18/03/2021

Nouvelle étude à grande échelle sur les biocarburants !



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Airbus, le centre de recherche Allemand DLR, le motoriste Rolls-Royce et le producteur de carburant durable d’aviation Neste, se sont associés pour lancer une étude sur l’Impact des carburants de substitution sur les émissions et le climat" ("ECLIF3), l’objectif étant d'étudier les effets d’un carburant 100% durable sur les émissions et les performances des avions. 

Les résultats de l'étude, réalisée au sol et en vol à l'aide d'un Airbus A350-900 équipé de moteurs Rolls-Royce Trent XWB soutiendront les efforts actuellement déployés par Airbus et Rolls-Royce permettant de s'assurer que le secteur de l'aviation est prêt pour l'utilisation de SAF à grande échelle, dans le cadre du programme de décarbonation de l'industrie.

Débuts des essais :
 

Des essais moteurs, incluant un premier vol pour vérifier la compatibilité opérationnelle de l'utilisation de SAF à 100% avec les systèmes de l'avion, ont eu lieu dans les installations d'Airbus à Toulouse, France, cette semaine. Ces essais seront suivis par des tests sur les émissions en vol qui débuteront en avril et reprendront à l’automne, utilisant un Falcon 20-E du DLR pour effectuer des mesures visant à étudier l'impact de l’usage de SAF sur les émissions. Entre-temps, d'autres tests au sol mesurant les émissions de particules sont prévus pour indiquer l'impact environnemental de l'utilisation de SAF sur les opérations aéroportuaires.

Les essais en vol et au sol compareront les émissions provenant de l'utilisation de 100% de SAF produit par la technologie HEFA (esters et acides gras hydroprocédés) à celles du kérosène fossile et des carburants à faible teneur en soufre.

Le SAF sera fourni par Neste, l'un des principaux fournisseurs mondiaux de carburant  durable d’aviation. Des mesures et analyses supplémentaires pour la caractérisation des émissions de particules pendant les essais au sol seront fournies par l'université britannique de Manchester et le Conseil national de la recherche du Canada.

"Le SAF est un axe essentiel de l'ambition d'Airbus de décarboner l'industrie aéronautique et nous travaillons en étroite collaboration avec un certain nombre de partenaires pour assurer un avenir durable au transport aérien", a déclaré Steven Le Moing, responsable du programme des énergies nouvelles chez Airbus. "Les avions ne peuvent actuellement fonctionner qu'avec un mélange de 50% maximum de SAF et de kérosène fossile; cette collaboration permettra non seulement de comprendre comment les moteurs à turbine à gaz fonctionnent avec 100% de SAF en vue de leur certification, mais aussi, d'identifier les réductions d'émissions potentielles et les avantages environnementaux liés à l'utilisation de ces carburants en vol sur un avion commercial.

Le Dr Patrick Le Clercq, responsable du projet ECLIF au DLR, a déclaré: "En étudiant le 100% SAF, nous portons nos recherches sur la conception des carburants et l'impact de l'aviation sur le climat à un niveau supérieur. Lors de campagnes de recherche précédentes, nous avons déjà été en mesure de démontrer le potentiel de réduction de la suie générée en passant de 30 à 50% de mélanges de carburants alternatifs, et nous espérons que cette nouvelle campagne confirmera que ce potentiel est encore plus important.

Le DLR a déjà mené des recherches approfondies sur l'analyse et la modélisation, ainsi que des essais au sol et en vol avec des carburants alternatifs à l'aide de l'avion de recherche Airbus A320 ATRA en 2015 et en 2018, en collaboration avec la NASA."

Simon Burr, directeur du développement des produits et de la technologie, Rolls-Royce Civil Aerospace, ajoute: "Dans notre monde post-COVID-19, les gens voudront à nouveau se connecter, mais de manière durable. Pour les voyages longues distances, nous savons que cela impliquera l'utilisation de turbines à gaz pour les décennies à venir. Le SAF est essentiel à la décarbonation de ces déplacements et nous soutenons activement l'augmentation de sa disponibilité pour l'industrie aéronautique. Cette recherche est essentielle pour soutenir notre engagement à comprendre et à permettre l'utilisation de 100% de SAF comme solution à faibles émissions”.

Jonathan Wood, vice-président de Neste pour l'Europe, chargé de l'aviation renouvelable, a ajouté: "Nous sommes ravis de contribuer à ce projet visant à mesurer les avantages considérables du SAF par rapport au carburant fossile et de fournir les données nécessaires pour soutenir l'utilisation du SAF à des concentrations supérieure à 50%. Une étude indépendante a montré que le carburant d’aviation durable Neste MY 100% permettait de réduire de jusqu’à 80% les émissions de gaz à effet de serre par rapport à l'utilisation de carburant fossile lorsque toutes les émissions liées au cycle de vie sont prises en compte ; cette étude permettra de clarifier les avantages supplémentaires découlant de l'utilisation du SAF."
 

ECLIF & ACCES :

L’utilisation de biocarburant dans l’aviation est en soi une évidence, pour autant que ce dernier puisse être produit de manière durable (compost, déchets ménagers, vieilles huiles). Mais il reste un détail qui a son importance, la validation scientifique de l’usage des biokérosènes. Pour ce faire des projets de recherches et d’analyses comme ECLIF et ACCES doivent prouver le bienfondé de ce type de carburant alternatif. Ces deux études vont venir renforcer les données déjà en possessions des scientifiques et permettre de nouvelles améliorations dans ce domaine.

Un mélange de biocarburants réduit les émissions de particules de noir de carbone d’un vol de croisière de 50 à 70 % par rapport à la combustion du kérosène de type fossil. C’est ce que démontre une étude parue dans la revue spécialisée NATURE, fondée sur les vols de mesure menés conjointement par la NASA, le Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique (DLR) et le National Research Council (NRC) canadien. Les résultats révèlent tout d’abord d’importantes indications sur la manière dont les biocarburants peuvent contribuer à un développement respectueux de l’environnement dans le transport aérien.

Les moteurs des avions émettent des particules de noir de carbone. Elles agissent comme des germes de condensation dans des petits cristaux de glace qui deviennent alors visibles comme traînées de condensation. Ces dernières peuvent perdurer, en cas de conditions humides et froides, à une altitude d’environ huit à douze kilomètres et former des nuages d’altitude. Ces cirrus de traînées de condensation, ainsi dénommés, ont aujourd’hui un impact aussi important sur le climat dans l’atmosphère que toutes les émissions de dioxyde de carbone réunies, celles-ci induites par l’aviation sur plus de 100 ans. Les émissions de particules de noir de carbone déterminent le nombre de cristaux de glace dans les traînées de condensation. Avec la possibilité d’utiliser les biocarburants pour réduire de plus de la moitié les émissions de noir de carbone résultant de l’échappement du moteur, une voie s’ouvre pour diminuer l’incidence climatique engendrée par les traînées de condensation.

Aux États-Unis, les scientifiques du DLR de l’Institut de la physique de l’atmosphère ont effectué des mesures du gaz d’échappement, avec un Falcon, à une distance de 30 à 150 mètres d’un DC 8 de recherche de la NASA. À cet effet, les réacteurs du DC 8 ont été utilisés pour une comparaison alternée entre le kérosène ordinaire Jet A1 et un mélange pour moitié de Jet A1 et du biocarburant HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids). Les mesures réalisées antérieurement n’avaient fourni que des informations sur la formation du noir de carbone dans les biocarburants utilisés au sol, étant entendu qu’en configuration de vol, d’autres conditions environnementales prévalaient. La campagne passée d’essais en vol menée depuis le Armstrong Flight Research Center de la NASA faisait partie du projet de recherche ACCESS (Alternative Fuel Effects on contrails and Cruise Emissions Study), auquel le DLR et le NRC Canadien ont pris part.

Depuis près de 20 ans, le DLR et la NASA travaillent ensemble dans le domaine de la recherche atmosphérique. Dans la recherche aéronautique, les deux partenaires se sont engagés, notamment pour des projets de recherche communs dans les domaines de la gestion du transport aérien et des vols à faibles émissions et peu bruyants. Une étroite collaboration pour la recherche sur les émissions du biocarburant est également projetée dans l’avenir.

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Photos : l’Airbus A350-900 flightLab @Airbus

 

14/06/2020

Vol supersonique silencieux, le X-59 en préparation !

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La NASA et Lockheed-Martin préparent activement les tests en vol du X-59 supersoniques prévu en 2021. Si les vols supersoniques n’ont rien d’extraordinaire de nos jours, le X-59 doit prouver qu’il est possible de rendre celui-ci silencieux !

Malgré l’utilisation d’outils de conception avancés, l’équipe qui développe le démonstrateur X-59 de la NASA ne peut être sûre qu’elle atteindra ses objectifs de «bas boom» tant que l’avion ne franchira pas la barrière acoustique en vol. Bien que les caractéristiques de conception qui réduisent les bangs soniques soient comprises, l'équipe est confrontée au défi de s'assurer que le X-59 conserve sa forme unique d'adoucissement de la flèche pendant le vol. Il est également difficile de savoir comment le son du jet se déplacera dans l'atmosphère.

La NASA espère que les caractéristiques de conception à faible flèche du X-59 permettront de répondre aux nouvelles réglementations autorisant le vol supersonique au-dessus du continent américain pour des avions civils

Dans le cadre de la mission plus large de démonstration de vol le X-59 a pour but de démontrer les caractéristiques de conception qui peuvent réduire les booms et de tester comment le public perçoit un bruit sonore plus doux. La NASA déploiera à terme le X-59 sur des « vols communautaires » au-dessus des États-Unis, collectant des données de perception publique dans le processus. Il a l'intention de communiquer ces données aux régulateurs de la Federal Aviation Administration (FAA), qui pourraient les utiliser pour autoriser une certaine forme de vol supersonique terrestre civil. La réglementation américaine a interdit un tel vol pendant des décennies, mais la FAA a déjà commencé des travaux liés à la mise à jour de ses règles.

Le développement du X-59 intervient alors que des sociétés privées telles que Aerion Supersonic, Boom Supersonic et Spike Aerospace vont de l'avant avec le développement d'avions d'affaires et d'avions de ligne plus rapides que le son.

En 2018, la NASA a attribué à Lockheed un contrat de 247,5 millions de dollars pour gérer la conception, le développement, la fabrication et les essais en vol conceptuels et détaillés du X-59. Lockheed-Martin assemble l'avion sur son site de Skunk Works à Palmdale.

Le X-59 :

L'avion est monoplace pour un fuselage d'environ 30 mètres de long et une envergure de 9 mètres. Il est conçu pour naviguer à 55’000 pieds et Mach 1,4, selon la NASA. Le X-59 sera propulsé par un seul moteur General-Electric F414-GE-100 de 22’000 lb-poussée (98 kN), qui est une variante du moteur qui propulse le Boeing F/ A-18E/F « Super Hornet ». Le moteur sera intégré à l'empennage du X-59. Bien que sa conception soit nouvelle, le X-59 utilisera des composants trouvés sur d'autres avions militaires, une stratégie visant à maintenir les coûts au plus bas. Il sera équipé du train d'atterrissage du Lockheed-Martin F-16, du manche du F-117A Night Hawk et du cockpit et de la verrière du Northrop-Grumman T-38 Talon. Le défi des ingénieurs est d'intégrer ces systèmes qui ont été conçus pour différents avions.  

L'équipe prévoit que les caractéristiques de conception uniques du X-59 lui donneront un « boom sonore » de moins de 75 décibels perçus au sol, soit l’équivalant un tonnerre lointain ou la fermeture d’une portière de voiture.  

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Photos : le X-59 @ Lockheed-Martin

18/02/2018

La NASA va construire son avion supersonique silencieux !

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La NASA va pouvoir aller de l’avant dans son projet d’avion supersonique silencieux qui répond au nom de Quiet Supersonic Technology (QueSST). Le futur avion sera capable de relier Paris à New-Yok en 4 heures 30 à Mach 1,4 avec un boom supersonique inférieur à 75 décibels.

Le premier prototype «Low-Boom Flight Demonstrator», devrait son premier vol en 2021. Il est conçu comme un banc d'essai pour les technologies qui pourraient un jour apparaître sur les avions commerciaux. Cela permettrait un voyage plus rapide que le son sans les booms vertigineux qui caractérisent les avions de chasse supersoniques et qui ont enragé les résidents de Queens, New York, à l'époque du célèbre Concorde.

Selon la NASA la technologie du QueSST doit permettre de réduire le bruit du passage du mur du son. Le son se déplace dans l'air, à environ 340 mètres par seconde, soit 1’200 kilomètres à l'heure. Quand un avion vole, il comprime l'air autour de lui. L'avion fait aussi du bruit : il émet des ondes sonores. Mais quand il atteint la vitesse du son, l'air est tellement comprimé qu'il se produit une onde de choc.

Lockheed-Martin partenaire de la NASA :

Tout comme avec le projet Aerion, l’avionneur Lockheed-Martin sera partenaire de la NASA dans ce second projet américain. Pour ce faire, Lockheed-Martin a reçu un budget préliminaire pour construire le nouveau X-plane silencieux. La société vise à atteindre l’objectif de la NASA de 60 à 65 décibels par rampe (au moins à partir du sol) en concevant une cellule à faible bruit et en utilisant une disposition du moteur qui réduit le bruit. Ce serait beaucoup plus silencieux que les jets supersoniques existants.

Pour NASA, le concept doit permettre d’obtenir un boom sonore si calme qu'il sera à peine remarqué par le public, voire pas du tout, un peu comme un coup de tonnerre lointain.

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Photos : Le Low-Boom Flight Demonstrator @ NASA

30/12/2017

Le biokérosène diminue les traînées !

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Les biocarburants pour l’aviation offrent plus qu'une alternative aux hydrocarbures, ils réduisent également les émissions de particules des moteurs à réaction de 70%. Cette constatation a été faite par une équipe de chercheur dirigé par la NASA.

En collaboration avec le Centre aérospatial allemand (DLR) et le Conseil national de recherches du Canada (CNRC), la NASA a analysé les données sur les effets des carburants de remplacement sur plusieurs phénomènes, y compris la formation de traînées. Le fameux « Contrails » et les nuages ​​de type cirrus qu'ils aident à créer, sont considérés comme un facteur influençant l'environnement. L'un des principaux moteurs de la formation de traînées de condensation est les émissions de suie.

Les essais ont été effectués à l’aide de trois avions derrière un banc d'essai de type DC-8 de la NASA, brûlant un mélange 50/50 de carburant aviation et une alternative faite à partir d'huile végétale de caméline. Les avions de collecte de données, un Dassault Falcon 20, un Canadair CT-133 et Dassault Falcon 20G de la NASA ont analysé les échantillonnant des particules de glace et surveillé la formation de traînées formées par le DC-8.

Parmi les résultats: les biocarburants émettent moins de suie, ce qui entraîne une réduction de 50 à 70% des émissions de particules. De plus, les particules rejetées par les réacteurs combinées à l’air compressé produisent 40% de traînée en moins qu’avec un kérosène fossile.

«C'était la première fois que nous quantifions la quantité de particules de suie émises par les moteurs à réaction tout en brûlant un mélange 50/50 de biocarburant en vol», a déclaré Rich Moore, scientifique adjoint du projet au sein de la NASA et auteur principal d'un rapport sur les essais publiés dans la revue Nature.

 

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Photo : Traînées produite à l’arrière d’un B747@ JPC Van Heijst

26/06/2016

X-57 l’avion électrique de la NASA !

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Lors du forum annuel de l’aviation et de l’aéronautique qui se déroulait à Washington à la mi-juin, la NASA a présenté son projet d’avion électrique X-57. L’objectif étant de démontrer les possibilités de la propulsion électrique.

Le X-57 :

L’avion de démonstration X-57 de la NASA est issu du programme « New Aviation Horizons ». Ce programme doit permettre à la NASA révolutionner la recherche aéronautique en matière d’écologie.

Le X-57 sera basé sur une cellule Tecnam P2006 remotorisé avec 14 moteurs électriques. Les 12 petits moteurs fixés à l'aile serviront au décollage et à l'atterrissage, les deux gros aux extrémités à maintenir une vitesse de croisière de 175 mph, soit 280 km/h. L'avion, qui pourra dans un premier temps accueillir un seul pilote, aura un rayon d’action de 100 miles (160 km) et un temps de vol maximum d'environ une heure.

Selon la NASA, l’avion offrira également une réduction des frais de maintenance de l’ordre de 40%.

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Photos : le X-57 @ NASA