Essais & Simulations n° 137

dossier
Retour d’expérience
Électrifier la propulsion des
avions grâce à la simulation
Afin de fournir des avions adaptés aux vols de courte distance tout en réduisant les émissions polluantes,
Zunum Aero se tourne vers l’électrification pour créer des systèmes de propulsion hybrides. Le développement
de l’avion « plus électrique » implique le déploiement de la simulation d’ingénierie permettant d’atteindre les
objectifs de performance et de réduire le coût des tests.
En capturant précisément le comportement
des charges structurelles, aérodynamiques
et thermiques de chaque
composant, Zunum Aero est en mesure
de prendre de meilleures décisions afin
de résoudre des problèmes de conception
essentiels – la taille du propulseur,
par exemple – d’interface système ou de
fonctionnement global. La simulation
est un outil fiable permettant de démontrer
la faisabilité du concept, d’améliorer
l’efficacité et d’optimiser la conception
en amont de la phase de tests physiques
et du développement du produit.
Gamme d’avions éléectrique Zunum Aero survolant la ville de Seattle
Malgré la présence de 13
500 aéroports aux États-
Unis, les liaisons régionales
de courte distance n’offrent pas
une praticité optimale. Zunum Aero
s’est fixé pour objectif de combler ce
fossé grâce à la technologie de propulsion
électrique. La société, qui bénéficie
du soutien de Boeing HorizonX,
de Jet Blue Technology Ventures et du
Fonds pour l’énergie propre de l’État
de Washington, envisage un mode de
transport aérien « porte-à-porte » très
différent du modèle actuel basé sur de
grands Hubs traditionnels. À terme,
ces avions hybrides-électriques pourraient
desservir plus de 10 000 aéroports
secondaires internationaux,
dont 5 000 aux États-Unis. Une initia-
tive s’inscrivant dans les démarches
gouvernementales visant à développer
un système aérien performant, propre
et moins bruyant, comme les projets
CLEEN aux États-Unis et Clean Sky
en Europe.
Le système de propulsion
hybride-électrique
Un système de propulsion hybride-électrique
silencieux et léger et une aérodynamique
optimale sont essentiels pour
atteindre les objectifs de performance
de l’avion. Pour fabriquer le propulseur
destiné aux tests au sol, Zunum Aero
simule les performances des composants
à l’aide des logiciels de la suite
Ansys, dans le cadre du programme
Ansys Start-up.
Réalisation des tests
structurels et gestion
thermique
Le propulseur électrique silencieux de
Zunum Aero associe des ventilateurs
basse pression à des moteurs et des
contrôleurs électriques tolérants aux
pannes intégrées. Afin de comprendre
le comportement de chaque composant
en fonction de différents paramètres
de fonctionnement et de
défaillance, l’entreprise combine l’utilisation
des logiciels de simulation
Ansys Mechanical, Ansys Fluent et
Ansys CFX. Les ingénieurs du centre
d’essai de Zunum Aero, basé à Seattle,
s’appuient sur Ansys Mechanical pour
l’analyse de l’intégrité structurelle des
composants de propulsion. Le logiciel
permet de simuler les paramètres
de dynamique structurelle, modale et
40I ESSAIS & SIMULATIONS • N°137 • mai 2019