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VoltAero Cassio, un projet français d’avion léger hybride
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Jean Botti et Didier Esteyne, les pères du programme d’avion électrique l’E-Fan enterré par Airbus, reviennent avec un projet d’avion hybride de quatre places et plus, avec lequel ils ambitionnent de titiller le Cirrus SR22 sur le marché des avions légers privés. Le premier vol du démonstrateur Cassio 1 est annoncé pour début 2019. Le concept innovateur de gestion de la double source d’énergie ouvre des perspectives. Et si la solution était là ?

29.10.2018

Le démonstrateur de l'avion hybride Cassio 1 de VoltAero sera équipé, à l’avant, de deux moteurs électriques indépendants qui assureront la traction en entrainant chacun une hélice tractrice. A l’arrière, il sera doté de trois moteurs électriques engrenés et couplés à un moteur thermique, l’ensemble entrainant une unique hélice propulsive. © VoltAero

Ils sont sans doute en France, ceux qui ont la plus grande expérience en matière d’aviation électrique. Jean Botti et Didier Esteyne ont fait leurs armes sur le Cricri électrique avant d’être aspirés avec leur E-Fan par Airbus. Et c’est peut-être cette expérience du 100% électrique qui les a faits basculer dans l’hybride au moment de rebondir après avoir été lâchés par le poids-lourd européen.

De la suite dans les idées

« Quand Airbus a décidé d’arrêter l’efan, je n’ai pas voulu laisser tomber ceux à qui j’avais fait des promesses », reconnaît Jean Botti. Il était alors directeur général délégué de l’innovation du groupe et il avait annoncé la création d’une unité de production à Pau d’une capacité de 200 avions par an. En septembre 2017, il a donc créé VoltAero avec la ferme intention de tenir ses promesses.

L’ingénieur et pilote d’essais Didier Esteyne, qui a la paternité de l’E-Fan, l’a officiellement rejoint en juin 2018. Début octobre 2018, les deux hommes qui s’entendent très bien, ont dévoilé leur projet, en présence du président de la région Nouvelle-Aquitaine, qui leur apporte un soutien matériel.

Les leçons du passé

Le lancement médiatique du Cassio, s’est fait dans le hangar de VoltAero, sur l’aérodrome de Royan. L’événement a été beaucoup moins gigantesque et retentissant que celui de l’E-Fan, organisé en avril 2014 par Airbus, à Bordeaux-Mérignac, en présence d’un ministre enflammé.

Depuis, ils ont tiré les leçons de cette aventure douloureuse qui leur a néanmoins permis d’acquérir des convictions, pas seulement sur le plan de la gestion médiatique d’un projet innovant, mais surtout sur le plan technologique.

De l’E-Fan électrique au Cassio hybride

Le démonstrateur du Cassio hybride devrait voler début 2019. © VoltAero

Jean Botti et Didier Esteyne misent désormais sur l’hybride pour tirer parti de la double source d’énergie. « Le décollage et l’atterrissage se feront en mode électrique, le moteur thermique tournant au ralenti afin de pouvoir prendre le relai en cas de panne de la motorisation électrique ou d’une batterie. Le thermique intervient dans ce cas pour la sécurité », explique Jean Botti. « En palier, le thermique recharge les batteries et permet la sustentation ».

Le Cassio est un avion de type « Push-Pull », autrement dit, « Propulsion-Traction ». Le démonstrateur Cassio 1 sera équipé, à l’avant, de deux moteurs électriques indépendants qui assureront la traction en entrainant chacun une hélice tractrice. A l’arrière, il sera doté de trois moteurs électriques engrenés et couplés à un moteur thermique, l’ensemble entrainant une hélice propulsive.

La gestion des sources de puissance

« A terme la gestion des différentes sources de puissance sera transparente pour le pilote », assure Didier Esteyne, qui, avec Jean Botti est détenteur d’un brevet. Esteyne qui fut en d’autres temps le pilote d’essais de l’E-Fan, sera évidemment celui aussi du Cassio 1. Toutefois, il ne sera pas seul à bord. « Je serai accompagné par un deuxième pilote d’essais dont la mission sera de monitorer l’instrumentation afin de vérifier les fonctions. Sur Cassio 1 nous allons créer les lois de commandes que nous implémenterons dans un FADEC », explique le pilote. « Cassio 2, le prototype sera équipé d’un module de puissance intégré ».

Une puissance electrique globale de 5 x 60 kW

En résumé, le démonstrateur du programme Cassio sera équipé de cinq moteurs électriques et d’un moteur thermique. Les moteurs électriques sont fournis par Rotec qui était également présent sur l’E-Fan. « Ce moteur développe une puissance de 60 kW pour une masse de 17 kg. Nous avons effectué avec l’E-Fan, une soixantaine d’heures de vol et 25 heures sur banc », rappelle Didier Esteyne qui précise que le Cassio 2, c’est-à-dire le prototype de Phase 2, sera doté d’une nouvelle génération de moteur électrique.

Le premier vol du démonstrateur Cassio 1 doit avoir lieu début 2019. © VoltAero

« Nous allons également travailler avec les batteries disponibles, tout en faisant un pari sur les progrès en la matière, notamment en termes de gain de masse et d’amélioration des performances énergétiques », ajoute Jean Botti. Pour l’heure le module de batteries et les assemblages sont réalisés par VoltAero à partir de cellules du type de celles de l’E-Fan. « Nous faisons l’intégration nous-même ».

Un moteur thermique automobile avec une puissance de 180KW

Quant au moteur thermique, il ne s’agit pas, comme on aurait pu s’y attendre d’un Rotax. Jean Botti et Didier Esteyne ont fait le choix, dans la phase de développement du projet, d’un moteur automobile, un Nissan V6, bloc alu relativement léger. « Nous n’avons pas besoin d’un moteur d’avion », tranche Botti. « Le moteur thermique n’est pas un moteur de propulsion. Il a vocation première de recharger les batteries. Les kW principaux sortiront de l’électrique ».

Le moteur Nissan V6 sera utilisé sur le démonstrateur Cassio 1. L’objectif de VoltAero est de développer un moteur thermique spécifique qui réponde précisément aux besoins. Ce projet est confié à Solution F qui était déjà partenaire du programme E-Fan.

La Structure : une cellule déjà certifiée

A l’évidence la clé de la réussite du projet Cassio est la mise au point du module de puissance capable de gérer automatiquement les différentes énergies. « Afin de nous focaliser sur ce module de puissance et de faire voler rapidement un avion, nous avons fait le choix d’une cellule existante » en ce qui concerne la structure.

Dans la pointe avant du Cessna « Push-Pull » sont logées une partie des batteries du démonstrateur du Cassio 1 hybride. © VoltAero

© VoltAero

Le seul « push-pull » construit en grand nombre a été le Cessna C337 Skymaster. « C’est la cellule structurelle qui répond le mieux à nos besoins, elle est solide et son domaine de vol est connu. Pour le démonstrateur, nous ne recherchons pas la performance. Notre objectif est la mise au point du système de gestion de l’énergie », insiste Jean Botti. VoltAero a en fait acquis deux cellules de Skymaster.

Un démonstrateur associé à un « Iron bird »

L’une ne volera jamais. C’est l’« Iron bird » sur lequel sont testées les options de montage. « Il nous sert à réaliser les essais de fonctionnalité », précise Didier Esteyne. La seconde cellule, sera le démonstrateur Cassio 1 qui « va pouvoir voler le plus rapidement possible, sans modifications majeures ». La cellule métallique est adaptée. Les modifications sont réalisées en composites par ACS, partenaire historique de Didier Esteyne et Jean Botti. C’est ACS, également implanté à Royan, qui a construit la cellule de l’E-Fan.

Le Skymaster de Cessna s’est révélé être le bon choix. La pointe avant a été modifiée. En lieu et place du moteur Continental d’origine ont été installées des batteries qui permettent de conserver le centrage dans la même plage. Les autres batteries ont été positionnées, dans l’aile, à la place des réservoirs de carburant. Les panneaux d’extrados démontables ont grandement facilité l’opération.

Le moteur thermique est alimenté par deux réservoirs de carburant d’un volume total de 120 litres logés dans chaque aile. Deux pylônes en composite ont été implantés, de part et d’autre de la cabine, sur le bord d’attaque de l’aile pour les deux moteurs électriques avant.

Premier vol en 2019

Le démonstrateur Cassio 1 qui doit voler en début 2019, ne préfigure en rien la cellule définitive de l’avion hybride. Associé à l’ « Iron bird », il a uniquement pour vocation première de mettre au point la distribution de la puissance électrique. Le prototype Cassio 2, sera un avion entièrement en composite, qui possèdera son propre design. Jean Botti et Didier Esteyne ont réuni au sein de VoltAero, une équipe de onze salariés à temps plein, dont la plupart ont travaillé sur l’eFan. La plupart sont d’ailleurs pilotes eux-mêmes.

Un avion hybride de grand tourisme

L’avion hybride Cassio qui est en train de prendre forme sur l’aéroport de Royan devrait avoir une autonomie de 3,5 heures de vol. Selon les versions, il pourrait emporter de 4 à 9 personnes dans une cabine non pressurisée. La vitesse de croisière visée est de 300 km/h. Voltaero prévoit qu’il faudra environ une heure de croisière pour recharger complètement les batteries utilisées pour le décollage et la montée.

Avec leur avion hybride, Jean Botti et Didier Esteyne visent le marché des monomoteurs de tourisme du type C172 et surtout SR22. Ils sont convaincus que leur avion silencieux fera rapidement la différence auprès des riverains et des exploitants d’aérodromes. Botti insiste également sur la sécurité que confère, selon lui, la redondance de la motorisation.

Comme pour l’E-Fan, il affiche de grandes ambitions. Son objectif est d’atteindre une production de 150 avions par an. Pour cela, il a besoin de 70 millions d’euros. Les livraisons pourraient débuter en faible volume en fin 2021-début 2022.

« J’avais le choix de ne pas revenir », reconnaît l’ancien directeur général délégué de l’innovation d’Airbus. « Nous avons commencé à créer une aéronautique électrique tricolore. Nous voulons la remettre dans la concurrence internationale ».

Gil Roy

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A propos de Gil Roy

chez Aerobuzz.fr
Gil Roy a fondé Aerobuzz.fr en 2009. Journaliste professionnel depuis 1981, son expertise dans les domaines de l’aviation générale, du transport aérien et des problématiques du développement durable l’amène à intervenir fréquemment dans diverses publications spécialisées et grand-public (Air & Cosmos, l’Express, Aviasport… ). Il est le rédacteur en chef d’Aerobuzz et l’auteur de 7 livres. Gil Roy a reçu le Prix littéraire de l'Aéro-Club de France. Il est titulaire de la Médaille de l'Aéronautique.

11 commentaires

  • Marc Pollin

    Le Cessna 337 est une vieille connaissance, ce genre de machine que l’on regrette de ne plus retrouver sur le catalogue Cessna. Rien que pour cela ce projet de réhabilitation hybride de cette belle machine devrait retenir notre attention. Mais, ce sera aux dires des concepteurs juste un démonstrateur. Soit, et que veut on démontrer ? Qu’un Cessna 337 peut voler avec un moteur thermique et x moteurs électriques (j’ai compris que le nombre des moteurs électriques ne correspond pas au nombre des hélices). Je pense que nos amis arriveront à prouver que cette malheureuse victime choisie parme le parc existant de push pull reprendra les airs dans cette nouvelle configuration. So, what ? Et quid de l’aeronef que ce C 337 modifié serait censé enfanter ? Je crains que ce projet comme d’autres du même acabit ne servira qu’à pomper des financements publics et ne débouchera sur rien de concret si ce n’est qu’a alimenter les gazettes locales. Quand à la science du vol hybride ou électrique j’attends que l’on m’expliqJe en quoi ce projet pourrait la faire progresser.

  • McManus

    Ce nouveau projet délirant n’est qu’une nouvelle pompe à subventions. Faut bien vivre… Techniquement, l’hybridation thermique/électrique n’a d’intérêt que sur un véhicule qui alterne de courtes séquences accélération – décélération et/ou freinage. Un avion hybride, c’est un non-sens technologique.

    • Christophe

      @MacManus,

      C’est un appareil révolutionnaire puisque un nouveau carburant sera expérimenté: »le gibolin »!
      Je partage la plupart des commentaires sur le finacement de ce nouveau projet, et sur sa finalité!
      Christophe

  • Jean-Mi

    L’idée de partir d’un Cessna 337 est néanmoins bonne. Ce que je verrai bien comme projet de développement hybride serait un C-337 qui garderait son moteur arrière thermique pur, et dont le moteur avant serait remplacé par un moteur hybride à tester et développer.
    La capacité d’emport de cet avion permettrai d’y mettre batteries et électronique + installation d’essais en vol classique (et encombrante !). Cela permettrait de faire des essais en condition réelles et en toute sécurité.
    Libre ensuite une fois le moteur hybride déverminé de construire un avion « fait pour ». Et de devenir vendeur de moteur hybride certifié à avionner !
    La, on change trop de choses à la fois pour que ce soit viable.
    Je partage l’avis sur la chasse à la subvention. J’était déjà très critique sur les choix technologiques du E-fan, je ne pars pas avec un bon à-prioris sur celui-là…

  • Fbs

    Un beau projet, emmené par des experts…..de la pêche à la subvention !. (Qui ont déjà un beau « succès » de 50M€ à leur actif si je comprend bien..)

    Entièrement d’accord avec les commentaires précédents

  • Carbet

    Bonjour à tous
    Les inconditionnels des solutions « modernes » à la Dubout n’ont pas bien vu , faute de formation technique , que les raisons de faire de l’hybride pour les voitures a pour seul intérêt de ne pas recracher de pollution en ville .
    Les avions volant « à la campagne » quel est le bénéfice à attendre de l’hybridation d’un avion ???

    En matière de masse il n’y a aucun bénéfice à en attendre avec tout le tintouin mis à bord : Batterie , génératrice , moteurs électriques et leurs contrôleurs , câblage .
    Tout cela transporté en brulant plus de carburant …….

    Une chose en général pas très bien comprise : Le rendement ! Qui est toujours des pertes dans ce cas .

    A la louche , pertes de la génératrice et du circuit de contrôle de charge des batteries 15% , pertes de la charge des batteries 10% , pertes de décharge des batteries 10% , pertes dans les contrôleurs des moteurs 5% …….. pertes dans les moteurs 10%

    On va s’arrêter là car on a déjà perdu en chaleur la moitié de l’énergie contenue dans le carburent utilisé ……. C’est idiot !

    Autant bruler ce carburant dans un moteur thermique pour avoir directement de la puissance à l’hélice avec le minimum de pertes .
    Surtout que l’on n’aura pas tout un lourd bazar « technique » très pénalisant en devis de masse et donc cher à transporter . Ne parlons pas de la distance franchissable !
    Salutations

    PS: J’oubliai ! Ce qui n’est pas à bord ne pèse rien et ne tombe pas en panne …….

  • André Bernet

    Je ne vois absolument aucun intérêt au niveau énergétique, l’hybride en aviation de transport n’a pour moi aucun sens (pour des usages spécifiques comme l’acro oui). Il est évident que l’entier de l’énergie viendra du pétrole, l’électrique pouvant tout au plus récupérer un poil d’énergie en cas de descente rapide (en avion une descente normale récupère déjà l’énergie disponible!) – qui sera de loin compensée par la masse supplémentaire à transporter pour le système électrique.
    Peut-être un petit poil à gagner niveau bruit au décollage et un peu en perfo de montée en début de vol mais ça s’arrête là, de nouveau compensé au niveau énergétique par une pénalisation de la masse supplémentaire pour tout le reste du vol.
    On pourrait imaginer gagner un peu financièrement sur le moteur thermique non certifié mais évidemment ce sera plus que compensé par la partie électrique… inutile.
    On peut imaginer le rendement du moteur thermique un peu meilleur que les « bon » vieux moteurs aviation, mais vraisemblablement compensée aussi, l’électrique à beau être bon mais il cause évidemment aussi ses pertes et les chiffres pour toute la chaîne génération-stockage-propulsion ne seront certainement pas grandioses.

    J’ai beau être ingénieur (c’est peut-être le problème…) mais faut qu’on m’explique.

    • Garfield

      « Peut-être un petit poil à gagner niveau bruit au décollage  »
      Même pas, avec le bruit de l’hélice propulsive, adieu le gain.

    • Jean-Mi

      Comment ça « non certifié » ?
      A terme, si le but est l’application pratique et non un démonstrateur technologique unique, il faudra bien que tout l’avion soit certifié, donc également tous ses composants.
      Moteur hybride : à certifier
      Moteur électrique seuls pour les ailes : à certifier
      Nouvelle géométrie de l’avion : à certifier (nouveau nez, nouvelle implantation des hélices, nouvelle implantation propulsion, modifications des performances)
      Nouvelle installation à bord de l’avion : à certifier (nouveau tableau de bord, nouvelle installation des réservoirs et des accus, nouvelle installation électronique de puissance)
      Etc…
      Bref, c’est un nouvel avion.
      Mais le Cessna 337 est un super avion. Il l’a démontré en faisant la guerre du Vietnam par exemple.
      Tiens, c’est pas tout jeune ça…

  • Serge JUGE BOULOGNE
    Serge JUGE BOULOGNE

    Le concept est prometteur car très souple. Il affranchit des problèmes d’autonomie du tout électrique qui ne vont pas être résolus de sitôt, tant que les piles à combustible ne seront pas optimisées.

  • gweber@laposte.net

    Enfin, on parle d’aviation électrique en ne perdant pas de vue la finalité de l’avion qui est de faire de la distance….
    Cela élimine pour longtemps la solution électrique pure, de mon point de vue, même s’il y a de la place pour l’amélioration des batteries.
    L’idée d’utiliser une cellule de push pull est excellente car elle évite un développement long et coûteux alors que l’essentiel est coûteux.
    Décoller silencieusement et faire de la distance en consommant du carburant fossile est un bon compromis.
    Longue vie à ce projet….

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