Avion plus électrique : comment fonctionne l’électricité à bord ?

Aujourd’hui, Safran, avec la société Labinal Power Systems, travaille aux côtés des avionneurs pour inventer des avions plus électriques. Mais comment fonctionne l’électricité dans un avion ? Serge Roques, expert Recherche &Technologie de Labinal Power Systems, en donne les principales clés.

La génération électrique

A bord d'un avion, on trouve deux circuits électriques majeurs et un circuit de secours. De chaque côté de l'appareil, les deux circuits sont reliés à un générateur. C'est lui qui produit de l'électricité, à partir de l'énergie mécanique fournie par un des moteurs : c'est ce que l'on appelle la génération électrique.

Labinal Power Systems (Safran) produit des générateurs électriques de courant alternatif (AC) et continu (DC), ainsi que les calculateurs associés (ou GCU pour « Generator Control Units »), dans ses usines de Pitstone (Royaume Uni) et Twinsburg (Etats-Unis).

La distribution de l'électricité

L'électricité produite par les générateurs est transportée vers les « coeurs électriques » par de gros câbles appelés « feeders ».  Matérialisés par des meubles électriques ou des boîtiers, ces coeurs reçoivent l'électricité produite par les générateurs. Ils sont fabriqués par Labinal Power Systems dans ses usines de Villemur-sur-Tarn (France), Pitstone et Chihuahua (Mexique).

Interconnexion

De gros contacteurs (260 ampères) à courant continu et alternatif alimentent d'une part la distribution primaire (entre 35 et 50 ampères), et la distribution secondaire (entre 3 et 15 ampères) d'autre part. L'électricité est ensuite réacheminée jusqu'à l'équipement, via, cette fois, des câbles de distribution d'assez grosse section, ou des harnais électriques, plus petits. Labinal Power Systems produit les boîtiers de distribution primaire et secondaire, et assemble également tous les harnais électriques qui transportent le courant des boîtiers jusqu'aux charges – c'est aujourd'hui la seule entreprise du marché à proposer un offre aussi large.

Conversion

Les générateurs de bord fournissent une tension alternative de 115/230 volts (tension similaire à celle d'une installation électrique domestique) et les calculateurs de bord nécessitent une tension continue de 28 volts (tension comparable à celle du courant disponible dans nos voitures). C'est donc un convertisseur qui va abaisser la tension alternative des générateurs de 115 / 230 volts pour obtenir une tension alternative de 28 volts, et  un redresseur / convertisseur qui va redresser cette dernière en tension 28 volts continue. Labinal Power Systems fournit donc des convertisseurs mais aussi toute une gamme d'électronique de puissance et de composants de protection des circuits, produite dans son usine de Sarasota, aux Etats-Unis.

Moyen de secours

Les générateurs ne sont pas les seuls à produire de l'électricité dans un avion. En effet, l'APU (groupe auxiliaire de puissance), généralement situé à l'arrière de l'avion, produit également de l'énergie afin d'alimenter, lorsque l'avion est au sol, les différents systèmes de bord ainsi que l'énergie nécessaire pour démarrer les moteurs. Il peut aussi être utilisé en vol.

La RAT (Ram Air Turbine), petite éolienne reliée à un alternateur, est également une source d'énergie de dernier secours, lorsque la génération à partir des  moteurs ne fonctionne plus. En effet, en cas de perte des sources d'énergie primaire et secondaire, la RAT doit produire l'énergie nécessaire aux systèmes vitaux de l'appareil (contrôle de vol, circuits hydrauliques associés et instruments de vol critiques). Labinal Power Systems produit des Ram Air Turbines via l'expertise de sa filiale Aerosource, implantée aux Etats Unis.

Identifiant Scald invalide.

 


Avion plus électrique, déjà une réalité !

Les deux alternateurs d'un A320 peuvent produire 150 kilowatts (kW)  : à titre de comparaison, un lave-linge consomme entre 1 et 3 kW, une plaque de cuisson à induction 4 à 5 kW selon le modèle. Or un A320 n'a besoin en tout que de 50 kW.

Le Boeing 787 est l'avion le plus électrique actuellement en service. Il compte deux alternateurs pour chacun de ses deux moteurs, chaque alternateur produisant 250 kW. La production maximale s'élève à 1 000 kW, soit la puissance nécessaire pour l'éclairage et l'électroménager d'une ville de 2 000 habitants environ… Sur cet avion, l'électricité alimente les gros compresseurs de la climatisation, ainsi que la pressurisation, les freins, le dégivrage des ailes…


 

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