Près d’un demi-siècle après le décollage du premier avion de banlieue DHC-7 – ou Dash 7 – de Havilland Canada, un dérivé vieux de 45 ans est en cours de transformation pour contribuer au développement des plates-formes du futur.
En 1975, un prototype du quadrimoteur à turbopropulseur de 48 places a quitté l’aérodrome de Downsview, près de Toronto, pour commencer les essais en vol et faire la démonstration de décollages et d’atterrissages courts dans des endroits difficiles d’accès.
Aujourd’hui, un Dash 7 de la société canadienne Air Tindi est sur le point de devenir un banc d’essai pour la NASA afin d’explorer comment la propulsion électrique par batterie peut être développée pour réduire la consommation de carburant et les émissions des avions de ligne régionaux.
Les tests de nouveaux systèmes de propulsion aéronautique provenant de divers fournisseurs ont déjà alimenté de petits prototypes électriques, des taxis aériens et des entraîneurs de vol aux cellules anciennes et toutes nouvelles. Mais de grandes divergences d’opinions subsistent quant au poids, aux performances et à la viabilité des batteries destinées aux futures flottes.
Il y a près de cinq ans, l’exploitant canadien d’hydravions Harbour Air est devenu le premier à piloter un avion commercial électrique à batterie lorsqu’il a commencé à tester un DHC-2 Beaver des années 1950 équipé d’un groupe motopropulseur électrique à batterie de la société de propulsion Magnix, basée à Seattle.
Enchantée des résultats, la compagnie aérienne a récemment commandé 50 groupes motopropulseurs pour électrifier davantage de ses 44 avions, en commençant par les DHC-2 à partir de 2026, ainsi que pour convertir des avions pour d’autres opérateurs, dont le premier, le transporteur canadien Bel-Air, vient de signer une lettre d’intention pour trois conversions.
L’inverse est cependant vrai pour le constructeur italien Tecnam, qui a interrompu l’année dernière un programme avec Rolls-Royce visant à développer le P-Volt, une version entièrement électrique de son P2012 Traveller à neuf passagers.
Tecnam a déclaré que la technologie des batteries « n’est pas encore mûre » et qu’elle risque pour l’instant de constituer « un simple ‘phare de la transition verte’ plutôt qu’un véritable acteur de la décarbonation de l’aviation ».
Mais d’autres voient la propulsion électrique par batterie mûrir rapidement comme un changement radical vers une propulsion hybride plus complexe mais plus performante, ou comme une source d’énergie autonome évolutive, offrant une autonomie, une charge utile et une promesse de déploiement sur des avions plus gros toujours plus grandes.
« Les technologies de batteries ont largement évolué en fonction de la demande, le transport routier – voitures et bus – étant le cas d’utilisation prédominant », explique Joshua Ng, directeur d’Alton Aviation Consultancy.
« Avec une demande croissante, il y aura davantage de recherche et de développement sur la technologie des batteries afin de fournir la capacité, l’autonomie ou la durée de vie des batteries nécessaires aux applications aéronautiques.
« Il convient de noter », ajoute-t-il, « que même si les compositions énergétiques du SAF (carburant d’aviation durable) et de l’hydrogène sont connues et ne peuvent pas changer, les batteries ont le potentiel d’augmenter leur capacité de stockage d’énergie et de réduire l’écart entre le potentiel de stockage d’énergie et l’hydrogène. de carburants et de batteries à base de kérosène ou d’hydrogène.
Ampaire, basé en Californie, illustre cette transition par étapes, ayant développé l’Electric EEL, un Cessna 337 Skymaster converti, et le plus grand Eco Caravan, un Cessna Grand Caravan hybride-électrique.
Elle utilise également un DHC-6 Twin Otter de 19 places dans le cadre de tests de validation d’avions électriques avec la NASA, progressant également vers son propre modèle hybride-électrique : l’Eco Otter à quatre moteurs, et a conceptualisé une conception entièrement électrique, le vent arrière.
« La technologie électrique hybride ne fait que s’améliorer et offrir une plus grande efficacité à mesure que les technologies de batterie s’améliorent et que des infrastructures de recharge électrique bon marché sont déployées dans davantage d’endroits au fil du temps », explique Ampaire.
« Ces capacités de transformation ne dépendent d’aucune nouvelle technologie ou infrastructure future, mais sont réalisables dès maintenant. »
En 2025, Dovetail Electric Aviation, un partenariat australo-espagnol, prévoit le premier vol d’un hydravion Caravan électrique à batterie en Australie, avec pour objectif la certification en 2026, la même année où il prévoit de moderniser un groupe motopropulseur électrique à hydrogène sur un Beechcraft King Air. banc d’essai.
« Nous nous concentrons sur une technologie qui est aujourd’hui mature, à savoir la batterie », déclare David Doral, directeur général de Dovetail. « Il peut parcourir peut-être 100 kilomètres (54 nm), peut-être un peu plus, et il est facile à commercialiser. »
Il y aura toujours un argument en faveur d’une propulsion uniquement sur batterie, dit-il, pour les vols très courts tels que les visites touristiques et le parachutisme, mais il ajoute : « Nous le considérons comme une technologie d’introduction. Nous pensons que le véritable changement sera l’hydrogène. Avant de voir des batteries voler dans un rayon de 400 kilomètres, l’hydrogène électrique sera une réalité, pensons-nous, dans les quatre à cinq prochaines années.
« Il sera plus performant, s’étendant sur 300 à 400 kilomètres, et à mesure que nous progressons, nous pourrons aller au-delà de 500, 600, 1 000 kilomètres. »
Dovetail a enregistré des commandes évaluées à 160 millions de dollars pour 72 kits de conversion électrique à batterie ou hydrogène-électrique et, comme Ampaire, compte parmi ses clients Monte, le bailleur basé au Royaume-Uni, en pleine expansion.
Monte se spécialise dans les avions régionaux à faibles émissions ou sans émissions et se déclare agnostique sur les technologies de propulsion vertes.
« Environ 20 000 avions peuvent actuellement être équipés de systèmes de propulsion électriques à batterie, hybrides ou électriques à hydrogène », indique la société. « Notre attente actuelle est que la technologie permettant d’adapter les avions à ces technologies de propulsion soit approuvée et certifiée d’ici 2025. »
L’entreprise travaillera également avec les constructeurs pour financer et louer de nouveaux modèles zéro émission, car ils sont certifiés pour voler.
Au-delà d’Ampaire et de Dovetail, les partenaires du bailleur comprennent le pionnier de l’hydrogène électrique ZeroAvia, Regent Seagliders, Cranfield Aerospace, Eviation et Natilus.
L’évolution des technologies de batteries est au cœur du programme EPFD (Electric Powertrain Flight Demonstration) de la NASA, dans lequel le banc d’essai Dash 7 sera utilisé pour évaluer le déploiement de la propulsion hybride sur les avions de ligne régionaux.
Les moteurs hors-bord à turbine Pratt & Whitney Canada PT6A de l’avion seront remplacés par des groupes motopropulseurs magni650 de 650 kW fournis par Magnix pour démontrer des économies de carburant allant jusqu’à 40 % et des performances accrues des systèmes de propulsion hybrides électriques, permettant leur utilisation sur des avions pouvant accueillir jusqu’à 50 passagers.
Un processus d’examen de la conception préliminaire a été achevé et le banc d’essai – portant désormais l’immatriculation N650MX – a été dévoilé dans sa nouvelle livrée à Boeing Field, à Seattle, fin août. Les futurs essais en vol de l’avion, auparavant immatriculé C-FJHQ, auront lieu à Moses Lake, dans l’État de Washington.
« Des progrès significatifs ont été réalisés dans la technologie des batteries au cours des cinq dernières années », déclare Ben Loxton, vice-président de Magnix supervisant la participation de l’entreprise au programme EPFD.
« Aujourd’hui, les avions électriques autrefois considérés comme hors de portée sont commercialement viables sur des liaisons courtes telles que celles exploitées par Harbour Air à Vancouver.
« Cela marque le début de l’entrée en service du vol électrique, et de nouveaux progrès dans la technologie des batteries le rendront viable sur de plus en plus de routes, ouvrant ainsi la voie à son adoption », a-t-il déclaré.
« L’électrique sur batterie trouvera probablement sa place dans les gros avions grâce à l’hybridation », estime Loxton, « compensant la consommation de carburant en réduisant les coûts d’exploitation et en réduisant les émissions.
« L’un des avantages de l’hybridation est qu’une fois installées, les batteries peuvent être mises à niveau à mesure que la technologie s’améliore, offrant ainsi des gains de performances et une réduction supplémentaire des émissions à mesure que la technologie des batteries évolue. »
Les données de la flotte Cirium montrent que le banc d’essai NASA-Magnix est l’un des 13 Dash 7 encore en service opérationnel, sur un total de 113 produits. Le donateur de cellules, Air Tindi, pilote sept de ces avions restants, âgés de 39 à 46 ans, ce qui souligne les possibilités de renouveler et de décarboner les anciens types avec de nouveaux systèmes de propulsion au lieu d’attendre l’arrivée de toutes nouvelles conceptions.
Parmi les bénéficiaires de nouvelles subventions américaines pour faire progresser les vols à émissions faibles ou nulles figurait la société new-yorkaise Wright Electric, qui développe des batteries ultra-légères de grande capacité pour propulser des avions pouvant accueillir plus de 100 passagers.
La subvention de 3,34 millions de dollars qu’elle a reçue dans le cadre du programme FAST de la Federal Aviation Administration des États-Unis aidera à financer la construction de batteries très denses qui, selon la société, ont environ trois fois plus d’énergie par livre de poids que les meilleures batteries de voitures électriques actuelles.
« Lorsque Wright Electric a été fondée en 2016, l’idée d’une batterie qui permettrait aux avions d’effectuer des vols régionaux avec des réserves semblait être un fantasme pour la plupart des gens », a déclaré le directeur général Jeff Engler.
« Nous sommes désormais l’une des nombreuses entreprises ayant une voie viable vers une technologie qui permettra des vols d’avions régionaux entièrement alimentés par batterie. »
