Airbus va tester le CFM ouvert

Jan 11, 2024

L'architecture de soufflante ouverte est un élément clé du programme de développement technologique "Revolutionary Innovation for Sustainable Engines" (RISE) du fabricant de moteurs d'avions CFM International (publication antérieure), qui vise à démontrer et à faire mûrir une gamme de nouvelles technologies pour les futurs moteurs qui pourraient entrer en service d'ici le milieu des années 2030.

La technologie des ventilateurs ouverts sera également au centre d'une importante campagne de démonstration en vol d'Airbus qui sera réalisée en collaboration avec CFM dans la seconde moitié de cette décennie. Le programme de démonstration conjoint utilisera des ressources d'essai en vol partagées. Provisoirement, il est prévu que CFM effectue des essais au sol des moteurs, ainsi que la validation des essais en vol au centre des opérations d'essais en vol de GE Aviation à Victorville, en Californie.

Une deuxième phase d'essais en vol sera effectuée depuis l'installation d'essais en vol d'Airbus à Toulouse, en France, dans la seconde moitié de la décennie. Pour ces tests, le moteur à soufflante ouverte sera monté sous l'aile d'un avion de banc d'essai A380 spécialement configuré et instrumenté.

Les objectifs communs d'Airbus et de CFM pour la démonstration du joint de soufflante ouvert sur l'A380 sont vastes. Les objectifs de haut niveau comprennent : l'évaluation de l'efficacité et des performances de la propulsion à ventilateur ouvert sur un aéronef ; l'accélération et la maturité des technologies grâce à des essais au sol ; évaluation de l'intégration avion/moteur et de l'aérodynamique (poussée, traînée, charges); et évaluation des niveaux de bruit interne et externe.

Les capacités de prédiction sont essentielles pour trouver la bonne conception qui répond à la fois à l'efficacité énergétique et aux objectifs acoustiques (pour les communautés autour des aéroports et aussi pour les passagers à l'intérieur de la cabine). Le moteur et l'aile de CFM étant très étroitement couplés, ces capacités doivent être développées en étroite collaboration.

De plus, Airbus et CFM collaboreront pour comprendre l'utilisation des capacités hybrides électriques et assurer la compatibilité avec le carburant d'aviation 100 % durable (SAF).

Préparation du matériel pour les essais en vol. Cependant, avant que l'un des objectifs ci-dessus ne puisse être étudié, d'ici le premier vol de démonstration de la seconde moitié de la décennie, une phase intensive de travaux préparatoires d'ingénierie est prévue.

Nous devrons d'abord déterminer les contraintes physiques de vol, la conception et les évaluations pour l'installation du moteur de démonstration d'essais en vol (FTD). Celles-ci comprendront : la définition des "lignes aérodynamiques" du pylône (c'est-à-dire l'aérodynamique et les géométries physiques), l'évaluation des charges, des qualités de maniement et des performances et la préparation de la modélisation pour soutenir l'analyse des essais en vol.

De plus, le pylône avec les supports de moteur et la fixation sera conçu conjointement pour minimiser la transmission du poids et des vibrations à la cabine, ainsi que l'intégration du système moteur. La structure du fuselage affectée par l'impact du système de propulsion sera également étudiée.

Divers systèmes d'avion devront également être modifiés et des tests préparatoires effectués pour s'assurer que le comportement de l'avion d'essai en vol A380 avec un moteur à soufflante ouverte installé peut être bien compris pour l'autorisation de vol et la validité des données.

Les domaines d'intérêt spécifiques comprendront : la gestion de l'alimentation (y compris la compatibilité des ventilateurs ouverts avec les architectures d'avions hybrides électriques) ; intégration des systèmes de contrôle moteur ; optimisation des commandes de vol ; distribution de carburant; analyse vibratoire et installation d'instrumentation.

Une fois toutes ces activités terminées, nous pourrons passer à la phase suivante qui est la fabrication physique et l'assemblage des modifications de l'avion, y compris le nouveau pylône personnalisé. Cela sera suivi d'essais spécifiques sur les composants du moteur pour étayer le dossier nécessaire à l'autorisation de vol ultime de l'ensemble complet.

À l'intérieur de l'avion, des postes de travail seront installés pour accueillir des ingénieurs et des techniciens d'essais en vol dédiés, qui surveilleront et mesureront les performances en vol des différents capteurs du système de mission installés. À cette fin, l'avion sera fortement instrumenté avec des centaines de capteurs, notamment des microphones, des accéléromètres, des capteurs de pression statique et des caméras.

Ouvrez l'arrière-plan du ventilateur. Au milieu des années 1980, GE a développé et testé en vol le démonstrateur de moteur GE36 "Unducted Fan" (UDF). Le GE36 UDF reposait sur un ventilateur avant entraîné par une turbine dédiée, tandis que le ventilateur arrière était entraîné par une autre turbine qui tournait dans le sens opposé.

Le démonstrateur GE36 UDF sur banc d'essai au sol en 1985.

Avance rapide jusqu'en 2017, lorsque dans le cadre d'une initiative européenne Clean Sky, Safran avait développé un concept revitalisé de "Contra-Rotating-Open-Rotor" (CROR) et l'avait ensuite testé au sol. Le CROR et le GE36 étaient tous deux des configurations de poussoir (pales à l'arrière) comportant deux ensembles de pales de ventilateur qui tournaient dans des directions opposées.

Safran CR.

S'appuyant sur les recherches du CROR, le démonstrateur de ventilateur ouvert de CFM comprend de nombreuses améliorations et simplifications. Il s'agit d'une configuration d'extracteur (lames à l'avant) où le jeu de lames arrière ne tourne pas.

Ces pales arrière sont en fait un ensemble de «stators» à pas variable qui peuvent manipuler efficacement le flux d'air de poussée généré par l'ensemble avant rotatif, tout en réduisant davantage la complexité mécanique, le poids et le bruit. Grâce à ce changement, le moteur peut diriger le flux d'air pour qu'il vole à des vitesses compatibles avec les architectures de moteur à turboventilateur conventionnelles et offrir une expérience de cabine améliorée pour les passagers.

Publié le 22 juillet 2022 dans Aéronautique et aérospatiale, Moteurs, Contexte du marché | Lien permanent | Commentaires (1)