Alors que le secteur aérien s’est engagé à atteindre la neutralité carbone en 2050, l’efficacité du moteur pourrait représenter 20% des gains escomptés, et l’utilisation de carburants durables la moitié. Pour cela Safran mise, avec son partenaire américain General Electric, sur le projet Rise (Revolutionary innovation for sustainable engines, soit Innovation révolutionnaire pour des moteurs durables). Premiers essais prometteurs en soufflerie.
« Le moteur d’aujourd’hui fait deux mètres de diamètre. Le moteur de demain qu’on imagine, ses pales feront quatre mètres de diamètre. On sera capable de les orienter », présente enthousiaste Michel Brioude, directeur technique chez Safran. Pour visualiser l’avion de l’avenir, il faut imaginer une double hélice apparente avec des pales à l’air libre, un peu comme un moulin. Le moteur baptisé Rise, pour Revolutionary Innovation for Sustainable Engines, est le nouveau bijou de l’entreprise. Et il est conçu pour réduire les émissions de CO2 d’un avion jusqu’à 80 %.
Dans une immense soufflerie, à Modane (Savoie), Safran a débuté les essais de la prochaine génération de réacteurs, avec l’ambition de réduire fortement la consommation de carburant, un élément central de la décarbonation de l’aviation. La maquette bardée de capteurs doit permettre de vérifier le comportement en vol du moteur.
Mobilisant plus de 1.000 ingénieurs dans chaque groupe, Rise vise à préparer les technologies pour un futur moteur destiné à équiper les successeurs des Airbus A320 et Boeing 737 en 2035.
Côté français, l’investissement est d’environ un milliard d’euros, dont 300 millions millions apportés par l’Etat. « Le projet permet d’être sur la ligne de départ des compétitions que vont lancer les avionneurs en 2028-2029, avec des technologies qu’on aura toutes amenées à maturité », explique Eric Dalbiès, directeur de la recherche et de la technologie chez Safran.
Parmi elles, l’hybridation électrique du moteur, des matériaux composites, des alliages métalliques résistant à de très hautes températures ou encore l’impression 3D.
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Dans la soufflerie S1MA de l’Office national d’études et de recherches aérospatiales (Onera) située à Modane (Savoie), suffisamment puissante pour reproduire la vitesse de croisière de Mach 0,8 (988 km/h) d’un avion de ligne, Safran teste la principale rupture technologique espérée : une architecture dite « open fan » ou soufflante non-carénée.
Au centre d’un boyau de 8 mètres de diamètre où s’écoule le flux d’air accéléré, trône donc une soufflante de moteur à l’échelle 1/5e, une sorte de grande hélice bardée d’aubes. Mais contrairement aux réacteurs actuels, elle est non-carénée, c’est-à-dire dépourvue d’une nacelle la ceinturant.
L’enjeu de la taille
L’enjeu est d’augmenter le taux de dilution du moteur, « le ratio entre la quantité d’air qui passe par l’hélice et génère l’essentiel de la poussée du moteur, et la quantité d’air qui passe par la chambre de combustion dans laquelle on brûle le kérosène », explique Pierre Cottenceau, directeur technique de Safran Aircraft Engines.
Pour ce rendement propulsif, « il faut faire l’hélice la plus grande possible », abonde Eric Dalbiès. Mais le poids d’une nacelle autour du moteur, nécessairement plus grosse et lourde, annihilerait ce gain. D’où le pari de se passer de nacelle.
Le taux de dilution est passé de un pour les premiers turboréacteurs à 10 pour les moteurs Leap équipant la majorité des A320 et la totalité des Boeing 737. Avec Rise, Safran et GE espèrent « dépasser largement un taux de dilution de 50 » et ainsi consommer moins de carburant pour propulser l’avion. Rise vise une réduction de 20% de la consommation de carburant.
« Les essais aérodynamiques et acoustiques permettent de valider les choix techniques sur la conception de l’aube et de recaler les modèles de modélisation », détaille Pierre Cottenceau.
Une avionique repensée
Avec sa grande soufflante, le futur moteur aura un diamètre de quatre mètres, deux fois plus que les réacteurs actuels d’avions monocouloirs. L’architecture de l’avion du futur devra donc elle aussi être repensée: Rise sera trop gros pour être fixé sous les ailes.
Il faudra soit fixer les ailes en haut du fuselage, quitte à les soutenir par des haubans, comme l’envisage le projet X-66A de Boeing et de la Nasa, soit mettre les moteurs sur les côtés à l’arrière du fuselage.
D’ici là, plus de 200 heures d’essais en soufflerie seront nécessaires, suivis par des « essais au sol du moteur en 2025-2026 et en vol un an plus tard », selon Pierre Cottenceau. Rise sera alors fixée sous l’aile d’un A380 d’essai, l’avion géant d’Airbus.
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En 1986 déjà, un démonstrateur avait été mis au point par GE Aerospace. Le projet a été abandonné à l’époque en raison du prix du carburant à la baisse. Et puis, le procédé comportait des soucis qui paraissaient insolvables. Faire sortir du carénage et agrandir les aubes fait beaucoup plus de bruit. Autre point noir : en matière de sécurité, le procédé était dangereux en cas de rupture d’une aube. En effet, sans carénage, rien ne protège la carlingue de l’aéronef des débris.
À propos du bruit, selon CFM, le problème aurait été réglé en optimisant la géométrie des pales. Pour le reste, la solution serait de placer le moteur à l’arrière de l’aéronef de façon à ne pas impacter la cabine. Un démonstrateur Airbus propulsé par le Rise devrait être opérationnel d’ici les cinq prochaines années.
