28/06/2011

Des avions toujours plus «électrique» !

 

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Si le Salon du Bourget est aujourd’hui clos, si l’avion Solar Impulse a su démontrer ses possibilités et convaincre les plus réticents tout en émerveillant un public venu en masse, ce même salon a mis en avant les évolutions en matière de diminution de Co2 et la part toujours grandissante de l’électricité à bord des aéronefs.

L’électrisation pour une aviation plus verte :

Prenons deux exemples actuels, l’A380 et le B787, ces deux appareils emportent nettement plus d’électricité que les avions qu’ils vont remplacer. La famille A330/340 conçue dans les années nonante, dispose d’une capacité électrique de 300kW contre 1.000 kW pour le B787. L’A380 pour sa part dispose de 600 kW. Les besoins en électricité augmentent, mais nous sommes encore loin de ce qui va devenir une révolution !

En Europe, les équipementiers travaillent à pouvoir multiplier par 8 ou 10 la puissance d’un boitier électronique, avec notamment le développement de nouveaux matériaux magnétiques. Un avion comme l’A380 dispose d’inverseurs de poussée qui font recours à des commandes de vol électriques, ce qui était une nouveauté en 2005. Les appareils de la nouvelle génération disposent d’une quantité de fonctions faisant appel au «tout électrique» comme l’avionique, l’anti-givrage des ailes, démarrage des moteurs au sol, freinage, pressurisation de la cabine.

Les futurs avions seront vraisemblablement imaginés avec l’ensemble des fonctions en mode électrique à l’exception du mode de propulsion. 

Cette électrisation des appareils qui ne représente aujourd’hui que 15% va en parallèle des nouveaux moteurs et matériaux faire baisser la consommation de carburant. 

 

Le roulage à l’électrique :

L’une des pistes actuelles, concerne ce qu’on appelle déjà le «Green taxi», cela consiste à doter le train d’atterrissage d’un avion de moteurs électriques pour lui permettre de se déplacer au sol sans l’usage des réacteurs. En effet, il apparait qu’au roulage un appareil surconsomme son carburant. 

Le second avantage permettra de réduire la maintenance de moteurs, car ceux-ci aspirent parfois des éléments extérieurs se trouvant sur le tarmac. L’adjonction de moteurs électrique directement sur le train d’atterrissage d’un avion lui permettant de rouler à 40 km/h avec une puissance de 150 kW est actuellement en développement est devrait permettre des essais grandeur nature  d’ici le milieu l’année 2013. 

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Gain de carburant et de masse :

Hé oui, si la futur génération d’avion de ligne ne volera pas avec moteurs électriques comme Solar Impulse, elle sera plus électrique avec moins de circuits hydrauliques, de pompes, moins de lourds tuyaux qui laisseront la place à un câblage plus léger. 

Pour se faire,  les ingénieurs travaillent sur l’efficience de trois sources d’énergie délivrées pour l’hydraulique, le pneumatique  et l’électrique. Actuellement ces trois  énergies ne sont pas transférables d'un poste de consommation à un autre. Ainsi, la puissance hydraulique nécessaire pour manipuler le train d'atterrissage va servir quelques minutes lors du décollage puis de l’atterrissage et après plus rien. Le but étant de pouvoir commuter les divers éléments pour utiliser le courant d’un équipement à un autre selon les phases du vol. Bref, on ne démultiplie plus les systèmes, mais on leur donne différente fonctions.

Le B787 «Dreamliner» par exemple, Boeing à supprimé la pressurisation de la cabine ainsi que le dégivrage des ailes à partir de l’air chaud prélevé des réacteurs ceux-ci sont désormais assurés par des compresseurs électriques et fonctionnent en circuit fermé.

Le chemin de l’électrisation est encore long, le B787 dispose encore de trois circuits électriques et l’A380 de deux. Permettre une transmission électrique  au moment où il le faut, est encore aujourd’hui digne de la science fiction, pourtant les ingénieurs avancent. En plus de cette optimisation du «tout électrique» la réduction de la masse sera déterminante, un boîtier pesant aujourd’hui 20kg est qui délivre 40 kW pour un inverseur de poussée sur l’A380 devra demain avoir une masse de 2kg pour la même puissance. 

Encore bien du travail :

On le voit, les pistes sont là, mais la tâche s’avèrent encore longue et semée d’embûches ne serait qu’en terme de sécurité, car qui dit électricité dit «feu électrique» ! L’arrivée de nouveaux matériaux  thermiques, de puces en carbure de silicium pouvant tourner à haute température et la mise en place de nouvelles normes industriels de sécurité permettront d’avancer encore plus loin, plus haut !

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Photos : 1 B747-800 Intercontinetal & B787 Dreamliner @ Boeing  2 A380 Korean Air 3 A350 @ Airbus 

 

 

 

13/04/2011

Le biokérosène se profile comme une bonne solution !

 

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Depuis près de 3 ans de nombreux vols tests  au biokérosène à base de Jatropha ou de Cameline ont eu lieu (voir liens) avec succès, mais il manquait encore du recul ainsi que des études permettant de réunir les différentes expériences.

Collecte de données :

Business Matchmaking, Inc. a rassemblé les résultats de plusieurs tests effectués auprès des lignes aériennes sur du pétrole produit à partir de la plante Jatropha, comme substitut possible du kérosène et dont les résultats sont très prometteurs. Cette société sans but lucratif se spécialise dans les mises en relations des différents acteurs du secteur.

De nombreuses compagnies aériennes ont collaborés avec les grands constructeurs que sont Airbus et Boeing afin de tester en vol du carburant issus de plantes ressemblant au Jatropha ou de Cameline, qui poussent sur des terrains habituellement non utilisables pour l'agriculture.

Un rapport complet daté du 31 mars 2011 par la Faculté des études environnementales de l’Université de Yale et financé par Boeing, a conclu que  le Jatropha peut représenter des avantages environnementaux et socio-économiques. Cette étude est basée sur des critères de durabilité développés lors de la table ronde sur les carburants durables évalués sous des conditions agricoles réelles.

Les objectifs :

L'Organisation de l'aviation civile internationale des Nations Unies a établi un objectif de réduction des émissions de gaz carbonique produites par l'aviation en utilisant des carburants renouvelables. L'étude de Yale projette une réduction des gaz à effet de serre s'élevant à 60% si un carburant produit de Jatropha est utilisé au lieu d'un carburant produit de pétrole.

 

 

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Le biokérosène (SPK) une solution viable ?

Mission NewEnergy, Limited, le plus grand producteur de Jatropha à l'hectare planté, emploie actuellement plus de 140 000 fermiers en Inde, auparavant pauvres et qui gagnent désormais leur vie en cultivant le Jatropha, sans le risque de compromettre l'offre ou le taux alimentaire. La société distribue actuellement ses produits en Europe et est dans le processus de lancer ses opérations aux États-Unis.

Les SPK ou Synthetic Paraffinic Kerosene sont fabriqués à partir d’huiles végétales issues du Jatropha ou de la Cameline et même parfois d’algues. Les différents tests en vol qui ont eu lieu depuis près de trois ans avec les différents acteurs et notamment les motoristes comme CFM International, General Electric. Pratt & Whitney et Rolls-Royce avec de nombreuses compagnies telles que : Air New Zealnd, Virgin Atlantic, Japan Airlines, Lufhansa et Continental Airlines ont tous été des succès d’intégration de biocarburant.

Le secteur civil mais aussi militaire :

En plus de  l'aviation civile, des études sont effectuées à l'heure actuelle dans le milieu militaire en ce qui concerne le pétrole produit à partir de Jatropha.  Pour mémoire je vous rappelle les premiers tests effectués au printemps 2010, un A-10 Warthog de l’USAF a effectué un vol d’essai depuis la base d’Eglin, en Floride, avec des moteurs alimentés par un mélange de kérosène JP-8 et d’un biocarburant (Hydotreated Renewable Jet, HRJ) à base de cameline, une plante avec laquelle l’on fabrique habituellement de l’huile végétale. Des tests similaires devaient être conduits avec d’autres appareils. Puis se fût l’US Navy avec son « Green Hornet » soit un F/A-18F Super Hornet qui a décollé du centre de Patuxent River pour un vol d’une durée de45 minutes avec à son bord du carburant alternatif.

Depuis, l’US Air Force a certifié, en février dernier, le C-17 Glomaster III a volé en emportant ce type de mélange. Et le 18 mars, sous l’égide du 411th Flight Test Squadron, un F-22 Raptor a effectué un vol supersonique avec de la cameline dans ses réservoirs. Il s’agissait, au cours de cette campagne d’essais, d’évaluer le comportement de l’appareil ainsi que ses performances à différentes vitesses et altitudes.

Le F-22 Raptor a ainsi atteint la vitesse de Mach 1,5 à 40.000 pieds d’altitude et effectué plusieurs manoeuvres. En donnant apparemment satisfaction. D’ici 2012, tous les appareils de l’US Air Force devront être en mesure de voler avec des biocarburants, dont l’usage sera généralisé en 2016.

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Les trois axes :

Pour permettre au secteur aérien d'être encore moins polluant, trois axes sont clairement identifiés : L'arrivée du biocarburant comme nous venons de la voir, mais malheureusement celui-ci devra être encore associés à du kérosène d'origine fossile. Les nouvelles technologies permettent à l'aviation d'être plus efficient en matière de consommation et de bruit, la génération actuel d'avions civils permet des économies de l'ordre de 25% par rapport aux modèles des années 80. Mais la nouvelle génération d'avions que représente les B787 et A350 couplé aux nouveaux moteurs permettra à elle seule de gagner encore 25% d'économie en une seule génération, sans oublier l'aviation militaire avec les moteurs dotés de "SuperCruise" permettant décollage et vol supersonique sans postcombustion ! Troisième et dernier axe, concerne les nouvelles approches de type SESAR, soit l'amélioration de la gestion du trafic aérien (ATM) qui apportera une réduction des émissions de CO2 de l’ordre de 10% en généralisant l'emploi des moyens modernes de navigation satellitaires pour mettre en œuvre des procédures de décollage et d'approche des aéroports plus précises, moins bruyantes et plus économes en carburant. Cette méthode consiste, lors de la phase de décollage, à faire voler l'avion à sa vitesse de croisière en permanence, à l'optimum de son aérodynamique et de ses moteurs. La réduction de consommation et donc d'émission envisageable, peut atteindre 5%.

  • Descente continue
    Une descente continue sans aucun palier, du début de descente à l'atterrissage, améliore la performance écologique et surtout réduit les nuisances sonores perçues par les riverains.
  • Procédures spécifiques d'approche
    L'aviation d'affaires est pionnière dans le développement d'approches spécifiques qui réduisent les nuisances sonores perçues par les riverains grâce aux performances de ses avions, notamment leur capacité d'approches à forte pente.

Biokérosène, nouvelles technologies et nouvelles procédures feront économiser énormément de carburants et limiteront les rejets de CO2.

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Tous les liens sur les articles concernant les biocarburants pour avion :

http://psk.blog.24heures.ch/tag/biokérosène

http://psk.blog.24heures.ch/tag/aviation+commerciale+et+écologie

http://psk.blog.24heures.ch/archive/2008/03/25/bio-kérosène-l-aventure-continue.html

http://psk.blog.24heures.ch/archive/2010/04/28/premiers-v...

http://psk.blog.24heures.ch/archive/2009/10/21/la-situati...

 


Photos : 1 B777 British Airways @ Rui Miguel Rodrigues 2 B737-800 Continental @Continental 3 Premier vol du «Green Hornet» @US Navy 4 F-22, c’est un appareil similaire qui a voler avec du jatropha@ US Air Forces