Airbus et CFM vont tester la combustion à hydrogène sur un A380

L'objectif d'Airbus d'être le premier constructeur aéronautique mondial à mettre en service un appareil commercial doté d'une propulsion à hydrogène vient de trouver un nouveau souffle. L'avionneur vient de conclure un partenariat avec le motoriste CFM (joint-venture de Safran et GE) pour lancer un programme d'essais afin d'explorer le concept : un moteur sera monté sur le flanc d'un A380 transformé en banc d'essais volant. Le premier vol est prévu d'ici fin 2026, avec l'objectif réaffirmé de développer un avion "zéro émission" opérationnel d'ici 2035.

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Airbus et CFM s'associent pour tester un moteur à hydrogène sur un A380.
Airbus et CFM s'associent pour tester un moteur à hydrogène sur un A380. (Crédits : Airbus)

Le programme de R&D sur l'avion à hydrogène ZEROe d'Airbus a désormais un motoriste. Il s'agit de CFM International, la coentreprise entre le Français Safran Aircraft Engines et l'Américain GE Aviation. Un partenariat vient d'être conclu entre les différentes parties pour mettre en place un programme d'essais et explorer de manière approfondie la combustion d'hydrogène dans un moteur aéronautique.

"C'est réellement un jour historique pour l'aviation", s'enthousiasme Jeff Knittel, lors de la présentation du partenariat le 22 février. Le PDG d'Airbus Americas explique qu'avec ce programme, les deux partenaires vont pouvoir tester au sol et en vol les différentes technologies nécessaires pour préparer le développement d'un futur appareil propulsé par un moteur à hydrogène.

Un A380 va ainsi être transformé en banc d'essais volant, à l'image de ce qui est déjà fait pour tester les nouveaux moteurs aéronautiques. Un moteur Passport, développé initialement pour l'aviation d'affaires, sera monté sur le flanc du géant des airs. Il sera relié par un système de distribution dédié à quatre réservoirs cryogéniques d'hydrogène, placés à l'arrière du fuselage.

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Le MSN1 reprend du service

L'appareil choisi pour ces essais sera le premier exemplaire construit, le MSN1, qui a participé au développement et à la certification du programme A380. Outre la mise en place du moteur et des réservoirs à hydrogène, le cockpit sera modifié pour permettre le contrôle de la poussée du moteur. L'avion sera aussi équipé de nombreux instruments de télémétrie afin de capturer un maximum de données, comme l'explique Sabine Klauke, directrice de la technologie d'Airbus. Il sera relié en temps réel à un centre de contrôle au sol.

Les émissions seront aussi observées de près. S'il n'est pas question de CO2 ici, la quantité d'eau rejetée sera au cœur des attentions. Avec l'hydrogène à la place du kérosène, elle devrait être trois fois supérieure à celle d'un moteur classique et pourrait entraîner la formation d'importantes traînées de condensation, qui peuvent renforcer l'effet de serre. Leur formation, leur importance et leur persistance devront donc être caractérisées pour s'assurer du bénéfice environnemental de la propulsion à hydrogène.

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Un Passport plutôt qu'un Leap

Bien que le partenariat soit signé avec CFM, le moteur Passport choisi est développé uniquement par GE Aviation. Gaël Méheust, directeur général de CFM, estime néanmoins qu'il offrira toutes les technologies et capacités nécessaires à ces essais mais avec un encombrement bien moindre qu'un moteur Leap. C'est néanmoins vers les performances de ce dernier, qui équipe les avions moyen-courriers Airbus A320 NEO et Boeing 737 MAX, que devra tendre un futur moteur à hydrogène.

Pour brûler de l'hydrogène, le Passport sera largement modifié. Mohamed Ali, directeur général de la division d'ingénierie de GE Aviation, précise ainsi que la température de combustion de l'hydrogène est supérieure à celle du kérosène (ce qui pourrait être bénéfique sur les émissions autres que le CO2), mais aussi plus rapide. Cela nécessitera une modification de la chambre de combustion, des revêtements, ou encore du système de contrôle.

Une importante partie du travail sera aussi dédiée au système de distribution qui devra permettre le passage de l'hydrogène liquide, stocké dans les réservoirs à -253°C, à un état gazeux pour son injection dans le moteur. Des pompes et des circuits spécifiques devront être développés pour assurer la distribution de ce nouveau carburant, détaille Michel Brioude, directeur de la technologie de Safran Aircraft Engines. Il prévient que le changement de température et de pression inhérent du passage de l'état liquide à l'état gazeux de l'hydrogène constitue un défi technologique. De même, il faudra prendre en compte l'absence d'aromatiques, présents dans le kérosène et qui contribue à l'étanchéité des circuits de carburant et la lubrification du moteur et des pompes.

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Premier vol fin 2026

Les premiers essais au sol pourraient avoir lieu dès cette année. Mais les premiers essais en vol ne sont pas attendus avant fin 2026. Le programme est encore en cours de construction précise Sabine Klauke. Celle-ci a néanmoins réaffirmé l'objectif de mettre en service un avion opérationnel d'ici 2035. Pour y arriver, un programme industriel devra être lancé à l'horizon 2028, avait déclaré Guillaume Faury, président exécutif d'Airbus, lors du lancement du programme ZEROe par Airbus en septembre 2020.

Les deux partenaires n'ont pas précisé le montant de l'investissement pour ce programme d'essais, se contentant de dire qu'il est significatif mais intégré dans leurs dépenses classiques de R&D. Pour CFM, il s'inscrit notamment dans son programme Rise, qui vise notamment au développement d'un moteur sans carénage de soufflante ("open rotor").

Gaël Méheust déclare néanmoins que le programme d'essais pourrait recevoir un soutien financier de la part de l'Europe, ainsi que du gouvernement français. Celui-ci a notamment engagé un soutien de 1,5 milliard d'euros dans l'avion bas carbone entre 2020 et 2022, via le Conseil pour la recherche aéronautique civile (Corac). Celui-ci doit d'ailleurs recevoir une nouvelle enveloppe de l'ordre de 800 millions d'euros pour financer la poursuite des projets initiés.

Lors du lancement du programme ZEROe, Patrick Gandil alors directeur général de l'aviation civile (DGAC), estimait que le programme de recherche et développement à 10 milliards d'euros et qu'il serait financé à 50-50 entre les pouvoirs publics et les industriels de l'aéronautique. Airbus devra ensuite débourser une quinzaine de milliards de dollars pour le développement du programme.

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Trois concepts possibles

Pour rappel, Airbus a présenté trois concepts dans le cadre de son programme "ZEROe" : le premier correspond à un turboréacteur alimenté par une turbine à gaz modifiée, capable de transporter 120 à 200 passagers sur des vols de 3.500 kilomètres. L'hydrogène liquide serait stocké dans des réservoirs situés à l'arrière de l'avion. Le deuxième concept est celui d'un avion à moteurs turbopropulseurs (à hélices) comme ceux construits aujourd'hui par ATR, la filiale commune entre Airbus et l'industriel italien Leonardo. Également alimenté par la combustion de l'hydrogène dans des turbines à gaz modifiées, ces appareils seraient capables d'embarquer jusqu'à 100 passagers sur des distances de 1.800 kilomètres. Le troisième concept est carrément disruptif puisqu'il s'agit d'une aile volante. Si sa capacité serait similaire à celle du turboréacteur, sa silhouette offrirait de multiples possibilités pour le stockage de l'hydrogène et permettrait d'embarquer plus d'hydrogène à bord.

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Commentaires 2
à écrit le 22/02/2022 à 19:02
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Le problème n'est pas de brûler de l'hydrogène dans un moteur, le problème est de le stocker efficacement et de le produire proprement. Dans un A380 il y a toute la place nécessaire pour installer de gros réservoirs....en oubliant les passagers. Coup...

à écrit le 22/02/2022 à 18:23
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Hydrogène ou pas, je ne prends plus l'avion 😃! Dans les airs...Hydrogène =Zeppelin. De beaux feux d'artifice en perspective.🍾

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