Le projet HYPSTAIR, débuté en septembre 2013 et officiellement terminé en février 2016, a conçu un système de propulsion hybride en série. Il est destiné aux petits avions, et utilise un moteur électrique pour faire tourner l'hélice. L'électricité peut venir d'un ensemble de batteries, qui peut être rechargé pendant le vol, ou d'un groupe électrogène à bord.

Les chercheurs ont développé les composants du système hybride de propulsion en partant de l'étape conceptuelle. Ils ont conçu et dimensionné les composants en tenant compte des performances et du rendement énergétique du système complet propulsion-fuselage, et le premier test du moteur prototype terminé a récemment eu lieu à Ajdovscina, en Slovénie.

L'avion choisi pour ce test a été fourni par Pipistrel, le constructeur slovène d'avions légers, qui a coordonné le projet. Tous les éléments de la transmission ont été développés par Siemens, membre du consortium du projet et leader mondial de la propulsion électrique.

De nouvelles spécifications

Pour le premier test, les chercheurs ont utilisé une hélice à cinq pales et faible vitesse de rotation. Le premier essai a porté sur tous les modes de puissance, faibles et élevés. Par ailleurs, tous les composants ont été conçus en tenant compte de toutes les réglementations de certification et de sécurité de l'aviation.

Le moteur de 200 kW du projet HYPSTAIR est le groupe motopropulseur hybride électrique le plus puissant conçu à ce jour pour l'aviation, équivalent à certains moteurs classiques. Ce moteur fournit 200 kW au décollage et 150 kW en croisière. Il peut fonctionner en mode totalement électrique (sur batteries), uniquement à partir du groupe électrogène, ou en mode hybride (les deux).

Les tests d'HYPSTAIR ont été très prometteurs, mais les limitations actuelles du stockage de l'électricité font qu'un système de propulsion uniquement électrique ne convient pas aux vols à longue distance. Le groupe électrogène embarqué représente donc une solution plus rentable en poids, mais avec un moindre rendement énergétique.

Afin d'arriver à un système de propulsion hybride très performant, le moteur électrique et le groupe électrogène ont été conçus pour une densité de puissance élevée, afin de réduire le poids du système de propulsion. Ceci optimise la charge utile de l'avion. Une attention particulière a été apportée au rendement des composants, afin d'économiser le plus d'énergie possible.

Une interface graphique personnalisée

Le projet a aussi conçu une interface utilisateur graphique spécifique aux moteurs hybrides, suite à de nombreux tests et simulations. Elle se conforme aux habitudes et aux réglementations relatives à l'affichage des informations en aéronautique, mais innove en utilisant des systèmes et des réglementations d'autres secteurs (l'automobile et la marine).

La nouvelle interface a été conçue de sorte qu'elle ne perturbe pas les pilotes professionnels, en conservant une organisation similaire à l'instrumentation analogique. Ce type de représentation et de disposition aide particulièrement les pilotes habitués aux précédentes générations d'avions (avec peu d'informatisation), ou peu formés aux systèmes numériques.

La conception de l'interface homme-machine a donc mis l'accent sur la simplicité et une automatisation élevée, réduisant la charge du pilote. L'idée est de fournir au pilote des informations importantes sur l'état du système mixte, grâce à des indices visuels et haptiques. Les chercheurs espèrent que leur interface innovante deviendra la norme de l'aviation.

Les prochaines étapes

Le projet étant terminé, le but est de commencer l'installation des composants mis au point dans un avion capable de voler, ouvrant la voie à la commercialisation d'un avion à moteur hybride.

Les composants du projet obtiendront ainsi les certifications nécessaires, et permettront à d'autres constructeurs de composants électriques et de fuselage à pénétrer le marché des avions à propulsion électrique ou hybride.

Le succès de ce projet ouvrirait un tout nouveau marché de l'aviation. L'UE aurait ainsi un net avantage, en définissant les normes et aussi en travaillant sur les premiers concepts, personnalisés pour ce marché.

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Source : CORDIS
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