Airbus a salué le succès d’une première série de tests en soufflerie utilisant une version à l’échelle du moteur à rotor ouvert RISE de CFM International monté sur une section d’aile dans le cadre des premières études d’intégration de l’avion.
Réalisées plus tôt cette année dans une installation de Modane, dans l’est de la France, exploitée par le centre de recherche aérospatiale ONERA du pays, les évaluations avec l’avionneur faisaient partie d’un programme plus large de 200 heures en soufflerie conçu pour évaluer les performances aérodynamiques et acoustiques d’un moteur à rotor ouvert.
Airbus affirme que les essais lui ont permis de « recueillir des données aérodynamiques à grande vitesse » – représentatives des conditions de croisière – pour « calibrer les outils numériques et évaluer les effets de l’installation sur les performances des ventilateurs ».
« Les résultats sont très prometteurs, ils correspondent ou dépassent nos prévisions », déclare Frank Haselbach, responsable de l’ingénierie de propulsion d’Airbus.
Airbus a déjà annoncé son intention de tester en vol le moteur RISE à bord de son banc d’essai volant A380 au cours de la seconde moitié de la décennie.
Le moteur à rotor ouvert – une conception Safran baptisée Ecoengine – et la section d’aile étaient à l’échelle un cinquième pour les tests.
Haselbach affirme que le programme de soufflerie « évoluera » au cours des deux prochaines années, aboutissant à l’installation du moteur sur un modèle d’avion complet.
Les essais seront réalisés à la fois dans les installations de l’ONERA et dans les souffleries exploitées par DNW – une coentreprise entre le DLR et le NLR, respectivement les conseils de recherche aérospatiale allemand et néerlandais.
Bien qu’un moteur à rotor ouvert promette ce que Haselbach appelle une « avancée massive dans l’efficacité propulsive », il présente également des obstacles d’intégration importants.
Haselbach, s’exprimant dans une vidéo produite par CFM cet été, souligne les « défis » comprenant le bruit et les vibrations internes et externes, ainsi que la protection contre le relâchement des pales du ventilateur.
« C’est un changement radical pour l’industrie aéronautique d’intégrer un tel moteur dans un nouveau produit potentiel », dit-il, notant que « l’aérodynamisme de l’aile sera quelque peu remis en question par cela ».
Une étude récente du DLR confirme ces inquiétudes. En utilisant un concept de rotor ouvert « générique » fourni par Safran, une société partenaire de CFM, et une cellule Airbus fictive – avec une configuration à aile basse et à allongement élevé – les chercheurs ont réalisé une analyse numérique de l’impact de l’installation simulée d’un moteur à rotor ouvert dans des conditions de décollage, en supposant un angle d’attaque d’environ 7°.
L’étude, menée dans le cadre du programme Clean Sky 2 de l’UE et présentée au Forum de l’aviation de l’AAIA en juillet, indique que « des effets notables d’angle d’attaque et d’installation ont été constatés comme affectant les performances aérodynamiques du système de propulsion et de la cellule ».
Il s’agit notamment d’une dégradation des performances des aubes de récupération de tourbillon (SRV) – l’étage du stator à l’arrière du ventilateur – et de la génération de « forces substantielles dans le plan », également appelées charges 1P, par le rotor et le stator, qui induisent une tendance à faire rouler l’avion.
De plus, il a été constaté que le sens de rotation du rotor avait un autre impact : il affectait l’amplitude du moment de roulis causé par l’interaction entre le sillage du propulseur et l’aile et le volet.
L’étude a révélé qu’un rotor tournant avec ses pales sur une trajectoire descendante lorsqu’il était le plus proche du fuselage créait un moment de rotation plus important.
« Afin de garantir de bonnes qualités de maniabilité globale de l’avion, ainsi que pour éviter de devoir réduire le moment de roulis provoqué par ces charges dans le plan, un avion aérodynamiquement symétrique serait clairement préférable, ce qui signifierait des moteurs avec un sens de rotation du rotor opposé sur l’aile gauche et l’aile droite », indique l’étude.
Toutefois, la nécessité de faire tourner les moteurs dans des directions opposées devrait être mise en balance avec les « coûts probablement accrus que cela entraînerait » en raison du besoin de composants spécifiques à chaque direction, tels que des boîtes de vitesses et des pales, « ainsi que l’impact associé sur la maintenance des pièces de rechange et du système de propulsion ».
L’étude relève également certains « phénomènes aérodynamiques uniques » résultant de l’interaction du flux d’air propulsif sur l’aile et le volet. En particulier, les tourbillons d’extrémité des aubes de récupération de tourbillon offrent le potentiel « d’améliorer les performances à basse vitesse et à portance élevée de l’aile et du volet ».
Safran mène également un projet de recherche et de technologie sur un moteur à soufflante ouverte dans le cadre du programme Clean Aviation soutenu par l’UE, successeur de Clean Sky 2.
Baptisé OFELIA – open-fan for environmental low impact of aviation – l’objectif du projet de 140 millions d’euros (154 millions de dollars) est d’amener l’architecture open-fan à un niveau de maturité technologique élevé d’ici 2025.
Cela comprend une démonstration à grande échelle du moteur d’ici la fin du projet en décembre 2025 et de « fournir une définition du système propulsif apte au vol et de préparer une démonstration en vol » pour la deuxième phase de Clean Aviation à partir de 2026, selon les documents du projet.
« Le projet permettra également d’optimiser l’installation du moteur avec l’avionneur et d’aborder la certification, en étroite collaboration avec les autorités de navigabilité, en profitant de l’activité de permis de vol », précise-t-il.
Bien que mené par Safran, le consortium OFELIA comprend également plusieurs filiales européennes de son partenaire CFM GE Aerospace, ainsi qu’Airbus, entre autres.
