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Futures architectures moteurs : du nouveau sous les capots !

Pour réduire la consommation de carburant des prochaines générations de moteurs, Safran étudie des architectures à très haut taux de dilution, dites UHBR*, caractérisées par un diamètre de soufflante élargi. Dans le cadre du projet européen NIPSE**, plusieurs sociétés du Groupe se sont penchées sur l’intégration de ces ensembles propulsifs innovants aux résultats prometteurs.

5 à 10 % : c'est le gain de consommation de carburant visé par les architectures moteurs UHBR. Une perspective attractive, qui implique toutefois de relever de nombreux défis en termes de conception et d'intégration. À commencer par l'augmentation du diamètre de la soufflante, qui réduit l'espace disponible pour les équipements habituellement logés entre le moteur et la nacelle. « Ce que l'on appelle l'habillage moteur comprend plus d'une quarantaine d'équipements comme des harnais et des boîtiers électriques ou encore les actionneurs des inverseurs de poussée pour n'en citer que quelques-uns… », détaille Vincent Peyron, architecte nacelle chez Safran Nacelles.

Automatiser certaines tâches d'intégration

Comment optimiser l'intégration de tous ces équipements ? C'est la question qu'ont creusée pendant trois ans les partenaires du projet NIPSE. Sous la coordination technique de Safran Nacelles, ils ont exploré trois grands axes d'amélioration et proposé pour chacun des solutions en rupture. Premier axe : la réduction du temps de développement. « C'est une tendance globale dans l'industrie aéronautique, rappelle Vincent Peyron, mais elle est particulièrement cruciale pour des architectures complexes comme les moteurs UHBR qui nécessitent de concevoir des équipements plus petits, plus fonctionnels et plus résistants aux fortes températures. » Conscients de ces enjeux, les partenaires du projet NIPSE ont défini un outil permettant d'automatiser le cheminement des harnais et des canalisations en quelques minutes seulement. Bilan : un gain de temps de 40 %.

Safran à bord (non exhaustif): Composants moteurs Engine Alliance GP7200 (Safran Aero Boosters)Câblages (Safran Electrical & Power)FADEC moteurs Engine Alliance GP7200 (au sein de FADEC International) (Safran Electronics & Defense)Train d'atterrissage avant (Safran Landing Systems)Nacelles moteurs Engine Alliance GP7200 (Safran Nacelles)Nacelles moteurs Rolls-Royce Trent 900 (Safran Nacelles)

Plus petits, plus légers, plus accessibles

Le deuxième objectif était la diminution du volume et de la masse des équipements. Là encore, pari tenu : un gain de 10 % a été identifié, grâce notamment à la fabrication additive. Safran Electrical & Power, spécialiste des harnais électriques, a proposé de son côté des câblages plats et un recours à la connexion sans fil pour certains signaux électriques. Troisième et dernier défi relevé par le projet NIPSE : conserver les mêmes temps d'accès aux systèmes et aux équipements pour la maintenance des moteurs, malgré leur réagencement sous la nacelle. « Aujourd'hui, explique Vincent Peyron, l'habillage moteur est situé principalement autour de la soufflante. Demain, il sera réparti plus en arrière, sous les inverseurs de poussée. Pour y accéder, il faudra donc également ouvrir ces autres éléments de la nacelle, ce qui pourrait allonger le temps de maintenance. » La solution ? Un dispositif innovant d'ouverture automatisée, conçu d'après des spécifications émises par Safran Nacelles. Il permettra d'ouvrir les capots plus rapidement et de façon plus sécurisée. « Plus largement, précise Vincent Peyron, l'expertise conjointe de Safran Aircraft Engines et de Safran Nacelles a été particulièrement utile pour optimiser l'intégration du moteur et de la nacelle. C'est d'ailleurs l'un des principaux points forts de ce projet que d'avoir incité tous les acteurs concernés par les problématiques UHBR à travailler ensemble. »

La suite reste à écrire. « Les pistes soulevées dans le cadre de l'étude NIPSE ont vocation à être développées dans le cadre de projets de recherche & développement menés par les différents partenaires », estime Vincent Peyron. Plusieurs d'entre elles sont déjà en réflexion au sein de Safran.

 

* Ultra-High Bypass Ratio.

** Novel Integration of Powerplant System Equipment. Projet financé par la Commission Européenne dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020. Les partenaires du projet étaient : Safran Nacelles, Safran Aircraft Engines, Safran Electrical & Power, Netherlands Aerospace Center (NLR), Thermocoax, Meggitt, BAE Systems, Compañía Española de Sistemas Aeronáuticos (CESA), Archimedes Center for Innovation and Creation et ARTTIC International Management Services.

 

En savoir plus

Taux de dilution : la tendance est à la hausse !

Dans un moteur d'avion de type turboréacteur double flux, le taux de dilution est le rapport entre le flux froid (air circulant entre la turbomachine et la structure externe de la nacelle) et le flux chaud (air pénétrant dans la turbomachine avant d'être brûlé avec le carburant et rejeté). Plus ce taux est élevé, plus la consommation de carburant du moteur est réduite, pour une poussée donnée. Au fil des décennies, le taux de dilution des moteurs n'a cessé d'augmenter, passant de 6:1* sur les moteurs CFM56 à 11:1 sur les moteurs LEAP. Les architectures UHBR visent des taux de dilution dépassant 15:1.

*Un taux de dilution de 6:1 indique par exemple que pour 6 volumes d'air contournant la turbomachine, 1 volume d'air la traverse.

Visitez le site du projet NIPSE

 

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