Relever le défi de la transition aéronautique et spatiale

35% de projets de recherche internes et collaboratifs visent directement la décarbonation ou sont en lien avec la transition vers l’aérospatial soutenable en 2023.

Objectif : 50% en 2026 !

Traverser l’Atlantique en avion ou envoyer un humain sur la Lune : depuis un siècle, la recherche aérospatiale n’a eu de cesse de réaliser ce que beaucoup croyaient impossible. Le défi de la transition écologique est d’ambition comparable : nous nous mobilisons pour le relever et répondre aux enjeux environnementaux et sociétaux qui sont les nôtres.

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L’ISAE-SUPAERO met au point une méthode de quantification de l’impact de ses projets de recherche sur l’environnement.

GT DRRP 2024

Pour évaluer l’ambition de nos projets de recherche dans la transition vers une société durable, un groupe de travail a initié une métrique qui a permis de révéler que plus d’un tiers (35 %) des projets de recherche menés à l’Institut visent un impact significatif sur l’environnement.

Permettant une auto-sensibilisation de l’ensemble des chercheurs, en particulier sur la rédaction même des propositions de projets, la méthodologie mesure l’ensemble des projets en cours et donne une base de travail concrète même si elle n’est pas encore applicable à l’ensemble des domaines de recherche.

L’outil est à disposition d’autres laboratoires de recherche et établissement intéressés et prend la forme d’un questionnaire divisé en trois thématiques : l’impact environnemental direct du projet ; les enjeux environnementaux traités ; les stratégies et solutions éventuellement mises en œuvre pour réduire l’impact environnemental.

« L’important est de montrer l’évolution de la part des enjeux environnementaux et du développement durable d’année en année », indique Grégoire Casalis, Directeur de la recherche et des ressources pédagogiques de l’école. En savoir plus


DroneMermoz
Drone Mermoz

Le Défi Mermoz : le projet d’un avion sans pilote, zéro émission pour traverser l’atlantique sud

En janvier 2023, le premier démonstrateur 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.

Une étape importante a ainsi été franchie dans le développement de ce future drone électrique léger, totalement autonome et n’émettant pas de CO2 en vol. Le projet est initié en 2018 par une équipe de chercheurs de l’ISAE-SUPAERO dirigée par le professeur Jean-Marc Moschetta.

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. La prochaine étape clé du projet est de développer une version de drone à hydrogène liquide. En savoir plus


AéroMAPS, un outil d’aide à la décision pour la transition du transport aérien

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L’outil de simulation CAST

Quel impact pour chaque stratégie de transition du transport aérien ?

C’est la question à laquelle le projet AeroMAPS entend répondre. AeroMAPS vise à développer des outils open source pour explorer et évaluer la durabilité de scénarios de transition pour le transport aérien. Il s’agit notamment de construire un modèle d’évaluation intégrée sectoriel incluant des considérations technologiques, environnementale, économiques ou sociologiques. Plus concrètement, il permettrait par exemple d’évaluer l’impact de stratégie de transition (avion à hydrogène, quotas de vols…) sur les émissions de CO2, le prix du billet ou encore les usages. Ce projet s’inscrit dans le cadre de l’Institute for Sustainable Aviation (ISA) du fait de son aspect multidisciplinaire.
Le projet comporte actuellement deux outils :

· AeroMAPS, l’outil principal qui permet de simuler des scénarios prospectifs,
· AeroSCOPE, pour explorer les émissions du secteur par région du monde.

En plus des activités de recherche et de formation, l’objectif du projet est de faciliter l’aide à la décision pour des décideurs institutionnels, industriels et associatifs de l’écosystème aéronautique. Plus largement, AeroMAPS est un moyen pour l’ISAE-SUPAERO de contribuer au débat public sur la place de l’aviation dans notre société.


ISA - Institute for Sustainable Aviation

ISA
ISA

Des projets impactants

Le projet IMOTHEP

À Bruxelles, le 20 janvier 2020, a été officiellement lancé le projet IMOTHEP (Investigation and Maturation of Technologies for Hybrid Electric Propulsion), financé par la Commission Européenne dans le cadre d’Horizon 2020. L’ISAE-SUPAERO compte parmi les 33 partenaires industriels et académiques du consortium IMOTHEP dirigé par l’ONERA dont le but est d’évaluer le potentiel de la propulsion hybride électrique pour réduire les émissions de l’aviation commerciale et construire la feuille de route technologique européenne pour son développement. Nos chercheurs du Département Aérodynamique Énergétique et Propulsion (DAEP) participeront à ce projet et contribueront aux travaux sur l’intégration aéro-propulsive, en particulier la modélisation des propulseurs et le dessin d’entrées d’air pour les configurations en rupture. En savoir plus

Le projet européen HERA

L’ISAE-SUPAERO participe à HERA, Hybrid Electric Regional Aircraft, un des projets européens de recherche en matière de décarbonation de l’aviation. HERA vise à identifier les concepts d’avion régional hybride-électrique volant sur des distances typiques inférieures à 500 kilomètres et pouvant répondre aux enjeux climatiques.

L’objectif est d’évaluer les technologies et les architectures clés afin de proposer une gamme de transport régional-interurbain à horizon des années 2030.

L’ISAE-SUPAERO est impliqué dans les études sur la conception globale et optimisée de l’avion, avec un focus particulier sur l’intégration des ailes à fort allongement et les solutions de gestion thermique. Cette activité permettra l’extension de projets déjà portés par l’équipe de conception avion et dynamique du vol du Département Conception et Conduite des Véhicules Aéronautiques et Spatiaux (DCAS), comme le projet Clean Sky U-HARWARD.

Projet CASTOR

Système de conditionnement d’air des futurs avions décarbonés : l’ISAE-SUPAERO et Liebherr-Aerospace Toulouse unissent leurs forces

L’adaptation des transports aux énergies non carbonées exige des évolutions importantes dans l’architecture des systèmes. Sur avion, de nombreux sous-systèmes, tels que les propulseurs ou les packs de conditionnement d’air, sont ainsi affectés… Il faut adapter les turbomachines qui les composent : dans le processus d’électrification, la plage de fonctionnement requise pour les turbines et les compresseurs doit être augmentée au-delà de l’état de l’art actuel, tout en proposant un rendement élevé. La chaire CASTOR vise cet objectif. Il s’agit d’un programme de recherche commun entre Liebherr-Aerospace et l’ISAE-SUPAERO, supporté par l’ANR. Une équipe de douze personnes mènera le programme scientifique sur une durée de quatre ans, décliné entre le laboratoire du DAEP et l’entreprise.

L’objectif premier est d’aider à répondre aux exigences d’électrification des systèmes de conditionnement d’air avion. Toutefois, les recherches réalisées contribueront également au développement de piles à combustible ou de cycles de récupération de chaleur plus efficaces. À long terme, elles visent à l’émergence de nouvelles architectures de systèmes de turbomachines, qui pourront infuser d’autres secteurs industriels.

Projet CLIMATEFLY

Projet CLIMATEFLY 2024 bis

Impact of Climate Change on Aviation (ICCA)

> porteur de projet Nicolas Gourdain (DAEP)

L’objectif du projet ClimateFly est de traduire les incertitudes sur les variables atmosphériques impactées par le changement climatique et sur les caractéristiques moteur et aérodynamiques de l’avion en une estimation quantifiée de la réduction de la charge maximale autorisée de l’avion pour satisfaire à la phase de décollage.

La propagation ensembliste des incertitudes permettra de quantifier, par exemple, un nombre de jour de restriction de poids dans différentes régions du monde et pour différents niveaux de réchauffement global : 1,5 et 2°C (cible fixée dans les accords de Paris), 3 ou 4°C pour des scénarios plus pessimistes (qu’il faut néanmoins considérer dans une approche d’estimation des risques).

Projet CLIMATEFLY 2024

Cette approche à l’avantage de présenter un résultat synthétique pour les différents scénarios d’émission et sur les décennies jusqu’à 2100. Cette stratégie dite directe sera complétée par une stratégie inverse qui consiste à identifier les valeurs et les incertitudes des variables en entrée pour respecter une contrainte sur les variables de sortie.





Projet ECODD

Projet ECODD 2024

ECoconcevoir les aérostructures Optimales De Demain

> porteur de projet Joseph Morlier (DMSM)

Ce travail transverse et collaboratif couvre le champ de la conception optimale des matériaux/structures mais aussi des procédés via l’analyse de cycle de vie et le bilan d’impact CO2 du procédé (incluant type de transport, lieu de fabrication, recyclabilité etc…) ainsi que le calcul haute performance raisonné/optimisation.

Projet CONCERTO

Construction Of Novel CERTification methOds and means of compliance for disruptive technologies

> porteur de projet Joel Jezegou (DCAS)

Le projet CONCERTO se fixe comme objectif de développer les projets de règlements de certification des architectures innovantes de Clean Aviation (avions SMR, HER, H2), et expérimenter les solutions de digitalisation du processus de certification.

L’ISAE-SUPAERO a une implication forte dans le pilotage du WP d’analyse des risques des règlements existant de certification, et d’investigation des gaps. En outre, l’Institut contribue d’une manière significative aux WPs de définition des concepts génériques d’avions à hydrogène, et de rédaction de projets de règlements de certification.

Projet RECoTIA

Projet RECoTIA 2024

Recyclage Ecoresponsable des copeaux de Ti6Al4V issus de l’Aéronautique

> porteur de projet Kamel Moussaoui (DMSM)

Le projet RECoTIA se fixe comme objectifs d’améliorer les étapes de recyclage des copeaux de Ti6AI4V, d’obtenir des copeaux décontaminés de grade aéronautique et par la suite de valoriser les copeaux pour la fabrication additive.

Rôle de l’ISAE-SUPAERO :
• Procédés de fabrication additive
• Caractérisation mécanique et métallurgique


Des chaires innovantes tournées vers les problématiques environnementales

Depuis plusieurs années, l’ISAE-SUPAERO se rapproche des grands acteurs industriels de l’aéronautique afin de trouver des réponses adaptées aux problématiques actuelles en matière de transition écologique. Ainsi, avec l’aide de la Fondation ISAE-SUPAERO, plusieurs Chaires de formation et de recherche ont été créées pour travailler à de nouveaux concepts de transport aérien et proposer des solutions innovantes pour réduire l’impact écologique.

La Chaire CEDAR (Chair for Eco Design of Aircraft)

La Chaire CEDAR, lancée avec AIRBUS en 2013 et renouvelée en 2019 et 2024, tente d’apporter une réponse aux problématiques environnementales du secteur aéronautique.
Cette chaire a pour objectif de définir des concepts disruptifs du transport aérien grâce à l’introduction, dès la conception de l’avion, de technologies innovantes. Les grandes orientations de la Chaire intègrent une démarche plus globale d’ingénierie environnementale et participent principalement à sensibiliser et à former les futurs ingénieurs aéronautiques au développement durable dans le milieu du transport aérien.

La Chaire AEGIS (Aero EnGine Innovative Studies)

La Chaire AEGIS, développée avec SAFRAN depuis 2016, s’articule autour d’un programme de recherche sur les concepts innovants d’architectures propulsives qui équiperont les prochaines générations d’aéronefs.

Dans son action, cette Chaire vise ainsi à réduire l’empreinte sur l’environnement en diminuant les rejets polluants et les émissions sonores de la propulsion aéronautique.

Chaire ISAAR : « Innovation Solutions for CS-23 Aircraft Architecture and Regulation »

La Chaire ISAAR, créée avec DAHER en 2019, a pour objectif de mener des recherches sur la conception et la certification d’avions légers à propulsion hybride-électrique.
La recherche de cette Chaire s’articule ainsi autour de trois axes :

• La réduction de l’impact environnemental de l’aviation, notamment au travers de l’hybridation de sources d’énergie embarquées et de l’exploration d’architectures avion et de modes d’opération innovants,
• La compréhension des besoins sociétaux en termes de mobilité. La formalisation et la modélisation de ces besoins permettront de concevoir le type d’opérations et d’avions qui peuvent y répondre,
• La certification de ces nouvelles architectures en intégrant la nouvelle approche réglementaire mise en place par les autorités de sécurité aérienne pour les avions de catégorie CS-23. Elle permet notamment de favoriser l’introduction d’innovations dans les avions tout en garantissant le haut niveau de sécurité requis en aviation.


Viraj H2

Cofondée en 2023, par deux étudiants, un élève-ingénieur de l’ISAE-SUPAERO et un diplômé de Polytech Lille. Viraj H2 est une Startup hébergée à l’incubateur de l’ISAE-SUPAEO, l’InnovSpace.
L’entreprise développe un groupe motopropulseur hybridant pile à combustible et turbo-propulseur avec récupération de chaleur et de vapeur.

En 2023, la startup se voit recevoir le prix de la fondation Lopez-Loreta doté d’1M d’€. Cela va lui donner les moyens de passer du prototype basse puissance à une phase de recherche et de développement structurée au sein de trois laboratoires partenaires. En savoir plus

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