Le développeur du système de propulsion avancé américain Wright Electric a effectué une vérification initiale d’ajustement de son unité de propulsion électrique WM2500 (EPU) liée à son installation potentielle à bord d’un transport tactique Lockheed Martin C-130.
Wright a étudié la possibilité d’utiliser l’Hercule comme lit d’essai pour son EPU et, plus loin, l’hybridation de la plate-forme.
Its interest in the ubiquitous airlifter was spurred by initial research from NASA released last year that suggested significant fuel and emissions savings could be achieved by hydridisation of the aircraft, replacing the outboard Rolls-Royce AE 2100 turboprop engines with 4MW-class electric motors powered by Batteries logées dans des gousses d’aile.
Joué dans une base de l’Air Force non divulguée sur la côte est du pays le 22 janvier, le chèque a permis à Wright de comparer avec précision les dimensions de son EPU, couplé à une boîte de vitesses C-130, contre la Nacelle pour l’AE 2100.
Bien qu’une paire de la WM2500 du développement devrait être empilé pour générer une sortie de sortie suffisante «Le contrôle de l’ajustement a démontré qu’il y a suffisamment de place dans le nacelle pour l’EPU de Wright», indique la société.
Outre l’AE 2100 lui-même, la conversion en puissance électrique verrait également l’élimination de l’équipement auxiliaire et des lignes de carburant et hydrauliques.
«La visite démontre en outre la viabilité de l’EPU Wright en cours de développement avec l’ARPA-E en tant que candidat viable pour l’hybridation du C-130. Nous passons du logiciel CAO vers du matériel réel », explique le directeur de la technologie Colin Tschida.
Une partie du département américain de l’Énergie, l’ARPA-E est conçue pour favoriser le développement rapide des technologies en démarrage et a soutenu Wright avec un financement pour les travaux sur l’EPU et les batteries.
La prochaine orientation de Wright cette année est sur la conversion des mèches des ailes du carburant au stockage des batteries, en exécutant des exercices de modélisation pour «démontrer que nous pouvons remplir le pod de batteries d’une manière qui correspond à ses spécifications».
Cette décision intervient alors que la NASA a révélé de nouvelles recherches, examinant le potentiel d’une version hybride-électrique du LM-100J – le variante de fret commerciale hors production du C-130J.
Contenu dans deux articles distincts présentés à la SCI Tech Conference début janvier, les études analysent la faisabilité et les avantages à partir d’un groupe motopropulseur hybride-électrique intégré sur la plate-forme, et le Impact potentiel du marché à partir d’un avion avec un tel système de propulsion.
La configuration proposée par la NASA pour ce qu’elle appelle le cargo commercial Hybrid Electric Turboprop (Hetcof) reflète celui de ses études antérieures, et celle poursuivie par Wright.
Pour examiner les avantages potentiels de l’efficacité d’un système de propulsion hybride-électrique, les chercheurs ont utilisé la performance des composants à trois niveaux de préparation à la technologie différents.
Bien qu’il ait constaté que la charge utile serait réduite d’environ 40% si la configuration utilisait les systèmes à TRL5 et plus – ceux les plus proches de la préparation commerciale – cela incombe à la parité avec les avions de base à moteur conventionnel si les avantages promis par les technologies à un stade précédent peuvent être réalisé.
En outre, le système de propulsion hybride offre des avantages clés, ajoute-t-il: «Toutes les configurations HETCOF entraînent une efficacité accrue et un carburant de bloc, un bloc d’énergie et des réductions d’émissions de blocs.»
Ces avantages «à l’échelle avec une amélioration des performances du système de propulsion des avions électrifiées», dit-il. Sur une plage cible de 750 nm (1 390 km), ils livrent: les émissions de CO2 réduites de 4 à 10 kg par nm, les économies de carburant bloquent 27 à 67% et les économies d’énergie de 15 à 35%.
Compte tenu de ces facteurs et que l’avion conserve «une partie ou la totalité de la capacité de chargement de l’avion de base à travers les hypothèses de niveau TRL», il permettrait à la «introduction à court terme de la plate-forme hybride avec des avantages croissants à mesure que la technologie mûrit».
Baser ses calculs sur un «cargo à turbopropulseur générique» avec un poids de décollage maximal de 70 t capable de transporter une charge utile 19T – à peu près les chiffres répertoriés par Lockheed pour le C-130J / LM-100J – l’étude indique en utilisant un système de propulsion électrique au C-130J TRL5 + entraînerait une baisse de la charge utile à 11t.
Cependant, à mesure que le poids et la puissance du système s’améliorent aux niveaux de TRL à un stade précédent, la charge utile disponible, atteignant 16T à Trl3-4 et 19T à Trl1-2, indique l’étude.
Conçu pour les opérations régionales de fret, le HETCOF devrait être capable de servir des itinéraires allant jusqu’à 750 nm en mode tout électrique et jusqu’à 2400 nm en mode hybride. Mais la réalisation de ces objectifs «nécessitera des améliorations technologiques substantielles du stockage d’énergie, du système électrique et des systèmes thermiques», explique l’étude.
Par exemple, les moteurs électriques actuellement à Trl5 + peuvent se vanter d’une figure de puissance de poids de 15 kW / kg, passant à 25 kW / kg à Trl3-4 et 50kW / kg à Trl1-2. De même, les performances de la batterie passent de 250Wh / kg à 750Wh / kg, puis à 1 500Wh / kg aux mêmes étapes TRL, ce qui donne des poids globaux de la batterie de 22 t, 9t et 10t, respectivement.
Cependant, le rapport met en garde que les «exigences de coûts» d’un tel avion, en particulier un exemple de nouvelle construction «sont un défi pour la pénétration initiale du marché».
Néanmoins, le rapport note que «dans certaines conditions» – des taux d’utilisation élevés ou avec des prix élevés de carburant de jet – le coût total de propriété et de fonctionnement «peut être inférieur aux avions à corps étroit converti» actuellement utilisés pour les voies de cargo régionales.
Les cellules plus anciennes généralement utilisées pour les conversions de cargo seront également plus coûteuses à maintenir – potentiellement deux fois plus – qu’un avion neuf.
Cependant, «l’utilisation d’un avion réutilisé pour Hetcof… peut être un autre moyen de réduire le coût du capital initial», ajoute-t-il.
L’analyse du marché «indique également une large couverture de marché avec 73% du réseau de fret de taille moyenne existante dans la fourchette de 750 nm», dit-il.
Analyse de trois scénarios de réduction de combustion du carburant – Des coupes de 30%, 40% et 50% – à travers une mission de 750 nm ont montré le plus de rentabilité contre un corps étroit converti, dit l’étude, suggérant que même si d’autres coûts augmentaient, l’avion resterait compétitif.
« Au scénario de réduction du carburant le plus élevé (-50%), les coûts de maintenance pourraient augmenter de 73% (conserver le prix d’achat constant) ou les prix d’achat pourraient augmenter de 37% (les coûts de maintenance constants) et le Hetcof serait toujours à l’échelle », note il note .
Les chercheurs ont été tirés du Volpe National Transportation Systems Center – qui fait partie du département américain des transports, des installations de recherche Glenn et Ames de la NASA et du programme ARPA-E.
