Réduire le poids de la batterie et de sa motorisation permet à l’avion d’embarquer plus de charge utile ou d’augmenter son rayon d’action. © ATR
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Avion électrique : ce moteur va multiplier par trois les performances

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Voici le H3X HPDM 250, un moteur électrique d'avion pesant 15 kg et capable de développer 200 kW de puissance continue. Une densité extraordinaire qui permet d'alléger considérablement l'avion et participera sans doute au développement de l'aviation électrique.

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Pour développer l'aviation commerciale électrique, ou du moins hybride, les avionneurs et les motoristes planchent sur un des facteurs les plus sensibles : la masse de la batterie. Il s'agit de réduire le poids au minimum tout en stockant un maximum d'énergie. Il faut dire que chaque kilogramme perdu permet d'emporter un peu plus de charge utile ou d'augmenter l'autonomie. Mais, concernant l'optimisation et sur le même principe, l'autre enjeu consiste à réduire le poids de la motorisation électrique tout en développant toujours plus de puissance. C'est sur ce type d'optimisation que travaille une nouvelle entreprise américaine située à Minneapolis : H3X Technologies cherche à concevoir un moteur électrique aussi puissant que ceux produits actuellement mais avec un poids divisé par trois.

Son moteur s'appelle le H3X HPDM 250. Il pèse 15 kg et produit 200 kW de puissance avec une pointe à 250 kW. Au final, la densité représente 13,3 kW par kg en puissance continue, un record ! Actuellement, le moteur doté du meilleur rapport poids/puissance est un Magnix Magni 500 qui équipe le premier avion commercial 100 % électrique de ZeroAvia et sa densité est limitée à 4,2 kW/kg. Pour parvenir à un tel rapport sur le H3X HPDM 250, les chercheurs ont optimisé le système électromagnétique, utilisé des procédés de fabrication additive des bobines en cuivre et des composants électroniques en carbure de silicium.

Le H3X HPDM 250 bat les records de densité concernant la puissance par kg. Une prouesse essentiellement due à son architecture et à l’utilisation de l’impression 3D pour la fabrication des bobines. © H3X Technologies

Des avions de lignes électriques en 2030

Les ingénieurs expliquent qu'ils ont également mis au point un système de refroidissement capable de gérer à la fois l'électronique de puissance et le moteur lui-même. De plus, si l’impression 3D des bobines en cuivre est un élément clé de l'augmentation de la densité, elles jouent également un rôle important sur le refroidissement.

Mais ce n'est pas tout, les moteurs électriques d'avion sont associés à un onduleur. Or, celui-ci pèse généralement autour de 10 kg. Un poids à ajouter à la motorisation. Alors que ce n'est pas le cas pour les autres motoristes, le H3X HPDM 250 intègre directement cet onduleur dans le moteur.

Il reste un bémol puisque, avec le H3X HPDM 250, le rendement culmine à 20.000 tours par minute. C'est bien trop pour une hélice et, comme c'est le cas pour bon nombre d'avions à moteur thermique, un réducteur est nécessaire. Un « détail » qui vient ajouter trois kg à la motorisation... Mais, selon H3X Technologies, sans ce procédé, un moteur plus lent aurait engendré de moins bonnes performances par rapport à sa masse.

À l'avenir, le porte-parole de H3X Technologies compte voir sa motorisation équiper des petits avions électriques et des aéronefs multirotors, comme les futurs taxis volants. Il prédit également l'arrivée de l'électrification des avions commerciaux de ligne à l'horizon 2030.

  • L'un des enjeux de l'aviation électrique repose sur une question de poids. La motorisation y contribue.
  • Le moteur mis au point par H3X Technologies dispose d'une puissance trois fois supérieure à tout autre moteur électrique pour le même poids.
  • La clé de l'augmentation de la densité a été l'impression additive des bobines du moteur.
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