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Avion électrique : un moteur trois fois plus performant

Le nécessaire développement de l'aviation commerciale électrique, dicté par la lutte contre le changement climatique, passe par une réduction importante de la masse des batteries embarquées. Il s'agit de réduire le poids au minimum tout en stockant un maximum d'énergie.

Mais, concernant l'optimisation et sur le même principe, l'autre enjeu consiste à réduire le poids de la motorisation électrique tout en développant toujours plus de puissance. C'est sur ce type d'optimisation que travaille une nouvelle entreprise américaine située à Minneapolis : H3X Technologies cherche à concevoir un moteur électrique aussi puissant que ceux produits actuellement mais avec un poids divisé par trois.

Son moteur s'appelle le H3X HPDM 250. Il pèse 15 kg et produit 200 kW de puissance avec une pointe à 250 kW. Au final, la densité représente 13,3 kW par kg en puissance continue, un record ! Actuellement, le moteur doté du meilleur rapport poids/puissance est un Magnix Magni 500 qui équipe le premier avion commercial 100 % électrique de ZeroAvia et sa densité est limitée à 4,2 kW/kg.

Pour parvenir à un tel rapport sur le H3X HPDM 250, les chercheurs ont optimisé le système électromagnétique, utilisé des procédés de fabrication additive des bobines en cuivre et des composants électroniques en carbure de silicium. Le H3X HPDM 250 bat les records de densité concernant la puissance par kg. Une prouesse essentiellement due à son architecture et à l’utilisation de l’impression 3D pour la fabrication des bobines.

Les ingénieurs expliquent qu'ils ont également mis au point un système de refroidissement capable de gérer à la fois l'électronique de puissance et le moteur lui-même. De plus, si l’impression 3D des bobines en cuivre est un élément clé de l'augmentation de la densité, elle joue également un rôle important sur le refroidissement.

Mais ce n'est pas tout, les moteurs électriques d'avion sont associés à un onduleur. Or, celui-ci pèse généralement autour de 10 kg. Un poids à ajouter à la motorisation. Alors que ce n'est pas le cas pour les autres motoristes, le H3X HPDM 250 intègre directement cet onduleur dans le moteur.

Il reste un bémol puisque, avec le H3X HPDM 250, le rendement culmine à 20.000 tours par minute. C'est bien trop pour une hélice et, comme c'est le cas pour bon nombre d'avions à moteur thermique, un réducteur est nécessaire. Un « détail » qui vient ajouter trois kg à la motorisation... Mais, selon H3X Technologies, sans ce procédé, un moteur plus lent aurait engendré de moins bonnes performances par rapport à sa masse.

À l'avenir, le porte-parole de H3X Technologies compte voir sa motorisation équiper des petits avions électriques et des aéronefs multirotors, comme les futurs taxis volants. Il prédit également l'arrivée de l'électrification des avions commerciaux de ligne à l'horizon 2030.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

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