L’innovation de rupture envisagée par Safran il y a plus de deux ans commence à prendre corps. Le motoriste français a annoncé mi-janvier avoir débuté les premières campagnes d’essais en soufflerie dans le cadre de son programme de démonstrateur technologique CFM Rise, mené en tandem avec l’américain General Electric. Dévoilé en juin 2021, celui-ci vise à développer un moteur moins énergivore dont l’architecture promet de casser le paradigme aérodynamique établi dans le secteur depuis les débuts de l’aviation commerciale. Il pourrait devenir une pièce maîtresse pour les successeurs des Airbus A320neo et des Boeing 737 MAX à l’horizon 2035. Avec à la clé une réduction des émissions de CO2 de l’ordre de 20%.
Son allure dit tout de cette rupture : l’«open fan» consiste en un moteur non caréné, c’est-à-dire dépourvu des nacelles qui enveloppent habituellement les moteurs. Ce qui, à l’instar d’un avion à hélices, laisse la soufflante à l’air libre – permettant de diminuer sa masse et sa traînée. Elle est elle-même constituée de deux rangées de pales, dont l’une est en rotation et l’autre fixe, mais capable de s’ajuster selon les besoins. Le diamètre de l’ensemble devrait atteindre 4 mètres, soit deux fois plus grand que les moteurs actuels des monocouloirs. Une taille qui pourrait in fine multiplier par 5 le taux de dilution (rapport entre les flux d'air chaud et froid), et donc le rendement de l’ensemble, par rapport aux systèmes propulsifs actuels.
R. Alary Safran Les souffleries de l'Onera sont utilisées pour chaque grand programme aéronautique en France. (Crédit: R. Alary / Safran)
Pour mettre au point ce moteur, Safran met à contribution un rouage incontournable de l’industrie aéronautique française, malgré la digitalisation galopante : les souffleries du centre français de recherche aérospatiale (Onera), à Modane (Savoie), dans la vallée de la Maurienne. Pas un moteur, ni un avion tricolore qui ne soit né dans ces imposantes installations capables de produire des flux d’air équivalents à Mach 1 (1 200 km/h) et jusqu’à Mach 10 (vol hypersonique). En ce début d’année, Safran teste un démonstrateur de son moteur du futur à l’échelle 1/5e, dénommé ECOENGInE. Et pour l’heure, l’industriel a mené à bien environ un quart des 400 essais – soit 200 heures – dans le cadre du programme.
L'open fan en lice pour équiper les futurs monocouloirs
Cet open fan a de grandes chances d’être sélectionné par au moins l’un des deux principaux avionneurs. Les turboréacteurs actuels ont atteint leurs limites : les gains de performance sont de plus en plus difficiles à obtenir avec la génération actuelle de moteurs devenus de plus en plus gros. D’où l’idée de renverser la table, sans toutefois partir de zéro. General Electric s’est déjà intéressé dans les années 1980 au moteur non caréné, avec l’expérimental GE 36 qui n’a jamais vu le jour. Idem pour Safran lui-même, qui s’est tourné à la fin des années 2010 vers l’open rotor, muni de deux rangées de pales contrarotatives. Lui aussi a été abandonné malgré des essais au sol menés en 2017.
L’open fan semble, lui, prendre son élan sur des rails solides. Les deux motoristes allient leurs forces au sein de leur société commune à 50/50, CFM International, comme ils ont déjà su le faire par le passé avec succès pour le CFM 56, équipant les A320 et les 737 depuis les années 1980, puis pour son successeur en service depuis la fin des années 2010, le Leap, à bord des A320neo et des 737 MAX. Pour le nouveau moteur, Safran mobilise déjà une équipe de 1 000 ingénieurs, tout comme General Electric. Au-delà de la maquette installée à l’Onera, Safran a produit des premières pièces de forge de grande taille pour le futur démonstrateur. Côté français, l’investissement avoisine le milliard d’euros, dont quelques centaines de millions d’euros d’aides publiques.
Une palette de technologies de pointe
Autre spécificité technique annoncée pour ce futur moteur, au-delà de son architecture : il sera agnostique. En clair, il pourra être alimenté en kérosène, en carburants d’aviation durable (CAD, ou SAF en anglais) ou bien encore en hydrogène. La consommation de CAD pourrait même réduire les émissions de CO2 jusqu’à 80%, assure-t-on chez Safran. Par ailleurs, le motoriste mène en parallèle des travaux visant à développer une hybridation électrique pour ce système propulsif, afin de réduire la consommation de carburant durant certaines phases de vol.
R. Alary Safran La maquette au 1/5ème de l'open fan est testée dans les souffleries de l'Onera. (Crédit: R. Alary Safran)
Safran prévoit de mettre en œuvre toute une palette de technologies de pointe participant à la performance accrue du moteur, des aubes de soufflante en composite, fibres de carbone en passant par des alliages métalliques résistants à très haute température, des composites à matrice céramique (CMC) et une utilisation plus poussée de la fabrication additive pour la production de certaines pièces. Et alors que les moteurs à hélices sont souvent pointés du doigt pour leurs nuisances sonores, l’industriel assure que son système sera conforme aux futures normes, plus restrictives qu’aujourd’hui, grâce notamment aux améliorations aérodynamiques.
Le calendrier prévoit des essais au sol du démonstrateur à taille réel entre 2025 et 2026, puis en vol courant jusqu’en 2027 : le moteur sera monté sur un Airbus A380 modifié pour l’occasion afin d'initier les travaux d’intégration avec le fuselage du futur avion. Ensuite, la balle sera dans le camp des avionneurs, qui diront s’ils optent ou non pour l’open fan pour leurs nouveaux monocouloirs qui devraient être lancés à la fin de la décennie 2020. Plus intéressé pour l'heure par que Boeing, Airbus assure que toutes les options sont ouvertes quant à l’emplacement exact du futur moteur, soit à l’arrière de l’appareil ou sous les ailes.
Autre signe témoignant de la concrétisation de ce qui n’était encore qu’un projet en 2021 : le chantier du bâtiment de 2 500 m² qui accueillera les installations d’essais au sol est déjà bien entamé sur le site du groupe à Villaroche (Seine-et-Marne), où sont assemblés tous les moteurs civils et militaires de Safran. L’investissement atteint plusieurs dizaines de millions d’euros. Au sein de la nombreuse famille des moteurs de Safran, petit à petit, le programme Rise fait son nid.
