Mathieu
La presse internationale reconnait la commercial aviation comme un élément crucial de la connectivité moderne. En effet, juste avant la pandémie mondiale, environ 12 millions de personnes prenaient l’avion chaque jour à bord de quelque 100 000 vols commerciaux, selon l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI). Les chiffres sont maintenant en train de rebondir : les recettes de l’industrie devraient atteindre 803 milliards de dollars américains en 2023, soit 9,7 % de plus qu’en 2022 et presque revenir au sommet enregistré avant la pandémie en 2019. Avec une mobilité aérienne accrue, l’impact environnemental s’intensifie également. Le trafic aérien contribue à environ 2 % des émissions mondiales de carbone. Il produit également des traînées de condensation, qui sont étudiées pour leur impact sur le changement climatique. Son utilisation repose sur des carburants fossiles non renouvelables et son bruit affecte les communautés près des aéroports ou sous un couloir aérien. Les régulateurs de l’aviation s’unissent pour résoudre ces problèmes. En octobre 2022, l’OACI a adopté l’objectif de parvenir à des émissions de carbone nettes nulles pour les vols commerciaux d’ici 2050. Aux États-Unis, un Plan d’action sur le climat aéronautique est déjà apparu avec essentiellement le même objectif. Le défi est de réduire les émissions tout en permettant l’expansion du transport aérien afin de soutenir la croissance économique et les avantages personnels et sociaux des voyages. Répondre à un tel défi nécessitera des changements fondamentaux dans l’avion et son fonctionnement.
Pourquoi hybride électrique? Le travail intervient alors que l’industrie de l’aviation commerciale atteint un tournant. Jusqu’à présent, les compagnies aériennes pouvaient compter sur des améliorations substantielles de l’efficacité d’une génération d’avion à la suivante. Mais les moteurs à réaction évoluent depuis plus de 80 ans et ces améliorations en pourcentage sont de plus en plus difficiles à obtenir. L’efficacité propulsive et aérodynamique actuellement atteinte est difficile à battre pour les avions transportant un grand nombre de personnes sur des distances allant jusqu’à 3 500 milles nautiques (6 500 kilomètres). Envisagez le moteur à réaction turbofan moderne. Son carburant stocke environ 43 mégajoules d’énergie par kilogramme, et un moteur de modèle actuel peut convertir cette énergie stockée en poussée avec une efficacité d’environ 40 %. L’hydrogène contient beaucoup plus d’énergie par unité de masse mais beaucoup moins par unité de volume. Ce problème, associé aux défis liés à la production, à la disponibilité et au stockage de l’hydrogène, prendra de nombreuses années à être surmonté. Heureusement, une autre révolution technologique est en marche dans l’industrie automobile, qui est transformée par les progrès réalisés dans l’électronique de puissance, les moteurs électriques et le stockage d’énergie. Les semi-conducteurs avancés, les moteurs et les batteries permettent des efficacités de conversion de l’énergie dépassant 90 % et améliorent continuellement le rapport puissance/poids. Ces mêmes avancées offrent de nouvelles options intéressantes aux concepteurs d’avions.
Alors, les compagnies, grandes et petites, notamment les principaux fabricants mondiaux d’avions de ligne et de gros moteurs à réaction – Airbus, Boeing, CFM International, Embraer, GE Aerospace, Pratt & Whitney, Rolls-Royce et Safran Aircraft Engines, entre autres – ont révélé des plans pour réduire les émissions de voyage aérien. Les tactiques courantes comprennent l’introduction de carburant durable, comme le carburant dérivé de la biomasse, qui peut réduire les émissions de carbone tout au long de son cycle de vie en absorbant les émissions de carbone lors de sa production. D’autres axes de recherche incluent ceux basés sur la propulsion des avions avec de l’ammoniac, de l’hydrogène ou de l’électricité. Dans un effort majeur aux États-Unis, la NASA et des partenaires industriels font progresser des démonstrateurs de vol pour développer des systèmes de propulsion électrique. Dans le cadre de ce projet, GE Aerospace et Aurora Flight Sciences de Boeing collaborent pour faire avancer un concept de propulsion hybride électrique capable de propulser un avion à fuselage unique de 150 à 180 sièges. Le projet, appelé EPFD (Electrified Powertrain Flight Demonstration), est en cours depuis 2021 et vise notamment à modifier un avion Saab 340 pour y installer un système de propulsion hybride. De plus, une autre campagne de la NASA verra magniX et ses partenaires AeroTEC et Air Tindi démontrer un concept d’avion propulsé par deux moteurs Pratt & Whitney PT6A et deux unités de propulsion électrique magni650. Ce projet cible le marché des vols à courte distance avec des avions de 19 à 50 sièges. En somme, l’initiative EPFD rejoint une série de démonstrations de vol prévues dans le monde entier.
