Safran Helicopter Engines prépare des programmes d’essais clés pour 2024 afin de faire mûrir plusieurs technologies hybrides prêtes à équiper un moteur de nouvelle génération dans les décennies à venir.
« Nous explorons différents types d’hybridation. Au final, nous ne savons pas laquelle décollera ou sera adoptée par le marché », explique Valentin Safir, vice-président exécutif des programmes du spécialiste de la propulsion.
Safran n’a pas encore lancé le développement d’un nouveau moteur thermique, souligne Safir, mais prépare plusieurs « briques technologiques » qui pourraient permettre l’hybridation de ce moteur.
« D’ici les années 2030, nous souhaitons disposer de différents systèmes de propulsion tirant parti de ces différentes briques. »
Il envisage trois grandes voies vers l’énergie hybride, ce qu’il appelle la micro-hybridation, l’hybride parallèle et la propulsion disruptive.
La micro-hybridation est essentiellement le « mode éco » de Safran pour les hélicoptères bimoteurs. Il s’agit d’un moyen d’arrêter l’une des deux turbines pendant la phase de croisière, ce qui permet d’obtenir une meilleure consommation de carburant en faisant fonctionner le moteur restant à une puissance optimale.
Mais l’essentiel du système réside dans la capacité à redémarrer rapidement le moteur au ralenti, notamment en cas d’urgence « où un redémarrage très, très rapide est nécessaire », explique Safir.
C’est là que l’élément hybride – une petite batterie et un moteur électrique de l’ordre de 100 kW – est déployé, permettant un redémarrage plus rapide qu’il ne serait possible avec un démarreur électrique standard.
« Nous n’en avons pas besoin pour propulser le vol pendant une longue période, juste pour redémarrer le moteur thermique très rapidement. »
Les essais au sol utilisant un turbomoteur Aneto de 2 500 ch (1 860 kW) ont été conclus avec succès en 2023, montrant qu’un redémarrage du moteur était possible « en quelques secondes ».
Safir refuse de dire exactement à quelle vitesse le groupe motopropulseur a été redémarré mais ajoute : « L’essentiel est qu’il puisse être redémarré suffisamment rapidement pour que le pilote ne constate aucune perturbation de sa trajectoire de vol. C’est beaucoup plus rapide que n’importe quel démarreur électrique aujourd’hui.
La prochaine étape pour Safran consiste à démontrer le système en vol, une étape qui devrait avoir lieu plus tard cette année ou début 2025 avec l’Airbus Helicopters Racer propulsé par Aneto-1X.
Alors que le Racer devrait faire sa première sortie dans les semaines à venir, le système de mode éco ne sera évalué que plus tard au cours de la campagne d’essais en vol.
Safran envisage également de tester en vol son groupe motopropulseur hybride parallèle à bord d’un hélicoptère monomoteur après avoir réalisé l’année dernière une première série d’essais au banc.
Composé d’une batterie, d’un moteur électrique, d’une électronique de puissance et d’un système de contrôle, le système hybride pourrait être utilisé soit pour fournir une alimentation de secours en cas de panne moteur – potentiellement pendant 10 minutes maximum – soit pour fournir une augmentation de puissance pendant certaines phases de vol, permettant un meilleur dimensionnement et une optimisation du moteur thermique.
Lors des premiers essais au banc en 2023, « nous avons beaucoup appris, notamment en termes (de systèmes de contrôle) », explique Safir, avec une deuxième campagne d’essais au sol prévue « pour le second semestre de cette année ».
Cela comprendra une simulation de panne du moteur thermique et du système de contrôle « prenant le relais avec l’énergie électrique » pour garantir que le vol puisse être effectué en toute sécurité.
« Nous devons pouvoir passer à l’électricité très, très rapidement », dit-il. « Le système de contrôle doit être prêt pour cela. »
Les essais en vol restent l’objectif final et si Safir affirme que Safran « n’a encore rien à annoncer », des discussions ouvertes sont en cours pour « étendre le développement de ce système et le tester concrètement en vol ».
Bien qu’Airbus Helicopters ait déjà testé une batterie et un moteur – ce qu’elle appelle le système de secours du moteur (EBS) – à bord de sa plate-forme FlightLab, l’EBS de 100 kW ne fournissait que suffisamment de puissance pour 30 secondes de vol.
Safir considère le système éventuel de Safran comme étant beaucoup plus vaste. «Nous parlons déjà d’un peu plus de 100 kW (de puissance)», dit-il. « Nous ne parlons pas de dix fois plus, mais certainement d’un peu plus que cela. »
A terme, le système à développer sera piloté par les retours du marché : les opérateurs souhaitent-ils un véritable système d’urgence uniquement, capable de fournir jusqu’à 10 minutes de puissance, ou un surcroît de puissance ? Safran cherche à être prêt à tous les scénarios, affirme Safir. « Nous garderons les choses très flexibles jusque-là. Choisir un seul cas d’usage serait trop restrictif.
Parallèlement, Safran continue de préparer le terrain pour des architectures de propulsion disruptives – des groupes motopropulseurs hybrides série ou parallèle pour des applications à décollage et atterrissage verticaux ou courts (STOL).
Il a déjà conclu un accord avec Electra, développeur américain de STOL, qui devrait conduire à des essais en vol d’un turbogénérateur basé sur le moteur d’hélicoptère Arrano de 1 200 ch.
Le système, baptisé TGen 600, comprend une paire de générateurs de 300 kW couplés à l’Arrano, pour générer la puissance de 600 kW qui, selon Safran, sera nécessaire dans l’ensemble de l’industrie.
Une campagne d’essais au sol « très réussie » a été menée en 2023 sur le site du constructeur de Bordes, dans le sud-ouest de la France.
« En tant que produit, nous avons quelque chose qui fonctionne bien. La prochaine étape pour nous est de le tester en vol – c’est ce qui nous manque », explique Safir. L’accord avec Electra prévoit des vols d’ici deux ans, note-t-il.
Safir indique que l’objectif est d’ajouter le produit TGen 600 basé sur Arrano à son catalogue standard, potentiellement dans le délai 2028-2029.
Mais le système devra d’abord être optimisé en termes de taille, de poids et de rendement. « Le vol de démonstration avec Electra sera la première étape vers l’obtention de quelque chose d’un peu plus optimisé et beaucoup plus puissant », dit-il.
L’objectif de Safran est de fournir un turbogénérateur qui n’est qu’environ 30 % plus long que l’Arrano standard, ajoute Safir. « Ce n’est pas ce que nous avons mais ce que nous visons. »
