Le démonstrateur à turbopropulsion, alimenté en partie par des batteries, vise à montrer une amélioration du rendement énergétique et à explorer les possibilités de conception pour l’avenir.
Le réseau complexe de câbles, de tuyaux et de fils attendait dans une cellule d’essai dans une installation de Pratt & Whitney Canada, à la périphérie de Montréal.
Dans une salle de contrôle voisine, une douzaine de personnes, dont certaines travaillaient sur le système depuis des années, s’étaient rassemblées pour observer. D’un simple clic de souris, l’alimentation électrique a commencé à alimenter leur création.
Cette création était une première version du système de propulsion expérimental du démonstrateur de vol hybride-électrique RTX pour un avion régional. Il associera un moteur thermique à un moteur électrique et, selon les espoirs de l’équipe, ouvrira une nouvelle ère en matière d’efficacité énergétique dans le domaine de l’aviation.
Le projet est soutenu par le gouvernement fédéral canadien et le gouvernement provincial du Québec, ainsi que par divers partenaires issus de l’industrie et du monde universitaire. Il reflète également l’approche de l’innovation à l’échelle de l’entreprise RTX ; il combine un moteur thermique avancé de Pratt & Whitney Canada, un moteur électrique de 1 mégawatt de Collins Aerospace et un système de batterie de 200 kilowattheures de la start-up H55, soutenue en partie par RTX Ventures, la branche de capital-risque de l’entreprise.
L’objectif du projet est d’améliorer de 30 % le rendement énergétique par rapport aux turbopropulseurs régionaux les plus avancés à l’heure actuelle. L’équipe espère également que le projet montrera ce qu’il est possible de faire en matière de conception d’avions futurs.
« Pratt & Whitney est le fabricant de moteurs thermiques par excellence, et Collins Aerospace est le fournisseur de systèmes aéronautiques par excellence sur la planète », a déclaré David Venditti, responsable du programme de démonstration chez Pratt & Whitney. « Il n’y a vraiment aucun autre endroit au monde où tous ces experts et toutes ces ressources se réunissent pour développer une technologie comme celle-ci. »
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Gestion des systèmes haute tension
La propulsion hybride-électrique d’un avion régional nécessite des milliers de cellules de batterie reliées entre elles et fonctionnant à des niveaux de tension élevés. Cela crée un risque de surchauffe ou d’arc électrique, où l’électricité saute de son chemin et forme un mini-éclair entre la batterie et un élément adjacent.
La résolution du problème des arcs électriques est relativement nouvelle dans le domaine de l’aviation, a déclaré M. Venditti.
« Le niveau de tension que nous utilisons pour notre système dépasse tout ce qui est actuellement produit dans le domaine de l’aviation », a-t-il déclaré. « Normalement, les batteries ne sont pas utilisées pour la propulsion des avions. »
L’équipe utilise plusieurs méthodes de protection, mais l’une des principales solutions réside dans la conception même de la batterie.
Pour obtenir de l’aide sur le système de batterie, Pratt & Whitney a fait appel à H55, une société suisse soutenue par RTX Ventures. La batterie du démonstrateur est basée sur une technologie que H55 a déjà mise en œuvre sur des avions plus petits, notamment un biplace entièrement électrique.
Le démonstrateur de RTX est beaucoup plus grand, mais il s’appuiera sur une version modifiée du système existant du H55, avec davantage de batteries et des protections supplémentaires au niveau de l’avion. Pratt & Whitney Canada s’est appuyé sur les mécanismes de sécurité du H55 en y ajoutant des caractéristiques spécifiques au démonstrateur, notamment un boîtier ignifuge supplémentaire capable d’évacuer les gaz et les flammes en cas d’urgence. Il est également modulaire, ce qui signifie que les batteries peuvent être installées dans tout l’avion afin de répartir le poids.
En utilisant un système de batteries dont la version de base est déjà en service et a passé avec succès les tests pertinents de l’Agence européenne de la sécurité aérienne, Pratt & Whitney peut tirer parti d’un système conçu pour la sécurité et dont la conformité a été prouvée, a déclaré Anthony D’Ambrisi, qui dirige la conception, les essais et la certification des systèmes de propulsion électrique de H55.
« Notre équipe a construit et fait voler six avions avec plus de 2 000 heures de vol électrique sans aucun incident », a déclaré M. D’Ambrisi. « H55 a accumulé une expérience pratique en matière de certification et d’intégration dans les avions, ce qui nous permet de fournir à Pratt & Whitney un produit sûr, efficace et certifiable. »
Faire progresser l’inconnu
H55 est une spin-off de Solar Impulse, un projet qui a abouti à la création d’un avion capable de faire le tour du monde en utilisant uniquement des panneaux solaires et des batteries. Selon M. D’Ambrisi, cette réussite a montré aux cofondateurs de H55 que la propulsion électrique n’était plus une technologie d’avenir.
« Beaucoup de gens dans l’industrie aérospatiale pensaient que cela relèverait d’un avenir lointain. Nous voyons déjà le changement arriver aujourd’hui », a déclaré M. D’Ambrisi. « Je pense que l’équipe de H55 est fière d’établir la norme et de montrer que cette technologie fonctionne bien, qu’elle est sûre et qu’elle peut être certifiée. C’est réel. Ce ne sont plus seulement des documents ou des présentations. »
Chez RTX, le démonstrateur a déjà marqué de nombreuses premières. Les équipes de Collins Aerospace et Pratt & Whitney ont surmonté de nombreux défis en modifiant le moteur et le moteur électrique et en travaillant à l’intégration des deux.
Par exemple, c’était la première fois que Pratt & Whitney installait des batteries lithium-ion dans une cellule d’essai, ce qui a nécessité la construction d’une armoire ventilée spéciale de la taille d’un petit camion de déménagement pour les abriter. Et c’était la première fois qu’ils devaient charger une batterie de cette taille, mais il n’existait aucun chargeur sur le marché capable de le faire. Ils ont donc collaboré avec l’Innovative Vehicle Institute et le Conseil national de recherches du Canada pour en construire un.
« Quand on pense à un chargeur de batterie, on imagine un petit appareil qui recharge un ordinateur portable, mais pour une batterie d’avion, il s’agit d’une grande remorque dans laquelle on pourrait mettre un cheval », explique M. Robache. « Aujourd’hui, tous les gros camions électriques sont équipés d’une technologie similaire à la nôtre, mais à l’époque où nous voulions le faire, elle n’existait pas et nous ne le savions pas. Cela faisait partie de l’inconnu inconnu. »
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