Solar Impulse 2 dévoile le 9 avril 2014, comme l’a fait Onera le 7 avril, des projets d’avions 100 % électriques, pas envisageables avant plusieurs décennies..
L’avion qui sera présenté pour la première fois demain sur une base aérienne suisse n’a pas grand-chose à voir avec ceux que nous connaissons. Si l’envergure du Solar Impulse 2 est proche de celle d’un Airbus A380 (72 mètres), son poids (2,4 tonnes) est à peine supérieur à celui d’un 4×4. Surtout, il n’embarquera qu’une seule personne à la fois, pour un défi proprement extraordinaire : le premier tour du monde – avec escales – d’un avion entièrement électrique, alimenté par l’énergie solaire.
En 2010, un premier prototype du Solar Impulse avait déjà volé pendant 26 heures d’affilée. La nouvelle version conçue par Bertrand Piccard et André Borschberg, les promoteurs de ce projet fou, sera capable de rester en l’air pendant cinq à six jours, à la faveur des conditions météo. Plus grand, Solar Impulse 2 est également plus résistant – le précédent avait interdiction de traverser les nuages, car ses circuits électriques n’étaient pas étanches pour en limiter le poids – et plus confortable, même si l’amélioration est toute relative : la cabine n’est pas pressurisée et un seul pilote à la fois peut monter à bord.
Grâce à plusieurs partenaires industriels (Solvay, Altran, SunPower, Bayer…) et scientifiques (EPFL), l’avion bénéficie des dernières innovations en matière de matériaux, de batteries et de rendement des cellules solaires. Mais sa structure ultralégère, faite de fibres de carbone, évoque davantage les frères Wright ou SantosDumont que les avions modernes. « Solar Impulse est un symbole de tout ce que l’on peut faire avec les technologies modernes en les poussant au maximum, estime Bertand Piccard. C’est aussi une façon de montrer que l’on peut résoudre les défis énergétiques, au moins en partie, grâce au progrès technologique. »
Aujourd’hui, les industriels parient d’abord sur l’avion « plus » électrique, par exemple capable de rouler au sol sans l’apport de ses réacteurs. Qu’en est-il du véritable avion à propulsion électrique ? Fantasme d’ingénieur, démonstrateur technologique ou véritable concept d’avenir ? Une équipe de chercheurs du centre de recherche aéronautique et spatial, avec l’aide de CEA Tech, a présenté, hier soir, sa réponse devant une centaine d’industriels triés sur le volet à l’Aéro-club de France. Le fruit de leur exercice de prospective est un véritable avion, certes encore de papier, mais qui pourrait bien voler un jour.
« Notre conclusion, c’est que l’avion à propulsion électrique est techniquement faisable et théoriquement envisageable pour le transport commercial d’ici deux à quatre décennies, selon les missions envisagées », résume Antoine Guigon, directeur du département prospective aérospatiale de l’Onera. « C’est un objectif important car si l’empreinte environnementale de l’aéronautique est assez faible par rapport à celle de l’automobile, elle est forte sur l’homme, notamment à cause du bruit », reconnaît Pierre Duval, organisateur de la soirée pour l’Aéro-club de France et président de la commission environnement de la Fédération aéronautique internationale.
Si l’échéance paraît si lointaine, c’est parce que le problème est complexe. L’aéronautique reste dépendante du kérosène car le pétrole est un concentré d’énergie, souple et simple d’emploi. « En l’état actuel de nos connaissances, la propulsion électrique ne pourra pas atteindre avant plusieurs décennies des performances aussi élevées que la propulsion actuelle. Il faut imaginer des concepts et des technologies de rupture », explique Antoine Guigon. Inutile de chercher à « électrifier » un appareil existant : il faut repartir d’une feuille blanche.
DES HÉLICES SUR L’AILE
C’est ce qu’ont fait les chercheurs de l’Onera avec prudence. S’ils rêvent à l’avion capable de transporter 100 passagers sur des milliers de kilomètres, ils ont été plus modestes en s’attelant à l’avion d’affaires personnel, capable de transporter quatre personnes sur 600 kilomètres en moins de deux heures. Son apparence générale semble familière, mais en réalité tout change : forme, propulsion, énergie, aérodynamisme… Car l’électricité permet une rupture. Premièrement, contrairement aux moteurs actuels qui voient leur rendement s’améliorer avec la taille, leurs cousins électriques peuvent être petits mais efficaces. Exit les énormes moteurs disgracieux et pénalisant d’un point de vue aérodynamique. De petites hélices carénées sont alignées sur l’arrière de l’aile. Comme le ferait un ventilateur, chaque hélice absorbe l’air pour le rejeter à l’arrière et ainsi produire la poussée.
Reste l’alimentation. Impossible de s’inspirer du Solar Impulse et de ses panneaux photovoltaïques, dont le rendement est encore bien trop faible pour un avion embarquant plusieurs passagers. Dans le projet de l’Onera, l’électricité serait fournie par des batteries, mais surtout produite à bord par une pile à combustible. Problème : il faudra parvenir à stocker plusieurs kilogrammes d’hydrogène à une pression élevée ou sous forme liquide, ce qui exige une très basse température. Si bien qu’Antoine Guigon estime que l’étape intermédiaire d’une propulsion hybride est envisageable, avec de l’électricité produite grâce à l’énergie de moteurs thermiques : « Par exemple, une turbomachine entraînerait un moteur électrique. Mais le concept d’avion qui tirerait le meilleur parti d’une combinaison du thermique et de l’électrique reste à définir. »
Les chercheurs ont identifié d’autres obstacles à surmonter, notamment la résistance de l’électronique embarquée aux champs électromagnétiques que l’appareil produira lui-même. Cet appareil devra, en outre, bénéficier de systèmes de navigation de pointe. « L’avion personnel suppose qu’il puisse être suffisamment automatisé pour être à la porté de n’importe quel pilote, et qu’il s’intègre donc facilement dans le trafic aérien grâce à une aide à la navigation », explique Claude Le Tallec, chargé de mission aviation générale, drones et systèmes automatisés à l’Onera. Autant de contraintes qui exigent une approche multidisciplinaire. « Ce sont des approches qui s’appliquent déjà pour la conception de n’importe quel avion, mais qui seront encore plus nécessaires à cause de l’accumulation de concepts et de technologies de rupture », estime Antoine Guigon, qui insiste sur les efforts à produire dès maintenant pour imaginer les solutions du futur. « Demain l’industrie sera nue si elle n’imagine pas, dès maintenant, les avions de l’avenir. Il faut envisager les solutions de rupture, sinon d’autres pays ou continents le feront pour nous. »
Source : Par Benoit Georges Journaliste Les Echos
