Le sol se met à trembler, un grondement sourd emplit l’espace. Mais devant leurs écrans de contrôle, les experts de Safran restent impassibles malgré le vrombissement du moteur d’avion qui s’est mis en route. Les tests de ce genre constituent leur quotidien. Car à Villaroche (Seine-et-Marne), l’industriel n’assemble pas seulement des moteurs. Il les ausculte via dix bancs d’essais hébergés dans d’imposants bâtiments, l’un deux mesurant près de 100 mètres de long. Un nouveau venu participe désormais à tous les essais : le biocarburant, plus précisément dénommé carburant d’aviation durable (CAD, ou SAF en anglais).
Depuis quelques années, les acteurs de l’aéronautique n’ont que le mot SAF à la bouche. Il faut dire que ces carburants de nouvelle génération constituent de l’avis général le principal levier d’action pour réduire l’empreinte carbone du secteur, représentant environ 3% des émissions mondiales de CO2. Si le renouvellement des flottes par des appareils moins énergivores et l’optimisation de leur exploitation seront essentiels, les carburants durables sont en mesure de diminuer drastiquement les émissions des avions existants. Reste que la certification – assurée par l’organisme américain ASTM – ne permet aujourd’hui qu’un taux d’incorporation de 50% de kérosène et de 50% de SAF.
photo Pascal Guittet A Villaroche (Seine-et-Marne), Safran mène des essais moteurs avec du SAF depuis 2021 (crédits : Pascal Guittet)
D’où les travaux de l’industrie aéronautique, rarement dévoilés, pour pousser ce taux au maximum, quand bien même le manque de ressources représente en amont un frein à leur déploiement. « Les constructeurs et les motoristes travaillent de concert pour pouvoir incorporer 100% de SAF dans les moteurs entre 2024 et 2025, souligne Jean-François Locufier, directeur des essais au sol et en vol à la direction technique. Nos essais visent à s’assurer que les SAF conservent les spécificités du jet A1 conventionnel et qu’ils sont bien compatibles avec les moteurs d’avions. Les propriétés physico-chimiques des nouveaux carburants doivent être conformes aux spécifications du jet A1. » Un essai moteur peut durer de un à dix mois, en fonction de la typologie ou de la complexité des opérations à mener.
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photo Pascal Guittet Deux paramètres sont scrutés durant les essais : le pouvoir calorifique et la masse volumique du carburant (crédits : Pascal Guittet)
Dans l’un des bancs d’essai pour l'heure à l'arrêt, un moteur est suspendu via un imposant portique bleu. Un technicien assure des opérations de maintenance. « Pour chaque test, il y a entre 150 et 1 000 points de mesures, pour évaluer la température, la pression ou bien encore le niveau de vibrations », détaille Jean-François Locufier. Après certaines phases d’essai, les moteurs sont auscultés via une endoscopie pour vérifier l’état des éléments sollicités. Certaines génèrent des téraoctets de données. Deux paramètres clés sont analysés en priorité : le pouvoir calorifique et la masse volumique, qui varient en fonction du taux d’incorporation dans la cuve du site de Villaroche.
Une montée en puissance des quantités de SAF disponibles
Cet espace de stockage se situe au beau milieu des bancs d’essais : une cuve blanche de quelques mètres de haut concentre tout le carburant dont les moteurs du site ont besoin. C’est en octobre 2021 que TotalEnergies a acheminé les premiers litres de SAF dit HEFA, la filière valorisant les huiles usagées par hydrogénation. « En 2022, le taux d’incorporation était en moyenne de 10% », chiffre Christophe Baudoin, responsable des carburants alternatifs à la direction technique, en pointant l’équipement du doigt. En 2023, il sera de 20% et de 35% en 2025. « De 2022 à 2023, cela se traduira par une augmentation de 1 à 3 millions de litres de SAF liée à la hausse du taux d’incorporation et la montée en cadence de l’activité d’essais », poursuit l’expert.
photo Pascal Guittet Le taux d'incorporation de SAF dans la cuve de Villaroche s'élèvera à 35% en 2025 (crédits : Pascal Guittet)
Pour les campagnes de tests avec 100% de SAF, les camions citernes alimentent directement les bancs d’essais. Or, le fonctionnement des moteurs avec un tel taux d’incorporation n’a rien d’évident : un SAF pur de type HEFA n’est pas utilisable tel quel dans un moteur d’avion. « Il lui manque les cycles aromatiques indispensables à la lubrification et à la bonne tenue des joints », résume Christophe Baudoin. Les cycles aromatiques ? Des molécules caractérisées par des structures cycliques d’atomes de carbone, présentes naturellement dans le kérosène. « Pour rendre les SAF 100% compatibles, il faut donc ajouter des aromatiques de synthèse biosourcés », glisse l’expert.
Un enjeu qui est également au cœur des essais menés non pas au sol, mais en vol, par Airbus. « Nous avons volé avec 100% de SAF mais aussi avec un mix 84% SAF / 16% aromatiques et 92% SAF / 8% aromatiques », mentionne Emiliano Requena Esteban, ingénieur navigant d’essai chez Airbus, responsable des essais en vol SAF. Le but est d’explorer l’impact des aromatiques. » C’est en grande partie à Toulouse (Haute-Garonne) que l’avionneur européen mène ses tests visant à démocratiser les SAF dans les réservoirs des avions. Avec en ligne de mire deux axes majeurs : la compatibilité des SAF avec les moteurs et les systèmes de distribution, mais aussi la nature des émissions générées.
A Toulouse, Airbus multiplie les campagnes d'essais
Sur le tarmac de l’aéroport de Toulouse-Blagnac, un A350 d’essais se repose – sous la pluie – entre deux campagnes. Dans son ventre : un enchevêtrement de fils et de tuyaux. Seuls deux sièges trônent au beau milieu, pour les besoins des ingénieurs d’essais qui pourront scruter sur leurs écrans les avalanches de chiffres qui apparaissent en cours de vol. « Nous communiquons en permanence avec les pilotes pour nous assurer de la bonne conduite du vol, il s’agit autrement dit de la feuille de route établissant les conditions de vol et les essais à effectuer », s’enthousiasme Emiliano Requena Esteban.
Lydie LECARPENTIER/REA Pour mener à bien ses campagnes d'essais, Airbus utilise notamment un A350 (crédits : Lydie Lecarpentier/REA)
Ces trois dernières années, Airbus a mené au total trois campagnes d’essais en vol pour évaluer les SAF, impliquant - outre Safran - Rolls-Royce et Dassault Aviation. A savoir : Volcan 1, en 2021 avec un A319neo, Volcan 2, en 2023 avec un A321neo, et ECLIF, en 2021 avec un A350. « On teste à différentes vitesses et à différentes altitudes l’accélération, la vitesse de réaction et le rallumage en vol des moteurs, précise Emiliano Requena Esteban. Il est encore trop tôt pour dire si un usage à 100% de SAF nécessitera ou non des modifications techniques au niveau du moteur et du système de distribution de carburant ou s’il faudra ajouter des aromatiques. » Les grands acteurs du secteur réalisent que la compatibilité maximale avec les différents types de SAF s’avère plus complexe que prévu.
Comment Airbus mène-t-il concrètement ces essais ? Les tests liés aux SAF de type HEFA – également fourni par TotalEnergies – sont effectués en France, dans les environs de Toulouse, de Bordeaux (Gironde), d’Aix-en-Provence (Bouches-du-Rhône) ou bien encore de Perpignan (Pyrénées-Orientales). Lors des essais de compatibilité, les tests font intervenir à la fois du kérosène conventionnel et du SAF, afin de les comparer dans les mêmes conditions d’utilisation. « On peut faire fonctionner un moteur ou les deux avec l’une ou l’autre source d’énergie en utilisant les différents réservoirs de l'avion et son système de transfert de carburant », explique Emiliano Requena Esteban.
Lydie LECARPENTIER/REA Airbus mène des essais pour évaluer la compatibilité des SAF ainsi que la nature des émissions générées (crédits : Lydie Lecarpentier/REA)
Pour les essais d’émissions, le protocole diffère quelque peu. Un Falcon « renifleur » du DLR, le centre de recherche allemand en aéronautique, est mis à contribution : il enregistre la nature et les quantités d’émissions que l’avion génère, avec ou du kérosène ou du SAF, mais pas les deux à la fois. « Pour ces essais, on analyse les émissions rejetées par les moteurs mais aussi la génération de traînées de condensations[qui augmentent sans doute l'impact carbone des avions, ndlr], relève Emiliano Requena Esteban. Nous attendons encore d’avoir les résultats des campagnes. » Seule certitude pour l’heure : pour la même quantité de carburant à bord, le SAF est plus efficace que le kérosène en termes de performances moteur. Une bonne nouvelle qui pourrait donner un coup de pouce à son utilisation.
Lydie LECARPENTIER/REA Les résultats des trois campagnes d'essais menées par Airbus attendent encore d'être livrés (crédits : Lydie Lecarpentier/REA)
