Rendre le transport aérien plus écologique : les petites pièces peuvent faire une grande différence

À chaque fois qu’un avion décolle ou atterrit, les volets présents sur ses ailes s’ouvrent ou se rétractent pour assurer sa stabilité. Ces volets nous rappellent également qu’un avion est constitué de milliers de pièces complexes.

Repenser certains de ces composants pourrait également réduire les émissions de gaz à effet de serre (notamment de dioxyde de carbone) des avions. L’aviation représente environ 2,5 % des rejets de CO² dans le monde.

Embarquement immédiat

«Nous devons nous emparer du problème et réduire les émissions de gaz à effet de serre», a déclaré Yan Duranteau de chez Safran, une société française du secteur de l’aérospatiale. «Les avions doivent devenir plus propres.»

Les carburants alternatifs sont une des pistes les plus étudiées pour rendre l’aviation plus respectueuse de l’environnement. En avril de cette année, l’UE a accepté de fixer des objectifs contraignants concernant la disponibilité de carburants durables pour l’aviation en Europe.

Connu sous le nom de ReFuelEU, le nouveau règlement stipule qu’à partir de 2025, les fournisseurs devront faire le nécessaire pour que 2 % du carburant mis à disposition des aéroports de l’UE soit durable, et que cette part passe à 6 % en 2030, 20 % en 2035 et 70 % en 2050.

Toutefois, d’autres initiatives peuvent aider à réduire les émissions. Rendre les avions plus légers, par exemple, peut réduire la consommation de carburant et, par conséquent, les émissions. Telle était la stratégie poursuivie par le projet SWING, financé par l’UE, qui s’est terminé en septembre 2022 au terme de trois années de travaux.

«La moindre initiative doit être étudiée pour lutter contre le changement climatique», a déclaré Christophe Cornu, coordinateur de SWING et chercheur au Centre technique français des industries mécaniques, ou Cetim. «C’est le cas des efforts visant à alléger les appareils».

Volets avant

Le projet SWING s’est concentré sur les volets Krueger situés à l’avant des ailes des avions.

Lors de l’atterrissage et du décollage, ces volets sont sortis de manière à agrandir les ailes et à modifier leur forme aérodynamique. Ce système améliore la stabilité de l’appareil dans les moments critiques où sa vitesse est réduite.

Le projet SWING a repensé la conception de ces volets en utilisant des polymères thermoplastiques, un matériau recyclable et plus léger que les métaux habituels.

«Nous avons réduit le poids du composant de près de 20 %», a déclaré M. Cornu.

Il espère que les matériaux développés au cours du projet seront utilisés pour d’autres pièces que le volet Krueger.

«Il reste encore beaucoup à faire en termes de recherche, de développement et d’essais», a-t-il ajouté. «Mais si nous pouvions repenser la conception d’un avion entier avec ces nouveaux matériaux, nous pourrions réduire ses émissions jusqu’à 20 %.»

L’hydrogène porteur d’espoir

Parmi les autres composants de l’avion à l’étude figure le système d’alimentation de secours. En cas de perte de puissance, ce dispositif assure le fonctionnement continu des systèmes critiques, dont les commandes de vol.

Actuellement, dans l’aviation civile, c’est souvent une petite éolienne qui assure l’alimentation de secours. En tournant, cet équipement appelé RAT, ou éolienne, qui se déploie sous le corps de l’avion pendant le vol, alimente un générateur électrique ou une pompe hydraulique.

Le projet FLHYSAFE financé par l’UE, qui s’est achevé le mois dernier après cinq ans et demi d’activité, a cherché à remplacer ce système par une alternative à base d’hydrogène.

Le principal objectif du nouveau système est de rendre les avions plus sûrs, même si des avantages devraient aussi être obtenus sur le plan environnemental.

«Il est impossible de contrôler une éolienne à chaque vol: il serait trop compliqué de générer réellement au sol les vitesses d’air nécessaires pour la faire tourner», a déclaré M. Duranteau de Safran, coordinateur du projet FLHYSAFE. «Un système de pile à combustible peut, quant à lui, être surveillé en permanence et éviter les pannes cachées, ce qui le rend plus sûr.»

Les chercheurs du projet espèrent que leur système, en cours de test, fonctionnera mieux en situation d’urgence que les éoliennes utilisées actuellement. L’équipe a une autre motivation: prouver que l’hydrogène peut être utilisé dans l’aviation, et notamment en tant que carburant à zéro émission.

«Réfléchir à des pièces spécifiques telles que celle-ci nous permet d’améliorer notre compréhension de l’utilisation de l’hydrogène dans le cadre de l’aviation», a ajouté M. Duranteau. «Une alimentation de secours est un système complexe qui présente de nombreuses contraintes. En parvenant à faire fonctionner ce système à l’hydrogène, nous faisons un grand pas en avant.»

Dans le règlement ReFuelEU, l’hydrogène est inclus dans une combinaison durable de carburants qui devrait progressivement encourager la décarbonation du transport aérien.

Long-courrier

L’alimentation de secours mise au point par FLHYSAFE et les nouveaux volets du projet SWING pourraient être utilisés dans les avions actuellement en service.

Cependant, en raison des longs délais de développement et de certification en vigueur dans le secteur de l’aviation, ils ne devraient pas être introduits de manière effective avant 2030. Les nouvelles pièces devront également s’intégrer de façon transparente aux autres parties de l’appareil.

«Le chemin est encore long», explique M. Duranteau. «Les pièces nécessaires à l’utilisation de l’hydrogène dans le secteur de l’aviation, comme les réservoirs, ne sont pas encore assez abouties. Nous devons les améliorer avant de pouvoir les intégrer à un avion.»

Les volets du projet SWING sont en cours de validation chez Sonaca, une société aérospatiale belge qui fournit des pièces à l'avionneur Airbus.

«Un volet Krueger doit s'intégrer à toute l'aile», a déclaré M. Cornu du Cetim. «Concevoir le volet ne suffit pas. Pour que cela fonctionne, il faut modifier toute l'aile.»

Dans la communauté des chercheurs, ce travail est considéré comme une contribution modeste mais importante à la lutte contre le changement climatique.

«Aujourd'hui, nous ne repensons qu'une petite partie de l'aile», a déclaré M. Cornu. «Mais les enseignements tirés peuvent être appliqués à de nombreux composants de l'avion. Ce que nous faisons ici pourrait changer radicalement le fonctionnement des avions.»

Les recherches réalisées dans le cadre de cet article ont été financées par l’UE.

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