Le projet d’un avion sans pilote, zéro émission pour traverser l’Atlantique Sud

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Le projet Drone Mermoz, initié par une équipe de chercheurs du laboratoire d’aérodynamique de l’ISAE-SUPAERO a pour ambition de participer au développement de technologies de rupture pour l’aviation électrique. Traverser l’Atlantique Sud avec un aéronef d’environ 4 mètres d’envergure sans pilote et à propulsion hydrogène représenterait un premier pas vers le développement d’avions bas-carbone de plus grande taille pour le transport aérien.

Un projet exploratoire

Face aux limites physiques imposées par le vol électrique à batterie, une équipe de chercheurs et d’étudiants dirigée par le professeur Jean-Marc Moschetta, planche sur la conception d’un aéronef sans pilote de petite taille à propulsion électrique sans émission de gaz à effet de serre pendant le vol. « C’est un projet exploratoire qui s’inscrit complétement dans les technologies de rupture nécessaires pour l’aéronautique » explique le spécialiste qui anime au sein de l’Institut les activités de recherche sur les drones.

DroneMermoz
Projet du drone Mermoz (vue d’artiste), une aérodynamique inspirée des oiseaux des mers du Sud : exploiter les turbulences atmosphériques au-dessus des océans pour voler très longtemps en limitant les efforts

Enclenchée en début d’année, l’étape d’expérimentation permettra de réaliser, un démonstrateur de 4 mètres d’envergure pour tester et valider en vol l’ensemble des briques technologiques. Actuellement un premier design du drone se précise, les calculs de son aérodynamique s’étudient finement pour lui fournir toutes les capacités et qualités nécessaires pour parcourir une distance de plus de 3000 kilomètres.

L’hydrogène liquide : une alternative propre

L’ISAE-SUPAERO collabore avec l’entreprise H3 Dynamics qui fabrique et commercialise des piles à hydrogène. A travers les travaux de sa filiale HES Energy Systems, la société développe une expertise pointue dans la fabrication et l’intégration de systèmes énergétiques hydrogène pour des applications robotiques et aéroportées. L’utilisation d’une pile à hydrogène permet d’utiliser une chaîne propulsive totalement électrique, puisque l’hydrogène, stockée sous forme gazeuse ou liquide, est transformée en électricité. Cette technologie a été largement testée en vol depuis plusieurs années. Le choix du mode de stockage dépend du profil de missions.

Véritable rupture technologique, l’utilisation de l’hydrogène liquide vise à résoudre la problématique liée à la faible densité énergétique des batteries au lithium qui utilisées sur les drones conventionnels limitent très fortement l’autonomie des aéronefs en vol. La propulsion électrique avec stockage d’hydrogène liquide permettrait de fournir plus de 6 fois plus d’énergie par unité de masse qu’une propulsion électrique à batterie conventionnelle en ne rejetant que de la vapeur d’eau pendant le vol.

Un drone sur les traces de Mermoz

Les chercheurs souhaitent montrer qu’une traversée de l’Atlantique Sud du Sénégal au Brésil, sur les pas de Jean Mermoz, est possible avec un système d’aéronef sans pilote, propulsé par une pile à hydrogène et capable de voler sur de très grandes distances. Le projet intègre également une contrainte de poids : être suffisamment léger pour entrer dans la catégorie de certification française permettant de voler hors vue. C’est l’objectif pour 2023 ! Un second objectif d’envergure est visé : « Mermoz » pourrait représenter la première pierre tangible de l’aviation bas-carbone de demain.

Ce projet reçoit le soutien d’une part de la Région Occitanie et du Fonds Européen de Développement Régional (FEDER) et d’autre part de la Fondation ISAE-SUPAERO qui grâce aux donateurs du Class Gift Inter-Promotions a recueilli un financement pour contribuer à l’achat de matériel pour faire voler le démonstrateur. Des actions de recherche de financement demeurent d’actualité pour mener à bien l’ensemble des activités.

Deux enseignants-chercheurs publient un ouvrage sur les drones

Introduction au contrôle des mini-drones : de la conception à la mise en œuvre - Modélisation, identification et synthèse des lois de commande.

Auteur(s) : Bordeneuve-Guibé Joël (ISAE-SUPAERO), Brière Yves (ISAE-SUPAERO), Condomines Jean-Philippe, Miquel Thierry – Editions Ellipses

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