Un système d’ouverture de ventilation passive pour moteurs d’avion
L’aviation cherchant à réduire son empreinte carbone, les moteurs d’avion font l’objet d’un nouvel examen. Si les dernières conceptions de moteurs constituent un changement radical en termes d’efficacité, elles posent de nouveaux défis en matière de gestion thermique. «Les systèmes de propulsion de nouvelle génération devenant de plus en plus performants, il devient crucial d’optimiser la ventilation du compartiment central du moteur», explique Nicolas Baillot d’Etivaux, responsable de la modélisation des systèmes et des données chez EPSYL-ALCEN. Avec le soutien du projet PALOMA financé par l’UE, EPSYL-ALCEN, Nimesis, Akkodis et Atherm, s’efforcent d’atteindre cet objectif. «Notre objectif est d’optimiser la ventilation du moteur afin d’améliorer le refroidissement du compartiment central en fonction de sa température», ajoute Nicolas Baillot d’Etivaux, qui a été le coordinateur du projet.
Remplacer l’électronique par un alliage à mémoire de forme
La ventilation du compartiment central de la plupart des avions est dimensionnée pour éviter la concentration de vapeurs inflammables. Elle est également conçue pour assurer un refroidissement suffisant des différents composants pendant les phases les plus critiques d’un vol. «Les systèmes de ventilation standard ne sont pas optimisés pour les phases de vol les moins critiques, telles que la croisière, qui représentent la plus grande partie du temps de vol et entraînent une consommation inutile de carburant», explique Nicolas Baillot d’Etivaux. Pour améliorer cette situation, le projet a conçu un système de ventilation adaptatif qui peut ajuster le refroidissement du compartiment central en fonction, non pas de la phase de vol, mais de la température réelle. Plutôt que s’appuyer sur l’électronique, la solution utilise la chaleur dégagée par le moteur pour déclencher l’ouverture du volet. Un caloduc transporte ensuite la chaleur recueillie vers un alliage à mémoire de forme placé à l’avant du compartiment. Lorsque l’alliage est chauffé, il change de forme, ce qui active le mécanisme d’ouverture et permet à l’air plus frais de pénétrer dans le compartiment.
Tester, ajuster, répéter
Sur le papier, la solution est révolutionnaire. La question est de savoir si elle fonctionne. Pour le savoir, le projet PALOMA, qui a reçu le soutien de l’entreprise commune Clean Sky 2, l’a mis à l’épreuve. À l’aide d’un banc d’essai, les chercheurs ont mené une étude approfondie sur un prototype de système de ventilation adaptatif, un processus qui leur a permis d’identifier et de résoudre divers problèmes. Outre quelques problèmes mécaniques, ils ont été confrontés au défi inattendu de comprendre comment exploiter les données générées par le dispositif. Il leur a fallu modifier le banc d’essai, adapter le modèle numérique et calibrer les méthodes algorithmiques. «Notre équipe s’est montrée très réactive et a pu résoudre rapidement ce problème, ce qui nous a permis de réaliser des tests intéressants sur l’efficacité de l’appareil en conditions opérationnelles», explique Nicolas Baillot d’Etivaux.
La ventilation adaptative est presque prête à prendre son envol
Malgré ces difficultés initiales, la voie à suivre pour concevoir un système totalement passif de ventilation des réacteurs est plus claire que jamais. Ainsi, grâce au banc d’essai de pointe du projet, les chercheurs ont acquis une meilleure compréhension de la complexité physique liée au couplage de l’alliage à mémoire de forme et des caloducs. Selon Nicolas Baillot d’Etivaux, en connaissant les limites d’un tel système, les chercheurs peuvent utiliser le modèle numérique pour améliorer la conception, en diminuant les frictions, et améliorer le prototype en vue d’essais ultérieurs. «Il reste certes encore beaucoup de travail à accomplir, mais grâce au projet PALOMA, notre système de ventilation adaptative est sur le point de décoller», conclut-il.
Mots‑clés
PALOMA, moteurs d’avion, systèmes de ventilation, aviation, alliage à mémoire de forme, Clean Sky 2
