Nm4 – Enjeux de la propulsion Aéronautique face à l’émergence de sources énergétiques nouvelles

Nm4 – Enjeux de la propulsion Aéronautique face à l’émergence de sources énergétiques nouvelles

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Nm4 – Enjeux de la propulsion Aéronautique face à l’émergence de sources énergétiques nouvelles

A. LEBRUN (Safran)

​Afin de réduire l’empreinte carbone & la pollution du transport aérien, les constructeurs aéronautiques améliorent techniquement les avions & moteurs génération après génération. Pour accélérer la transition écologique, les constructeurs envisagent désormais aussi l’utilisation d’autres combustibles en substitution totale ou partielle au kérosène.

Deux types de combustible sont ainsi envisagés : les hydrocarbures de synthèse & l’hydrogène de synthèse, qu’ils soient synthétisés par voie chimique ou biochimique, qu’ils soient à l’état liquide, liquéfié ou gazeux à l’avitaillement.

En début d’entretien, des informations scientifiques & industrielles sur ces combustibles seront communiquées, tout comme les missions visées, les changements techniques des configurations avions & moteurs requis, & les expérimentations déjà réalisées pour l’aviation.

Ensuite, seront analysées ensemble les forces & les faiblesses, les opportunités & les menaces, associées à l’utilisation potentielle de ces nouveaux combustibles pour le transport aérien.

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Nm3 – L’ingestion d’oiseaux : Réglementation et ses évolutions, modélisation, essais

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Nm3 – L’ingestion d’oiseaux : Réglementation et ses évolutions, modélisation, essais

L. JABLONSKI (Safran)

La réduction la consommation de carburant passe par l’augmentation du taux de dilution que ce soit au travers d’architectures carénées (Variable Pitch Fan) ou non carénées (Open Rotor).  L’utilisation de composites à matrice organique tissés 3D qui permet un gain de masse important par rapport à une solution métallique tout en préservant les performances aérodynamiques devient alors incontournable pour ce type d’architecture.

En parallèle, les événements en exploitations et l’évolution de la population aviaire en nombre et en taille de volatiles conduisent les autorités à durcir progressivement la réglementation relative à l’ingestion d’oiseau.

Ainsi, pour développer des pales qui soient au meilleur niveau mondial de performance tout en respectant voire anticipant les exigences réglementaires relatives à l’ingestion, Safran Aircraft Engines s’est doté, avec le support de l’ONERA et de ses partenaires universitaires d’outils de simulation permettant de dimensionner des structures composites et d’anticiper leur comportement en dynamique rapide. La confrontation à des tests à l’échelle 1 a permis de vérifier la pertinence de ces outils de simulation. Au cours de l’entretien, la capacité à termes de réduire significativement le nombre d’essais requis pour la certification grâce à ces outils sera discutée.

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Nm2 – Problématique du givrage dans les futures architectures de système propulsif

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Nm2 – Problématique du givrage dans les futures architectures de système propulsif

Mo. BALLAND (Safran) & Philippe VILLEDIEU (ONERA)

Une contrainte de conception importante du système de propulsion (c’est-à-dire du moteur et de la nacelle), est sa capacité à fonctionner en toute sécurité dans des conditions de givrage ou lors de vols dans des nuages à forte concentration de cristaux de glace. Pour garantir la robustesse aux conditions de givrage, il est essentiel de disposer de méthodologies de conception validées et fiables.

L’objectif de la présentation est d’abord de rappeler les défis liés aux conditions de givrage pour les futurs concepts de systèmes propulsifs tels que le CROR (Contra-Rotating Open Rotor). De telles architectures présentent des changements radicaux de conception (hélice, vitesses de rotation et taux de compression plus faibles) qui nécessiteront la compréhension des mécanismes d’accrétion dans les moteurs. Pour minimiser l’accumulation de glace, il faudra faire un usage intensif des systèmes de protection contre le givre.

La deuxième partie de la présentation portera sur les progrès réalisés dans la compréhension des phénomènes de givrage et le développement d’approches prédictives basée sur la modélisation numérique. Un aperçu des travaux menés dans le cadre de plusieurs projets de recherche internes et collaboratifs par Safran Aircraft engines & Onera sera présenté. Les tests de validation et les caractéristiques spécifiques liées à la modélisation des turbomachines (composants 3D tournants, systèmes multi-étages avec des pièces en interaction et des surfaces chaudes) seront également abordés.

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Nm1 – Mesures avancées pour la conception des foyers aéronautiques à haute performance environnementale (ONERA)

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Nm1 – Mesures avancées pour la conception des foyers aéronautiques à haute performance environnementale (ONERA)

Fl. GUICHARD (ONERA)

Pour s’assurer de la maitrise de la combustion lors du développement des futures chambres, les activités expérimentales en laboratoire et sur banc d’essais restent incontournables.

Les flammes, en tant que milieux réactifs, à haute température, et souvent à haute pression, forment un environnement très hostile aux instruments de mesures conventionnels pouvant limiter ainsi le champ d’investigation dans la chambre. Les techniques de diagnostic optique permettent d’accéder à des informations quantitatives in-situ, au cœur même de la flamme mais peu présentent une maturité technologique suffisante pour être appliquées sur des configurations d’essais à échelle industrielle.

Durant cet entretien, les moyens de mesure classiques comme innovants pour la caractérisation de la combustion dans les foyers aéronautiques seront présentés et comparées, avec les limites et contraintes associées à leur mise en œuvre. Le débat se focalisera sur les pistes d’améliorations de ces outils de mesures et de leur déploiement sur des bancs d’essais, dans l’objectif d’applications à échelle industrielle.

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Nm4- L’utilisation de l’énergie électrique pour la propulsion aéronautique.

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Nm4- L’utilisation de l’énergie électrique pour la propulsion aéronautique.

G.SEIZE, SAFRAN Aircraft Engines

Depuis 50 ans, des progrès majeurs ont été réalisés par les motoristes pour réduire l’impact environnemental du transport aérien dans les domaines du bruit, des émissions (NOx) et de la consommation (CO2). Les limites en termes de taux de dilution (BPR), de rapport de pression (OPR) et de température entrée turbine ont été repoussées grâce notamment au développement de matériaux nouveaux. L’effort réalisé dans le domaine des outils de simulation 3D a également permis d’améliorer le rendement des composants.

Même si l’utilisation de l’énergie électrique ne peut se substituer complètement à la combustion du kérosène pour la propulsion des gros aéronefs, des pistes ont été aujourd’hui identifiées pour améliorer significativement la performance du système propulsif intégré à l’avion via une électrification partielle. Le débat sera ainsi centré sur ces nouveaux degrés de liberté, actuellement explorés, tendant à faire évoluer l’architecture des turbosoufflantes actuelles, reposant classiquement sur le cycle de Brayton.

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Nm3- Aérothermique et techniques de refroidissement innovantes pour les chambres de combustion aéronautiques.

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Nm3- Aérothermique et techniques de refroidissement innovantes pour les chambres de combustion aéronautiques.

C.DAVOINE & D.GAFFIE, ONERA

Le durcissement continu de la réglementation OACI en matière de réduction de l’impact environnemental de l’Aviation Civile, impose aux motoristes du secteur, la nécessité de concevoir des chambres de combustion à hautes performances, environnementale et de durée de vie. Dans ce contexte, les recherches centrées sur la conception de dispositifs de refroidissement innovants, capables de répondre aux exigences liées à la durabilité des chambres de combustion aéronautiques, occupent une place de premier plan.

En particulier, les dispositifs s’appuyant sur l’introduction de plaques multiperforées, perméables à un écoulement d’air froid, sont parmi les plus étudiées. Outre ces techniques de refroidissement classiques, dans le cadre de cet entretien, de nouvelles voies technologiques prometteuses capables d’assurer un refroidissement satisfaisant par effusion d’air froid – sur la base de matériaux transpirants refroidis par un écoulement traversant d’air froid – seront abordées.

Le débat s’orientera vers les problématiques clés liées à la conception de ces nouveaux matériaux, à la maîtrise des échanges thermiques, à l’impact escompté des couches limites (dynamique et thermique) sur l’efficacité de refroidissement. La question liée à la disponibilité d’outils de compréhension et d’analyse – expérimental autant que numérique – apportant une aide effective et concrète, à la conception des chambres de combustion aéronautiques futures à hautes performances environnementales et de durée de vie, sera également abordée.

 

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