Décarbonation par l’Industrialisation de Solutions Composites thermoplastique pour l’Aviation Électrique Régionale – DISC-AER

Le transport aéronautique est en pleine mutation, visant à réduire son empreinte carbone tout en offrant de nouveaux usages plus ciblés. En s’appuyant sur une expérience réussie dans l’aviation de tourisme [1], l'équipe de la startup stéphanoise EENUEE créée en 2019 contribue à ces 2 objectifs en déclinant son concept de fuselage porteur pour proposer un avion à propulsion électrique bas carbone destiné au transport régional de passagers (vols basse vitesse ˜ 250 km/h et basse altitude ˜ 3000 m). L’AEEA-19© [2] (All Electric highly Efficient Aircraft ; 19 passagers et 2 pilotes ; 32m d’envergure pour 5T), le 1er avion 100% électrique à fuselage porteur au monde, est en cours de développement. Il sera entre 2 et 4 fois moins énergivore (et moins émetteur de CO2) par passager.km que le TGV.
Par ailleurs, le Laboratoire Georges Friedel (LGF, UMR CNRS 5307 / Mines Saint-Etienne), reconnu pour son expertise de plus de 20 ans dans le domaine des (bio-)composites haute-performances et notamment leur mise en œuvre (cf Chaire industrielle Mines St-Etienne - Hexcel 2015-2022 [3,4]), a décidé fin 2022 d’élargir ses activités aux composites structuraux à résine thermoplastique (TP). Déjà connus depuis plusieurs décennies pour leur bonne résistance à l’impact, les composites TP offrent désormais de véritables solutions (couples matériaux-procédés indissociables) de rupture grâce aux dernières générations de résines à très basse viscosité et basses températures de mise en œuvre (jusqu’à la température ambiante). Ces nouvelles solutions composites franchissent un cap en termes de fiabilité et flexibilité des processus d’élaboration et d’assemblage, mais aussi de réparabilité, de recyclabilité (désassemblage), et d’optimum économique (énergie, outillages, near-net shape) ; l’empreinte carbone associée est drastiquement réduite.
Justement, pour tirer parti du design aérodynamique de l’AEEA-19© des solutions composites flexibles et vertueuses doivent être mises en œuvre pour la réalisation de ses aérostructures primaires peu répandues, des peaux de grande surface (> 250 m2 au total) localement (auto)raidies à double courbure, loin des structures plus standards de l’aviation commerciale pressurisée de type « tube et ailes ». Tout en gardant à l’esprit les coûts (économiques, environnementaux, …) de la solution composite retenue, ce design innovant est fortement contraint par la faisabilité technologique (qualité, pilotage) de sous-éléments composites qu’il faut pouvoir rendre modulaires (taille, typologie) et assembler (soudage).
L’expertise et l’orientation récente du LGF vers les composites TP entrent parfaitement en résonance avec ces besoins d’EENUEE. Les travaux de notre laboratoire commun DISC-AER visent à mettre en place graduellement des solutions composites TP de rupture via des activités de R&D en conception & élaboration, voire pré-industrialisation, accompagnant le développement d’EENUEE autant que l’ouverture des activités du LGF. L’AEEA-19© sera à sa sortie, à partir de 2030-31, une solution totalement nouvelle d’aviation bas carbone, capable de mailler des territoires à l’échelle régionale, frugale à la production, durant son exploitation, et en fin de vie.
Au-delà des 5 ans du projet, DISC-AER s’ouvrira en fédérant des laboratoires partenaires et des sous-traitants industriels. Naturellement, le savoir-faire et les compétences scientifiques et techniques accumulés seront largement diffusés côté académique (mouvement Science Ouverte et enseignements) et valorisés côté industriel (déclinaison à d’autres modes de transport décarbonés par exemple).
[1] fr.wikipedia.org/wiki/LISA_Airplanes_Akoya
[2] brevet international, enregistré sous le numéro 19 14887 en France
[3] www.aerobuzz.fr/breves-jobs/hexcel-et-l-ecole-des-mines/
[4] Voir publications / activités Drapier et al. sur ce sujet depuis 2001 sur www.mines-stetienne.fr/en/author/drapier/research-topics/