L’avion électrique composite sur le point de devenir une réalité
Les constructeurs aéronautiques modernes s’efforcent de réduire leur consommation d’énergie, d’améliorer la sécurité et de réduire leurs émissions, ainsi que celles de leur chaîne d’approvisionnement. «Pour optimiser les performances des avions existants et des générations à venir, nombre de constructeurs se tournent vers les avions électriques composites (CEA)», déclare Jean-Philippe Parmantier, coordinateur européen du projet EPICEA, financé par l’UE et le Canada. «Il s’agit essentiellement d’avions longs-courriers volant à haute altitude constitués de matériaux composites légers dont les cellules sont dotées d’une électrification massive des fonctions embarquées et d’antennes à profil bas générant moins de traînée.» Malgré leur potentiel, les matériaux composites n’apportent pas au fuselage le même niveau de conductivité que l’aluminium. En conséquence, les avions composites sont davantage exposés aux risques électromagnétiques (EM) liés aux émissions radio, aux satellites, aux radars ou à l’électricité atmosphérique. En outre, la probabilité d’être exposé à un rayonnement cosmique (RC) est plus forte pour les vols à très haute altitude. «Des mesures de protection électromagnétiques spécifiques sont donc nécessaires pour garantir l’immunité des systèmes électriques et la sécurité des avions», explique M. Parmantier. «Toutefois, de telles mesures de protection augmentent souvent la masse de l’avion, créant un obstacle supplémentaire à l’émergence de CEA écoénergétiques.» Pour que les CEA représentent une option viable d’amélioration des performances, de la sécurité et de l’efficacité des avions, le projet EPICEA, une initiative de recherche et de développement conjointe entre l’UE et le Canada, développe des outils informatiques pour valider et vérifier un environnement informatique ouvert (la plateforme EPICEA). En modélisant les systèmes interconnectés, les performances électromagnétiques des antennes et les effets du RC sur l’électronique, la plateforme EPICEA développée permettra aux constructeurs aéronautiques de mieux comprendre les mécanismes de couplage EM sur les CEA. Cela entrainera ensuite la création d’exigences de conception efficaces pour les systèmes de l’avion et leur intégration à bord. Des résultats importants atteints Bien que le projet EPICEA soit toujours en cours, plusieurs résultats importants ont déjà été obtenus. «Avant tout, nous avons réussi à intégrer le logiciel existant à une plateforme de simulation globale pour la modélisation de scénarios de couplage EM sur les systèmes de câblage interconnectés et les antennes à hautes performances EM dans un fuselage composite complexe», déclare M. Parmantier. «Cela nous permet de faire valider nos résultats de simulation par des mesures réelles sur le fuselage composite à grande échelle d’un jet d’affaires Bombardier.» Les chercheurs du projet ont commencé à partager ces premiers résultats lors de conférences scientifiques, d’ateliers publics ainsi que sur le site site web dédié. Un deuxième atelier se tiendra en juillet 2019, à la clôture du projet, à Toulouse, en France. Les outils et la plate-forme de simulation EM sont maintenant testés par deux partenaires du projet: Bombardier Aerospace, constructeur aéronautique canadien, et Fokker Elmo, fabricant européen de câbles et de faisceaux. Selon M. Parmantier, les deux sociétés sont susceptibles d’adopter les outils informatiques et la plateforme du projet pour une utilisation future dans leurs processus respectifs de conception et de développement d’avions. Une affaire internationale Les fonds provenant à la fois de l’UE et du Canada, le projet EPICEA est un excellent exemple de coopération internationale en matière de recherche aéronautique dans le cadre du programme Horizon 2020. Le projet a tiré profit des compétences disponibles et optimisé les ressources des deux partenaires pour faire progresser le développement de l’avion électrique composite. Par exemple, avec l’expertise de Fokker Elmo, la partie européenne s’est concentrée sur la simulation EM, tandis que les Canadiens se sont appuyés sur l’expertise de Bombardier pour intégrer les systèmes et faisceaux EM au fuselage composite, ainsi que pour effectuer des tests de rayonnements électromagnétiques et cosmiques. «L’une des choses dont je suis le plus fier, c’est la cohérence du consortium et la façon dont, malgré l’océan et les cultures qui nous séparent, nous avons pu travailler ensemble comme une seule et unique équipe», déclare M. Parmantier. «Grâce au regroupement des compétences européennes et canadiennes, le CEA est sur le point de devenir une réalité.»
Mots‑clés
EPICEA, Bombardier, avion composite, avion électrique composite
