L'E-Fan X préfigure peut-être un futur avion hybride fabriqué à Toulouse. © Airbus
Le premier vol du quadrimoteur Avro RJ100 hybridé est repoussé à 2021 mais des essais avancent simultanément sur le circuit électrique, les batteries, le refroidissement et l’aérodynamique.
La route est longue vers l’avion à propulsion hybride. Alors qu’il ne s’agit que d’un démonstrateur, l’E-Fan X d’Airbus et Rolls-Royce souffre déjà d’un retard. Son vol inaugural est maintenant annoncé « d’ici à la fin de 2021 » au lieu de 2020.
Les grands constructeurs d’avions de ligne sont-ils à la traîne, si l’on se réfère au domaine de l’aviation légère ? Ainsi, l’Alpha Electro du constructeur slovène Pipistrel, un biplace entièrement électrique, est déjà en service. Il a même fait partie des présentations en vol au salon du Bourget.
Mais l’E-Fan X relève d’une autre ambition. La puissance requise est d’un ordre de grandeur compatible avec l’aviation régionale. La cellule du démonstrateur est celle d’un avion capable de transporter une centaine de passagers.
Or, en matière d’électricité, tout se complique quand on parle de forte puissance et de haute tension.
Ainsi, les tests sur le réseau électrique – 3000 V – ont été parmi les premiers programmés et cette évaluation s’est terminée dès septembre 2018. A ce niveau de tension, prévenir les courts-circuits est un défi, souligne Grazia Vittadini, directrice technique d’Airbus. Le réseau relie le générateur d’électricité, les batteries et le moteur électrique. Les essais ont porté sur divers câbles et concepts d’installation.
Dans un avion à motorisation hybride, la cellule et le système propulsif sont très intégrés. © Airbus
C’est le turboréacteur Honeywell LF507 numéro trois (intérieur droit) de l’Avro RJ100 qui sera remplacé par un dispositif hybride en série. Un turbopropulseur AE2100 – comme ceux du Saab 2000 – sera adapté et connecté à un alternateur. L’ensemble constituera le générateur d’électricité.
Celui-ci alimentera le moteur électrique soit directement, soit via les batteries.
Ces dernières seront installées sous le plancher, tandis que le générateur sera situé à l’arrière du fuselage. Les puissances respectives du générateur et du moteur seront de 2,5 MW et 2 MW. Le moteur fera tourner une soufflante d’AE3007, un turboréacteur Rolls-Royce utilisé sur l’Embraer ERJ 145.
La turbomachine tournera à un régime constant et optimal. Si elle était utilisée dans un cadre conventionnel, elle serait utilisée la plupart du temps à un régime intermédiaire, bien que dimensionnée pour la phase de décollage. D’où un mauvais rendement global.
Au contraire, l’architecture hybride en série autorise un rendement maximal. Les ingénieurs espèrent donc une consommation réduite de carburant. Rolls-Royce avait émis l’idée dès le milieu des années 2000.
En outre, la possibilité de fonctionner uniquement sur batteries, sans turbine à gaz, devrait rendre l’avion moins bruyant dans les phases proches du sol. L’aviation régionale pourrait bénéficier de cette amélioration. Des aéroports aujourd’hui fermés au transport de passagers, pour cause de limitation des nuisances sonores, pourraient s’y ouvrir, suggèrent les promoteurs de l’avion hybride.
Celui-ci pourrait-il profiter de la phase de descente pour recharger ses batteries, comme une voiture hybride recharge les siennes au freinage ? Ce n’est pas prévu pour l’instant, explique un ingénieur d’Airbus. La soufflante fonctionnant en éolienne freinerait l’avion, modifiant ses caractéristiques aérodynamiques. Il faudrait donc quantifier le pour et le contre de ce qui apparaît comme une complication.
En plus des tests électriques de l’an passé, de multiples essais ont lieu en 2019.
Dans une soufflerie de Filton, au Royaume-Uni, une maquette à l’échelle 1/8e a permis à l’équipe de Grazia Vittadini de se faire une idée des qualités de vol de l’avion. Extérieurement, les modifications portent sur la nacelle du moteur numéro trois et sur de grandes entrées d’air côté droit. Elles font partie du dispositif de refroidissement.
Car le système électrique de l’avion hybride dégage des quantités de chaleur considérables. « Nous parlons de plusieurs centaines de kiloWatts », précise Paul Stein, le directeur technique de Rolls-Royce. Dans un centre de recherche d’Indianapolis (Etats-Unis), Rolls-Royce fait fonctionner un dispositif construit à cet effet, à l’échelle 1. Il simule les échanges de chaleur prévus en vol sur le RJ100 modifié.
La gestion thermique de l’ensemble est un domaine partagé entre le motoriste et l’avionneur, ce qui souligne la plus grande intégration cellule-moteur quand on électrifie la propulsion.
Sur l’E-Fan X, c’est le turboréacteur intérieur droit qui sera remplacé par un moteur électrique. © Airbus
Toujours chez Rolls-Royce mais à Trondheim, en Norvège, c’est le générateur de 2,5 MW qui va être testé au banc. A Derby, au Royaume-Uni, le motoriste a terminé les essais d’un système de régulation pour propulsion hybride.
A Toulouse, Airbus met à profit son expérience dans le domaine spatial pour évaluer les batteries à forte puissance. Un laboratoire de la division Airbus Defence and Space a été chargé de ces travaux. Il s’agit de démontrer que les batteries répondent aux exigences de sécurité de l’AESA et de la FAA.
A Ottobrunn, en Allemagne, l’avionneur ouvrira dès le mois d’octobre un nouveau centre de recherche et développement consacré aux systèmes de propulsion électrique. Dans la foulée, ce bâtiment commencera à recevoir les éléments du démonstrateur au sol (« iron bird »).
L’avion lui-même a été acheté et a reçu une immatriculation britannique : G-WEFX. Les modifications devraient être dessinées d’ici à la fin de l’année. Les travaux sur l’avion et des essais au sol auront lieu en 2020.
L’année suivante marquera le début de la phase d’essais en vol, d’une durée d’un an. « Nous nous concentrerons sur les phases transitoires ; elles sont critiques », souligne Grazia Vittadini.
Rolls-Royce vient d’acquérir l’activité de motorisation électrique et hybride de Siemens, qui était au départ le troisième partenaire du projet E-Fan X.
Thierry Dubois
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Pour l'instant, réduire les rejets passe par l'utilisation de moteurs hybrides, thermiques pour produire le courant et électriques pour propulser l'avion, avec des batteries en tampon. En gros les premières "piles" datent d'il y a 200 ans, l'évolution de leurs capacités de stockage est exponentielle, aujourd'hui nous n'imaginons pas ou très mal ce que seront les batteries du futur ni quelles seront leurs capacités ! Qui aurait pu imaginer dans les années 80 en étant utilisateur d'un radiocom 2000 de 8 kg que 30 ans plus tard un appareil bien plus puissant et d'une autonomie d'une semaine pèserait moins de 100g ?
Salut,
A propos de ce projet d'avion electrique, je vous renvoi au numero d'Air et Cosmos Special Bourget, ou le projet est bien detaille (propulsion hybride en fait, avec assistance de l'electrique aux phases de decollage et atterrissage). Il y a un egalement un entretien avec Stephane Cuielle qui argumente de maniere tres technique et lucide le passage a l'electrique (le pb aujourdh'ui est la densite d'energie).
Mais il y a aussi d'autres interets au passage a l'electrique: gains de masses, de puissances, on a moins de pb de pertes de puissances mecaniques, on peut envisager des propulsions distribuees, et donc plus de capacites VSTOL, etc...).
On peut aussi envisager un turbogenerateur (turbine sur carburant mais dont la fonction est de produire de la puissance electrique pour des moteurs propulsifs electriques).
A plus
Alain
Tout cela fera PSCHIIIIIT un jour prochain !
Votre raisonnement serait juste si mondialement l'electricite etait produite en dehors de tout recours aux energies fossiles, c'est loin d'etre le cas a part la France ou une grande partie de la production electrique provient du nucleaire.
Pour enfoncer le clou, les meilleures batteries Lithium/Metal contiennent 4kwh/kg ce qui est deja considerable, mais loin derriere le kerosene qui en contient 12, soit un rapport de 3. Ajouter a cela qu'un avion s'allege considerablement sur un long trajet (100 tonnes environ pour un 747 entre CDG et LAX) et qu'en gros un avion depense 30% de son carburant pour transporter son carburant en comptant l'allegement evoque plus haut.
A ce jour les avions electriques transportent des batteries a la place des PAX comme justement remarque par un intervenant, c'est une evidence que certains refusent d'accepter au nom d'une certaine ideologie ecologique.
En fait le carburant fossile que vous evoquez sert aussi a recharger les batteries au travers des centrales electriques, on tourne en rond.
Si vous ne voulez plus tourner en rond, changez de modèle : https://www.corsematin.com/article/article/un-projet-de-dronavion-porte-par-une-entreprise-de-haute-corse
C'est l'espace-temps qui changera sa forme et sa densité pour que votre masse soit très allégée dans un espace-temps périphérique à votre aéronef annulé (ou le temps ne s'écoule plus, mais ou vous pouvez avancer) : http://www.3d-spirit-paris.com
Le cycle du carbone concernait au moins le physicien/thermicien et l'agronome (et accessoirement le géologue pour l'extraction...).
On peut désormais ajouter le climatologue.
Au début et durant très longtemps, il y a eu la force humaine que l'on exploita avec l'esclavage... Puis vint la vapeur, dont les forêts se souviennent car on y préleva le bois pour en faire du charbon qui servait à faire bouillir l'eau de la machine. Puis le moteurs à explosion et les turbines.
Ainsi le charbon, le pétrole ensuite, replacèrent l'exploitation du bois.
C'est tellement plus efficace d'extraire le coke ou de passer à l'alambic du pétrole, pour ensuite faire tourner des usines et des moteurs automobile.
Étonnement l'esclavage de masse disparu à ce moment là.
(combien de bras humains pour remplacer 1 litre d'essence ?)
C'est alors que Lorius (Claude) se fait connaître en mesurant au pôle sud le taux de CO2 atmosphérique, variant dans le lointain passé selon les éruptions volcaniques puis de manière exponentielle, lorsque l'homme se mit à utiliser l'énergie fossile (tient donc !).
Alors le climaticien (nouveau job) fait ses comptes et regarde pourquoi l'effet serre (dû à la présence de CO2 atmosphérique) induit un réchauffement global.
En définitive, le seul élément à considérer est la capacité du carbone à créer du mouvement qui "aide" l'homme à ne plus s'éreinter, et son impact sur le climat. Seul son changement de forme est problématique : dans le sous-sol ou sous forme de CO2 dans l’atmosphère.
Il suffit de garder à l'esprit que le cycle du carbone est de 50 ans lorsqu'il s'agit de la formation du bois : pousse de l'arbre, exploitation, pousse d'une autre arbre etc... et de dizaines de million d'années pour le pétrole.
Nous pourrions utiliser le carbone (sous forme de pétrole et dérivés) à l'infini si nous savions comment l'extraire de sa forme gazeuse le CO2.
Mais là faut se dépêcher de trouver, ça urge !
Il ne manquait que plus qu'un seul apport scientifique pour étayer et ajuster les échanges, que nous trouvons ici : https://youtu.be/zd_BYpDxWnk?list=PLMDQXkItOZ4KG4FETchLBLuK-OhTTH4C7
Merci d'achever la description CB...
C'est la raison pour laquelle le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) est une des principales composantes de l'INES (Institut National de l'Energie Solaire) car au fond, que cela concerne des énergies fossiles ou issues de la bio-masse, le soleil joue ou a joué, le rôle clé.
Les principes physiques, à la base de la diffusion énergétique du soleil sont bien évidemment atomiques, stricto-sensu.
Sauf que le carbone n'est qu'un élément, de plus très répandu, et seul il n'a pas de "valeur" énergétique. Pour créer par synthèse un hydrocarboné qui possède un potentiel d'énergie comme combustible, il faut lui "insuffler" cette énergie sous forme de chaleur. L'énergie n'est pas infinie, elle s'échange.
Les centrales peuvent être nucléaires ou éoliennes ou photovoltaïques, voire hydrauliques ou géothermiques ! Le choix est vaste !
réponse très justement énoncée, je n'aurais pas dit mieux!
Quel est le rendement propulsif de ces "ventilateurs" électriques munis de nacelles qui doivent générer une trainée considérable ?
Autre question :
Remplacer l'avion à propulsion thermique par de l'electrique, pourquoi pas, mais pourquoi faire ? Un TGV de Montpellier à Paris : 3h30.
La ligne :
se rendre à l'aéroport, se garer : 1h
Enregistrement bagages, filtre securité, ect : 1 h
embarquement : 30 mn
Récup bagages : 30 mn
transport centre ville : 30 mn
Total 3h30, quans il n'y a pas de retards, alors pourquoi faire l'avion pour des lignes domestiques ???
Pourquoi ne pas developper le rail ?
Je n'ai même pas évoqué le coût du billet de train comparé au billet d'avion ni même le confort.
Hein ?
Et pourquoi pas développer le transport aérien à atterrissage vertical ?
...Car les infrastructures sont bien plus légères et moins utilisatrices de foncier.
Une ligne de chemin de fer, c'est de l'espace et des constructions, donc de lourds investissements, des matériels à entretenir et donc des coûts de maintenance également importants..
Alors que l'air, si l'on sait en partager l'usage, c'est du point à point, sans obligation de suivre un tracé posé pour des décennies.
Restent les phénomènes climatiques, corrélés au réchauffement global, sujet invité en parlant de l'avion électrique...
Une question d'infrastructure sans doute, le rail a presque aussi mauvaise presse que l'aérien a cause de son bruit !
L'exemple de la ligne Montpellier-Paris est excellemment choisi. Le TGV y a déjà capté l'essentiel du marché et celles et ceux qui continuent de prendre l'avion soit poursuivent sur un autre vol (plus facile à Orly et CDG qu'en gare) soit n'habitent pas ou ne se rendent pas en centre-ville.
Il ferait mieux de donner des ailes de Condor à cette avion plutôt que ceux d'une autruche. Les réacteurs c'est bien, c'est puissant et cela permet de faire voler des avions avec une petite surface alaire… mais pas pour des moteurs électriques… le but c'est quoi démonter que cela ne fonctionne pas?
Me laisserai bien tenter à être de cet avis aussi. Essayer de refaire en grand ce qui a a déjà été fait en petit ne me paraît pas forcément la meilleure idée. En fait vous avez raison, le changement de mode de propulsion doit certainement s'accompagner d'un changement de paradigme en matière d'efficacité, et donc vraisemblablement de vitesse de déplacement. Les avions électriques (ou pas) du futur tiendrons sans doute plus du Hurel Dubois que du SST....
Et l'energie pour recharger les batteries,elle tombe du ciel?
Il ne s'agit ni de transporter des batteries, ni de comparer des choses incomparables, en fait l'idée que tous nous devrons bientôt nous enfoncer dans le crane c'est que le carburant fossile vit ses dernières années. Même si il reste encore des stocks sans doute exploitable, l'opinion publique tuera dans l'oeuf toute tentative de continuer a l'utiliser, quitte a interdire tout vol d'avion sur le territoire. le problème en démocratie c'est que c'est la majorité qui décide et quand on vit avec une immense majorité de débiles, impossible d'avancer !
Vous ne tenez donc pas compte de la théorie abiotique de l'origine du pétrole Monsieur Moutet?
Pas du tout il s'agit d'une théorie scientifique d'origine soviétique (la science soviétique a toujours été un peu suspecte, d'accord, mais quand on parle d'énergie tout le monde est un peu suspect en fait, les enjeux sont tellement colossaux), théorie qui a ses partisans :
https://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/les-avancees-recentes-sur-l-143349
et ses détracteurs :
https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/preuves-origine-biologique-petrole/
On peut essayer de se replier sur les faits en pointant deux ou trois constatations. Par exemple que le pic d'extraction du pétrole annoncé pour dans dix ans depuis bientôt cinquante ans tarde à venir, sans doute pour un ensemble de causes complexes dont le secret maintenu sur l'état réel des réserves n'est pas la moindre. Le fait aussi que régénéré ou pas le gâteau est à taille fixe alors que les parts croissent sans limites prévisibles. Plus le souci sur les émissions.
Je n'ai jamais défendu que l'aspect efficace et rationnel de l'aviation (et de la mobilité en général) électrique. Le fait que la logistique de production et de distribution actuelle de courant électrique n'est actuellement absolument pas adaptée à une utilisation massive ne change rien à l'affaire, il y a cent cinquante ans la logistique qui primait concernait le fourrage et le charbon, so what? Pour ceux qui me lanceraient au visage l'inadéquation de l'usage des batteries en matière d'aéromobilité je leur concède qu'ils ont parfaitement raison, mais que ça n'est qu'un aspect d'un problème plus complexe et bien plus intéressant qu'ils ne soupçonnent. Et leurs propos souvent haineux ne m'incitent qu'à essayer d'avancer encore dans la voie de la recherche sur le sujet.
Est ce du même tonneau que ceux qui affirment "preuves a l'appui" que personne n'est jamais allé sur la lune ? Si on pouvait "fabriquer" du pétrole chimiquement a des coûts raisonnables et avec des éléments disponibles en grande quantité, j'imagine que nos chercheurs prompt a de nouvelles solutions s'y seraient engagés. Las, toutes les tentatives a base d'algues et autres produits carbonés sont au point mort pour l'instant !
@Alex Moutet ; vous dites :
en fait l’idée que tous nous devrons bientôt nous enfoncer dans le crane c’est que le carburant fossile vit ses dernières années.
A cela j'ajoute qu'il va falloir que les partisans de "cette solution finale" se mettent dans le crane, c'est que les voies explorées aujourd'hui nous mènent dans le MUR. En effet remplacer un combustible fossile certes de plus en plus cher car difficile à exploiter, par des batteries fabriquées avec des produits rares et très coûteux voire stratégiques puisque seuls quelques pays en ont, en plus d'être extrêmement polluant à extraire, fabriquer et recycler, conduit forcément dans un cul de sac. Alors là où on atteint l' Everest de la bêtise c'est en promulguant le biocarburant. On se déplacera mais la moitié des terriens mourront de faim.
Pour la moitié des terriens il vaut mieux leur éviter de souffrir et les envoyer dans ce monde meilleur qu'ils chérissent tant, cela ferra moins de pollution et plus de place pour les sceptiques agnostiques comme moi !
Transporter des batteries à la place des passagers en voilà une bonne idée
Rien-air transporte bien déjà des passagers sur subventions publiques. Pourquoi pas des batteries après tout...du moment qu’il y a de la subvention à récupérer....