Il y a un peu plus d’un an, Futura présentait le moteur révolutionnaire conçu par la société américaine Astro Mechanica. Un moteur capable de réouvrir la porte des cieux à un avion supersonique long-courrier économiquement viable, là où Concorde avait buté sur une consommation et des coûts d’exploitation énormes. Le moteur « turboélectrique adaptatif » d’Astro Mechanica combine un moteur de véhicule électrique avec un turboréacteur. Ce mélange hybride permet d’optimiser le réacteur pour chaque phase de vol afin de passer du subsonique au supersonique avec une consommation maîtrisée.
Car un réacteur est conçu pour être performant que dans une configuration de vol : subsonique (turboréacteur à double-flux) ou supersonique (turboréacteur classique comme pour le Concorde), mais pas les deux à la fois. Avec le moteur Duality de la firme, le réacteur mélange les deux pour passer de l’un à l’autre selon la vitesse souhaitée. Comment ? Grâce à un moteur électrique qui adapte le débit d’air à la vélocité souhaitée. Sur les démonstrateurs de labo, cela fonctionne, mais il restait un hic et pas des moindres. Le module électrique était jusqu’à maintenant trop imposant et lourd pour être embarqué dans une cellule d’avion. Autrement dit, l’idée est géniale, mais inutilisable concrètement.
Sur cette image de synthèse, on peut voir la génératrice au gaz alimenter en énergie les moteurs faisant tourner les disques à aubes modulaires. Ils assurent la compression nécessaire à la combustion. © Astro Mechanica
Un moteur de Formule-E dans un avion
Pour régler le souci, Astro Mechanica a trouvé la perle rare en s’associant avec le Britannique Helix pour tester la quatrième génération de son moteur. Helix est un spécialiste des moteurs électriques à très forte puissance. La firme s’est fait un nom grâce au sport automobile électrique. C’est donc à cette société qu’Astro Mechanica a confié la conception du module électrique.
Dans l’absolu, il n’y a rien de bien nouveau par rapport au moteur déjà développé par Astro Mechanica. Le module électrique repose sur un turbogénérateur qui brûle du méthane liquéfié pour produire de l’électricité. C’est lui qui alimente les moteurs électriques qui entraînent le disque à aubes. Ce dernier fait à la fois office de soufflante et de compresseur.
Vers un moteur prêt à voler
Il pilote donc à la fois le débit d’air comprimé et la vitesse de rotation indépendamment de la partie chaude, ce que ne permet pas un turboréacteur classique où tout est solidaire de la turbine. En subsonique, les moteurs électriques peuvent tourner lentement, voire faire fonctionner le moteur sans combustion, pour le roulage ou les phases de croisière lente très sobres. Ce n’est pas rien, car il faut savoir que le Concorde pouvait consommer jusqu’à deux tonnes de carburant uniquement pour le roulage. En supersonique, ces moteurs accélèrent brutalement la rotation des aubes (blisk) pour gaver la chambre de combustion en air, sans pénaliser le rendement de la turbine. Enfin, ils s’effacent progressivement ensuite, lorsque la dynamique de l’écoulement suffit à la compression, en mode quasi‑statoréacteur.
Le meilleur des trois mondes
Pour résumer, on se retrouve avec turbofan au décollage, un turbojet pour le vol supersonique et puis, ramjet simplifié au‑delà de Mach 2. Toujours par rapport au vénéré Concorde, la consommation pourrait être de 60 % inférieure pour un vol transatlantique. Mais là où Helix vient vraiment changer la donne, c’est avec une motorisation électrique qui dispose d’une puissance massique inégalée. La puissance culmine à près de 950 kW, avec des couples de plusieurs centaines de newton‑mètres pour quelques dizaines de kilos seulement. C’est cette puissance et cette densité qui permettent d’entraîner les disques aux régimes nécessaires au supersonique, tout en conservant une enveloppe de masse compatible avec une véritable cellule d’avion.
L’autre atout d’Helix, c’est que son module électrique peut fonctionner en continue et générer plusieurs centaines de kilowatts dans des conditions d’altitude et de température extrêmes. La combinaison semble donc idéale pour préparer un moteur prêt à voler.
Pour le moment, ce nouveau moteur entre en phase de test et si ces essais tiennent leurs promesses, un démonstrateur pourrait bien voler d’ici trois ans.