Chaire CASTOR : Liebherr-Aerospace Toulouse et l’ISAE-SUPAERO, un partenariat gagnant-gagnant
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La signature officielle de la chaire industrielle, intitulée CASTOR, entre Liebherr-Aerospace Toulouse et l’ISAE-SUPAERO s’est tenue ce mardi 9 juillet sur le campus de l’institut.
Ce partenariat de recherche participe à la recherche sur l’avion décarboné
Rencontre avec les responsables académique et industriel de la chaire, Nicolas Binder (ISAE-SUPAERO) et Laurent Lachassagne (Liebherr-Aerospace Toulouse).
C’est officiel : la signature de la chaire industrielle entre Liebherr-Aerospace Toulouse et l’ISAE-SUPAERO s’est tenue ce mardi 9 juillet sur le campus de l’institut, en présence des équipes techniques, de Nathalie Duquesne, Directeur Général de Liebherr-Aerospace Toulouse et d’Olivier Lesbre, Directeur Général de l’ISAE-SUPAERO.
À cette occasion, la parole a été donnée aux responsables académiques pour rappeler les objectifs et faire un état d’avancement de la chaire, qui a été lancée, rappelons-le, le 1ᵉʳ janvier 2024.
Nicolas Binder, enseignant-chercheur, est chef du groupe Turbomachines et Propulsion au département Aérodynamique, Énergétique et Propulsion de l’ISAE-SUPAERO et porteur de la chaire CASTOR.
Laurent Lachassagne, responsable du groupe aérodynamique, thermique et acoustique à Liebherr-Aerospace Toulouse SAS et porteur de la chaire CASTOR.
Quels sont les objectifs des travaux de recherche menés conjointement par Liebherr-Aerospace Toulouse et l’ISAE-SUPAERO dans le cadre de la chaire CASTOR ?
Laurent Lachassagne : Liebherr-Aerospace Toulouse est un fournisseur reconnu de systèmes de conditionnement d’air pour les avions. Nos systèmes sont essentiels au confort et à la sécurité des passagers. Dans le cadre de cette chaire, ce sont les turbomachines radiales qui sont étudiées afin de les rendre plus efficaces et donc moins consommatrices en énergie. Optimiser l’aérodynamique de nos turbomachines, grâce à nos expertises conjointes, nous permettra de proposer aux avionneurs des systèmes de conditionnement d’air moins énergivores et de contribuer à réduire les émissions de CO2 des futurs aéronefs.
Au-delà du conditionnement d’air, nous espérons également que cette nouvelle génération de turbomachine nous apportera des gains significatifs afin d’alimenter en air, grâce à elles, les piles à combustibles utilisées pour de la génération ou de la propulsion électrique sur les futurs aéronefs.
Nicolas Binder : Les turbomachines radiales se déclinent en deux familles : les turbines et les compresseurs. L’originalité de notre équipe Turbomachines et Propulsion, à l’ISAE-SUPAERO, est d’avoir le même niveau d’expertise sur ces deux composants. L’équipe travaille sur les turbines depuis plus de 30 ans, sur les compresseurs depuis 20 ans, et publie dans les meilleures revues de la communauté scientifique consacrées aux turbomachines. Notre soutien peut donc avoir un impact important pour les activités de recherche et développement de Liebherr-Aerospace Toulouse.
CASTOR, « Chaire pour l’aérodynamique des turbomachines radiales »
En 2024, l’ISAE-SUPAERO et Liebherr-Aerospace Toulouse ont renforcé une collaboration historique pour développer et améliorer les méthodes et les outils de conception aérodynamique des roues de turbomachines. Ce partenariat prend la forme d’une chaire industrielle intitulée CASTOR, « Chaire pour l’aérodynamique des turbomachines radiales ». Ce partenariat de recherche entre acteurs public et privé, cofinancé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), est prévu pour une durée de 4 ans. La chaire constitue pour les deux entités, partenaires depuis 25 ans, une opportunité d’intensifier leur collaboration et de structurer un programme de recherche en commun au service de la recherche sur l’avion décarboné.
Vos travaux au sein de la chaire ont débuté au 1er janvier 2024. Que s’est-il passé depuis le début de l’année ?
Nicolas Binder : Notre équipe de recherche a recruté un doctorant, un postdoctorant, un technicien sur le banc d’essai et nous recruterons deux autres doctorants d’ici à la fin de l’année.
Pour ce qui est des recherches, nous avons débuté par la partie compresseurs. Actuellement, nous expérimentons une architecture particulière de compresseurs, différente de ce que fait habituellement Liebherr-Aerospace Toulouse. Nous avons reçu la machine et l’avons mise sur notre banc d’essai il y a un mois. Nous cherchons à savoir comment ce compresseur se comporte lorsqu’il devient instable. Il faut souligner que l’écoulement de l’air dans une turbomachine, c’est une des situations aérodynamiques les plus complexes que l’on puisse trouver ! Côté turbines, nous allons bientôt mettre en place les bancs d’essai, et travaillons déjà sur les méthodes de mesure à déployer.
Laurent Lachassagne : Sous l’égide de Viviane Ciais, notre experte en aérodynamique et coordinatrice technique de la chaire pour Liebherr-Aerospace Toulouse, plusieurs spécialistes de nos équipes accompagnent l’équipe de recherche de l’Institut. Nous les aidons à se familiariser avec les enjeux de la conception des étages des turbomachines. Nous nous assurons qu’ils comprennent bien les défis technologiques auxquels nous sommes confrontés et nos attentes. Grâce à notre expérience, nous pouvons confronter la théorie à la réalité, ce qui est indispensable pour l’avancée de nos travaux. Enfin, nous fournissons à l’ISAE-SUPAERO des turbomachines « made in Liebherr » pour la réalisation de tests sur les bancs d’essais finement instrumentés de l’ISAE-SUPAERO.
En quoi ce partenariat est-il particulier et important, tant pour Liebherr-Aerospace Toulouse que pour l’ISAE-SUPAERO ?
Laurent Lachassagne : Il s’agit du renforcement d’un partenariat très ancien et qui fonctionne déjà bien. La chaire 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 nos futurs produits. Grâce à cette nouvelle collaboration, Liebherr-Aerospace Toulouse pourra continuer à proposer des technologies clefs pour la décarbonation de l’aviation, avec des systèmes d’air plus efficaces pour les futurs aéronefs, et les moins énergivores possibles.
Nous sommes également très satisfaits du caractère local de ce partenariat et du lien renforcé qui est créé avec l’ISAE-SUPAERO. Au sein des élèves de l’institut se trouvent peut-être de futurs collaborateurs qui auront déjà reçu une formation sur mesure sur nos produits.
Nicolas Binder : Ce partenariat nous permet d’avoir accès à l’expertise des équipes de Liebherr-Aerospace Toulouse ainsi qu’aux moyens de recherche de l’entreprise, notamment à travers son centre d’essais. De plus, cette chaire symbolise la reconnaissance de la pertinence et de l’applicabilité des travaux des équipes de recherche de l’ISAE-SUPAERO par le ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation. Enfin, grâce au financement conséquent qui en découle, l’Institut sera en mesure de renforcer ses capacités expérimentales et numériques.
Focus sur le banc d’essai PTM
Le banc d’essai PTM (pour Petites TurboMachines) permet l’opération et la mesure de turbines et de compresseurs dont le diamètre de la partie tournante est compris 2 et 20 cm, ce qui correspond à une plage de puissance qui dépasse les 100 ch pour certains étages. La température de l’air en entrée des turbines peut être élevée jusqu’à 250°C. La pression en entrée du compresseur peut être abaissée jusqu’à des niveaux équivalents à une altitude de 10 000 m. Des sondes de différentes natures sont implantées à des positions stratégiques, par exemple juste derrière les parties tournantes de l’étage, afin de caractériser la vitesse et l’orientation de l’écoulement et en suivre l’évolution en fonctionnement. Cette mesure est rendue difficile par la forme complexe des machines radiale et par la petite taille qui impose une miniaturisation des instruments de mesure.
À propos de Liebherr-Aerospace Toulouse
Liebherr-Aerospace Toulouse SAS développe, fabrique et assure la maintenance de systèmes d’air pour l’aéronautique. Systémier de rang 1, parmi les leaders mondiaux, Liebherr-Aerospace Toulouse accompagne dans leurs projets ses clients avionneurs, hélicoptéristes et compagnies aériennes. L’entreprise emploie plus de 1 600 salariés sur deux sites à Toulouse et à Campsas (Tarn-et-Garonne) et a réalisé en 2023 un chiffre d’affaires de 690M€. Liebherr-Aerospace Toulouse fait partie de la division aéronautique et ferroviaire du groupe Liebherr.