Comment le X-57 de la NASA façonne l’avenir de l’aviation électrique

La fin d’une époque se profile à l’horizon pour le projet d’avion entièrement électrique X-57 Maxwell de la NASA, dont l’achèvement est prévu pour fin septembre. Les fruits de l’ambitieux projet X-57 dépassent largement les espérances initiales.

Les chercheurs en aéronautique ont, en effet, été en mesure d’extraire des centaines d’enseignements précieux de cette entreprise avant-gardiste, générant des avancées révolutionnaires dans divers domaines. De la technologie des batteries, élément critique de tout appareil électrique, à la conception minutieuse du système de commande du moteur de croisière, les retombées de ce projet sont indéniables.

« Le but de la NASA est de stimuler l’innovation grâce à des recherches et des développements technologiques de pointe. L’équipe du projet X-57 a fait exactement cela en fournissant des informations fondamentales à l’industrie grâce aux leçons apprises, et nous voyons les bénéfices se concrétiser grâce aux compagnies aériennes commerciales américaines qui cherchent à changer notre façon de voler« , a commenté Brad Flick, directeur du Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, en Californie, où le X-57 a été développé. « Je suis incroyablement fier de leur ténacité et de leur ingéniosité alors qu’ils ont ouvert la voie à l’avancement de la propulsion électrifiée. L’avenir de la propulsion électrifiée est possible grâce à leurs contributions. »

Le X-57 n’atteindra pas la phase de vol

L’achèvement des opérations aériennes en septembre 2023 n’intégrera pas le premier vol de l’avion X-57. Le projet a rencontré plusieurs défis pour un vol sûr, dont des problèmes mécaniques dans le cycle de vie et un manque de disponibilité de composants critiques nécessaires pour développer le matériel expérimental.

Bien que la majeure partie du développement du X-57 soit achevée en septembre 2023, l’équipe conclura officiellement son travail plusieurs mois après avec des publications techniques supplémentaires.

Partage des connaissances

Le but principal du projet X-57 était de partager des connaissances sur la conception axée sur la propulsion électrique de l’avion et le processus de navigabilité avec les régulateurs. Cette information a selon la NASA déjà eu un impact et continuera d’influencer le développement d’approches de certification avancées pour la propulsion électrique sur les marchés émergents des avions électriques.

L’objectif n’est pas de développer un prototype, mais de développer une plate-forme de test pour les technologies et les méthodes de conception. Et l’équipe a fait exactement cela, documentant et publiant les lacunes technologiques et leurs solutions dès qu’elles ont été découvertes afin que les partenaires de l’industrie puissent profiter de ces leçons le plus tôt possible.

« Elles ont fait des choses qui n’avaient jamais été faites auparavant, et ce n’est jamais facile« , a déclaré Flick. « Alors que nous nous préparons à terminer ce projet plus tard cette année, je vois une longue liste de réalisations à célébrer et une industrie qui est meilleure aujourd’hui grâce à leur travail. »

L’engagement de la NASA pour le climat

Le X-57 fait partie de l’engagement de la NASA à soutenir l’objectif climatique des États-Unis d’atteindre des émissions nettes de gaz à effet de serre dans le secteur de l’aviation d’ici 2050. Depuis 2016, le projet a partagé des leçons apprises sur la technologie des batteries, l’interférence électromagnétique, la conception des contrôleurs de moteur, etc.

L’avion a été construit en modifiant un Tecnam P2006T italien pour être alimenté par un système de propulsion électrique. L’utilisation d’un design d’avion existant a permis à l’équipe de comparer leurs données à celles d’un modèle de base alimenté par des moteurs à combustion traditionnels.

Les succès du X-57

Dès le début du projet, les membres de l’équipe du X-57 ont découvert qu’ils auraient besoin de développements significatifs dans la technologie des batteries. Les batteries lithium-ion installées sur l’avion, lorsqu’elles déchargent de l’énergie pourraient entraîner une surchauffe. L’équipe du projet a travaillé avec Electric Power Systems à North Logan, Utah pour résoudre ce problème. Les ingénieurs ont démontré que le nouveau design du système de batterie resterait dans des limites acceptables et sûres tout en alimentant l’avion.

La conception des contrôleurs du moteur de croisière est une autre réussite du projet X-57. Ces contrôleurs convertissent l’énergie stockée dans les batteries lithium-ion de l’avion pour alimenter ses moteurs, qui entraînent ses hélices. Les contrôleurs utilisent des transistors en carbure de silicium pour offrir un rendement de 98 % destiné au décollage et à la croisière à haute puissance, ce qui signifie qu’ils ne génèrent pas de chaleur excessive et qu’ils peuvent être refroidis par l’air circulant dans le moteur.

L’équipe a conçu des onduleurs répondant à des exigences de masse et de température très strictes et partage ces conceptions dans des publications techniques afin que l’industrie puisse les utiliser comme rampe de lancement pour de nouveaux produits aéronautiques. Tout récemment, les contrôleurs du moteur de croisière ont subi avec succès des essais thermiques.

Au cours de la phase d’intégration, l’équipe a rencontré des interférences électromagnétiques qui affectaient le fonctionnement des systèmes embarqués et nécessitaient une solution. Après des recherches approfondies, l’équipe a conçu, développé et installé des filtres qui ont résolu le problème. L’approche sera ajoutée aux documents techniques et partagée avec l’industrie et la communauté de la propulsion électrique.

La valeur du travail d’orientation effectué dans le cadre du projet X-57 est bien établie et reconnue par l’industrie, et d’autres résultats de recherche continueront d’être publiés et partagés avec la communauté technique. Une liste des contributions apportées à ce jour par le projet X-57 est disponible sur le site des documents techniques.