Moteur supraconducteur à haut rendement et puissance massique élevée pour l'aéronautique – SHADOC

Ce projet s'inscrit dans le contexte global de réduction et de gestion de la consommation énergétique pour les aéronefs, tant militaires que civils. En 2019, les émissions mondiales de gaz à effet de serre ont atteint un record de 52,4 Gt CO2eq. Bien que la crise sanitaire liée à la COVID-19 ait entraîné une diminution des émissions en 2020, celles de 2021 ont presque retrouvé leur niveau précrise. Le secteur des transports représente environ 25 % des émissions de CO2 liées à l’énergie, l'aviation étant le deuxième contributeur avec 11 % du total, soit 920 Mt CO2 en 2019.
Malgré son apparente contribution modérée, l’impact climatique de l’aviation reste préoccupant. La forte croissance du nombre de passagers-kilomètres payants (RPK) depuis 2013, avec une hausse de 50 % jusqu’en 2019, n’a été compensée que partiellement par les gains en efficacité énergétique, qui n’ont permis qu’une réduction de 8 % des émissions de CO2 par RPK. La part de l’aviation civile dans les émissions globales est donc appelée à croître.
Pour réduire ces émissions, l’aviation mise principalement sur l’amélioration de l’efficacité énergétique des avions. L’augmentation du taux de dilution des turboréacteurs, comme ceux de type LEAP (2014), a permis des avancées notables. En parallèle, l’électrification des fonctions propulsives, comme dans le secteur automobile, constitue un levier majeur. Le projet présenté porte précisément sur l’étude d’une machine supraconductrice pour des applications aéronautiques et sur le développement d’un prototype.
La démarche comporte deux volets : d’abord, intégrer des éléments supraconducteurs dans un moteur électrique conforme aux spécifications aéronautiques, à des fins de validation ; ensuite, étendre les résultats à des dispositifs de plus grande puissance. L’objectif est une rupture technologique dans les moteurs électriques aéronautiques, avec un accent sur la conception, la réalisation et le refroidissement cryogénique embarqué en vol ou au sol.
La cible technique du projet s’aligne avec les besoins des propulseurs électriques pour aéronefs : puissance de 500 kW à plusieurs MW, vitesses entre 2 000 et 5 000 tr/min. La faisabilité repose sur le rendement et la densité de puissance de la machine, avec des cibles de 99 % de rendement et 10 kW/kg, conditions nécessaires à la compétitivité vis-à-vis des propulseurs classiques.
Les points essentiels du projet sont les suivants : réaliser une machine avec un induit supraconducteur pour l’aéronautique. Ce choix permet un fort gain de puissance massique et une amélioration du rendement au-delà de 99 %, réduisant la consommation de carburant et la masse des composants en amont du moteur. Plusieurs projets similaires existent dans le monde, notamment en Europe avec des partenaires industriels de l’aéronautique et de la défense, mais aucun en France. Il est donc stratégique que les industriels français puissent maîtriser cette brique technologique.