Aile volante à hydrogène : l'Isae-Supaero planche avec Airbus sur de nouveaux matériaux

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Airbus planche sur un prototype d'aile volante à hydrogène.
Airbus planche sur un prototype d'aile volante à hydrogène. (Crédits : Airbus)
À Toulouse, des chercheurs de l’Isae-Supaero travaillent avec Airbus pour identifier les matériaux les plus adaptés dans la perspective d'une aile volante à hydrogène. Parmi les pistes étudiées, figure notamment l'utilisation de matériaux multicouches pour favoriser l'isolation thermique de l'appareil.

En plein débat sur la manière de réduire l'impact environnemental du transport aérien, Airbus a présenté en septembre 2020 trois concepts d'avion à hydrogène en promettant un avion d'au moins 100 places totalement décarboné d'ici à 2035. Le plus disruptif envisage une aile volante, un projet en rupture complète avec l'innovation incrémentale des dernières décennies et qui pose un certains nombre de défis.

Lire aussi : Aéronautique : les cinq grands défis à surmonter pour un avion à hydrogène en 2035

L'hydrogène pose de nombreux défis pour les matériaux

À Toulouse, depuis un an, le département mécanique des structures et matériaux (DMSM) de l'Isae-Supaero planche en collaboration avec Chantal Fualdes, executive expert d'Airbus pour les composites, sur un projet de recherche pour déterminer les matériaux les plus adaptés à l'utilisation de l'hydrogène.

"L'hydrogène n'est pas un carburant comme les autres. Il est quatorze fois plus léger que l'air. Il occupe un volume absolument gigantesque, quatre fois plus que le kérosène. Cela veut dire des réservoirs énormes. Le volume de l'aile d'un A380 n'est pas suffisant. C'est la raison pour laquelle l'architecture traditionnelle d'un avion ne fonctionne pas. Deuxième défi, l'hydrogène doit être maintenu à -252°C, cela nécessite des isolations et un conditionnement thermodynamique très particulier. Le troisième challenge est la fragilisation par l'hydrogène (embrittlement en anglais). L'hydrogène rend les matériaux plus cassants. Ces trois caractéristiques font qu'on ne peut pas utiliser des matériaux traditionnels", décrit Yves Gourinat, enseignant-chercheur à l'Isae-Supaero.

Le multicouches pour favoriser l'isolation thermique

Plusieurs pistes sont étudiées pour contourner ces problèmes. Celle qui est peut-être la plus prometteuse vise à miser sur les matériaux multicouches pour favoriser l'isolation thermique de l'appareil.

"C'est une piste qui est bioinspirée. L'isolation thermique chez les oiseaux cela fonctionne par multicouches. De la même manière, dans un gilet pare-balles, la première couche est sacrifiée et va se reporter sur la deuxième et ainsi de suite. Dans la thermique des satellites, le même procédé est utilisé. Les couches argentées qui entourent les satellites sont des couches de captons métallisés qui agissent comme des barrières isolantes. Citons enfin l'exemple du matériau composite glare (de l'anglais Glass Laminate Aluminium Reinforced Epoxy) qui est utilisé dans l'A380. Il s'agit d'alterner des couches de fibre de verre et de métal. Nous cherchons à alterner des couches thermiques et des couches dynamiques en additionnant les propriétés de chaque matériau", poursuit le chercheur.

Autre piste de travail : aller vers des matériaux polyvalents. " Ils doivent être à la fois structuraux, tenir aux vibrations, isolants au niveau thermique. Et pour l'instant, nous ne savons pas cumuler dans une même solution l'ensemble de ces qualités", ajoute-t-il. Ces travaux de prospective pourraient déboucher sur des démonstrateurs dans les deux à trois années à venir.

Malgré l'ampleur des défis techniques, les équipes de l'Isae-Supaero ne cachent pas leur enthousiasme. "Ceux qui ont conçu les premiers avions ont été confrontés aux mêmes difficultés. Les frères Wright, qui ont fait voler leur premier appareil avec de l'essence, ont réalisé énormément de travaux sur leur moteur pour être sûr que cela allait fonctionner et le certifier pour embarquer des passagers. C'est une aventure qui s'est réalisée non sans difficulté. Mais on s'aperçoit que les périodes de crise sont très favorables pour rebattre les cartes", fait remarquer Yves Gourinat. Le chercheur imagine qu'en cas de succès le secteur de l'aviation pourrait entraîner dans son sillage pourquoi pas la transport maritime, ferroviaire et la machinisme agricole.

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a écrit le 02/04/2021 à 9:07 :
Déjà qu'une simple bouteille de plongée de 300 bars d'air est soumise à une réglementation très strict du fait du danger que cela représente, comment peut-ont être rassuré de voler avec une bonbonne d'un produit inflammable comprimée à 700 bars ? Cela reviendrait à voler tous les jours à bord d'une navette spatial dont on connais le triste sort, tant aux USA qu'en URSS...
a écrit le 02/04/2021 à 3:43 :
D'un côté, tout ce que je lis sur les applications est l'hydrogène. Pourtant, je sais que les piles à combustible à l'ammoniac sont également en cours de développement et qu'elles offrent les mêmes avantages que le carburant liquide à des températures normales. Il est clair que toute l'architecture des avions doit s'adapter à l'hydrogène, mais qu'en est-il des avions équipés de piles à combustible à l'ammoniac ? Ou, d'ailleurs, des véhicules terrestres ? Il est également étrange que les piles à combustible soient si importantes pour les futurs avions civils, alors qu'elles ne sont même pas mentionnées dans le cadre de programmes tels que le SCAF, dont l'âge d'or devrait être 2040 ou plus tard. Peut-être que le supersonique a ses propres exigences et qu'une pile à combustible pure ne serait pas suffisante, mais une pile à combustible et un jet hybrides devraient tout de même apporter des avantages en termes d'efficacité et permettre de générer de l'énergie pour les futurs lasers, etc. Il semble que ces sujets soient gardés dans leurs propres silos et ne soient pas abordés dans toute leur potentialité.
a écrit le 01/04/2021 à 15:07 :
Il faut bien qu'ils s'occupent les futurs chômeurs sortis de ISAE-Supaéro. Le secteur polluant est dead de chez dead
Réponse de le 01/04/2021 à 18:00 :
1/ Le secteur aérien n'est pas, et de loin, le plus polluant (qq % des émissions de CO2)
2/ ISAE-Supaéro à bien d'autres débouchés que l'aérospatial même si c'est son coeur de formation.
3/ Ne soyez pas aigri, c'est mauvais pour votre estomac..
Réponse de le 01/04/2021 à 18:19 :
"1/ Le secteur aérien n'est pas, et de loin, le plus polluant (qq % des émissions de CO2)"

Billevesées que tout ça !
Des escrocs font la comparaison en rapportant le carburant consommé au km, en concluant vous voyez, ça consomme moins que madame michu qui va faire ses courses à la superette !

Sauf que fort de ce constat, des km les avions ils en font des milliers, pas madame michu, sans oublier que le faible pourcentage ramener au faible nombre de ceux qui prennent régulièrement l'avion on en arrive toujours à la meme conclusion, 2 % de la population qui émet 30% du CO2 !

CQFD contre la propagande mensongère, vous n'arriverez à rien en prenant les gens pour des ons... bien au contraire !
Réponse de le 02/04/2021 à 7:51 :
"2 % de la population qui émet 30% du CO2 !" Merci de citer vos sources, cela donnera de la substance à vos imprécations. Si possible, évitez le bréviaire du parfait petit écolo.
Même 'action climat' évalue à 5% l'impact CO2 du transport aérien, et encore, en chiffrant de façon fort discutable et biaisée.

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