"banner top"

Moteur électrique pour le vol acrobatique

Download

evolaris s’est fixé comme but de construire le premier avion de voltige à moteur électrique au monde dans les deux, trois prochaines années. Ingénieurs électriciens et professeurs de la Haute école spécialisée bernoise BFH collaborent à ce projet avec des partenaires industriels sélectionnés. Les ingénieurs biennois arriveront-ils à donner l’impulsion de départ nécessaire à ce moteur d’avion électrique?

De l’idée au début du projet  
Aujourd’hui, chacun sait que le moteur électrique est supérieur au moteur à combustion en ce qui concerne densité de puissance et couple de rotation, pour ne citer que deux avantages parmi tant d’autres. Tesla Motors a prouvé qu’il pouvait y avoir des véhicules équipés de moteurs électriques sur le marché. Alors pourquoi ne pas utiliser aussi le système de propulsion électrique pour l’aviation légère? Il faut aussi reconnaître que les moteurs à combustion pour avions légers n’ont guère évolué ces dernières 30 années.  L’idée a vu le jour dans l’esprit du Prof. Urs Muntwyler pendant un travail exécuté en laboratoire de photovoltaïque et, peu de temps après, elle a été publiée comme étude de projet. Au printemps 2014, Patrick Wälti et Steven Dünki, deux étudiants en électrotechnique de Bienne, se sont dits prêts à entreprendre ce projet, à condition de pouvoir compter sur les connaissances et les expériences du Prof. Dr Andrea Vezzini, qui - au tournant du XXIè siècle et pour ce qui était alors la HTL de Bienne - avait développé le moteur électrique pour le planeur autonome « Antares », de Lange Aviation.
Il y a plusieurs bonnes raisons pour qu’un système de propulsion électrique pour avion de voltige soit créé.

  • La voltige aérienne a besoin d’une forte puissance de propulsion et n’est que de courte durée en raison de la charge physique.
  • Le constructeur d’avions suisse Max Vogelsang, fondateur et chef de l’entreprise MSW Aviation, construit des avions de voltige performants et est un partenaire industriel idéal.
  • Les moteurs à combustion pour avions de voltige occasionnent de fortes nuisances, nécessitent un grand entretien et consomment env. 70 l/h d’essence d’aviation au plomb.
  • En raison de la grande densité de population, les acrobaties aériennes bruyantes sont soumises à des restrictions très strictes en Suisse.
  • Les acrobaties aériennes contribuent énormément à améliorer l’aptitude à voler et renforcent l’assurance du pilote. Des pilotes bien formés sont la condition siné qua non d’une aviation sûre.

Les avions de transport courants ne sont pas encore à même d’éxécuter des vols de plusieurs heures avec un moteur purement électrique mais ce n’est pas loin de devenir réalité. La durée de vol des premiers avions légers à deux places actuellement disponibles sur le marché est d’environ une heure. La puissance de leurs moteurs se situe entre 20 kW et 80 kW et les futurs développements visent plutôt un moteur électrique avec prolongateur d’autonomie.
La voltige aérienne - avec ses vols courts mais exigeants - représente donc l’environnement idéal pour commencer le développement d’un moteur purement électrique.

 

Flugzeug   
Hersteller: MSW Aviation AG
Länge: 6 m
Höhe: 2,38 m
Spannweite: 6,27 m
Flügelfläche: 7,58 m2
Abfluggewicht/MTOW: 620 kg
Flugzeit: 15 min + 5 min Reserve
Belastungen: +/– 10 g

Antrieb
Hersteller: evolaris/Berner Fachhochschule
Typ: evo220
Leistung: 221 kW/300 PS @ 2000 RPM
Drehmoment: 1000 Nm @ 2000 RPM

Propeller
MT-Propeller Entwicklung GmbH

Les initiateurs du projet s’étaient fixé comme but qu’après leur travail de bachelor, forts des connaissances acquises, ils poursuivraient leurs recherches sous forme de projet personnel. C’est la raison pour laquelle le travail de diplôme était axé non seulement sur des tâches techniques, mais aussi sur la question du futur financement. Par chance, un fonds les huiles minérales, qui est alimenté par les impôts sur les carburants aériens, existe depuis longtemps. Par ce biais, des aides financières sont attribuées à des projets dont l’aviation suisse peut tirer profit et qui font partie des domaines de la sécurité, de la protection et de l’environnement. La demande de soutien financier à l’Office fédéral de l’aviation civile a été suivie par plusieurs présentations du projet auprès d’entreprises industrielles sélectionnées, dans l’espoir que le projet suscite leur participation.
Grâce à l’appui sans réserve de l‘Institute for Energy and Mobility Research IEM de la BFH, Patrick Wälti et Steven Dünki ont pu compter sur le soutien énergique de spécialistes compétents et ce déjà bien avant la fin de leur travail de bachelor. Environ six mois après la conclusion du travail de bachelor „Moteur électrique pour avion de voltige“, l’Office fédéral de l’aviation civile a garanti par contrat deux tiers du financement du projet, rendant ainsi sa poursuite possible. Le 2 février 2015, les premiers travaux ont commencé dans les nouveaux locaux du BFH-CSEM Energy Storage Research Center (ESReC), soutenus par les précieux conseils des deux professeurs, Dr Andrea Vezzini et Urs Muntwyler de l’IEM.

Qui fait quoi?
La société evolaris a été fondée afin de représenter le projet vers l’extérieur. evolaris réunit le moteur électrique (IEM) avec la structure d’avion (MSW Aviation) et assume la responsabilité de la coordination du projet dans son ensemble. Conformément au plan actuel, le premier vol de l’avion de voltige est prévu au printemps 2017. Les activités principales du travail à l’ESReC se situent dans le domaine du développement du moteur électrique, du bloc de batteries et du panneau de configuration. Les onduleurs proviennent de l’entreprise Brusa SA. L’entreprise de sport de course Suter Racing s’occupe de fabriquer les engrenages et d’autres parties mécaniques du moteur. MSW Aviation construit et produit l’avion de voltige Votec 221 et procède à l’intégration du système avec l‘ESReC. mt-Propeller, le plus grand fabricant d’hélices européen apporte aussi un soutien essentiel au projet.

 

IEM und ESReC
Das Institute for Energy and Mobility Research IEM forscht in den Schwerpunkten «Energieversorgung », «Energiespeicherung» und «Energieeffiziente Mobilität». In zehn gut ausgerüsteten Labors arbeiten mehr als 35 Jungingenieure und Doktorierende zusammen mit 15 Professoren an aktuellen Forschungsund Entwicklungsprojekten.
Das BFH-CSEM Energy Storage Research Center ESReC ist ein Kompetenzzentrum, welches verschiedene Forschungsgruppen der Berner Fachhochschule und des CSEM PV-Centers vereinigt. Das Hauptziel ist es, im Bereich der elektrischen Speicher Wissen hervorzubringen und Technologien zu entwickeln, die dazu beitragen, die Nachhaltigkeit des (schweizerischen) Energiesystems zu gewährleisten.