Systèmes de conditionnement d’air : l’ISAE-SUPAERO et Liebherr-Aerospace Toulouse unissent leurs efforts

Main dans la main pour développer les systèmes de conditionnement d’air des futurs avions décarbonés. Partenaires depuis 25 ans, l’ISAE-SUPAERO et Liebherr-Aerospace Toulouse ont renforcé le 1er janvier leur collaboration dans le cadre d’une chaire industrielle. Ce dispositif, cofinancé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), vise à stimuler les coopérations entre acteurs publics et acteurs privés de la recherche. Intitulée CASTOR, « Chaire pour l’aérodynamique des turbomachines radiales », elle est prévue pour une durée de 4 ans.

L’objectif ? Progresser sur la conception des étages des turbomachines radiales, qui sont au cœur des systèmes d’air que conçoit Liebherr-Aerospace Toulouse et sur lesquelles l’ISAE-SUPAERO possède des compétences et des infrastructures de recherche de pointe.

Ces travaux donneront lieu à trois thèses, deux post-doctorats et à la création d’un poste d’ingénieur de recherche, avec le soutien des équipes du département Aérodynamique, Énergétique et Propulsion (DAEP) de l’ISAE-SUPAERO et de Liebherr Aerospace Toulouse. Un doctorant et un post-doctorant doivent arriver sur le site de l’ISAE-SUPAERO dès ce mois de février. Le montant global de 1,250 M€, provenant pour moitié de Liebherr-Aerospace Toulouse et pour moitié de l’ANR, permettra de financer des équipements et des travaux en sous-traitance.

Développer le système de conditionnement d’air des avions à faibles émissions

« Dans un avion, le système de conditionnement d’air permet de régler la pressurisation, la température et le renouvellement de l’air au sein de la cabine, explique le professeur Nicolas Binder, du DAEP. Autrement dit, il est essentiel pour la sécurité et le confort des passagers. Traditionnellement, pour son fonctionnement, on prélève de l’air comprimé par les moteurs. Mais les nouveaux systèmes de motorisation décarbonée impliquent de concevoir des systèmes de conditionnement d’air indépendants. Et pour ce faire, il faut adapter le dimensionnement des composants, qui doit satisfaire de nouvelles contraintes. Les travaux de recherche de la chaire CASTOR s’inscrivent dans cette évolution. »

Les turbomachines radiales sont des composants-clef du système de conditionnement d’air fabriqué par Liebherr-Aerospace Toulouse. Elles sont composées d’étages turbines et compresseurs. Dans leur conception, il est crucial d’optimiser finement la forme des pales pour fournir les meilleurs rendements énergétiques. Et ce, quelle que soit la phase de vol de l’avion. « Ce qui contraint à une grande flexibilité de fonctionnement, sans compromettre la performance », précise Nicolas Binder. Cette étape de conception est primordiale pour proposer aux avionneurs des systèmes de conditionnement d’air moins énergivores pour les futurs aéronefs à faible émission.

Plusieurs axes de travail seront explorés par les chercheurs. Des configurations non conventionnelles de turbines radiales seront calculées et testées, pour gagner en rendement et en plages de fonctionnement. La stabilité des compresseurs sera également évaluée. De même, des efforts seront consacrés à faire progresser les méthodes numériques et expérimentales.

Les recherches amorcées par la chaire CASTOR ouvrent la voie à de nombreuses applications, au-delà de l’aérien. « Énormément de systèmes décarbonés impliquent ce type de turbomachines », souligne Nicolas Binder.

Un partenariat gagnant-gagnant

Cette chaire constitue pour Liebherr Aerospace Toulouse et pour l’ISAE-SUPAERO une opportunité d’intensifier leur collaboration et de structurer un programme de recherche en commun.

Elle permet à Liebherr-Aerospace Toulouse de mobiliser et de financer sur la durée des compétences de pointe présentes dans les laboratoires de recherche de l’ISAE-SUPAERO, au service de ses futurs produits. Grâce à cette collaboration, l’entreprise pourra continuer à proposer des technologies clefs pour la décarbonation de l’aviation, avec des systèmes d’air plus efficaces et les moins énergivores possibles pour les futurs aéronefs.

Pour l’ISAE-SUPAERO, elle symbolise la reconnaissance de la pertinence et de l’applicabilité des travaux de ses équipes de recherche par le ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation. De plus, grâce au financement conséquent qui en découle, l’institut pourra développer ses capacités expérimentales et numériques.

Vignette : © Liebherr Aerospace Toulouse SAS