GE et Safran en ordre de bataille pour le moteur de demain

GE Aviation et Safran, les deux partenaires de la coentreprise CFM, lancent un programme de recherche et technologie d’où devrait naître le successeur du Leap. Inspiré du démonstrateur CROR de turbopropulseur à hélices contrarotatives rapides, le moteur Open Fan à soufflante non carénée vise une réduction de la consommation de 20 % par rapport au Leap. En ligne de mire : les monocouloirs Airbus et Boeing qui entreront en service vers 2035.

C’était la première fois qu’ils se voyaient physiquement depuis leurs prises de fonction respectives, les 1er septembre 2020 et 1er janvier 2021. John Slattery, directeur général du motoriste GE Aviation, et Olivier Andriès, son homologue chez Safran, ont marqué leur rencontre en région parisienne par deux annonces spectaculaires. D’une part, un effort de démonstration technologique dont l’enjeu n’est rien moins que la compatibilité du transport aérien avec l’accord de Paris sur la lutte contre le changement climatique. D’autre part, une prolongation de la collaboration au sein de CFM jusqu’en 2050 : c’est la confirmation, sur le long terme, d’un lien transatlantique majeur dans l’aviation.

Le programme Rise, pour « innovation révolutionnaire pour des moteurs durables » (revolutionary innovation for sustainable engines), devrait contribuer à structurer l’industrie des moteurs dans les décennies à venir.

Car les 500 et bientôt 1.000 ingénieurs mobilisés sur ce projet feront feu de tout bois : la liste des technologies employées donne le tournis par leur niveau de complexité. Elle offre une idée de la difficulté à améliorer encore le rendement des turbomachines en matière de propulsion aéronautique.

Pour commencer, l’architecture la plus prometteuse est celle de la soufflante non carénée (« open fan »), affirme Delphine Dijoud, en charge de l’ingénierie des systèmes pour le programme Rise chez CFM. L’open fan ressemble au CROR mais la deuxième rangée d’aubes est fixe, hormis le pas variable. Non seulement on simplifie la conception, mais on se rapproche de la configuration d’un turboréacteur classique. CFM affirme ainsi que la vitesse de croisière sera maintenue, alors que les architectures à hélices rapides sont d’ordinaire associées à des allures légèrement réduites.

Cet objectif s’inscrit dans une tentative plus large de maintenir le transport aérien dans son offre actuelle.

Certains dirigeants prétendent que l’avion respectueux de l’environnement ne coûtera pas plus cher au passager. L’avenir dira si ces souhaits sont réalistes.

En attendant, GE et Safran vont s’atteler à l’hybridation du moteur. Aucun détail n’a encore été révélé mais le principe est bien de fournir de la poussée via un système électrique.

Autrement dit, l’arbre de la soufflante pourrait en partie être entrainé, dans certaines phases de vol demandant une poussée élevée, par un moteur électrique.

La turbomachine peut alors être légèrement sous-dimensionnée et donc plus proche de son optimum en croisière. On peut aussi imaginer récupérer de l’énergie en descente. Il faut alors que l’avion entier tienne compte de ce critère. Ce sera possible avec la soufflante non carénée, qui de toute manière demande une intégration plus avancée avec la cellule et donc un travail approfondi avec l’avionneur.

Dans le programme Rise, il est aussi question de récupération de chaleur.

Il s’agit de capter la chaleur là où elle est inutile : en aval de la chambre de combustion, dans les turbines. Et de l’envoyer là où elle peut augmenter le rendement : à l’entrée de la chambre. Le principe thermodynamique est connu mais sa mise en œuvre difficile, puisqu’on ajoute un circuit dans le moteur.

Comme si ces défis ne suffisaient pas, Safran et GE veulent concevoir un moteur capable de fonctionner au biocarburant durable et à l’hydrogène. La combustion de ce dernier est qualifiée de « relativement sympathique » chez Safran. Le moteur resterait le même à 90 %.

Des essais sur des sous-systèmes ont déjà eu lieu. En outre, GE aussi a de l’expérience sur les hélices rapides. A travers des essais en vol dans les années 1980, d’une part, et des évaluations en soufflerie il y a une dizaine d’années, d’autre part.

On n’en est pas encore au lancement d’un programme de nouveau moteur. GE et Safran ont néanmoins un calendrier, afin de proposer des technologies mûres à Airbus et Boeing. Les essais au sol devraient débuter dès le milieu de la décennie.

Thierry Dubois