Des moteurs innovants pour une aviation plus respectueuse de l’environnement
Si l’industrie aéronautique est essentielle à l’économie européenne, elle est aussi un important émetteur de gaz à effet de serre. «Nous rejetons tout simplement trop de CO2 dans l’atmosphère», explique David Powell, coordinateur du projet ROTATOR et rattaché à Magnomatics, au Royaume-Uni. «L’industrie aéronautique le sait. La situation actuelle de taxation zéro sur le carburant d’aviation et d’exonération de la tarification des émissions est susceptible de changer, ce qui constitue une incitation considérable à investir dans des technologies permettant d’économiser du carburant.»
Technologie de soufflante non carénée
L’un des principaux défis consiste à identifier des méthodes rentables, sûres et fiables qui permettront de réduire efficacement les émissions de l’aviation. La technologie des soufflantes non carénées constitue une solution potentielle qui suscite un intérêt croissant. Caractérisées par deux jeux de pales sans capot de moteur externe, les architectures non carénées sont conçues pour augmenter efficacement la propulsion, réduisant ainsi la consommation de carburant et les émissions. «Si nous parvenons à réduire les taux de consommation de carburant de 20 %, cela changera la donne pour l’industrie», ajoute David Powell. Le projet ROTATOR, financé par l’UE, visait à faire progresser cette technologie en remplaçant les systèmes hydrauliques par un dispositif de contrôle magnétique électromécanique, conformément à la volonté d’électrification accrue des aéronefs. Dans les soufflantes non carénées, le réglage constant et précis de l’angle des pales est important pour maximiser les économies de carburant. Cet angle est traditionnellement contrôlé à l’aide de systèmes hydrauliques qui nécessitent un entretien important pour éviter les fuites de liquide et peuvent être confrontés à différents problèmes techniques.
Remplacement du contrôle hydraulique par un contrôle électromécanique
Pour démontrer la faisabilité d’une solution électromécanique, le projet a réuni une série d’experts du monde universitaire et de l’industrie. Ensemble, ils ont travaillé à la mise au point de moteurs à engrenages magnétiques tolérants aux pannes, de composants électroniques en carbure de silicium à haute température, de dispositifs électromagnétiques de transfert d’énergie par rotation et de composants légers. «Dès le départ, l’une des difficultés a été de déterminer comment ces composants électroniques fonctionneraient dans un environnement aussi difficile», explique David Powell. «Une soufflante non carénée tourne à plus de 1 000 tours/minute et fonctionne à des températures élevées. Imaginez que vous mettiez des appareils électroniques dans une machine à laver en marche à haute température.» Un autre défi a consisté à développer des composants magnétiques, mécaniques et électroniques d’une taille appropriée pour s’intégrer dans le moteur. L’équipe a utilisé des outils de simulation pour comprendre comment le système fonctionnerait et quels matériaux pourraient le mieux résister à l’environnement.
Réaliser d’importantes économies de carburant
L’une des principales réussites, selon David Powell, a été la mise au point et la construction d’un mécanisme de contrôle du tangage à l’échelle réelle. Ce système a été testé au siège de Magnomatics à Sheffield, démontrant ainsi sa faisabilité. «Nous n’avons dépassé la masse cible que de 15 %, ce qui est très satisfaisant», ajoute David Powell. «Le système a été en mesure de répondre aux exigences que nous avions fixées, telles que la précision de la position de la pale et le temps nécessaire pour atteindre une position spécifiée. Nous sommes convaincus que nous pourrons atteindre notre objectif de masse.» Au sein du système dans son ensemble, un certain nombre de technologies individuelles ont également été améliorées avec succès. Il s’agit notamment de travaux sur des dispositifs électromagnétiques de transfert de puissance rotative, des composants hybrides en carbone et en métal, et un moteur à engrenage magnétique à deux canaux. «L’avantage est que si l’un des canaux est défectueux, nous pouvons continuer à fonctionner comme si de rien n’était», note David Powell. Le chercheur estime que le projet a surtout montré comment le remplacement de l’hydraulique par un actionnement électromécanique peut faire de la technologie des soufflantes non carénées une option intéressante pour réaliser d’importantes économies de carburant. «Nous espérons que ces travaux permettront de déployer rapidement et en toute sécurité la technologie des soufflantes non carénées et, en fin de compte, d’économiser des millions de tonnes de CO2 dans le cadre de la lutte contre le changement climatique», ajoute-t-il.
Mots‑clés
ROTATOR, moteur, aviation, électromécanique, émissions, rotor, CO2
