Aux prochains Jeux olympiques d’été, qui se tiendront à Paris à l’été prochain et lors de l’Exposition universelle de 2025 qui se tiendra à Osaka, au Japon, des eVTOL seront mis en service pour des vols de démonstration mais aussi des vols opérationnels. Mais, ces engins volants, s’imposeront-ils dans nos cieux ou s’agit-il d’une simple mode technologique. Deux experts d’Ansys nous éclairent sur ces enjeux.
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Dans moins d'un an, Paris sera la première ville au monde à expérimenter des eVTOL (Electrical Vertical Take-Off and Landing) à l'occasion des Jeux olympiques d'été. Un an plus tard, en octobre 2025, l'Exposition universelle de 2025 qui se tiendra à Osaka, au Japon utilisera également des eVTOL pour fournir un service de déplacements aériens.
Ces « voituresvoitures volantes » conçues pour transporter des passagers et des marchandises ont vocation à désengorger le trafic des grands centres urbains - dont la population devrait doubler d'ici 2050 - tout en réduisant la pollution puisqu'ils n'émettent pas de carbonecarbone. Cela dit, bien que ces aéronefsaéronefs répondent aux enjeux actuels de mobilité urbaine et aérienne, le chemin vers leur adoption générale présente d'importants défis.
Encadrer l’activité des eVTOL et contrôler la circulation aérienne
Premièrement, les constructeurs doivent faire face à un contexte règlementaire incertain, de sorte qu'il est aujourd'hui nécessaire d'adapter cette réglementation pour d'une part, encadrer cette activité et contrôler la circulation aérienne et d'autre part, formaliser la formation et la certification des pilotes.
Des défis technologiques de taille
D'un point de vue technique, il reste du travail à réaliser, principalement pour améliorer leurs performances et fiabilité (sécurité, autonomie des batteries, système de propulsion, bruits...).
À cela s'ajoute que ces véhicules aériens s'imposeront seulement avec le développement d'infrastructures pour soutenir un réseau de eVTOL urbains avec plusieurs quais de décollage et d'atterrissage, ainsi qu'une infrastructure de recharge.
L’acceptabilité des usagers en question
Enfin, si 63 % des Français se déclarent prêts à voler à bord d'un eVTOL à l'avenir (voir l’étude), le prix d'une course, qui avoisinerait les 110 euros (pour une distance de 30 kilomètres), pourrait constituer un frein. Pour pouvoir proposer des tarifs à la fois compétitifs et rentables, les compagnies devront ainsi transporter plus de passagers lors d'un même trajet (un à trois aujourd'hui) et démontrer un réel gain de temps.
Pour comprendre ces enjeux, nous avons rencontré Valerio Viti, chef d'équipe aérospatiale et défense chez Ansys, et Siddhant Desai, ingénieur d'applicationapplication chez Ansys. Cette entreprise spécialisée dans les solutions de simulation numériquesimulation numérique, qui accompagne plusieurs fabricants de eVTOL dans leur développement, a un regard sur l'avenir de ce secteur qu'il nous a apparu intéressant d'écouter.
Futura : eVTOL : battage médiatique ou solution durable et fiable pour la mobilité urbaine ?
Valerio Viti, : Si l'engouement médiatique pour les eVTOL est indéniable, cette technologie n'est pas nouvelle mais le fruit d'une décennie de recherche et de développement. L'une des plus grandes promesses des eVTOL est d'aider à alléger le fardeau du trafic dans les zones urbaines denses. La fiabilité et la durabilitédurabilité dépendent de la manière dont l'aéronef, les composants et les systèmes de maintenance sont conçus. Pour réduire les risques de défaillance, il est donc essentiel de prendre en compte les impacts potentiels dès la conception.
Futura : Quelles sont les principales différences entre un très petit hélicoptère transportant deux à quatre personnes et un eVTOL ?
Siddhant Desai : Les hélicoptèreshélicoptères possèdent en général un seul rotor principal et un rotor anticouple (RAC) ou rotor de queue pour assurer la stabilité en lacet. Contrairement aux hélicoptères et aux avions, les eVTOL n'utilisent pas de combustiblecombustible fossilefossile comme carburant, mais un système de propulsion électrique distribuée, plus efficace et plus durable. Ils présentent aussi l'avantage d'être beaucoup plus maniables et moins bruyants, en fonction des différentes configurations.
Futura : Quels sont les obstacles à leur démocratisation ?
Valerio Viti : Actuellement, l'industrie des eVTOL en est encore à ses débuts, donc les normes et les réglementations ne sont pas encore assez matures. Pour pallier les problèmes de sécurité, les aéronefs sont soumis à une quantité importante d'essais et de certifications. Des process coûteux qui allongent les délais de mise sur le marché pour les fabricants. Les normes et standards doivent donc être clairement identifiés et intégrés dès le début de la conception. En outre, des solutions innovantes sont nécessaires pour développer l'infrastructure adaptée nécessaire à ces taxis aériens, notamment pour le décollage et l'atterrissage.
Futura : À quoi ressembleront les eVTOL du futur ? Quelle est la durée de vie estimée des eVTOL actuellement en développement avant qu'ils ne cèdent la place aux eVTOL de deuxième génération ? Existe-t-il déjà des études sur ces futurs eVTOL en matière de forme, de capacité de transport, de rayon d'action et d'autonomie, ou est-il trop tôt ?
Siddhant Desai : Chaque fabricant a sa propre approche et sa propre philosophie de conception : nous attendons de voir quelle approche s'avère la plus fructueuse. Actuellement, les fabricants effectuent des simulations et des études commerciales pour examiner le nombre optimal de rotors, leur emplacement, le nombre de pales, les interactions avec le fuselagefuselage et la cellule, afin d'estimer l'efficacité et le rayon d'action pour une charge utile donnée. Jusqu'à présent, les configurations de deux à quatre passagers se révèlent être les plus populaires et il faudra probablement attendre la prochaine génération d'aéronefs pour dépasser cette limite.
Valerio Viti : En ce qui concerne l'autonomie, il est encore un peu tôt car il s'agit d'un domaine qui nécessite des essais approfondis et de nouvelles certifications.
Futura : Que montrent les simulations numériques sur les rotors et les hélices ? D'après ce que j'ai vu au Salon du Bourget, on constate que la forme des rotors/hélices, leur nombre et leur position sur le véhicule diffèrent sensiblement d'un concept à l'autre.
Valerio Viti : La simulation numérique a un impact significatif sur la conception de ces systèmes aéronautiques complexes. En effectuant des simulations dès le début de la phase de conception, les ingénieurs peuvent évaluer la performance de leur conception en tenant compte des interactions physiquesphysiques avec l'environnement pour s'assurer qu'elles répondent à leurs exigences et choisir la meilleure configuration. Bien que chaque entreprise possède sa propre vision et ses propres objectifs (par exemple sur le plan du niveau de bruit, d'autonomie ou encore de charge utile), avec le temps, il est fort probable que l'industrie converge vers des modèles de conception similaires avec des configurations légèrement différentes en fonction des cas d'utilisation.
Futura : D'après vos simulations, quelle serait la forme « parfaite » d'un eVTOL ?
Siddhant Desai : Il n'y a pas de réponse unique à cette question, parce qu'il n'y a pas de forme parfaite pour un eVTOL. La conception d'un eVTOL varie en fonction du nombre de passagers, de l'autonomie requise, de l'altitude de vol, de la vitessevitesse de croisière, etc. L'industrie a besoin de davantage de recul sur les modèles existants, tant du point de vue des performances technologiques que commerciales. Cela dépendra aussi des stratégies de commercialisation et des partenariats mis en place pour généraliser ce mode de transport auprès du grand public. Ce qui est certain, c'est que la simulation numérique jouera un rôle clé pour aider les fabricants à répondre aux exigences de performances, de sécurité, de durabilité et de rentabilité.
Futura : Voitures volantes individuelles en 2050 : science-fiction ou réalité ?
Siddhant Desai : Cela pourrait bien devenir une réalité si l'offre est capable de s'adapter à un usage grand public, notamment à travers le déploiement de « vertiports » accessibles dans les zones urbaines, les quartiers d'habitation et les logements individuels. Toutefois, le coût de possession et d'entretien d'un tel aéronef pourrait limiter l'adoption par le grand public, même si les réglementations le permettent. Dans l'ensemble, l'industrie de l'aviation va vivre des moments passionnants dans les années à venir !
