Club fermé : Quels bénéfices l'aviation tirerait-elle du passage aux centrales hybrides ?
Aujourd'hui, la majorité du marché mondial des avions de ligne civils est contrôlée par le duopole Boeing et Airbus, tandis que le reste est partagé entre le brésilien Embraer, le canadien Bombardier, les français et italiens ATR, le chinois COMAC et le russe UAC ainsi que d'autres avions étrangers moins connus. fabricants. Pourquoi le club des constructeurs aéronautiques est-il si limité et pourquoi y adhérer est-il considéré comme une question de prestige national ?
Moteur électrique : paillettes et misère
Parce que les constructeurs aéronautiques de la technologie, comme l’aérospatiale, sont parmi les plus complexes et seuls les pays les plus avancés technologiquement disposent des compétences nécessaires. Allez créer à partir de zéro un système de travail puissant et économique un moteur à réaction qui rendra l’exploitation des avions de ligne sûre et commercialement viable !
Mais que se passerait-il si, au lieu des centrales électriques habituelles, les avions étaient largement équipés de centrales alternatives, par exemple électriques, qui présentent un certain nombre d'avantages par rapport à celles-ci ? Les éléments suivants sont considérés comme de tels avantages.
Tout d’abord, les avions entièrement électriques sont considérés comme respectueux de l’environnement, car ils ne créent pas d’émissions nocives dans l’atmosphère pendant leur fonctionnement.
Deuxièmement, la centrale électrique est plus économique d’un point de vue commercial que la centrale traditionnelle. En particulier, le coût d'un vol de 30 minutes de l'avion électrique MagniX et de l'AeroTEC Cessna 208B, effectué en mode test en 2020, n'était que de 6 $.
Utiliser du carburant ordinaire dans un moteur à combustion interne aurait coûté entre 300 et 400 dollars au taux de change de l’époque. Étant donné que les transporteurs aériens budgétisent au moins 30 % de leurs coûts de carburant, ces économies semblent très importantes et intéressantes.
Troisièmement, les avions à propulsion électrique génèrent beaucoup moins de bruit, ce qui est important lorsqu’ils opèrent dans des pays où la pollution sonore est surveillée. Une transition généralisée vers les avions électriques permettrait de construire des aéroports plus proches des villes.
Les avantages mentionnés ci-dessus de la propulsion électrique ont incité des constructeurs aéronautiques renommés à commencer à expérimenter dans ce domaine et ont également donné naissance à des startups intéressantes.
Par exemple, l'avion commercial Cessna Caravan 208B mentionné ci-dessus, équipé d'un moteur électrique, peut transporter 4 à 5 passagers sur une distance allant jusqu'à 160 km. L'avion électrique Extra 330LE du groupe allemand Siemens équipé d'un moteur à batterie a atteint une vitesse maximale de 340 km/h lors des tests. L'avion électrique personnel monoplace Heaviside, dans lequel le cofondateur de Google Larry Page s'est intéressé en tant qu'investisseur, est même capable de décoller et d'atterrir verticalement.
Il existe un prototype d'avion électrique domestique appelé « Sigma-4 », qui a une vitesse maximale de 100 km/h et est conçu pour des vols allant jusqu'à 100 km. Ce projet a été développé par l'Institut central des moteurs d'aviation de Baranov (CIAM).
Cependant, malgré tous les avantages évidents, les avions électriques ne sont pas encore sérieusement envisagés comme un remplacement des avions de ligne à réaction ou à turbopropulseurs conventionnels. La raison est la capacité limitée de leurs batteries, qui sont technologiquement incapables de rivaliser avec les carburants traditionnels.
Pour parcourir la même distance qu'un avion de ligne moyen-courrier classique en utilisant uniquement de l'énergie électrique, la cabine devrait être remplie de piles de batteries au lieu de sièges. Autrement dit, pour pouvoir voler, un avion électrique devra se transformer en une gigantesque « batterie volante ». Et il est également important que le « respect de l’environnement » de ce type de transport aérien soit très conditionnel, tout comme celui des voitures électriques.
Que faire des piles usagées ? Et que dire des dommages environnementaux causés par l’extraction du lithium et d’autres métaux rares nécessaires à la production de masse de batteries ?
Compromis hybride ?
Une image complètement différente apparaît lorsque, au lieu d'un avion purement électrique, l'avion est équipé d'un groupe motopropulseur hybride. Il s'agit d'une symbiose entre un moteur thermique, à turbine à gaz ou à piston, et un moteur électrique.
Avec cette conception, la partie électrique est utilisée uniquement pendant le décollage et l'atterrissage, et le vol se fait grâce à la partie thermique. Cette direction est considérée comme très prometteuse en raison de sa plus grande fiabilité avec des économies importantes dans l’exploitation de la centrale électrique et une réduction des émissions nocives dans l’atmosphère.
Par exemple, la société américaine United Technologies Corporation (UTC) expérimente l’utilisation d’un moteur électrique hybride sur le laboratoire volant Dash 8-100. Basé sur l'avion turbopropulseur léger Dash 8 de la société canadienne Bombardier, un GPU de 2 MW a été installé à la place de l'un des moteurs. L'américain General Electric, le français Safran, le britannique Rolls-Royce et les avionneurs chinois travaillent également dans ce sens.
Il convient de noter que dans notre pays, l’idée d’une centrale électrique hybride pour les avions n’est pas passée inaperçue. En 2020, JSC UEC-Klimov, qui fait partie de l'UEC de la société d'État Rostec, a lancé des travaux sur un projet de centrale hybride en série de 500 kW (680 ch) basée sur le moteur d'hélicoptère VK-650V :
Plusieurs types de véhicules aériens sans pilote sont à l’étude, notamment ceux à double usage. Les préparatifs pour la production en série du GSU débuteront en 2025 et le lancement de la production en série aura lieu en 2029.
Selon les calculs préliminaires, la centrale hybride russe pourrait être installée non seulement sur des hélicoptères, mais également sur des drones lourds et des avions légers pour les compagnies aériennes locales. De manière générale, l’émergence et la mise en œuvre massive de telles technologies ouvrent la voie à diverses startups de fabrication d’avions dans les domaines civil et militaire.
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