Rolls-Royce a révélé plus de détails sur les améliorations apportées à la section chaude de sa famille de moteurs à fuselage large de la série Trent, car elle vise une meilleure durabilité et un meilleur temps sur l’aile, en particulier dans les environnements de fonctionnement chauds et sablonneux.
Faisant partie d’un programme d’insertion technologique d’un milliard de livres sterling (1,3 milliard de dollars) dévoilé pour la première fois en février, les améliorations seront appliquées au Trent XWB-97 pour l’Airbus A350-1000, au Trent 7000 pour l’A330neo et au Trent 1000 – une option sur le Boeing 787.
Simon Burr, directeur de l’ingénierie du groupe Rolls-Royce, affirme que les améliorations de la consommation de carburant obtenues par tous les fabricants de moteurs ces dernières années « ont été obtenues en général au détriment de la durabilité » et « c’est un équilibre qui doit être corrigé ».
De nombreuses technologies développées grâce au démonstrateur UltraFan seront intégrées aux moteurs en production de la société, qui s’efforce d’offrir un changement radical en matière de durabilité.
Selon Burr, malgré la grande fiabilité de déploiement du Trent XWB-97, doté d’une poussée de 430 kN, « dans des environnements chauds et sablonneux, il n’est pas aussi durable qu’il devrait l’être. Nous avons donc concentré nos efforts sur la résolution de ce problème ».
Rolls-Royce a lancé un programme en trois phases pour le moteur, qui représente la plus grande partie de l’investissement global. Une première étape, déjà en service, a vu l’entreprise augmenter la marge de température sur les composants de la partie chaude et améliorer le refroidissement du carter de turbine.
La deuxième phase verra l’introduction de revêtements dits résistants au CMAS (c’est-à-dire imperméables aux effets du sable) sur les joints des turbines à haute pression (HPT). Les pièces dotées de cette amélioration sont déjà en production et entreront en service plus tard cette année.
Enfin, Rolls-Royce va, à partir de 2028, intégrer des modifications supplémentaires aux composants du HPT qui promettent un « énorme changement de vie – même au Moyen-Orient ».
Des pales HPT révisées pour améliorer le refroidissement seront introduites, parallèlement à l’ajout d’un matériau composite à matrice céramique (CMC) au joint HPT, améliorant l’interface entre les deux pièces.
« Nous avons découvert que la température à cette interface était plus élevée que ce que nous avions initialement prévu, c’est pourquoi nous introduisons les technologies CMC », explique Burr.
« Nous sommes très à l’aise avec ce que nous faisons là-bas, mais l’industrialisation de ce secteur représente une part importante de nos investissements en ce moment. »
Des mises à jour de la chambre de combustion seront également apportées, ce qui offrira à la pale de turbine un profil thermique plus uniforme, augmentant encore sa longévité.
Des tests approfondis sur les composants et le moteur ont été effectués, notamment des tests d’ingestion de poussière sur un banc utilisant du sable formulé pour correspondre à celui que l’on trouve au Moyen-Orient, jusqu’à la granulométrie et la composition chimique.
Bien que Burr souligne que les améliorations sont en cours de développement depuis plusieurs années, elles devraient contribuer à répondre aux plaintes exprimées lors du salon aéronautique de Dubaï en novembre dernier par le président d’Emirates Airline, Sir Tim Clark, qui a déclaré que le transporteur ne commanderait pas d’A350-1000 tant que les problèmes de durabilité des moteurs ne seraient pas résolus.
Les mises à niveau du XWB-97 seront intégrées à tous les nouveaux moteurs construits et adaptées à la flotte en service lors des révisions.
Pendant ce temps, Rolls-Royce travaille sur une nouvelle amélioration du Trent 7000, ayant déjà apporté une « mise à jour de durabilité très importante » en septembre 2022, qui a « presque doublé » le temps sur l’aile dans tous les environnements.
Le fabricant va commencer à tester vers la fin de 2024 une nouvelle amélioration pour « augmenter » la durabilité de 30 % supplémentaires, explique Burr.
« Nous disposons également de toute une série d’autres technologies issues du travail effectué sur UltraFan que nous pouvons mettre à profit. »
Cependant, les améliorations apportées au Trent 1000 ne peuvent pas arriver assez tôt. Burr reconnaît que le groupe motopropulseur est « une histoire difficile », notant qu’il a « perdu des parts de marché » face au concurrent GE Aerospace GEnx « parce qu’il n’est pas suffisamment durable ».
« C’est incroyablement frustrant pour Rolls-Royce car les pièces que nous changeons sur ce moteur sont identiques à celles que nous avons changées sur le Trent 7000. Il s’agit de la même turbomachine de base et nous savons que le changement fonctionne. »
Les modifications ont été certifiées par le régulateur européen en début d’année, mais des essais en vol sur un 787 sont nécessaires avant que la version améliorée puisse entrer en service. Ces essais devraient débuter en août et durer environ huit semaines.
« Il pourra ensuite être mis en service et apporter un soulagement aux personnes qui utilisent le Trent 1000 et leur offrir le même changement radical en termes de durabilité que celui que nous avons vu sur le 7000. »
En outre, le spécialiste de la propulsion est sur le point de valider une autre mise à niveau – précédemment connue sous le nom de version Enhanced Performance, ou EP – pour le XWB-84, qui devrait permettre une amélioration de 1 % de la consommation spécifique de carburant. La version EP a été lancée en 2016 avec une commande de Singapore Airlines avec un objectif initial de mise en service fin 2019.
La certification sera obtenue plus tard cette année pour une mise en service en 2025, la production du premier moteur de série étant déjà en cours. Bien que Rolls-Royce se soit fixé comme objectif d’améliorer le SFC de 1 %, « en fait, le moteur fonctionne bien mieux que cela en vol », affirme Burr.
Plus de 100 vols ont été effectués jusqu’à présent avec un avion d’essai A350-900, ajoute-t-il. « C’est une avancée par rapport à ce que nous faisons aujourd’hui. Nous sommes très satisfaits de cette situation. »
Les performances de combustion du carburant ont été améliorées grâce à des modifications apportées au ventilateur et à la conception aérodynamique pour améliorer l’efficacité du compresseur. Le refroidissement des pales de turbine a également été amélioré.
Cependant, les changements sont trop importants pour permettre leur adaptation aux moteurs en service, la variante SFC inférieure n’étant disponible qu’en option, plutôt qu’en équipement standard, sur les jets nouvellement construits.
Rolls-Royce prévoit également une deuxième étape au cours de laquelle elle introduira des disques de turbine fabriqués à partir d’un nouveau superalliage exclusif – baptisé RR1073 – développé à l’origine pour le programme UltraFan.
Burr affirme que les composants moulés à partir du superalliage à base de nickel ont une durée de vie plus prévisible et peuvent résister à des températures environ 50 Kelvin plus élevées que le matériau RR1000 actuel.
Des disques de turbine utilisant ce matériau ont déjà été construits et seront introduits sur les XWB-84 et -97 l’année prochaine.
