Le Drone Mermoz propulsé à l’hydrogène vole

Un démonstrateur de drone électrique à hydrogène, développé par l’ISAE-Supaero en partenariat avec H3 Dynamics, a effectué fin janvier 2023 son premier vol d’essai dans le cadre du projet « Drone Mermoz » initié en 2018. Ce projet ouvre la voie au « Défi Mermoz », piloté par l’ISAE-Supaero et Delair, qui ambitionne de réaliser, à l’horizon 2025, une traversée de l’Atlantique sud par drone sans émission de CO2 sur la route historique de l’Aéropostale. 

Traverser l’Atlantique Sud sur la ligne mythique de l’Aéropostale reliant Dakar (Sénégal) à Natal (Brésil), avec un drone électrique léger, en totale autonomie et sans émettre de CO2, c’est la première mondiale que le « Défi Mermoz », piloté par l’ISAE-Supaero et Delair, s’est fixé comme objectif à l’horizon 2025. L’objectif de cet exploit est de démontrer la faisabilité et la fiabilité d’un aéronef bio-inspiré, autonome, propulsé électriquement par un ensemble énergétique alliant pile à combustible et panneau photovoltaïque, capable de voler sur de très grandes distances et suffisamment léger pour entrer dans la catégorie de certification française des vols hors vue. 

Le projet « Drone Mermoz » qui ouvre la voie au Défi Mermoz a été initié en 2018 par une équipe de chercheurs de l’ISAE-Supaero dirigée par le professeur Jean-Marc Moschetta, et par l’équipe française d’H3 Dynamics, leader mondial des systèmes propulsifs hydrogène-électrique aéroportés. Le projet visait à concevoir et fabriquer un démonstrateur de drone électrique léger de très longue portée théoriquement suffisante pour traverser l’Atlantique, basé sur une chaîne hydrogène, à documenter les verrous technologiques, et à développer une modélisation numérique de la chaîne à hydrogène (du réservoir jusqu’à la pile à hydrogène), qui pourra être appliquée dans le cadre de futurs développements d’aéronefs utilisant le même vecteur d’énergie. 

“Le Défi Mermoz repose sur des technologies de rupture, qui s’inscrivent dans la feuille de route vers une aviation décarbonée. Avec ce projet précurseur « Drone Mermoz », nous réalisons un travail académique important sur la chaîne hydrogène”, explique Jean-Marc Moschetta. “Nous ambitionnons de faire valider les modèles développés lors de cette phase pour qu’ils puissent être utilisés pour des avions de plus grande échelle. Ces travaux nous permettent par ailleurs d’enrichir les enseignements dispensés à nos étudiants et de les préparer aux technologies de rupture destinées à l’aviation décarbonée ». 

Le 20 janvier 2023, le premier démonstrateur « Drone Mermoz » embarquant de l’hydrogène gazeux a effectué avec succès son premier vol radiocommandé sur la piste du club d’aéromodélisme de Muret en région toulousaine (31). Le démonstrateur, de 4 mètres d’envergure, présente un design inspiré des albatros qui exploitent les turbulences atmosphériques pour voler très longtemps en limitant leurs efforts. La prochaine étape est la réalisation d’essais en vol de longue durée (plusieurs heures) en mode autonome (non piloté). 

Courant 2023, l’ISAE-Supaero développera une version de drone à hydrogène liquide. « Stocker l’hydrogène sous forme liquide permet en effet de tripler la quantité d’hydrogène embarquée pour le même volume, ce qui permet de multiplier d’autant la distance franchissable« , explique l’équipe du projet « Drone Mermoz« . « Le passage du gaz au liquide soulève toutefois un certain nombre de défis techniques : l’enjeu est de maîtriser le stockage et le contrôle thermique du fluide à bord, et d’optimiser les flux d’énergie disponibles (solaire, hydrogène, aérologique), tout en maintenant un haut niveau de fiabilité et de performances aéropropulsives. » Cette nouvelle phase de développement se clôturera avec des essais en vol qui se dérouleront début 2024. 

Dans le cadre du projet « Drone Mermoz », l’ISAE-Supaero s’est chargé de la conception aérodynamique et propulsive des démonstrateurs, de la modélisation énergétique de la chaîne à hydrogène et a conduit la phase d’essai en soufflerie sur son campus. H3 Dynamics a de son côté contribué à financer la fabrication des deux démonstrateurs, fourni le système pile à hydrogène et apporté son expertise associée à l’intégration, l’usage et la sécurité de l’hydrogène à bord d’un aéronef. 

• Le projet « Drone Mermoz » a réuni de nombreux acteurs autour de l’ISAE-Supaero et d’H3 Dynamics : H2PULSE, le laboratoire Laplace, le Lycée Nogaro, l’Ecole Nationale de la Météorologie (Météo-France), l’ENAC, le LAAS-CNRS, et le club aéromodélisme Eole Muret.  Le projet a été cofinancé par la Région Occitanie et le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER), et H3 Dynamics en tant que partenaire industriel. Il a bénéficié du soutien de la Fondation ISAE-Supaero.

Nous reviendrons, en direct, sur ce premier vol d’un drone à hydrogène, mardi 14 février 2023, à partir de 12 h, dans l’émission JumpSeat d’Aerobuzz.fr. Cliquez ici pour être prévenu du démarrage de l’émission (en activant la notification en cliquant sur la 🔔)