Le développeur de systèmes de propulsion avancée Wright Electric a commencé les premiers essais au sol de son nouveau moteur électrique de haute puissance alors qu’il continue d’évaluer quel avion servira de banc d’essai volant pour le moteur.
Capable de fournir jusqu’à 2,5 MW, le moteur WM2500 a une densité de puissance de pointe d’environ 18 à 20 kW/kg, déclare le fondateur et directeur général de Wright, Jeff Engler, soit une amélioration de 40 % par rapport aux 10 kW/kg de sa précédente itération.
« L’objectif est de le rendre encore plus petit, encore plus léger, et d’essayer d’en faire l’une des machines électriques aérospatiales les plus puissantes, sinon la plus puissante et la plus dense en puissance au monde », dit-il.
Les premiers tests au sol du moteur et, séparément, des huit onduleurs personnalisés de 250 kW requis, ont récemment commencé dans les installations de Wright à Albany, New York.
Une fois qu’une « batterie de tests » sur le moteur et les onduleurs sera terminée, Wright combinera les composants séparés pour les évaluer en tant que système complet.
Celui-ci sera ensuite expédié à l’installation d’essai d’avions électriques de la NASA (NEAT), située au centre de recherche Armstrong de l’agence à Sandusky, dans l’Ohio, où il sera soumis à d’autres essais, notamment des tests d’altitude simulée.
Engler affirme que les tests de décharge partielle de l’itération précédente du moteur à une altitude simulée de 40 000 pieds ont été effectués avec succès, « ce qui nous donne la confiance nécessaire pour nous rendre à la chambre d’altitude de la NASA (avec le WM2500) ».
Les tests du WM2500 au NEAT commenceront en 2025, et pourraient se poursuivre jusqu’en 2026, avant qu’il ne soit transféré à Albany pour une évaluation supplémentaire sur un banc d’essai sur mesure que Wright est en train de construire « et ensuite nous passerons à un avion, à des essais au sol, et finalement essais en vol », explique Engler.
Si tout se déroule comme prévu, Wright espère que le WM2500 sera testé en vol d’ici 2027 ou 2028 à bord d’une plate-forme encore inconnue, conduisant à une certification au tournant de la décennie.
Engler dit qu’il « fait avancer » deux candidats potentiels : le jet régional BAe 146 et l’avion de transport militaire Lockheed Martin C-130.
Bien que le système de propulsion de chaque avion diffère – ventilateurs carénés ou turbopropulseurs – les deux sont des types quadrimoteurs offrant une plus grande redondance pour tester un nouveau moteur. De plus, il existe un « chevauchement » dans leurs besoins en énergie, respectivement 5 MW et 3,5 MW, nécessitant dans les deux cas une paire de WM2500 empilés.
Considérer deux configurations différentes pourrait également faciliter la commercialisation éventuelle du système, explique Engler.
« Nos clients nous posent toujours des questions sur les applications de ventilateurs et d’hélices, donc le fait d’avoir deux programmes que nous mettons en avant nous donne un certain avantage du point de vue de la collecte de données », dit-il.
Dans les deux cas, pour les essais en vol, les batteries et le turbogénérateur seraient logés dans le fuselage et un seul des quatre moteurs thermiques serait remplacé par le moteur électrique WM2500. Tournant à 7 500 tr/min, une architecture à entraînement direct est possible pour une conception à ventilateur caréné, tandis qu’un réducteur à un étage est nécessaire pour entraîner une hélice.
Wright s’intéresse depuis longtemps au BAe 146 à travers son programme « Spirit » – divulgué pour la première fois en 2021 – mais le développement de ce qui devait être un avion entièrement électrique a progressé plus lentement que prévu. Selon le calendrier initial de Wright, le BAe 146 devait voler avec un moteur remplacé d’ici 2023, permettant une électrification complète d’ici 2026.
En 2017, Airbus et Rolls-Royce ont révélé des projets similaires visant à utiliser l’avion régional comme banc d’essai d’hybridation dans le cadre de leur projet E-Fan X – une initiative abandonnée en 2020 alors que les deux hommes luttaient contre l’impact de Covid-19.
Bien que la pandémie ait été l’une des raisons de l’annulation de l’E-Fan X, de nombreux observateurs ont également remis en question l’adéquation du quadjet de construction britannique pour la mission. Néanmoins, Engler défend le choix de Wright : « Ce n’est pas parce qu’une grande entreprise décide de ne pas faire quelque chose que je ne considère pas nécessairement cela comme une raison pour qu’une petite entreprise ne le fasse pas, pour autant que l’on ait essayé de comprendre le plus précisément possible. pourquoi ils ont pris ces décisions.
Il insiste sur le fait que ce type « a du sens en tant que banc d’essai », même s’il admet que la « question ouverte » est de savoir si une version entièrement hybride-électrique pourrait devenir un produit commercial à succès.
Bien que l’intérêt de Wright pour le BAe 146 remonte à plusieurs années, le C-130 n’est apparu comme candidat à l’électrification qu’au cours des 12 derniers mois.
Encouragé par un document de recherche de la NASA sur le sujet, Wright voit un fort marché potentiel pour la conversion de cellules existantes pour les clients militaires ou les opérateurs de fret civil.
Un groupe motopropulseur entièrement hybride-électrique pourrait permettre des économies de consommation de carburant de l’ordre de 27 à 44 %, selon l’étude – un coup de pouce bienvenu pour les opérateurs de fret fonctionnant avec des marges très minces – ou répondre aux demandes de l’armée pour des niveaux toujours plus élevés de puissance. puissance embarquée pour faire fonctionner des capteurs, des systèmes et des armes en altitude, explique Engler.
Il affirme qu’un avantage supplémentaire du C-130 est qu’il a une masse maximale au décollage similaire à celle du Boeing 737 – 74 t contre 70 t pour la variante -800 du monocouloir – « cela nous amène donc carrément dans ce grand régional catégorie jet ou à fuselage étroit ».
« Et une partie de ce que nous devons faire avec la plate-forme, en plus des tests, est de renforcer la conviction et la crédibilité dans l’industrie que commencer à hybrider des plates-formes plus grandes n’est pas seulement théoriquement possible, mais réellement possible. »
L’ambition de Wright a toujours été de « décarboner l’industrie aérospatiale commerciale » et son avenir à long terme dépend de la demande de moteurs électriques et de batteries de haute puissance de la part des développeurs d’avions de passagers de 100 sièges ou plus.
Mais dans au moins cinq ans, l’objectif immédiat de l’entreprise est de « comment rester en vie assez longtemps pour réaliser notre rêve », explique Engler.
D’autres développeurs ont choisi de démarrer à petite échelle, en ciblant des applications de propulsion électrique de moindre puissance pouvant être commercialisées plus tôt. Mais selon Wright, le changement probable d’architecture entre un moteur de 700 kW et un moteur de 2 MW signifierait en réalité « démarrer un tout nouveau programme à partir de zéro », explique Engler, réduisant ainsi l’impact de toute économie.
Au lieu de cela, Wright cible les ventes de composants pour commencer à générer des revenus, notamment grâce à son générateur de 30 kW de qualité militaire.
Ce ne sont pas des équipements aérospatiaux au sens propre du terme, mais les générateurs légers et compacts – qui servent également de chariot de démarrage pour avion – s’inscrivent dans la doctrine de l’US Air Force en matière d’emploi de combat agile, ou de capacité à opérer à partir de pistes d’atterrissage éloignées.
Engler affirme que, comme six de ses générateurs Dynamo peuvent tenir sur une palette standard de 463 litres, contre seulement deux générateurs standard de 30 kW, l’US Air Force peut mieux utiliser les ressources limitées des avions.
Wright a également obtenu des financements de plusieurs branches du gouvernement américain, y compris plus récemment de la Federal Aviation Administration, qui en août a accordé à l’entreprise 3,34 millions de dollars développer des batteries ultra-légères.
