ASTRID-Maturation - Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d'innovation Défense : Maturation et Valorisation

Moteur supraconducteur pour application aéronautique – FROST

Résumé de soumission

On constate que le transport aérien croit d’environ 9% chaque année depuis 1950 et a permis de rendre le monde plus petit à l’échelle de l’être humain. Cependant, les vols commerciaux restent chers et représentent 2% des émissions humaines de CO2. Par conséquent, les compagnies aériennes et l’industrie aéronautique envisagent le transport de demain, celui-ci nécessitera une réduction des coûts, des bruits et des émissions de gaz à effet de serre. L’aéronautique est un secteur historiquement marqué par une exigence continue d’innovation et de progrès technologiques. La recherche de la réduction de l’impact environnemental du transport aérien (émission de gaz à effet de serre et bruit) s’inscrit naturellement dans la démarche de ce projet. L’évolution des technologies de motorisation thermique, utilisées pour la propulsion aéronautique (avions, hélicoptères, drones), arrive aujourd’hui à une asymptote qui ne permet pas d’entrevoir de réduction suffisante de consommation et d’émission polluante compatible avec les objectifs fixés par les nouveaux standards environnementaux (ACARE).
Pour répondre à ces attentes, l’énergie électrique semble être choisie pour le développement des avions du futur. Plusieurs industriels, gouvernements ou encore universités ont commencé à travailler sur des systèmes d’avions hybrides ou électriques. A l’heure actuelle, les architectures à propulsion électrique ont été partiellement étudiées. La sécurité, la redondance, l’utilisation optimale des modules de propulsion en architecture hybride ou encore le stockage d’énergie sont des exemples parmi d’autre des étapes qui restent à franchir.
Chaque année, Airbus produit environ 500 avions, ATR en livre environ 50 et Eurocopter construit 300 hélicoptères. Cela représente un marché potentiel de 1500 moteurs électriques de forte puissance appliqués à des systèmes de propulsion hybrides ou électriques pour l’aéronautique. A titre informatif, le prix moyen d’un réacteur d’Airbus A320 (le CFM56-5B) est de 7.6 Millions USD. Les avions « plus électriques » permettront une baisse du coût global, une meilleure efficacité propulsive et un moindre impact sur l’environnement. Par exemple, les développements pour des avions plus électriques visent à remplacer les vecteurs énergétiques que sont les fluides hydrauliques et l’air comprimé par le courant électrique et d’obtenir en conséquence une diminution significative de la consommation en carburant.
L’un des paramètres les plus importants pour les systèmes aéronautique est l’énergie massique (Wh/kg) pour les systèmes de stockage et la puissance massique (kW/kg) pour les actionneurs électriques ou les convertisseurs de puissance. Actuellement, l’avion le plus électrique est le Boeing 787. La puissance électrique totale installée est de 1MW. Cet avion intègre des générateurs électriques dont la densité de puissance est 2,2 kW/kg. Des projections dans 20 ans estiment que la puissance massique pourrait atteindre 9 kW/kg pour des machines conventionnelles de 1 à 3MW. Pour atteindre des objectifs supérieurs à 20kW/kg, des technologies disruptives sont étudiées. L’utilisation des matériaux comme les supraconducteurs pourraient significativement augmenter la puissance massique des moteurs ou des générateurs.
Les principaux résultats obtenus lors du premier projet RESUM sont les suivants :
• La validation des outils électromagnétiques de conception.
• La réalisation d’une machine supraconductrice à vitesse élevée, 5000 tr/mn,
• L'étude d’une structure de cryostat originale permettant un gain important, environ 30%, sur le couple massique
• Le dépôt de brevets pour des voies d’amélioration de la structure de machine proposée
Ce nouveau projet qui suit RESUM est consacré à l’étude et à la réalisation d’une machine dont la puissance est comprise entre 500 kW et 1 MW.

Coordination du projet

Jean Lévêque (GROUPE DE RECHERCHE EN ENERGIE ELECTRIQUE DE NANCY (GREEN))

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ABSOLUT SYSTEM ABSOLUT SYSTEM
SAFRAN SAFRAN
GREEN GROUPE DE RECHERCHE EN ENERGIE ELECTRIQUE DE NANCY (GREEN)

Aide de l'ANR 499 212 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2020 - 36 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter