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Un avion plus performant grâce à un ventilateur à l'arrière

Un avion plus performant grâce à un ventilateur à l'arrière
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Des ingénieurs européens pensent pouvoir concevoir un avion plus performant et moins polluant en plaçant une sorte de ventilateur à l'arrière du fuselage. C'est une technologie de pointe, mais elle n'est pas encore tout-à-fait au point.

Concevoir un avion plus performant et moins polluant en améliorant son design, à savoir en plaçant une sorte de ventilateur à l'arrière de son fuselage, c'est l'objectif que veulent atteindre les chercheurs et ingénieurs qui participent au projet européen Centreline.

Dans la soufflerie de l'Université de technologie de Delft, l'une des institutions partenaires, les experts en aérodynamique utilisent des lasers pour perfectionner leur nouveau concept d'avion.

"L'idée, c'est que l'avion ait trois moteurs au lieu de deux : un à l'arrière et deux sur les côtés," précise Arvind Gangoli Rao, professeur associé en ingénierie aérospatiale. "Ces moteurs fourniront l'électricité qui est nécessaire pour alimenter le ventilateur associé à un moteur électrique [ndlr : à l'arrière]," dit-il.

Réduire les émissions de gaz à effet de serre

L'innovation majeure de ce projet, c'est la manière dont l'air qui est entraîné par l'avion le long de son fuselage est accéléré par le ventilateur situé à l'arrière pour créer de la poussée.

"Le dispositif prend l'air qui passe sur les côtés du fuselage, il l'accélère, lui redonne de l'énergie et il produit la poussée nécessaire avec une alimentation électrique faible : ce qui améliore la performance," fait remarquer Arne Seitz, coordinateur du projet Centreline (Bauhaus Luftfahrt), qui ajoute : "Cela nous permettra de réduire les émissions de gaz à effet de serre : essentiellement, les rejets de CO2, d'oxydes d'azote, etc."

Interaction entre la propulsion et l'aérodynamique

Cette technique est déjà utilisée sur les bateaux et les sous-marins, mais les expériences dans la soufflerie ont montré l'intérêt que peut avoir l'ajout d'un grand ventilateur à l'arrière du fuselage d'un avion de ligne moderne.

"Quand on conçoit ce type de design qui est différent des designs conventionnels, il faut penser à l'interaction forte qui existe entre le système de propulsion et la surface aérodynamique c'est vraiment important et il ne faut pas l'oublier lors de la phase de conception," souligne Biagio della Corte, doctorant à l'Université de technologie de Delft.

Solidité des pales

Autres partenaires du projet, des ingénieurs de l'Université de Cambridge développent le moteur électrique qui alimente le ventilateur.

Placer ses pales dans l'air turbulent à l'arrière de l'avion nécessite de renforcer leur solidité.

"À son arrivée à l'entrée du moteur, l'air est très déformé, il n'est pas uniforme, il ne se déplace pas à une vitesse uniforme et le moteur a parfois tendance à caler," indique Alejandro Castillo Pardo, chercheur associé. "Donc on doit améliorer le design de nos pales de ventilateur pour prévenir les risques de défaillance et au-delà de cela, on doit avoir une meilleure performance pour réduire la consommation de carburants pendant le vol," déclare-t-il.

L'équipe de Centreline a élaboré de nouvelles pales qui permettraient de régler le problème.

Alejandro Castillo Pardo nous la présente en maquette : "Elle a une forme qui est davantage tri-dimensionnelle, elle est beaucoup plus incurvée. Ce qui devrait nous aider à gérer ces distorsions dans le flux d'air et à récupérer la performance que nous perdons avec l'air qui circule plus lentement," dit-il.

Économies de carburant

Les ingénieurs prévoient des économies de carburant de l'ordre de 3 à 6%, voire 11%. Ce qui signifierait d'importantes réductions d'émissions lors des vols long courrier.

"On estime que notre concept pourrait s'appliquer aux gros avions," insiste Arne Seitz, coordinateur du projet Centreline.

"Puisqu'on installe du poids supplémentaire à l'arrière du fuselage, il est clair qu'il faut exploiter ce gain de performance supplémentaire sur un vol long courrier, par exemple sur un vol entre Londres et Tokyo," estime-t-il.

Le premier avion doté de ce ventilateur électrique à l'arrière pourrait être mis en service dans une quinzaine d'années.