour fournir la poussée, plusieurs types de caractéristiques de combustion pour optimiser les émissions et plusieurs composants et caractéristiques de cellule à la pointe de la technologie». Parallèlement au développement du design conceptuel, la recherche fondamentale entendait identifier les mérites de l’hybridation dans la mobilité aérienne régionale ainsi que les défis scientifiques et techniques liés au déploiement de nouvelles architectures de propulsion.
Révolutionner l’aviation durable
Le couplage des différents composants d’un aéronef à propulsion électrique hybride est un défi, auquel HECARRUS s’est attaqué avec des résultats remarquables grâce à ses outils de conception et à ses simulations. «HECARRUS est parvenu à réaliser le design conceptuel d’un avion de transport régional de 19 passagers aux émissions quasi nulles basé sur une propulsion hybride-électrique. Il s’agissait notamment de concevoir, d’intégrer et d’optimiser les principaux composants de la configuration, à savoir la turbine à gaz, les systèmes d’alimentation électrique et de gestion thermique, ainsi que l’aéronef lui-même sur l’ensemble du profil de la mission», explique Vasilis Gkoutzamanis. Selon les analyses et la quantification des avantages potentiels, la configuration proposée par HECARRUS peut réduire les émissions de CO2, d’oxydes d’azote et de bruit de 19 avions de transport régional de passagers de l’ordre de 34,3 %, 30,5 % et 20,0 %, respectivement. «Nous avons montré tout le potentiel qu’un avion, même plus petit, peut avoir sur la durabilité de l’aviation et comment il peut devenir un modèle révolutionnaire pour les futures conceptions», conclut Anestis Kalfas. Les modèles développés dans le cadre du projet soutiendront cette entreprise. Grâce aux connaissances générées et aux chercheurs formés dans le cadre d’HECARRUS, le projet contribuera à remettre le secteur de l’aviation sur la voie d’un taux d’émissions proche de zéro d’ici à 2050.
Mots‑clés
HECARRUS, aéronef, aviation, propulsion hybride-électrique, batterie, avion de transport régional, turbine à gaz
