Projet électrisant de perte de poids

L'image d’un avion à quatre hélices paré pour le décollage et l’atterrissage verticaux fait rêver non seulement les ingénieures et ingénieurs en innovation de ce monde, mais également tous ceux et celles qui ont le rêve durable et teinté de vert.

Le professeur en génie mécanique Mathieu Picard sourit en précisant : « On peut rêver de ce taxi volant version électrique pour les grandes villes, mais disons que l’on n’est pas tout à fait rendus à cette étape-là. » Transformer un trajet de 60 minutes en 15 minutes n’est pas pour la semaine prochaine. « Non, c’est certain, poursuit-il, mais la recherche permet justement d’avancer une étape à la fois vers ce qui n’était qu’un fantasme utopique il y a encore seulement quelques années. »

Perdre du poids, préoccupation de toujours

Mathieu Picard, membre de l'Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3IT), fait partie d’un projet transdisciplinaire en collaboration avec Bell Textron Canada ainsi qu’avec les professeurs David Rancourt, de l’Université de Sherbrooke, et Jérôme Cros, de l’Université Laval. Bell veut poursuivre les avancées pour naviguer vers une maturité technologique en termes de propulsion électrique. L’idée est d’avancer vers l’ultime but, mais en gardant principalement le cap sur une des premières étapes à réaliser avant toute chose : diminuer le poids du système électrique de ce type de véhicule.

Réussir à faire décoller et atterrir à la verticale un avion à propulsion électrique n’est pas une mince affaire. Le principal défi repose sur le poids du système, aspect clé de l’évolution de la technologie. Et l’élément du système qui cause le plus important problème de poids, c’est la batterie, d’où une visée vers un système hybride : plusieurs moteurs électriques allégés pour la propulsion alimentés par une turbogénératrice.

Au cœur de l’innovation

Le projet porte le nom de : « Évaluation du potentiel des moteurs à ultra-haute vitesse pour la propulsion électrique ». Autrement dit, on veut évaluer les gains potentiels en densité de puissance d'un moteur électrique à engrenages ultrarapides par rapport à un moteur à entraînement direct pour la propulsion électrique.

Dans l’idée d'augmenter la puissance du système de propulsion électrique de l'avion tout en diminuant le poids de la batterie, la solution du moteur à ultra-haute vitesse est explorée dans ce projet. Une des avenues préconisées par l’équipe est de jouer avec le positionnement d’un aimant qui rendrait le moteur deux fois plus léger, augmentant ainsi la charge utile de l’appareil. Cette augmentation de la densité de puissance permettrait d’embarquer par exemple deux personnes de plus.

Pr Mathieu Picard

En divisant la propulsion en plusieurs hélices sans la pénalité de poids typique et sans l'efficacité réduite due à la réduction de la taille du moteur thermique, on peut envisager une conception d’avion différente et des configurations non conventionnelles allant des quadricoptères alimentés par batterie pour les vols courts aux avions hybrides électriques à décollage et atterrissage verticaux (VTOL) pour une plus longue portée.

Un autre élément qui a fait l’objet de recherche de la part de l’équipe touche cette fois-ci le refroidissement du système. Combiné avec le refroidissement à l’air, le moteur peut atteindre une densité de puissance de 30 kW/kg. On parle d’une technologie qui permet d’augmenter la charge utile de plus de 250 kg d’un taxi volant par rapport à un système à entraînement direct. « Notre preuve de concept est faite », conclut le chercheur.

Rêver le taxi urbain de demain

Une course pour aller à l’épicerie dans un appareil rapide, silencieux, écologique et bien pensé qui vous fait gagner du temps? Nous allons devoir faire preuve de patience. Il y a bien sûr cette visée-là, mais des besoins en lien avec le transport de biens ou de personnes dans des zones plus isolées pourraient aussi être satisfaits. Et après ça, pourquoi pas : rendre possible le vol d’avions intercités. À suivre!