Un regard sur l’avion électrique X-57 Maxwell de la NASA

La National Aeronautics and Space Administration des États-Unis – ou NASA en abrégé – est sur le point de lancer le premier avion au monde alimenté par batterie. Pour une agence connue pour ses voyages spatiaux pionniers, il s’agit d’un regard rare sur le côté aéronautique de l’agence.


Que signifie le premier A de la NASA ?

Photo : NASA

Oui, la même NASA qui a lancé Artemis, comme ci-dessus, est également responsable de la recherche aéronautique. Le premier A de la National Aeronautics and Space Administration en est la preuve, ce qui signifie que la NASA a le pouvoir légal de mener des recherches scientifiques sur des sujets tels que les vols supersoniques et les avions à zéro émission.

VIDÉO DE VOL SIMPLE DU JOUR

Il convient également de noter qu’avant la création de la NASA, le 1er octobre 1958, il existait un Comité consultatif national pour l’aéronautique (NACA) qui est né le 3 mars 1915 et a été absorbé par la NASA. Le parent de l’énoncé de mission de la NASA est :

“Il est du devoir du comité consultatif pour l’aéronautique de surveiller et de diriger l’étude scientifique des problèmes de vol en vue de leur solution pratique.”

Parmi les produits importants du travail de NACA figuraient des compresseurs pour l’oiseau de guerre à hélice, le profil aérodynamique du P-51D Mustang et des recherches originales sur les vols supersoniques. La NASA s’appuie maintenant sur cet héritage avec des travaux dans les années 1970 et 1980 sur les ailettes qui équipaient le Boeing 747-400, en s’appuyant finalement sur le développement des bouts d’ailes.

La NASA a construit au moins 62 avions X. Ces avions X vont du X-1, qui était l’avion utilisé par Chuck Yeager pour briser le mur du son sur les avions sans pilote, au X-62 VISTA utilisé pour tester les systèmes d’avions de chasse dans un avion de chasse F-16 Viper modifié.

X-57 Maxwell expliqué

NASA X-57 Maxwell en essai au sol

Photo : NASA

Dans le vaste éventail d’innovations et de tests d’avions X de la NASA se trouve le X-57 Maxwell, le premier avion alimenté par batterie de la NASA. Maxwell testera de nouvelles batteries lithium-ion (Li-ion) montées dans la cabine de l’avion.

Selon la NASA, X-57 s’appelle Maxwell en l’honneur de James Clerk Maxwell. Maxwell a été le pionnier de la théorie de l’électromagnétisme, qui a ouvert la voie à la théorie de la relativité restreinte d’Einstein et à la formulation de la mécanique quantique de Planck. Alors oui, un peu de science spatiale a été mêlée à ce projet aéronautique. Le nom vient du chercheur du projet Sean C. Clarke.

Le Maxwell est basé sur l’avion Tecnam P2006T avec une cellule en aluminium léger. Selon Tecnam,

“Cet avion à deux moteurs, hélices à vitesse constante et train rétractable offre un environnement d’entraînement “complexe” à une fraction du coût de ses concurrents.”

Ainsi, le P2006T peut être équipé d’une avionique moderne comme un écran multifonctions Garmin à double écran et un pilote automatique intégré. En modernisant le P2006T avec une propulsion électrique à batterie, la NASA crée une cellule à zéro émission pour les tests de certification. Selon une déclaration du 19 octobre de Sarah Mann des affaires publiques Armstrong de la NASA :

L’objectif principal du projet X-57 est de partager la conception, les processus de navigabilité et la technologie des aéronefs axés sur la propulsion électrique avec l’industrie, les organismes de normalisation et les régulateurs afin d’éclairer les stratégies de certification pour la propulsion tout électrique sur les marchés émergents des aéronefs électriques..

En outre, selon une fiche d’information distincte de la NASA Armstrong;

L’équipe X-57 utilise un “pilote de conception” comme défi technique, pour piloter les leçons apprises, ainsi que les meilleures pratiques. Ce moteur de conception comprend une augmentation de 500% de l’efficacité de la croisière à grande vitesse, zéro émission de carbone en vol et un vol plus silencieux pour la communauté au sol.

La réduction des émissions de polluants tels que le dioxyde de carbone ainsi que le bruit fait partie de l’objectif.

La NASA a effectué un test au sol majeur du X-57. Les batteries ont été testées au sol avant d’être installées sur la cellule et vérifiées pour s’assurer que le X-57 aurait suffisamment de puissance pour le vol. Cela fait partie du test du système pré-vol de navigabilité. De plus, dans le cadre de ce test, les moteurs de croisière dans les nacelles supérieures ont été placés sur un dynamomètre, un testeur de vitesse de moteur électrique, pour s’assurer que les paramètres corrects et sûrs étaient respectés avant le premier vol.

Quatre étapes de changement

x-57-litho-print-v4_Page2 - X-57 Maxwell expliqué

Graphique : NASA

Il convient de noter que le X-57 Maxwell n’en est actuellement qu’à la deuxième étape de quatre modifications. Selon une fiche technique de la NASA et la brochure ci-dessus, la modification I était un essai de propulsion au sol sur un semi-remorque. La Modification II est un test d’intégration, remplaçant les moteurs à combustion interne du Tecnam P2006T par des moteurs électriques à batterie – et sera la première à être testée en vol.

La modification III consistait à changer l’aile en une aile à haut rapport d’aspect et à faible rapport. À ce stade, les moteurs électriques seront déplacés vers les extrémités des ailes et les essais en vol se concentreront sur l’efficacité de croisière à grande vitesse.

Illustration du X-57 Maxwell

Graphique : NASA

Selon le graphique ci-dessus, la Modification IV ajoutera 12 petits moteurs électriques pour ajouter plus de portance à l’aile à basse vitesse. Les hélices de ceux-ci se rétracteront à grande vitesse pour maximiser l’efficacité.

Clé de l’examen de navigabilité avant vol du système

Comme l’a expliqué CJ Bixby, ingénieur en chef du Armstrong Flight Research Center, dans le podcast NASA Small Steps, Giant Leaps,

“Donc, votre système peut être assis sur la rampe, les moteurs en marche, les conditions de fonctionnement parfaites, mais il n’est pas en état de navigabilité à moins que tout le reste ne soit en ordre. Et donc, nous voulons que tout soit en ordre. cela, et le système et ses composants sont en état de fonctionner en toute sécurité à un niveau de risque acceptable.”

Bixby a expliqué que la NASA encourage ses ingénieurs à s’engager dans une «réflexion au niveau des systèmes», ou comment un sous-système dont un ingénieur est responsable s’intègre dans les systèmes – à la fois lorsqu’il est pleinement fonctionnel et lorsqu’il est en mouvement de manière anormale. Cet état d’esprit, dit Bixby, “tente certains des comportements inattendus et non conçus pour les comportements et vous aide à trouver ces risques” pour l’atténuation et le soulagement.

Autres avions électriques à batterie en développement

Harbour_Air_ePlane_2021Apr_5291 - L'ePlane de Harbour Air survolant Vancouver, Colombie-Britannique, Canada

Photo: hydravions Harbour Air

On ne mentionne pas que d’autres avions électriques à batterie sont actuellement en développement – et en vols d’essai. Par exemple, comme ci-dessus, le Canada a un hydravion électrique à batterie du secteur privé en développement. Harbour Air utilise un groupe motopropulseur électrique Magni500 Magnix de 750 ch (559 kW) monté sur un de Havilland of Canada Beaver de 1957. Il a récemment effectué un premier vol point à point vers une exposition statique lors d’une journée portes ouvertes dans un musée de Victoria, en Colombie-Britannique. L’objectif est de construire un avion de ligne sûr à zéro émission pour le service Harbour Air d’ici l’été 2024.

Démonstrateur électrique Embraer
Le démonstrateur tout électrique n’est qu’une partie des objectifs ESG ambitieux d’Embraer. Photo: Embraer

Le brésilien Embraer teste également un avion électrique à batterie. Dans leur cas, ils utilisent l’EMB-203 Ipanema pour tester la technologie en vue d’une utilisation future sur les routes régionales.

REGENT aux États-Unis construit un Seaglider électrique à batterie. Cet avion, avec le soutien financier d’Hawaiian Airlines, vole en effet de sol et peut servir de ferry rapide si nécessaire ou nécessaire.

Alice d'Eviation franchit une étape importante dans le premier vol d'un avion de banlieue entièrement électrique
Photo: Évasion

Ensuite, il y a Évasion. Alice d’Eviation a récemment effectué son premier vol. Alice a déjà 25 commandes de l’allemand EVIA AERO et de plusieurs autres opérateurs, dont United Airlines, le transporteur de fret DHL et la compagnie aérienne régionale Cape Air. Cela aide lorsque l’avion est moins cher à exploiter que les options traditionnelles pour les vols jusqu’à neuf passagers. Cependant, Alice a besoin d’essais en vol supplémentaires avant la certification pour transporter des passagers payants.

Il y a des développeurs sérieux qui travaillent sur l’électrification du vol. D’où la nécessité pour la NASA d’aider à développer des processus de certification pour une sécurité aérienne maximale.

Êtes-vous enthousiasmé par l’aviation électrique à batterie? Faites le nous savoir dans les commentaires.

Sources: NASA Small Steps, podcast Giant Leaps, fiche d’information NASA X-57 Maxwell, page Web Tecnam P2006T

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