Aujourd’hui, le réchauffement climatique est l’affaire de tous, et le secteur du transport aérien a pour préoccupation de réduire son impact environnemental. Comment réduire la consommation de carburant d’un avion de ligne ? L’ONERA explore de nouvelles pistes grâce à sa capacité à tester les concepts en soufflerie et par simulation numérique, c’est le projet E2IM.
Peignes secondaires
Face aux enjeux environnementaux auxquels il est confronté, le secteur aéronautique doit créer des ruptures et ne pas se contenter d’évolution minimalistes, en particulier sur la forme des avions, pour atteindre les objectifs qui lui sont fixés en termes de réduction de consommation énergétique.
Avionneurs, motoristes, compagnies aériennes, tous sont concernés par la problématique, mais pour changer les choses en profondeur, il est nécessaire de se tourner d’abord vers la recherche.
Capable d’associer compétences théoriques et expérimentales uniques, l'ONERA est à même de proposer des pistes de solution de rupture dans la forme des avions du futur.
Améliorer le bilan aéropropulsif
Simulateur en cours de montage
Le projet E2IM « étude de concepts innovants pour l'intégration motrice » propose un positionnement différent des moteurs par rapport au reste de la structure. L’idée : mieux intégrer le moteur dans les ailes ou dans le fuselage. La problématique est alors de savoir dans quelle mesure l'écoulement de l'air autour de l'aéronef est compatible avec des entrées d'air suffisantes dans la nacelle pour alimenter correctement le moteur et quel est le gain de traînée en résultant.
C'est une question théorique, pour laquelle il n'existe pas de réponse préconçue. Dans ce domaine de la mécanique des fluides, l'expérimentation est indispensable, en complément des approches de modélisation et de simulation.
Le projet E2IM représente 10 années d'études et de recherches, comprenant la fabrication d'une maquette qui sera soumise à des essais en soufflerie réalisés dans la grande soufflerie de Modane d'ici à fin 2020, avant d’autres essais sur des formules encore plus drastiquement en rupture à l’horizon 2022/2023.
La maquette en cours de réalisation correspond à un premier niveau d'intégration, le projet E2IM ayant par ailleurs conduit à la conception de configurations plus en rupture avec les avions actuels.
Grâce notamment à ces expérimentations à grande échelle dans des souffleries : https://www.onera.fr/fr/souffleries permettant d'étudier le vol transsonique, l'ONERA explore la faisabilité et les verrous scientifiques de pistes susceptibles d’être reprises par les industriels pour développer les technologies des prochaines générations d'avions.
Patrick Wagner, directeur des souffleries de l’ONERA
Simulateur monté sur
maquette
La formule aérodynamique classique place les moteurs sous les ailes. C'est le cas de la quasi totalité des avions de lignes tels l'A320, l'A340, le 747 ou encore le 707, qui en était le premier bel exemple.
L'origine de cette configuration est liée au contexte militaire : il fallait accéder facilement en cas de problème au moteur pour le démonter ou le remplacer. La formule a été ensuite appliquée aux avions civils.
Néanmoins, les efforts actuels visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre tendent à remettre en cause ce compromis.
Pour minimiser la consommation en croisière des avions de ligne, l'idée est donc d'optimiser le bilan aéropropulsif.
Certes, des gains incrémentaux significatifs ont été obtenus sur les performances des moteurs, la masse des avions a été réduite grâce à l'utilisation de matériaux composites, les formes des ailes ont considérablement évolué au cours du temps, des dispositifs comme les « winglets » ont été ajouté mais, pour aller plus loin, une remise en question plus radicale s'impose en termes de conception.
