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AVIATION DÉCARBONÉE : Premier essai en vol réussi pour le Drone Mermoz propulsé à l’hydrogène
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Courant janvier, le premier démonstrateur « Drone Mermoz » embarquant de l’hydrogène gazeux, développé par l’ISAE-SUPAERO en partenariat avec H3 DYNAMICS, a effectué avec succès son premier vol radiocommandé sur la piste du club d’aéromodélisme de Muret en région toulousaine (31).
Le démonstrateur, de 4 mètres d’envergure, présente un design inspiré des albatros qui exploitent les turbulences atmosphériques pour voler très longtemps en limitant leurs efforts. La route sera longue pour le « Défi Mermoz » qui ambitionne de réaliser, à l’horizon 2025, une traversée de l’Atlantique Sud sur la ligne mythique de l’Aéropostale, reliant Dakar (Sénégal) à Natal (Brésil), ouverte par Jean Mermoz.
Véritable défi, en effet, pour ce futur drone électrique léger, en totale autonomie et sans émettre de CO2. L’objectif de cet exploit est de démontrer la faisabilité et la fiabilité de cet aéronef propulsé électriquement par un ensemble énergétique alliant pile à combustible et panneau photovoltaïque, capable de voler sur de très grandes distances et suffisamment léger pour entrer dans la catégorie de certification française des vols hors vue.
L’hydrogène liquide, véritable saut technologique
L’hydrogène est un des vecteurs énergétiques les plus prometteurs pour décarboner l’aviation. Pour les drones, la propulsion hydrogène-électrique va avant tout permettre d’étendre les performances de ces aéronefs en augmentant significativement leur autonomie. Cela réduira les coûts d’activités aériennes aujourd’hui onéreuses et chronophages : recherche de naufragés en mer, surveillance de vastes étendues comme les territoires boisés pour identifier par exemple des départs de feux, missions de cartographie ou d’inspection de grands réseaux linéaires (lignes électriques, voies ferrées, gazoducs…).
Courant 2023, l’ISAE-SUPAERO développera une version de drone à hydrogène liquide. Stocker l’hydrogène sous forme liquide permet en effet de tripler la quantité d’hydrogène embarquée pour le même volume, ce qui permet de multiplier d’autant la distance franchissable. Le passage du gaz au liquide soulève toutefois un certain nombre de défis techniques : l’enjeu est de maîtriser le stockage et le contrôle thermique du fluide à bord, et d’optimiser les flux d’énergie disponibles (solaire, hydrogène, aérologique), tout en maintenant un haut niveau de fiabilité et de performances aéropropulsives. Cette nouvelle phase de développement se clôturera avec des essais en vol qui se dérouleront début 2024.
Du drone au défi Mermoz, des contributions d’expert à chaque étape
Le projet est initié en 2018 par une équipe de chercheurs de l’ISAE-SUPAERO dirigée par le professeur Jean-Marc Moschetta, qui a travaillé à la conception aérodynamique et propulsive des démonstrateurs, à la modélisation énergétique de la chaîne à hydrogène et conduit la phase d’essai en soufflerie sur le campus.
H3 Dynamics, leader mondial des systèmes propulsifs hydrogène-électrique aéroportés, partenaire du « Drone Mermoz » a de son côté contribué à financer la fabrication des deux démonstrateurs, fourni le système pile à hydrogène et apporté son expertise associée à l’intégration, l’usage et la sécurité de l’hydrogène à bord de l’aéronef.
À cette étape, de nombreux acteurs ont également collaboré : H2PULSE, le laboratoire Laplace, le lycée Nogaro, l’Ecole Nationale de la Météorologie (Météo-France), l’ENAC, le LAAS-CNRS, et le club aéromodélisme Eole Muret. Le projet a été cofinancé par la Région Occitanie et le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER), et H3 Dynamics en tant que partenaire industriel. Il a bénéficié du soutien de la Fondation ISAE-SUPAERO qui, grâce aux donateurs du Class Gift Inter-Promotions 2020-2000-1980, a recueilli un financement pour contribuer à l’achat de matériel pour faire voler le démonstrateur.
Pour ce projet précurseur « Drone Mermoz », nous réalisons un travail académique important sur la chaîne hydrogène. Nous ambitionnons de faire valider les modèles développés lors de cette phase pour qu’ils puissent être utilisés pour des avions de plus grande échelle. Ces travaux nous permettent par ailleurs d’enrichir les enseignements dispensés à nos étudiants et de les préparer aux technologies de rupture destinées à l’aviation décarbonée » explique Jean-Marc Moschetta.
La suite pour la grande aventure s’écrit « Défi Mermoz » et elle sera pilotée avec la société DELAIR, spécialiste de la conception et la fabrication de plusieurs générations de drones professionnels.
« Une première mondiale qui reposera sur des technologies de rupture, qui s’inscrivent dans la feuille de route vers une aviation décarbonée. » conclut Jean-Marc Moschetta.
