Le démonstrateur EcoPulse prend forme au Salon du Bourget

EcoPulse est un démonstrateur d’avion à propulsion hybride-électrique distribuée, développé conjointement par Airbus, Daher et Safran. Basé sur la plateforme d’avions légers TBM de Daher, ce projet a été lancé en 2019 par une annonce faite au Bourget. Il est soutenu par le CORAC* (Conseil pour la Recherche Aéronautique Civile) et cofinancé par le gouvernement français* et l’UE*. Il a pour objectif de faire monter en maturité des briques technologiques qui pourraient contribuer aux efforts de décarbonation de l’industrie aéronautique. Le démonstrateur évaluera plus particulièrement les avantages de la propulsion distribuée, l’efficacité énergétique globale à bord (réduction de la consommation de carburant) ainsi que la propulsion électrique et la batterie haute tension vis-à-vis de leur potentiel d’intégration sur les futurs avions. 

Un article sur le démonstrateur EcoPulse, paru l’année dernière, expliquait le développement de la batterie haute tension en vue de son intégration à bord de cet avion d’essais. Les équipes collaboratives de ce projet chez Daher, Safran et Airbus ont depuis lors travaillé à la mise au point de la configuration finale de l’aérodynamisme et des systèmes de cet appareil, en particulier vis-à-vis des six hélices électriques (ou e-Propellers) bien caractéristiques montées sur le bord d’attaque de la voilure ainsi que des nouveaux systèmes embarqués de distribution électrique, de propulsion et de commandes de vol. Ces dernières étapes préparent le terrain pour la première apparition en public du démonstrateur prévue lors du Salon du Bourget et pour le vol 100% électrique qui aura lieu plus tard dans le courant de l’année.

Depuis le début de cette année, Daher, le constructeur des avions TBM, réalise des vols d’essais sur sa base de développement à Tarbes, en France, avec les e-Propellers (hors tension à ce stade) fournis par Safran. Ces vols ont été effectués progressivement avec, dans un premier temps, deux e-Propellers installés, puis quatre, puis la totalité d’entre eux. Chacun de ces ensembles est constitué d’une hélice à trois pales, fournie par DUC Propellers, installée sur un moteur électrique novateur de 50 kW, “ENGINeUS”, qui est lui-même logé dans une nacelle juste derrière.

Ces essais en vol préliminaires ont permis aux pilotes d’essais de faire voler l’avion démonstrateur avec le turbopropulseur existant situé dans la pointe avant pour, dans un premier temps, porter leur attention sur l’aérodynamisme, l’inertie supplémentaire et les autres effets des nacelles et de leurs hélices sur la manœuvrabilité globale de la plateforme. Cette phase a donc fait avancer le projet d’un grand pas vers le vol hybride électrique distribué prévu dans le courant de cette année, qui sera effectué avec les six e-Propellers montés sur la voilure et en fonctionnement.

Lorsque le démonstrateur aura effectivement fonctionné en mode électrique dans le courant de cette année, la raison d’être de ce projet – tester la DEP (propulsion électrique distribuée – prendra tout son sens. La propulsion DEP signifie, en substance, qu’une seule source d’alimentation électrique indépendante, ou une association de sources électriques, peut alimenter plusieurs moteurs distribués sur l’ensemble de l’appareil.

Dans le cas de l’EcoPulse, la nouvelle batterie haute tension intégrée (d’environ 800 Vcc), fournie par Airbus, permet d’alimenter les six moteurs électriques avec le turbogénérateur embarqué de 100 kW fourni par Safran, qui contient une turbine à gaz compacte couplée à un générateur électrique. Le défi d’Airbus pour le développement de la batterie consistait à la rendre légère et compacte, tout en permettant une densité énergétique et une densité de puissance très élevées, dans le respect des réglementations environnementales (réglementations européennes REACH…) ainsi qu’un fonctionnement en toute sécurité.

Au cœur de l’architecture de la DEP se trouvent un PDRU (unité de distribution et de redressement) dont le rôle est de protéger le réseau haute tension et de distribuer l’énergie électrique disponible, ainsi que des harnais électriques haute tension. Ces éléments sont tous développés par Safran.

La DEP offre également une commande différentielle de la poussée. En d’autres termes, les moteurs électriques seront commandés individuellement par le FCC (calculateur de commandes de vol), développé par Airbus, pour effectuer les opérations de commande latérale (limitant ainsi la dépendance à un gouvernail physique et/ou des ailerons de grandes dimensions, et réduisant potentiellement la masse et la traînée) et de commande de vitesse.

Parallèlement, Daher a apporté des modifications au poste de pilotage pour permettre au pilote d’engager simplement les différents modes de la DEP (comme la commande de couple ou la commande de vitesse) à l’aide d’un nouveau bandeau spécial et ensuite piloter l’avion en utilisant la commande des gaz pour la puissance (simplement constituée de deux manettes, gauche et droite, une pour chaque aile) et un mini-manche pour la direction et la trajectoire de l’appareil.

L’énorme avantage pour les pilotes est qu’ils n’auront pas à se demander ce que fait chaque e-Propeller et/ou chaque gouverne en temps réel (en situation isolée ou combinée) car cet aspect est entièrement géré par la logique du FCC. Il leur suffira de dire à l’appareil ce qu’ils veulent qu’il fasse à l’aide des commandes de vol.

Une autre fonctionnalité utile est que, contrairement aux turbines à gaz classiques (ex : turbopropulseurs), le déplacement angulaire de chaque rotor d’e-Propeller peut être contrôlé et commandé précisément de façon digitale (au degré près !). Chaque hélice peut ainsi être automatiquement synchronisée en phase par rapport aux hélices voisines pour réduire le bruit et les vibrations en vol. Cet aspect constitue une autre ‘brique’ technologique importante et sera exploré lors de la prochaine campagne d’essais en vol où la DEP sera activée. De façon générale, EcoPulse constitue une excellente occasion pour les partenaires d’évaluer et de déterminer les caractéristiques attendues pour les futurs projets d’avions hybrides.

Après les derniers essais en vol préliminaires avec les six nacelles (hors tension), les équipes prépareront l’installation complète, l’activation et les essais au sol de la chaîne d’alimentation électrique haute tension, comprenant le turbogénérateur, la batterie et les e-Propellers opérationnels. Un premier essai au sol de la batterie Airbus « sur chariot » a permis de faire tourner simultanément les 6 moteurs électriques jusqu’à une vitesse de 1200 t/min.

Ensuite, le démonstrateur EcoPulse fera sa première apparition en public, sous sa configuration extérieure définitive, à l’occasion du Salon du Bourget. Les visiteurs du salon pourront voir de près l’EcoPulse en présentation statique au stand “Paris Air Lab”. Puis, dans le courant de l’année, le démonstrateur devrait effectuer son premier vol 100% DEP. Ne manquez pas la suite !

*EcoPulse est un projet soutenu par le CORAC (Conseil pour la Recherche Aéronautique Civile), et cofinancé par la DGAC (Direction Générale de l’Aviation Civile) par le biais de France Relance et NextGeneration EU.