Dans le cadre des efforts déployés pour développer des technologies plus respectueuses de l’environnement destinées aux applications aéronautiques, les chercheurs et les partenaires de Boeing en Europe ont prévu de réaliser cette année des essais en vol avec un aéronef monoplace, propulsé par une pile à combustible et des batteries légères.

La phase d’intégration systèmes de ce projet de recherche - en cours depuis 2003 au sein du centre de recherche européen de Boeing (BR&TE), basé à Madrid -s’est achevée récemment. Des tests approfondis des systèmes d’intégration se déroulent actuellement, avant les prochains essais au sol et en vol.

« Compte tenu du rendement et des avantages environnementaux qu’offre cette nouvelle technologie, Boeing veut être à la pointe de son développement et de son application aux plates-formes aéronautiques », explique Francisco Escarti, directeur général de BR&TE. « Ce projet de démonstration, avec un aéronef équipé d’une pile à combustible, marque donc une étape importante dans cette direction ».

Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui permet de convertir directement de l’hydrogène en électricité et en chaleur, sans aucune combustion. Ces piles n’engendrent pas d’émissions dans l’atmosphère et s’avèrent plus silencieuses que les moteurs actuels fonctionnant avec les hydrocarbures. Elles permettent donc d’économiser du carburant et sont plus respectueuses de l’environnement.

Le démonstrateur Boeing utilise un système hybride de batterie lithium-ion/pile à combustible à membrane d’échange de protons (PEMFC) pour alimenter un moteur électrique couplé à une hélice classique. La pile à combustible fournit la puissance nécessaire à la phase de vol en croisière. Au décollage et à l’atterrissage – les deux phases qui nécessitent le plus de puissance –, le système puise dans les batteries légères lithium-ion.

Les essais en vol, qui se dérouleront en Espagne à la fin de l’année 2007, permettront de démontrer pour la première fois qu’un aéronef piloté peut conserver son niveau de vol avec des piles à combustible comme seule source d’énergie. Le petit avion à hélice de 16,3 mètres d’envergure pourra décoller, s’élever jusqu’à 610 mètres, faire un vol de croisière de plusieurs minutes, et atterrir sur l’aérodrome d’Ocaña, propulsé par la seule pile à combustible.

« Boeing n’envisage pas encore d’assurer l’alimentation principale des futurs avions de ligne avec des piles à combustible, mais des démonstrations telles que celle-ci contribuent à ouvrir la voie à des applications possibles à bord de petits aéronefs pilotés ou non », précise Francisco Escarti. « Et cela nous permet d’acquérir une expérience pratique qui vient compléter d’autres études sur les piles à combustible actuellement réalisées dans l’entreprise. »

Les chercheurs de Boeing ont également identifié des types de piles à combustible, autres que le système PEMFC, tout aussi prometteurs. Par exemple, la pile à combustible à oxyde solide pourrait être utilisée dans les systèmes de génération électrique secondaires, comme les groupes auxiliaires de puissance (APU). Cette technologie devrait être suffisamment mature dans dix ou quinze ans pour envisager son utilisation à bord des avions de transport commercial.

Intégré au laboratoire Phantom Works de Boeing, qui a pour vocation de développer des solutions innovantes en matière de technologies et de systèmes capables de répondre aux besoins futurs de l’industrie aéronautique, BR&TE a travaillé en étroite collaboration avec les équipes de la division Aviation Commerciale de Boeing et des partenaires espagnols, allemands, autrichiens, français, anglais et américains, pour assurer la conception et l’assemblage de l’aéronef expérimental. À titre d’exemple, SAFT France a conçu et assemblé les batteries auxiliaires et les batteries de secours.

L’aéronef utilisé pour cette démonstration est un planeur à moteur Dimona construit par la société autrichienne Diamond Aircraft Industries, qui a également réalisé d’importantes modifications structurelles sur l’engin. Avec une envergure de 16,30 m, la vitesse de croisière de ce planeur alimenté par pile à combustible sera d’environ 100 km/h. Le système de pile à combustible de type PEMFC utilisé à bord du démonstrateur de vol a été conçu et fabriqué par la firme britannique Intelligent Energy.

La société madrilène Aerlyper, spécialiste de l’avionique, a réalisé les modifications requises sur la cellule, ainsi que l’assemblage et le câblage de tous les composants ; Air Liquide Espagne a assuré la conception détaillée et l’assemblage du circuit d’alimentation et de la station de ravitaillement ; la Division d’ingénierie électronique de l’Université Polytechnique de Madrid (Ecole d’ingénierie industrielle) a participé à la conception et à la construction du boîtier de gestion et de distribution de l’alimentation électrique. Les essais de post-intégration sur banc sont en cours dans les installations de l’université polytechnique de Madrid (INSIA) et la société espagnole SENASA fournira un pilote d’essai et les installations nécessaires aux essais en vol.