L'Aéronef électrique

Ce texte a été écrit en 2013-15 et, à ce titre permet de mesurer l'évolution récente des technologies

Le mode de propulsion électrique, qui fut adopté dès le début de l'aviation ou de l'automobile, était de retour avec les années 2010 via une gamme d'aéronefs aux performances déjà remarquables, spécialement en ce qui concerne l'ULM (l'Ultra Léger Motorisé). Les obstacles sont encore nombreux mais tout laisse à penser que son développement va s'accélérer et que la propulsion électrique va concerner des aéronefs bien plus lourds.

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Ci dessus, l'ESpyder un ULM 3 axes électrique de la firme chinoise Yuneec qui le commercialise, suite à sa certification en Allemagne, en février 2013.

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Ci dessus,"La France" le premier dérigeable qui fut réélement capable en 1884 de faire un vol en circuit fermé précis et dont la propulsion était déjà éléctrique.

L'aérostation fit, le 9 août 1884, un progrès considérable avec un premier dirigeable réellement fonctionnel dont la propulsion était éléctrique. Ses inventeurs français, Renard et Krebs s’envolent à bord du « La France » et effectuent le premier vrai vol en circuit fermé au monde. Partis de Chalais Meudon, en direction de Villacoublay, ils se posent à l’endroit exact de leur départ. L'autonomie maximale de l'appareil était déjà d'une heure trente de vol et son moteur déjà très compact malgré des batteries encore primitives.

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Ci dessus,le moteur éléctrique du dirigeable La france en 1884.

Pendant plus d'un siècle, le pétrole, avec l'extraordinaire pouvoir calorifique de l'essence a propulsé la majorité des véhicules de toute nature dont les aéronefs. Dans le domaine de la propulsion éléctrique, seules les recherches liées aux batteries des submerssibles en plongée ou l'autonomie des piles de petits appareils divers auront continué.
La crise pétrolière de 1973 et le besoin d'une autonomie toujours croissante a finalement fait faire aux avions des progrès considérables depuis lors, car l’industrie aéronautique est parvenue, entre les années 1960 et 2010, à réduire d’un facteur 5 la consommation de kérosène exprimée en kg/km par passager. La prise de conscience écologique a elle même participé à la volonté de réduire ce mode de propulsion responsable d'une bonne part de l'effet de serre mais, soyons lucides, c'est finalement la perspective concrète de la fin du pétrole qui redonne un avenir aux modes de propulsions alternatifs comme l'électrique. Cependant, si dans ce texte je souhaite rendre hommage aux pionniers de l'aviation électrique, il est très probable que la dernière goutte de pétrole sera consommée dans le futur par un avion de chasse, un hélicoptère ou un gros avion de ligne tant l'essence, même chère, est inégalable en matière de rendement énergétique.

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Ci dessus, mon petit SE5 électrique et sur son dos un Spitfire 3 axes + moteur. A la limite du "jouet" ce dernier mini modèle dispose d'un accumulateur au lithium qui se recharge avec une simple pile et d'une petite centrale inertielle inimaginable il y a 20 ans à cette échelle.

Longtemps regardés avec mépris par les "vrais" amateurs de l'aéromodélisme, la propulsion électrique et les moteurs "Brushless", modèles réduits des années 1990, sont directement à l'origine de ceux qui sont aujourd'hui montés pour les aéronefs légers en "grandeur". Depuis 25 ans, la part des modèles réduits à propulsion thermique (essence) s'est réduite fortement et c'est maintenant une grande majorité des amateurs qui sont équipés, ce qui préfigure peut-être ce qui va être le cas pour l'aviation légère en "grandeur" pour l'ULM dans les 10 prochaines années.

Le drone qui n'est qu'un aéro-modèle avec des moyens de prises de vues est lui-même passé rapidement à la propulsion électrique qui fait aujourd'hui sa popularité même si les réglements font tout pour en limiter l'usage en ruinant au passage l'activité de milliers de aéromodélistes traditionnels dont je suis.

Ci dessus, gros plan sur le moteur de l'ULM Epsyder chinois qui n'est qu'un "Brushless" de modèle réduit à l'échelle 1/1. Ce type de moteur est très fiable, durable et d'un excellent rendement par rapport au thermique (dont la perte d'énergie est importante au niveau moteur alors qu'ici elle est très faible en électrique). Autre point fort du moteur électrique... Il est très peu bruyant ce qui est un énorme avantage pour l'aviation légère à qui on ne pourra plus reprocher le paramètre de la nuisance sonore.

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Cri cri de Hugues Duval à la Ferté Alais en 2013

Ce Colomban MC-15 Cri-Cri électrique possède une certaine parité de puissance à cette "échelle" avec l'équivalent à propulsion thermique. Cet "avion" (car bi-moteur et à la charge alaire de 55 kg/m2 trop importante par rapport à la réglementation ULM), conçu en propulsion thermique en 1973, connait une nouvelle jeunesse en 2009 en mode électrique. Le Cri-Cri électrique E-Cristaline piloté par Hugues Duval (souvent emporté, depuis la fin des années 1990, sur le dos d'un Broussard "Groupe Tranchant" sous le nom de "Navette Bretonne") a en effet atteint, en 2011, 283 km/h contre 220 km/h en termique et, en septembre 2012, 293 km/h pour le modèle à réaction ! La performance est donc assez équivalente d'autant que ce n'est pas la motorisation du Cri-Cri qui limite la machine mais la VNE (la vitesse à ne pas dépasser) qui n'est pas conçue aérodynamiquement pour aller plus vite. Une version quadrimoteurs électrique a d'ailleurs été testée par EADS en 2010 mais le point faible, reste l'autonomie limitée à 30 minutes à 110 km/h. C'est ce cri Cri électrique qui sera 1er avion électrique à traverser la Manche le 9 juillet 2015 en grillant la politesse à son concurent plus médiatique d'Airbus industrie "l'e fan".

Pour ma part, outre l'aéromodélisme, c'est au meeting ULM de Blois en 2013 que j'ai vraiment découvert ce type de propulsion en même temps que depuis des dizaines de projets voient le jour. Dans le catalogue 2015 du magazine Vol moteur on comptait déjà 56 aéronefs légers de toutes catégories proposés avec une propulsion électrique.

Ci dessous, un "walk around" en vidéo en de 4 appareils lors de ce meeting aérien.

Ayant pratiqué l'ULM, j'ai en effet une certaine attirance pour les machines volantes simples et je suis irristiblement attiré par ce milieu d'une pratique d'une vraie aviation polulaire (comme on pouvait la rêver en France dans l'entre deux guerres avec, par exemple, le Pou du Ciel). Bruno Sohier, un professeur de l'IUT de Chartres y tenait un stand car il propose à ses élèves étudiants en GEII (Génie Electrique et Informatique Industriel) de fabriquer des modèles d'ULM électriques.

La "Demoichellec" fruit du travail de Daniel Dalby (réalisé sur modèle de "la Demoiselle" de Alberto Santos-Dumont de 1907) et le "Pulmchelelc" (un pendulaire) sont ainsi les deux premières machines proposées par l'IUT de Chartres avec 40kg de batteries Li-Po pour une autonomie de 35 minutes. Le choix de la Demoiselle semble assez logique par sa simplicité et son poid à vide de 65kg à l'origine qui en fait un ULM avant l'heure, puisque la définition d'un ULM qui comporte maintenant 6 classes (dont l'hélicoptère très léger) est normalement, au plus, une machine bi-places de 450 kg en charge au décollage (475 kg si parachute).

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Ci dessus le "Pulmchelelc" (un pendulaire)

En assistant à plusieurs conférences, dont une à l'Aéroclub de France en 2014, j'ai d'ailleurs noté que Patrick Gandhil, le directeur de la DGAC, n'était d'une part pas hostile à l'ULM (dont il rappelle que le risque d'acident est maintenant proche de celui de l'avion léger) et que, d'autre part, son administration n'est pas fermée à faire évoluer la réglementation (pour une fois) dans un sens plus libéral en envisageant à terme des ULM multimoteurs en électrique.

Il s'avère en affet que de nombreux projets sont en gestation chez des constructeurs et que, souvent il s'agit de solutions multimoteurs, y compris pour d'assez grosses machines. D'autres machines, s'apparentent à des ULM plus "rafinés" comme, ci-dessus, cette maquette à l'échelle 1 d'un avion portugais, le Crossover, très "High tech" par Eurosport Aircraft (vu également au meeting ULM de Blois 2013).

Ci-dessus, juste comme complément, de petits panneaux électriques sur le dos de l'appareil qui ressemble beaucoup à un moto-planeur, qui est le vrai type d'aéronef à l'échelle 1, qui amena la propulsion électrique dans l'aviation en grandeur dans les années 1990.

Avec une assez bonne couverture médiatique liée au projet national pour une "nouvelle France industrielle", le groupe EADS a fait la promotion de son avion électrique léger destiné à l'écolage, l'E Fan, ci-dessus vu, au salon du Bourget en 2013. L'e Fan dispose d'une autonomie d'une heure maximum grâce à des batteries (au lithium-ion-polymère) ce qui pourrait être suffisant pour des vols d'écolages locaux. Un E-Fan 4, doté de quatre sièges, et à l'autonomie de plus de 3 heures serait envisagé, ce qui ouvre des perspectives assez intéressantes.

A l'instar de la voiture, il existe également des solutions hybrides comme cet avion démonstrateur, le Diamond DA 36 E Star 2 conçu en 2011 qui permet de réduire de 25% les émissions de CO2.

Nous projetant plus loin dans le futur, ce prototype de convertible par Agusta Westaland dont la propulsion sera électrique... reste à connaitre l'autonomie de ce Project Zero qui a effectué un premier vol sans pilote en 2011. L'hélicoptère lui-même pourrait y venir via des racks de batteries amovibles et de petits vols pour l'instruction.

Il semble même envisageable qu'à long terme des avions plus lourds et, pourquoi pas, des petits commuteurs régionaux deviennent électriques. Il restera des progrès à accomplir du côté des batteries qui, en l'état actuel des technologies, sont encore trop peu performantes et composées de matiériaux rares et chers.

Frédéric Rolland