L'approche pragmatique de Pratt & Whitney en matière d'aviation durable soutenue par des technologies éprouvées

Dec 12, 2023

Il est largement reconnu dans l'industrie aéronautique que nous devons collectivement passer à une assise plus durable et qu'un tel effort doit commencer par les équipementiers de cellules et de groupes motopropulseurs. L'aviation contribue aujourd'hui pour 2 à 3 % des émissions de CO2 ; certains suggèrent que si rien n'est fait, ce chiffre pourrait atteindre 18% d'ici 2050. De toute évidence, personne n'est prêt à permettre que cela se produise, et encore moins Pratt & Whitney.

Nous avons toujours été un chef de file en matière de durabilité, bien avant qu'elle n'atteigne le point de basculement actuel, simplement parce que l'utilisation de moins de carburant offre une valeur client sous la forme de coûts d'exploitation réduits. Au fur et à mesure que nous concevons, fabriquons et entretenons des moteurs d'avion, nous nous rappelons constamment de la nécessité d'offrir de la valeur au client, et cela ne changera jamais. Historiquement, chaque nouvelle génération de nos moteurs offre une consommation de carburant grandement améliorée.

Maintes et maintes fois tout au long de notre expérience de près d'un siècle, nous avons surmonté des vents contraires pour réaliser des percées technologiques importantes - le tout dans le contexte de la certification d'une moyenne de quatre nouveaux moteurs par an. Considérez la nouvelle série de moteurs PW127XT qui offre aux exploitants de compagnies aériennes régionales 40 % de temps de vol en plus et une réduction de 20 % des coûts de maintenance, ainsi qu'une amélioration de 3 % de la consommation de carburant.

De plus, grâce à une architecture révolutionnaire de turbosoufflante à engrenages, nos moteurs GTF™ qui équipent les avions de ligne commerciaux permettent d'économiser jusqu'à 20 % de carburant et d'émissions de CO2, et jusqu'à 50 % d'émissions réglementées, avec une empreinte sonore jusqu'à 75 % inférieure.

Ainsi, notre bonne foi est bien documentée et nous sommes déterminés à poursuivre nos réalisations. Permettez-moi de partager comment nous travaillons pour atteindre une plus grande durabilité grâce à nos moteurs.

Nous nous concentrons sur trois grands piliers - le développement de technologies plus intelligentes, l'utilisation de carburants plus propres et les processus et installations que nous utilisons pour fabriquer et entretenir nos produits - ce que nous appelons la création d'une entreprise plus verte. Tout cela constitue notre conviction que la durabilité est une valeur d'entreprise clé. Pour cet article, je me concentrerai sur les deux premiers.

Dans le cadre de nos objectifs de développement durable, nous ne perdons jamais de vue l'impératif de sécurité : la fiabilité de nos moteurs pour accomplir leurs missions en toute sécurité partout dans le monde. Cet accent mis sur la sécurité a été le moteur de notre succès pendant des décennies et continuera de le faire pour bien d'autres à venir.

Nous sommes optimistes quant aux perspectives d'un moteur hybride qui combine un moteur électrique avec un moteur à combustion. L'année dernière, nous avons annoncé notre programme régional de démonstration de vol hybride électrique, avec un investissement de 163 millions de dollars canadiens, soutenu par les gouvernements du Canada et du Québec.

Le démonstrateur hybride-électrique vise une réduction de 30 % de la consommation de carburant et des émissions de CO2, par rapport à un avion de ligne régional moderne à turbopropulseurs. Cela sera possible en optimisant les performances au cours des différentes phases de vol. Dans l'arrangement hybride-électrique, un moteur électrique et un moteur thermique fonctionnent en tandem, fournissant une augmentation de puissance électrique pendant le décollage, lorsque la puissance du moteur est la plus nécessaire.

Cela permet de réduire la taille du moteur thermique et d'optimiser la puissance de croisière, réduisant ainsi le poids global de l'avion. Cette réduction de poids, associée au besoin de moins de carburant lourd, aide à supporter le poids de la batterie.

P&WC travaille avec De Havilland Canada pour intégrer cette technologie hybride électrique dans un démonstrateur de vol De Havilland Canada Dash 8-100 d'une capacité de 30 passagers. Ce démonstrateur comprendra un moteur électrique avancé et un contrôleur de Collins Aerospace. Collins Aerospace et Pratt & Whitney sont des sociétés sœurs opérant sous Raytheon Technologies Corporation. En mai 2022, nous avons annoncé que H55 SA fournirait les systèmes de batterie pour le programme. Les principales compétences de l'entreprise basée en Suisse consistent à développer des solutions de propulsion et de stockage d'énergie modulaires, légères et sûres.

Les entreprises visent les essais au sol du moteur de démonstration en 2022, les essais en vol devant suivre en 2024.

Le gouvernement du Canada appuie notre programme de démonstration par l'intermédiaire de son Fonds stratégique pour l'innovation, qui fait partie de son plan de relance verte. C'est un excellent exemple de collaboration entre le gouvernement et les entreprises pour stimuler l'innovation dans l'aérospatiale, d'autant plus que l'aérospatiale est une industrie si importante au Canada.

Le programme régional de démonstrateur de vol hybride-électrique est également une vitrine de l'expertise collective que l'on retrouve au sein de Raytheon. Alors que Pratt & Whitney a repoussé les limites de la technologie de propulsion pendant près d'un siècle, Collins Aerospace est un leader dans la conception, la fabrication et l'intégration de systèmes d'avions électriques, ainsi que d'une vaste gamme d'autres composants d'avions.

Nous considérons le démonstrateur hybride-électrique comme une plate-forme d'apprentissage que nous pouvons ensuite augmenter ou réduire en fonction des besoins du marché. De notre point de vue, les avions de moins de 10 sièges effectuant des missions courtes de 30 minutes ou moins détiennent le plus de potentiel pour une électrification à 100 %. Nous considérons les moteurs hybrides électriques d'une capacité de 30 à 50 places comme le « point idéal » à mesure que nous faisons progresser la densité de puissance (sortie électrique par kilogramme de batterie) des batteries. D'autres injections technologiques sont à l'étude pour pousser la capacité du moteur hybride-électrique dans la capacité de plus de 70 places.

Notre démonstrateur est un système parallèle dans lequel le moteur électrique et le moteur thermique fonctionnent en combinaison pour créer une efficacité énergétique optimisée. Nous étudions également certaines technologies où un moteur thermique embarqué est utilisé pour charger les batteries en vol tandis que la puissance de propulsion est générée uniquement à partir des moteurs électriques. Cette option signifierait probablement plusieurs moteurs électriques sur l'avion.

Passant du moteur à ce qui l'alimente, les carburants d'aviation durables joueront un rôle clé dans la création d'une industrie aéronautique plus durable sur le plan environnemental. L'ensemble de notre parc de moteurs est nettement en avance sur la courbe, étant compatible SAF jusqu'à une limite de mélange de 50 % depuis bien plus d'une décennie. Nous collaborons avec plusieurs équipementiers sur d'autres développements SAF afin de maximiser l'utilisation de SAF à l'avenir.

Par exemple, nous travaillons avec notre client OEM ATR pour atteindre une compatibilité SAF à 100 %. En juin, ATR a piloté un avion ATR 72 (détenu et exploité par Braathens Regional Airlines) avec deux de nos moteurs PW127M en configuration de production utilisant 100 % SAF dans les deux moteurs avec des résultats exceptionnels. C'était la première fois qu'un test de ce type était réalisé. Plus tôt dans l'année, ATR avait testé en vol l'un de nos moteurs PW127XT-M sur 100% SAF avec l'autre moteur brûlant du carburéacteur standard. Embraer a également piloté l'un de ses avions E-Jets E2 avec un moteur GTF fonctionnant à 100% SAF, encore une fois avec d'excellents résultats. L'équipe GTF avait précédemment effectué une série d'essais au sol en utilisant 100 % de SAF.

Ces étapes sont importantes pour établir les normes de l'industrie et l'acceptation de 100 % SAF.

Au-delà de SAF, nous pensons que l'hydrogène représente une opportunité zéro carbone - à condition que l'industrie trouve des solutions aux défis d'infrastructure liés aux systèmes de production, de stockage et de distribution d'hydrogène. Il est important de souligner que la technologie des moteurs pour brûler l'hydrogène n'est pas un facteur limitant et Pratt & Whitney est capable de convertir nos moteurs pour permettre la combustion directe du H2 gazeux.

Un aspect prometteur est une chambre de combustion conçue spécifiquement pour brûler de l'hydrogène, ce qui réduirait les émissions d'oxyde d'azote (NOx) dans les traînées de condensation et améliorerait l'efficacité globale avec un échangeur de chaleur de niveau supérieur.

Pratt & Whitney a été sélectionné par la branche de recherche avancée du Département de l'énergie des États-Unis (ARPA-E) pour développer un moteur à turbine refroidi par injection de vapeur d'hydrogène (moteur HySIITE). Le projet utilisera la combustion d'hydrogène liquide (LH2) et la récupération de la vapeur d'eau pour atteindre zéro émission de CO2 en vol, tout en réduisant les émissions de NOx jusqu'à 80 % et en réduisant la consommation de carburant jusqu'à 35 % pour les avions monocouloirs de nouvelle génération.

Comme vous pouvez le voir, nous relevons les défis de l'aviation durable sur plusieurs fronts, comme il sied à une entreprise avec une expérience de près de cent ans dans le domaine de la propulsion. Nous sommes convaincus que la durabilité sera atteinte grâce à la collaboration de l'industrie et grâce à des avancées technologiques qui s'additionnent et se complètent, le tout - bien sûr - dans le cadre de coûts raisonnables.

Cette approche nous permet d'apporter de la valeur à la société en phase avec notre détermination à apporter de la valeur à nos clients.

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