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Premier vol d’un aéronef à moteur électrique supraconducteur

Un Yak-40, équipé d’un moteur électrique supraconducteur, a volé fin juillet 2021.

13.08.2021

Développé de manière très discrète, ce démonstrateur a été présenté pour la première fois au salon MAKS 2021 de Joukovski. ©Yakovlev

Le démonstrateur qui a volé a été développé par l’avionneur russe Yakovlev, en collaboration avec l’Institut Central de Motorisation Aéronautique (CIAM). Equipé d’une motorisation électrique supraconducteur de 500kW (670 ch), cette technologie entraînait une hélice montée sur le nez de l'appareil. Pour ce vol, un Yak-40LL a donc été choisi et modifié pour porter cette technologie novatrice. Un moteur électrique supraconducteur présente l'intérêt de ne comporter aucune résistance électrique. Ceci limite ainsi, de manière importante, les pertes électriques  en comparaison à...

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49 commentaires

  • Fbs

    Pas si bête…

    Bon, le générateur à gaz, c’est pour tester le prototype, et on sait aussi que l’électricité ne viendra pas d’une batterie. Par contre elle peut venir d’une pile à combustible et pour un avion, il est bien plus pratique d’embarquer l’hydrogène sous forme liquide que gazeuse (a 700 bars, les réservoirs pèsent bien trop lourd). Donc si on a de l’hydrogène liquide à bord, autant l’utiliser pour rendre le moteur supraconducteur. Ça fait toujours 5% de rendement en plus, ça permet d’alléger le moteur (pas besoin d’avoir des fils de diamètre pas possible pour passer les centaines d’ampères dans les bobinages), et en plus, il faut bien réchauffer un peu cet hydrogène avant de l’envoyer dans la pile à combustible

    Bref, on sent que ça travaille sérieusement, pas seulement pour chasser la subvention

    D’ailleurs les russes ont déjà fait voler le tupolev 155 à l’hydrogène liquide il y a déjà 20/30 ans, donc ont une petite idée de ce qu’il faut faire pour ça..

    Je suis le premier à brocarder les concepts fumeux d’avions électriques (non, on n’aura pas de batterie miracle dans les prochaines années !) , mais la, ça va dans le sens de quelque chose de possible…

  • Le Nul

    Œuvrons pour que la technologie et les recherches soient utilisées pour sauvé cette planète qui en a un grand besoin .
    je suis un fanatique de technique , mais je suis réellement très triste de voir ce que nous faisons de notre environnement , les techniques de l’aviation devraient nous permettre d’améliorer notre façon de vivre

    • Mathieu

      Le mondes disent toujours sauvé la planète, mais elle va survivre très facilement à peut importe ce que on lui fait, l’humanité et la civilisationtel qu’on la connaît par contre, c’est moins sur

  • Le nul

    Messieurs, Mesdames bonjour
    Ce que je vois dans tous ces commentaires ce sont des gens qui ont un égo démesuré qui pensent tout savoir .je sais une chose ,si tout les concepteurs pouvait participer à l’élaboration de systèmes complexes ensembles et ouvertement les progrès seraient fabuleux , Messieurs, Mesdames les ingénieux et ingénieuses merci de travailler ensemble dans la joie et l’entente

  • Pector

    Si les Russes sont si doués, pourquoi ont ils des réseaux de renseignements si importants.
    Ils ont surtout un gros réseau de com à la gloire du tsar poutine

  • stanloc

    Pour les inquiets à propos du transport de cryostats associés au fonctionnement d’électroaimants supraconducteurs, je les renvois à une réalité au Japon c’est le train MAGLEV.

  • Patrick

    L’auteur de cet article c’est trompé, la supraconductivité n’est pas encore au point ,et pour encore de nombreuses années !

    • stanloc

      Votre affirmation est grotesque car il est ridicule de nier la réalité quotidienne. Ce n’est pas parce que vous n’en voyez pas dans votre entourage que cela n’existe pas. Des supraconducteurs de grande longueur à la température ambiante n’existe peut-être pas encore mais des chercheurs y travaillent.

    • Medbuz

      Le supraconducteur à température ambiante n’existe pas, pas encore, par contre plusieurs record de température de supraconductivité ont été explosé ces dernières années, pour info un avion qui vole à très haute altitude vol dans un air ambiant à – 60 degrés voir plus bas, ce qui pourrait finalement avec très peu d’énergie stocker dans l’avion le faire arriver à ces altitudes, et donc avec ces altitude là, ne plus avoir besoin d’énergie pour maintenir une température basse pour le fonctionnement du supraconducteur.
      CQFD

    • nietseb

      Vous allez devoir renoncer aux IRM les plus performants vu que les applications de la supraconductivité du quotidien n’existent pas dans votre monde. Et vous pouvez également oublier certains des systèmes de capture d’images sur nos satellites. Enfin, ne prenez pas le train MAGLEV car cela doit nécessairement être une arnaque. Mais vous pouvez aussi vous renseigner sur ces trois technologies exploitant la supraconductivité et apprendre plein de choses intéressantes au passage.

  • Max

    Supraconductivité veut dire aussi froid extrême pour que les propriétés quantiques face de la matière un conducteur.
    Refroidissement à l’azote liquide par exemple de la céramique en fait un conducteur électromagnétique.

  • Thierry

    Le vrai problème pour l’avion tout électrique est comme pour la voiture, la batterie.
    Il y a 5 ans j’aurais dit que ça ne marchera jamais, mais quand on voit les progrès avec les batteries solides, ou encore plus récent, à graphène, je me dis que dans les prochaines années on risque de ne rien voir venir si on n’anticipe pas aujourd’hui …

  • sydney

    il n’y aura jamais d’avion électrique sauf le jour où il sera possible d’envoyer le courant sous forme d’onde depuis une station au sol.

    • Sydney, verifier vos prévisions 😉
      Il y’a deja des avions electrique , des 2 places volant 1h homologues dans plusieurs pays, et des transporteur de passager et fret a venir
      https://www.google.com/amp/s/techcrunch.com/2021/08/12/pyka-shows-off-its-new-electric-passenger-plane-the-p3/amp/

      Votre remarque ressemble a celles qu’on lisait en 2012 sur les voitures elwctriques au moment où Tesla a commencé

    • Melos95

      Il y a 150 ans, des « experts » disaient bien qu’un plus lourd que l’air ne pourrait jamais voler…

    • Wilray

      Réveille toi de ton sommeil.ily 30ans je pensais pas voir la télévision sur un portable .

    • Durth

      Pour info l’énergie transférée par onde existe, laser, ou micro ondes, si je me souviens bien on l’a utilisé la première fois pour alimenter un village dans une vallée perdue en Réunion me semble t il

      • Jean-Mi

        Cela existe, mais pour de très faibles puissances, incompatible de la propulsion d’un avion. De plus, il faudrait suivre cet avion qui vole vite, se rapproche, puis s’éloigne, des différents relais de puissance, comme on passe d’un émetteur radio au suivant. Mais en transférant de la puissance…
        Il faut aussi savoir à quoi ressemble l’émetteur de puissance, et surtout son récepteur (taille, masse, orientable ? antenne ?).
        Et balancer un laser de puissance dans l’espace aérien, c’est bien (longue portée, focalisation), mais que se passe t’il quand un oiseau ou un autre avion traverse ce faisceau laser puissant ?
        A première vue, cela me semble mal barré pour de l’aéronautique.
        C’est un peu comme le solaire : ça marche, mais pour de faible puissances uniquement, avec une quantité de matériel embarqué énorme (panneaux solaires, convertisseurs, accus tampons, câbles de puissance) qui empiète sur la charge utile, voire l’annule. Ça marche pour de l’expérimentation ou des records sans charge utile, mais pas pour de la propulsion directe « pratique » de la vie de tous les jours. Voir par exemple Eraole ou solar impulse. Deux avions qui volent avec une autonomie quasi infinie, mais très lentement, avec un gros impact de la météo sur leur vol, sans charge utile autre que le seul pilote à bord.

    • Fethi

      Tous est possible

  • Patrick Le Roux

    Je ne crois pas trop au supraconducteur haute température, et ingénieur en aéronautique mais ayant fait carrière dans l’imagerie IRM (principale utilisatrice en volume de l’hélium liquide) je ne crois pas trop non plus à son utilisation dans un avion (dewar trop lourd trop haute pression).
    Alors peut être l’idée est d’utiliser l’Hydrogène liquide que de toute façon on prevoit d’emporter pour alimenter la pile à combustible. I’H2 est à -253°C sous une atmosphère lis-je comparé au -269°C de l’He. Je ne suis pas spécialiste des matériaux supra mais peut être ont-ils trouve un alliage supraconducteur à cette température, en tout cas je sais que plus la température est basse et plus on a de facilités à faire un supra?
    Dommage moi aussi je regrette de ne pas avoir fait Russe au lycée.

  • Jean Paul Delevoye

    Un moteur électrique étant efficace à 90%, on voit mal la révolution de la supraconduction dans le moteur. Surtout si ça rajoute comme c’est probablement le cas masse, complexité et réduction de la durée de vie. Mais, toute recherche est bonne à prendre.

    • Frva

      Complètement d’accord,
      On ne compte plus les annonces de ce genre, qui disparaissent aussi vite qu’elles ont apparu.

    • Patrick Le Roux

      Oui mais plus il est efficace et plus il doit avoir de cuivre, et le cuivre c’est pas mal lourd. Or les dewars c’est lourd. Oui mais si du coup le gain du poids du moteur compense le dewar, plus pb. Eh?

    • Les moteurs électriques utilisés sur les avions ont un rendement dépassant parfois 95%. Il ne faut pas regarder les quelques % gagnés mais la réduction drastique des pertes thermiques. 5% de 500kW, c’est 25kW de pertes qu’il n’est plus nécessaire d’évacuer (masse du système, traînée de l’échangeur).

      Le moteur n’est probablement que partiellement supraconducteur : juste le stator. C’est l’état de l’art actuel.

      • Thivolle Jean -Louis

        C’est l’état de l’art actuel : Les moteurs utilisés sont de type brushless ; c’est-à-dire que le rotor est un gros (très gros) aimant permanent (bonjour les terres rares) et ne chauffe pas. Seul le bobinage (triphasé) du stator est le siège de pertes cuivre et magnétiques (environ 5% de la puissance du moteur). Ce qui fait malgré tout pas mal de calories à évacuer. En croisière pas de problème ; la température ambiante est de −55 à −60 °C. Mais, en basse altitude et en montée, il faudra refroidir si l’on utilise une pile à combustible qui utilise de l’hydrogène liquide, il est alors possible d’utiliser le réchauffement de l’H2, en le faisant circuler dans les conducteurs creux du stator.

    • nietseb

      Un des apport c’est la possibilité de faire compact et donc plus puissant. L’évacuation de la chaleur générée dans les gros moteurs électriques utilisés sur de longues périodes est un vrai problème de conception. NB : je vous indique cela en connaissance de cette discipline et pas d’après une vague idée.

      • stanloc

        Bien sûr que c’est un gros problème que de refroidir les équipements électriques de traction . N’importe qui peut s’en convaincre en s’approchant d’un train qui rentre en gare, au bruit des ventilateurs et au flux d’air chaud qui sort de la motrice. Il y a longtemps (20-25 ans) un de mes collègues de travail était penché sur un gros problème qui touchait les TGV depuis leur naissance. On a fait vite pour les mettre au point et dans ce sens , pour évacuer les calories, on a fait circuler du Fréon liquide autour des cartes électroniques auprès desquelles il y avait des tensions très élevées. Laver les soudures des cartes électroniques avec du fréon chaud se faisait à longueur de journée dans les usines de fabrication. Mais les composants n’avaient pas été conçus pour y demeurer en permanence. Aussi des particules de peinture et autres se détachaient et avec la HT ça flashait régulièrement.

    • YomemoY

      C’est parce-que certains ont osé se jeter et s’écraser avec des ailes que nous voulons aujourd’hui.
      Ce n’est pas celui qui sait qui crée mais celui qui poursuit sans trêve.
      Sans trêve se condense en rêve.

      L’objectif de la supraconductivité est la réduction du poids l’augmentation de la fiabilité en diminuant les contraintes, la transformation du handicap de l’altitude en opportunité.

      Les obstacles identifiés sont dans les mains de ceux qui ne lâchent pas

  • Gèrard Gelay

    J’ai découvert les conducteurs supraconducteur dans les années 80 au Salon Inova !!
    Il me semble qu’il fallait des températures très basses pour que ces alliages deviennent supra conducteurs
    Mais on parlait déjà d’alliage pouvant permettre l’enfouissement des lignes à très hautes tensions d’EDF !!
    Et sous quelques mètres de terre, il y aurait une température constante de 14 degrés et il me semble que ERDF n’y ait pas passé !!
    Pas le Russe en première Langue ! Quelle serait la température de service de ces conducteurs ?

  • Qarfa

    C’est top secret….

  • Pierrot

    Les Russes ne seraient-ils pas entrain de nous ringardiser ?

    • Pilotaillon, recrue deuxième classe

      Comme le Cocordsky ou Bourane, ou…, ou le vaccin omniscient, ou… ?
      Ou achètent des réacteurs occidentaux
      Un peu désolé de faire cette remarque car la Russie compte de belles équipes, vaillantes et inspirées, mais qui finissent dans les camp de « réflexions approfondies » lorsque certains chercheurs cherchent a en savoir davantage sur la liberté de pensée locale.
      Alors souvent « l’Etat » le plus communiquant n’est pas forcément le plus prolifique, mais celui qui doit sauver les apparences.
      A propos, on n’a pas vu passer de Beriev 200 sur la Kabylie rongée par les feux ? Mystère… Je ne parle pas des zones de permafrost, qui elles aussi ont brûlé, mais étonnamment personne n’en a parlé.
      Heureusement, on dispose d’images satellites.
      Bref, je passe.

    • Qarfa

      C’est sur et certain…. Mr….

  • Joel

    Ca c’est de la vraie innovation. On ne serait pas un peu à la ramasse à l’Ouest ?

    • Jean Louis Chollet

      Bravo Joël !
      A l’Ouest, on fait surtout beaucoup de com’ et d’annonces financières mirobolantes…
      Reprises avec gourmandise par la presse.

  • Jean-Pierre BOURGEOIS

    On demande à voir le détail technique ..

    • Adrien31

      Toujours ce mépris pour les Russes, qui pourtant mettent le paquet depuis 20 ans, sous l’impulsion Poutine). Surtout que, ils ont toujours fait d’excellents avions et ont le choix des constructeurs (saine concurrence en recherches et développement, choix pour l’Etat, diversités des programmes) choses que l’on a plus en France.

    • Jean-Mi

      Il n’y a pas de mépris. Moi aussi j’aimerais avoir plus de détails techniques sur ce moteur d’une technologie inconnue.
      Par temps très froid comme sur la photo ça peut être pas mal, mais par temps chaud…
      Les russes sont intéressants. Ils travaillent dans leur coin et montrent un truc quand ça marche ! Là, c’est pas de la com’, c’est une démonstration publique…

  • Horst MUSCHAK

    Compléments d’informations sur le lien suivant :
    https://ria.ru/20210724/maks-2021-1742721069.html

    • J.P. QUINET

      Ce lien, que Google semble avoir assez bien traduit, présente un schéma très vague de l’équipement dont voici l’extrait le plus précis :
      Pour les essais en vol, l’un des trois moteurs Yak-40, situés dans la partie arrière, a été remplacé par un turbomoteur à turbine à gaz avec un générateur électrique développé par le Central Institute of Aviation Motors. PI. Baranova (qui fait partie du Centre de recherche « Institut nommé d’après NE Zhukovsky ») avec l’ Université technique d’aviation d’Ufa . Et dans le « nez » du laboratoire volant, un moteur électrique est installé qui utilise l’effet de la supraconductivité à haute température et un système cryogénique, qui a été développé par ZAO « SuperOx » sur ordre du Fonds de recherche avancée.
      Comme on peut le constater il y encore du boulot pour optimiser le rendement d’une telle installation.

      • Jean Paul Delevoye

        Surtout que haute température avec un système cryogénique en supraconduction, ça veut dire quelques dizaines de degrés kelvin, soit dans les -200 degrés celcius ou moins.

        En supraconduction, le froid c’est 0 kelvin. Le chaud c’est 50 kelvin.

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