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Hélicoptère : la propulsion hybride sous toutes ses formes

Environnement

La propulsion hybride est un axe essentiel pour réduire l'empreinte carbone du transport aérien. En combinant les énergies thermique et électrique, les aéronefs pourraient réduire de 20 % leur consommation en carburant, diminuant ainsi les émissions de CO2. En quoi consiste la propulsion hybride ? Quelles sont les opportunités offertes par l’hybridation ? Bruno Bellanger, Directeur des programmes chez Safran Helicopter Engines, nous présente les premiers cas d’application dans le monde de l’hélicoptère.

Racer demonstrator

EN QUOI L’HYBRIDATION EST UN MOYEN ESSENTIEL POUR DECARBONER L’AVIATION ?

Dans le monde de l’hélicoptère, en ligne avec la stratégie globale du Groupe, nous travaillons sur trois axes complémentaires pour réduire nos émissions de CO2 : l’utilisation de carburants alternatifs, l’ultra-efficacité de nos moteurs thermiques et l’hybridation. L’hybridation, c’est la combinaison entre l’énergie thermique et l’énergie électrique, qui permet de réduire la consommation en carburant du moteur thermique et donc les émissions de CO2. Notre objectif, d’ici la fin de la décennie, est de réduire de 20 % la consommation de carburant des hélicoptères grâce à différents concepts d’hybridation. A ces 20 % s’ajouteront les gains en consommation de nos turbines de prochaine génération et les gains associés à l’utilisation de carburant alternatifs (Sustainable Aviation Fuels).

COMMENT UN MOTEUR ELECTRIQUE PEUT-IL ETRE UTILISE POUR PROPULSER UN HELICOPTERE ?

Comme pour les avions de type court et moyen-courrier, l’utilisation de la propulsion 100 % électrique pour les hélicoptères n’est pas envisageable aujourd’hui. A l’exception de petits aéronefs et pour de courtes distances, le tout électrique ne verra pas le jour tout de suite compte tenu de la densité d’énergie nécessaire à la réalisation des missions assurées par un hélicoptère. Les moteurs thermiques resteront donc majoritaires sur le marché. Toutefois, cette future génération de moteurs plus performants intégrera des moteurs électriques qui permettront de diminuer la consommation de carburant, réduire les nuisances sonores, améliorer la sécurité ou encore réduire les émissions de particules. Il faut retenir que l’hybridation est multiforme ! L’énergie électrique peut être utilisée de manière transitoire, pour différentes phases de vols et pour répondre à différents besoins selon les modèles d’appareils, les rayons d’action et les missions.

QUELS SONT LES DIFFERENTS CONCEPTS D’HYBRIDATION DEVELOPPES AUJOURD’HUI PAR SAFRAN HELICOPTER ENGINES ?

« L’Eco mode » est un des premiers cas d’application que nous avons développé. Il s’applique sur des hélicoptères bimoteurs. Si les phases de décollage et d’urgence réclament beaucoup d’énergie, en vol de « croisière », l’hélicoptère n’a pas besoin de la pleine puissance des deux moteurs pour pouvoir opérer. L’« Eco mode » consiste à mettre un des deux moteurs en sommeil pendant cette phase de vol. Grâce à l’apport d’énergie d’un moteur électrique extrêmement fiable, développé par Safran, le deuxième moteur pourra être redémarré manuellement ou automatiquement de manière très rapide. Cette fonction ressemble un peu au système de « Start and Stop » que l’on trouve dans les voitures. Le démonstrateur RACER d’Airbus Hélicopters sera le premier à intégrer ce système. Il s’agit là d’une première forme d’hybridation qui permet déjà d’économiser jusqu’à 20 % de consommation de carburant selon les missions.

Pour l’hélicoptère, nous développons également des systèmes de « Boost électrique », qui est une forme d’assistance transitoire. L’énergie électrique est ici utilisée comme complément de puissance sur une période de temps donnée. Cette solution apporte plusieurs avantages, au-delà de la consommation, tels que la réduction des nuisances sonores ou des émissions de particules. C’est aussi une solution qui pourra constituer un apport de puissance de secours sur les hélicoptères monomoteurs.

Enfin, chez Safran Helicopter Engines et avec d’autres sociétés du Groupe, nous travaillons sur des systèmes de propulsion hybrides distribués pour des véhicules en rupture totale avec les architectures que l'on connaît aujourd'hui : les VTOL, des véhicules à décollage et atterrissage verticaux, et les STOL, des véhicules à atterrissage et décollage court horizontaux. L’EcoPulse, un démonstrateur d’avion à propulsion hybride distribuée conçu par Daher, Safran et Airbus dotés de moteurs électriques ENGINeUS™de Safran Electrical & Power et d’une turbogénératrice de Safran Power Units, en est un premier exemple. Ce véhicule, de type STOL, est équipé d’une turbogénératrice, c’est-à-dire l’association d’un moteur thermique et d’une génératrice, et de batteries. L’ensemble alimentant plusieurs moteurs électriques répartis sur les deux ailes. Il s’agit ici d’un projet important qui, comme tous les autres concepts d’hybridation sur lesquels les sociétés du Groupe travaillent, permet de mieux comprendre les apports de ce type de propulsion hybride sur les aéronefs de demain.

AU-DELA DE LA REDUCTION DES CONSOMMATIONS ENERGETIQUES, QUELLES SONT LES AUTRES OPPORTUNITES DE L’HYBRIDATION ?

Outre les apports environnementaux, l’hybridation ouvre aussi des perspectives intéressantes sur les coûts de maintenance, les émissions sonores, ainsi que sur la sécurité en vol. Sur ce dernier point, la réglementation ne permet pas aujourd’hui le survol des villes européennes pour des questions de sécurité en cas de panne moteur. L’ajout d’un moteur électrique sur ce type d’appareil permettrait de disposer d’une puissance électrique en cas de panne, permettant ainsi au pilote de rejoindre une zone dégagée pour atterrir en toute sécurité.

 

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