Airbus : aile du futur et planeur à hydrogène

Le programme transnational d’Airbus « Wing of Tomorrow » a livré avec succès un premier prototype d’aile pleine grandeur ou “démonstrateur”, qui aidera à faire mûrir les technologies d’ailes de nouvelle génération. La mission Blue Condor va de son côté tester sur des planeurs les effets de la propulsion à hydrogène sur les trainées de condensation.

Airbus a annoncé le 20 juillet 2022 au Salon aéronautique de Farnborough avoir terminé le premier des trois démonstrateurs d’ailes entièrement composites, marquant « l’intégration de plus de 100 composants et technologies de fabrication différents qui incluent un tout nouveau système d’assemblage industriel, et qui ont permis de valider les principaux objectifs d’automatisation ». Selon son communiqué, le programme de R&T « Wing of Tomorrow » vise à tester les derniers matériaux et technologies susceptibles d’améliorer l’aérodynamisme et l’architecture des ailes. Il vise également à optimiser le processus de production et d’industrialisation des ailes « afin de répondre aux demandes futures, alors que le secteur sort de la pandémie » de Covid-19.

L’équipe internationale à l’origine de ce programme dirigé par le Royaume-Uni développe des technologies d’ailes hautes performances, notamment l’incorporation d’un bout d’aile repliable. Parallèlement à la recherche sur les carburants d’aviation durables (SAF) et la propulsion à hydrogène, Wing of Tomorrow montre comment Airbus « contribue aux ambitions de décarbonation de l’aviation », et démontre « l’importance d’une collaboration industrielle à grande échelle dans la réalisation de l’agenda de notre secteur pour un avenir plus durable ».

La nouvelle philosophie de construction de Wing of Tomorrow « élimine le travail en cuve et permet d’intégrer en douceur l’assemblage manuel et automatisé dans un système industriel optimisé ». En capturant les enseignements tirés de la construction de ce premier démonstrateur d’aile et des suivants, Airbus « explorera différents scénarios afin de pouvoir faire les bons choix industriels pour construire nos ailes du futur ».

Les composants composites de Wing of Tomorrow sont conçus pour tirer le meilleur parti des technologies et réduire de plus de 50% la charge de travail lors de la phase d’assemblage. « L’automatisation des perçages restants, l’obtention d’un bon contrôle des tolérances et de la forme des ailes, ainsi que l’introduction de nouvelles approches d’inspection et de validation soutiendront l’ambition d’Airbus de créer les ailes les plus efficaces du futur ».

Sabine Klauke, Chief Technical Officer d’Airbus, a déclaré : « Wing of Tomorrow apporte une philosophie de construction complètement différente de la façon dont nous assemblons actuellement les ailes, et constitue un élément crucial de notre portefeuille de R&T qui nous aidera à évaluer la faisabilité industrielle de la production d’ailes à l’avenir ».

©Airbus

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La mission Blue Condor, lancé par Airbus UpNext, emmènera un planeur modifié jusqu’à 33 000 pieds – une altitude extrême pour un avion qui vole normalement en dessous de 10 000 pieds – pour analyser l’impact de la combustion d’hydrogène sur les propriétés de la traînée. Le résultat de cette analyse fournira des informations essentielles sur les émissions autres que le CO2 de l’aviation, y compris les traînées de condensation et les NOx, avant les essais en vol du démonstrateur ZEROe. Airbus souligne que le planeur Arcus-J « est en quelque sorte une valeur aberrante dans le monde de l’aviation » : il est configuré comme n’importe quel planeur capable de vol libre grâce à son envergure de 20 mètres, mais avec l’avantage supplémentaire d’un moteur à réaction PBS TJ-100 « rétractable pour optimiser les capacités d’auto-lancement et de long cross du planeur ».

Deux planeurs ont été appelés à entreprendre la mission Blue Condor, un projet qui se concentre sur l’analyse « des traînées de condensation et d’autres émissions d’un moteur à combustion à hydrogène » en les comparant à celles produites par un moteur à kérosène conventionnel dans la même classe de puissance. Le projet Perlan, aux côtés d’Airbus et de ses partenaires techniques, modifiera un planeur « et, grâce à l’expertise de pilotage à haute altitude de renommée mondiale de Perlan, exploitera les planeurs à leur limite pendant chaque phase de la mission ». Dans un planeur Arcus-J, les ingénieurs remplacent le siège arrière du pilote par un système de propulsion à hydrogène ; deux réservoirs d’hydrogène gazeux de 700 bars alimenteront le moteur thermique à hydrogène du turboréacteur. Le deuxième Arcus-J reste inchangé, fonctionnant sur son turboréacteur existant.

Une fois entièrement modifié, le planeur devrait effectuer son premier vol en juillet 2022, l’objectif de cette première campagne d’essais en vol étant de « valider la configuration globale de la plateforme, ainsi que le pilotage en conditions réelles ». Une deuxième campagne d’essais en vol est prévue en novembre 2022, au cours de laquelle le planeur modifié fonctionnera exclusivement à l’hydrogène. La troisième campagne d’essais en vol, prévue pour début 2023, verra un Grob Egrett – un autre avion réputé pour ses capacités d’essai à longue endurance et à haute altitude – diriger les deux planeurs à l’altitude d’essai, les relâcher puis « refléter chacun de leurs mouvements » à des vitesses de 80 à 85 nœuds lors d’essais consécutifs. Ce faisant, le Grob Egrett agira « comme un avion de chasse, capturant des données critiques grâce aux capteurs d’émissions et à l’instrumentation associée fournis par le partenaire clé DLR – le centre aérospatial allemand ».

« Le projet Blue Condor est une étape majeure de notre parcours ZEROe car il lancera la première série de tests en vol utilisant un moteur à combustion à hydrogène chez Airbus », explique Mathias Andriamisaina, responsable des démonstrateurs zéro émission chez Airbus. « Ces campagnes d’essais en vol fourniront une excellente base de connaissances sur l’impact de l’hydrogène sur le comportement du moteur, les traînées de condensation et les autres émissions sans CO2. Cela éclairera sans aucun doute la direction des futurs essais en vol à l’aide de la prochaine plate-forme d’essai ZEROe A380 ».

©James Darcy-Airbus

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