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Des moteurs d'avion plus efficaces pour réduire les coûts de fonctionnement et l'impact sur l'environnement

La combustion de carburant fait de l'industrie aéronautique l'un des émetteurs de gaz à effet de serre (principalement du CO2 et des NOX) qui connaissent la plus forte expansion. Pour réduire ces émissions, l'UE s'est engagée à collaborer avec l'industrie et le projet E-BREAK, financé par l'UE, a apporté sa contribution en améliorant l'efficacité du moteur.
Des moteurs d'avion plus efficaces pour réduire les coûts de fonctionnement et l'impact sur l'environnement
E-BREAK a mis au point des composants de moteurs d'avion plus évolués et légers pouvant résister à des températures et des pressions plus élevées. En plus d'optimiser le moteur pour diverses conditions de vol (dont le décollage, le vol de croisière et l'atterrissage) et conditions climatiques, E-BREAK a amélioré les performances des sous-systèmes internes comme les systèmes d'étanchéité ainsi que la précision, le poids et la capacité d'emport des moteurs.

De meilleurs sous-systèmes pour des moteurs plus robustes et une maintenance préventive

La tendance à des moteurs plus efficaces et plus fiables s'est traduite par des cœurs de moteur plus petits fonctionnant à des ratios de température et de pression plus élevés et exigeant moins de maintenance programmée. Comme de précédents projets ont été consacrés aux technologies de cœur de moteur, E-BREAK a été mis en place pour étudier l'évolution des sous-systèmes de moteur, qui doivent s'adapter aux nouvelles contraintes des technologies de cœur.

Comme l'explique le Dr Manuel Silva, coordinateur du projet E-BREAK, «Un moteur est similaire à un puzzle. Si vous améliorez une pièce, vous devez prendre en compte la façon dont ce changement affectera les autres pièces. Grâce à des systèmes de support conçus de manière générique, que nous appelons facilitateurs de technologie, vous pouvez faire fonctionner les pièces de concert, de façon efficace et homogène, pour un grand nombre de moteurs aéronautiques.»

Les systèmes de refroidissement à huile et à air destinés au contrôle de la température sont des exemples de facilitateurs de technologie. Si l'essentiel du volume d'air passant par l'admission est utilisé pour réaliser la poussée, l'avion utilise également de l'air pour empêcher une surchauffe de l'huile, qui pourrait endommager le moteur. L'équipe d'E-BREAK a mis au point des technologies d'étanchéité plus performantes pour les systèmes à huile et à air, afin d'améliorer les performances globales du moteur sous des pressions très élevées.

E-BREAK a également réalisé d'autres innovations essentielles. Par exemple, l'amélioration des revêtements abradables entre les composants du moteur qui frottent les uns contre les autres et ont donc tendance à se dégrader, comme le matériau entre l'extrémité des pales et leur carter. Le projet a également réalisé une avancée majeure pour réduire le poids du moteur en utilisant des pales de turbine réalisées avec un nouvel alliage intermétallique d'aluminure de titane. On considère cet alliage comme très prometteur, mais il est difficile à exploiter. Le projet a pu optimiser la conception et la fabrication des pales après avoir testé en vol les propriétés et les performances de l'alliage.

Une autre contribution importante d'E-BREAK est son système de surveillance de l'état, qui anticipe la détérioration des composants du moteur. Le système utilise des capteurs et des algorithmes avancés pour repérer l'emplacement d'un problème. Auparavant, l'emplacement exact des pannes restait souvent indéterminé et les ingénieurs remplaçaient plusieurs pièces par précaution. Le système d'E-BREAK réduit la durée d'immobilisation pour réparation des avions, ce qui se traduit par une diminution des coûts de maintenance et des pertes de revenus dues à des temps de vol réduits. Point important, ce système améliore également la sécurité générale grâce à une identification précise des problèmes.

Accomplir les objectifs

Le Conseil Consultatif pour la Recherche Aéronautique en Europe (ACARE) a défini l'objectif d'une réduction de 50 % des émissions de CO2 par passager au kilomètre, de 80 % des émissions de NOC, ainsi qu'une diminution de 15 à 20 % de la consommation spécifique de carburant (SGC), un indicateur du rendement en carburant du moteur.

Le projet E-BREAK s'inscrit dans une initiative plus large financée par l'UE et destinée à réduire les émissions en améliorant les moteurs d'avion, qui comprend les projets LEMCOTEC, NEWAC, DREAM et ENOVAL. Conjointement, ces projets réduiront de 21 à 32 % les émissions de CO2 par l'aviation, et les émissions de NOX seront réduites de 65 à 70 %, en fonction de la taille du moteur.

Comme le conclut le Dr Silva, «Les résultats d'E-BREAK sont essentiels pour qu'une nouvelle génération de sous-systèmes de moteur réponde aux contraintes plus rigoureuses imposées par les futurs moteurs en termes de température, de pression et de masse, une nécessité pour réaliser les objectifs de l'ACARE. Grâce à ces efforts, l'industrie aéronautique et ses usagers peuvent s'attendre à des voyages aériens plus efficaces, fiables, sûrs et respectueux de la planète.

Mots-clés

E-BREAK, maintenance prédictive, technologies de cœur de moteur, facilitateurs de technologie, système de refroidissement à huile et à air, revêtements abradables, aluminure de titane, alliage intermétallique