L’hélice fait son grand retour alors que le transport aérien cherche un avenir plus vert

L’hélice – une relique de l’aube du vol propulsé il y a plus d’un siècle – revient en tant qu’emblème de l’avenir plus vert de l’aviation.

Les rotors prolifèrent sur les taxis aériens et les avions futuristes prototypes alimentés à l’hydrogène et à l’électricité. La fonctionnalité de la vieille école est également au cœur d’un nouveau moteur radical qui pourrait un jour remplacer les turbosoufflantes des avions de ligne d’aujourd’hui, alors que le changement climatique pousse l’industrie à innover pour sortir de la dépendance aux combustibles fossiles.

Cette conception, développée par General Electric Co. et Safran SA en France, pourrait brûler 20 à 30 % de carburant en moins avec un bruit similaire ou inférieur à celui de leur dernière offre d’avions monocouloirs, selon les dirigeants. Ils envisagent de mettre le moteur, avec ses hélices tourbillonnantes géantes, sur des avions de travail d’ici le milieu des années 2030.

La poussée des inventions entraîne des paris vertigineux et conséquents pour certaines des entreprises les plus importantes du secteur. Boeing Co., Airbus SE et des motoristes tels que Rolls-Royce Holdings doivent investir des milliards de dollars dans la production d’avions plus respectueux de l’environnement qui voleront bien au-delà des années 2040.

Mais on ne sait pas encore quelles technologies offriront la meilleure voie à suivre, ni quand les compagnies aériennes seront prêtes à les adopter.

Le bilan financier d’un faux pas pourrait persister pendant des décennies – voire anéantir une entreprise – tandis que les obstacles techniques et l’examen réglementaire se profilent comme des obstacles potentiels.

“Je ne voudrais pas être président de Boeing ou d’Airbus”, a déclaré Steve Udvar-Hazy, le pionnier de la location d’avions qui a été l’un des plus gros acheteurs des deux sociétés pendant des décennies. Les défis auxquels ils sont confrontés en essayant de faire le bon choix sur ce qui remplacera la technologie d’aujourd’hui “sont probablement les plus difficiles auxquels ils ont été confrontés dans ma carrière”, a-t-il déclaré lors d’une conférence le mois dernier.

Le concept futuriste du partenariat entre GE et Safran, CFM International, comprend des pales en forme de cimeterre qui tournent à l’extérieur de la turbine. Il élimine le carter que l’on voit sur les moteurs à double flux qui alimentent actuellement la plupart des avions commerciaux.

Cette conception dite à ventilateur ouvert signifie que les ingénieurs peuvent installer des pales beaucoup plus grandes, ce qui améliore le rendement énergétique en accélérant plus d’air à travers la section du ventilateur pour la poussée au lieu de passer par le centre de combustion du carburant.

Et contrairement aux avions à hélices à pistons d’autrefois, ces énormes pales sont entraînées par une turbine de haute technologie fabriquée avec des matériaux avancés qui, selon CFM, peuvent fonctionner. biocarburants ou hydrogène.

Alors qu’ils ont dévoilé le concept l’année dernière, les dirigeants du partenariat ont fourni de nouveaux détails dans des interviews sur la façon dont ils ont travaillé pour surmonter les principaux obstacles techniques qui ont gêné les conceptions antérieures à ventilateur ouvert.

En utilisant des superordinateurs hébergés dans des laboratoires de recherche du Département américain de l’énergie, le vice-président de l’ingénierie de GE Aerospace, Mohamed Ali, a déclaré que les ingénieurs de l’entreprise avaient découvert comment résoudre les compromis entre vitesse de croisière, efficacité énergétique et bruit.

Les premiers essais en vol sont prévus pour le milieu de la décennie avant que CFM et Airbus équipent le moteur d’un superjumbo A380 pour des vols de démonstration supplémentaires avant 2030.

Si ces essais réussissent, les analystes affirment que la conception à ventilateur ouvert de CFM sera un concurrent sérieux pour propulser l’avion qui remplacera à terme les avions de ligne Boeing 737 Max et Airbus A320neo – les vaches à lait les plus importantes du duopole.

“Jusqu’à présent, chaque nouvelle famille de moteurs a été évolutive”, a déclaré l’analyste Robert Spingarn de Melius Research. “Ce sont révolutionnaires.”

Selon Ali, le changement climatique ne laisse guère d’autre choix que de poursuivre une réinvention aussi spectaculaire.

“Pouvons-nous vraiment nous permettre de laisser cet avantage de consommation de carburant sur la table?” il a dit.

Bien sûr, les avions à hélices n’ont jamais complètement disparu du marché, même après que le jet moderne a inauguré des voyages plus rapides il y a des décennies. Ces avions ont été un pilier des sauts courts et régionaux, bien qu’ils n’aient jamais été à la hauteur des ventes et de la vitesse des jets à turboréacteurs qui transportent régulièrement des centaines de personnes à travers les continents et les océans.

Pendant ce temps, les hélices occupent une place prépondérante dans d’autres efforts visant à rendre le transport aérien plus écologique. Pratt & Whitney et Collins Aerospace prévoient de tester en vol en 2024 un système de propulsion hybride-électrique sur un avion régional à hélices.

Alors que l’industrie automobile se tourne résolument vers les véhicules électriques, Boeing et Airbus prennent des mesures plus prudentes pour décarboner, comme le remplacement du kérosène dérivé du pétrole par des biocarburants qui peuvent être brûlés par les moteurs à réaction d’aujourd’hui.

Les avions de ligne à hydrogène ne seront probablement pas prêts avant des décennies, et en attendant, il est risqué de se lancer dans des conceptions qui reposent sur des moteurs à ventilateur ouvert, notamment parce que les turbosoufflantes conventionnelles ont également de la place pour de puissantes améliorations.

“Le turboréacteur moderne est l’un des plus générateurs d’énergie efficaces que les gens aient jamais créés », a déclaré Brian Yutko, vice-président et ingénieur en chef pour la durabilité et la mobilité future chez Boeing.

“Si vous enlevez le conduit”, a-t-il dit, se référant au revêtement de protection d’un moteur à réaction, “vous ne vous absoudrez pas des défis d’intégration – vous en avez différents.”

Il existe également d’autres obstacles, tels que la probabilité que les régulateurs accordent une attention particulière aux nouveaux avions.

Airbus, par exemple, était sceptique quant aux conceptions à ventilateur ouvert proposées par CFM il y a environ 15 ans alors qu’il envisageait des moteurs pour ce qui est devenu l’A320neo, ont déclaré des personnes proches du dossier.

Le développement d’un nouvel avion peut coûter 15 milliards de dollars – ou bien plus si une technologie révolutionnaire tourne mal. Le potentiel du moteur à soufflante ouverte CFM devrait être pris en compte dans les projets à fort enjeu des avionneurs.

Boeing et Airbus préparent déjà leurs stratégies pour la prochaine décennie, lorsqu’ils devront remplacer leurs avions les plus rentables, dont les conceptions datent des années 1960 et 1980.

Mis à jour : 22 octobre 2022, 5 h 00