Un moteur à réaction plus efficace est fabriqué à partir de pièces plus légères, certaines imprimées en 3D

Une nouvelle génération de moteurs en cours de développement par le plus grand constructeur de moteurs à réaction au monde, CFM (un partenariat entre DONNER et Snecma de France), permettra aux avions d'utiliser environ 15 % de carburant en moins, ce qui est suffisant pour économiser environ 1 million de dollars par an et par avion et réduire considérablement les émissions de carbone.

Grand fan: CFM teste les aubes de soufflante composites du nouveau moteur LEAP. Ils sont montés sur l'un des moteurs les plus anciens de l'entreprise.

Le premier de ces nouveaux moteurs, appelé LEAP, comportera une technologie qui n'a jamais été utilisée dans un moteur à réaction de production à grande échelle auparavant : des matériaux composites céramiques qui pèsent beaucoup moins que les alliages métalliques qu'ils remplaceront et peuvent supporter des températures beaucoup plus élevées . Le moteur utilisera également des pièces produites par impression 3D, un nouveau type de fabrication qui peut produire des formes complexes qui seraient difficiles ou impossibles à réaliser avec des techniques de fabrication conventionnelles (voir 10 Breakthrough Technologies 2013 : Additive Manufacturing ). Ces technologies pourraient éventuellement être utilisées pour fabriquer davantage de pièces du moteur, ce qui entraînerait de nouvelles avancées en matière d'efficacité, déclare Gareth Richards, responsable du programme LEAP pour GE Aviation.

Même si la construction du premier moteur a commencé il y a moins de deux semaines, l'entreprise a déjà 4 500 commandes. Ils seront utilisés dans l'Airbus A320neo, le Boeing 737 Max et un nouvel avion en provenance de Chine, le Comac C919. En plus d'économiser de l'argent, le moteur aidera les fabricants à se conformer aux normes actuelles et prévues règlements conçu pour réduire les émissions de dioxyde de carbone et de polluants tels que les oxydes d'azote (NOx) générateurs de smog.

L'une des innovations clés est l'utilisation de composites à matrice céramique développés par GE. Les céramiques peuvent résister à des températures élevées, mais elles sont normalement trop fragiles pour être utilisées dans les moteurs. Les chercheurs de GE ont développé un moyen de les renforcer avec des fibres de carbure de silicium, ce qui les rend aussi résistantes que le métal.

La céramique réduira la quantité d'énergie utilisée pour refroidir les pièces du moteur. Les moteurs actuels fonctionnent à des températures qui sont en réalité plus élevées que le point de fusion des alliages métalliques de nickel utilisés à l'intérieur ; pour les empêcher de fondre, le moteur détourne l'air d'un compresseur à l'intérieur du moteur à travers de minuscules trous dans les pièces, créant une couche de refroidissement protectrice. Le composite céramique ne nécessite pas ce refroidissement, l'air peut donc être utilisé pour générer une poussée.

Dans le moteur LEAP, les composites à matrice céramique ne remplaceront qu'une partie des pièces en alliage de nickel. Mais à l'avenir, ils pourraient être utilisés pour davantage de pièces de moteur, réduisant ainsi davantage les pertes dues au refroidissement. Ce changement pourrait également permettre aux moteurs de fonctionner à des températures plus élevées, ce qui permettrait d'obtenir plus de poussée à partir d'une quantité donnée de carburant. De plus, les composites pourraient alléger les moteurs – les pièces fabriquées à partir de ces matériaux pèsent un tiers du poids des pièces équivalentes en alliage de nickel.

Le moteur comportera également des pièces imprimées en 3D qui peuvent améliorer l'efficacité du moteur et réduire les émissions. Le système est plus sophistiqué et plus puissant que les imprimantes 3D de bureau qui ont récemment attiré l'attention. Au lieu de déposer des matériaux, il utilise un laser pour transformer la poudre métallique en formes solides, couche par couche. La méthode simplifie la fabrication de buses de carburant de forme précise qui aident le moteur à fonctionner à des températures élevées sans produire d'oxydes d'azote (voir Fabrication additive et GE et EADS pour imprimer des pièces pour avions).

Un autre motoriste, Pratt & Whitney , développe son propre moteur avancé qui peut réduire la consommation de carburant d'environ 15 % ; les acheteurs d'Airbus A320neo peuvent choisir entre le moteur Pratt & Whitney ou le moteur CFM. Mais Pratt & Whitney adopte une approche bien différente pour améliorer l'efficacité. Plutôt que d'utiliser des composites, il introduit des engrenages qui aident différentes parties du moteur à se déplacer à des vitesses optimales (voir Un moteur à réaction plus efficace se met en marche et l'aile hybride utilise la moitié du carburant d'un avion standard).

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