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Un moteur M88 (Rafale) au banc T0
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01 juin 2021

À DGA EP, LES MOTEURS DU SCAF PRENDRONT DE L'ALTITUDE

Avec le programme SCAF et les nouveaux enjeux d’avion décarboné, DGA Essais propulseurs se prépare à une transformation majeure, dont transition énergétique et environnementale, transition numérique et coopération constituent les fils conducteurs.


DGA Essais propulseurs (DGA EP), un centre unique en Europe

« Caché » au nord du plateau de Saclay, DGA EP, accueille sans trop faire de bruit (en fait si, un peu quand même) les essais de moteurs d’avions, hélicoptères et missiles aérobies. Depuis 75 ans, le centre est une référence au niveau mondial pour les essais en altitude simulée, les essais de chambres de combustion et les investigations suite à des incidents aériens. Le visiteur est souvent surpris de découvrir de telles installations (une véritable usine à gaz), mises en place pour reproduire les conditions de vol rencontrées par les moteurs (turboréacteurs, turbopropulseurs d’avions et de drones, turbomoteurs d’hélicoptères et turboréacteurs de missiles). En reproduisant à l’infini les mêmes conditions de vol, en simulant au même endroit les conditions extrêmes (temps chaud, temps froid, givrage, etc…), en multipliant les points de mesures, les essais réalisés à DGA EP permettent de valider les exigences de sécurité nécessaires aux autorisations de vol et les performances, tout en réduisant les coûts et les risques liés à la mise en vol. Des phases de développement au suivi en service, les activités de DGA EP couvrent toute la durée de vie des moteurs, civils et militaires. Si les essais en altitude simulée constituent le cœur de son activité, DGA EP s’intéresse également aux essais d’endurance et aux investigations lorsque des incidents aériens mettent en cause le système propulsif au sens large (moteur, hélices, boîtes de transmission de puissance, pompes carburant).


DGA EP est unique en Europe pour de nombreuses raisons : d’abord le large spectre d’activités réalisées, ensuite le nombre, la taille et la performance des caissons d’altitude, et surtout la variété des métiers support aux essais. Des bureaux d’études mécaniques et électriques aux ateliers de fabrication, des laboratoires de mesures (dont certains sont accrédités par le COFRAC) au contrôle commandes, en passant par les systèmes d’acquisition développés maison, la palette des métiers support aux essais est vaste et permet à DGA EP de s’adapter en permanence aux besoins d’essais. Or de nouveaux besoins émergent.

Les nouveaux défis de la propulsion aéronautique : du programme SCAF aux énergies décarbonées

D’un côté, le projet de système de combat aérien du futur prévoit le développement d’un nouveau turboréacteur militaire. Il n’y en a pas eu depuis une trentaine d’années. De l’autre, le plan de relance de l’aéronautique consacre une large place aux technologies réduisant l’empreinte carbone, dont la propulsion à hydrogène présente la rupture la plus emblématique. Ce tournant pose des défis nouveaux pour les essais.
Les performances du moteur du NGF (New generation fighter) en termes de poussée, et les innovations technologiques, comme la prise en compte de carburants durables, l’innovation dans les matériaux chauds permettant un fonctionnement à des températures très élevées, etc., vont conduire à revoir les méthodes d’essais et les critères d’évaluation ainsi que les capacités des installations d’essais. D’autant que le cadre normatif a changé : à l’époque du développement du Rafale, le processus navigabilité n’existait pas comme on le connaît aujourd’hui. Quant aux moteurs à hydrogène, tout est à construire.

A DGA EP, le changement se prépare maintenant

Même si les premières briques du programme SCAF pourront être testées sur les installations actuelles, la modernisation des moyens est indispensable non seulement pour caractériser le comportement d’un nouveau moteur dans son domaine de fonctionnement, mais aussi pour réduire les coûts d’exploitation d’installations vieillissantes. S’il ne faut pas compter tout de suite sur la simulation pour remplacer les essais, car les phénomènes physiques sont trop complexes à modéliser, il est tout de même possible de préparer un jumeau numérique des bancs d’essais permettant de former le personnel et préparer les gammes d’essais ou de réfléchir à une plus grande automatisation des moyens qui rendra le pilotage des transitoires moteur et les transitoires de conditions de vol, plus réalistes. Avec de nouveaux moyens, la capacité de modéliser les essais et donc de les optimiser sera accrue. De même, les opérations de maintenance des installations, qui représentent une grande part de l’activité du centre, pourront être significativement allégées grâce à une conception optimisée et de nouveaux équipements (drones, robots) permettant l’accès aux zones les moins accessibles.
Et puisque le secteur aéronautique investit dans la réduction de l’empreinte carbone, la modernisation des installations inclut un volet transition énergétique et environnementale. Le but est d’une part de poursuivre la réduction de la consommation électrique, qui a déjà diminué de près de 20% en 10 ans mais représente quand même l’équivalent d’une ville de taille moyenne. Autant dire que la récupération de l’énergie fatale constitue une piste prometteuse. D’autre part, le centre travaille sur l’amélioration de la filtration des émissions (échappements) et rejets d’eau notamment, afin d’anticiper les éventuelles évolutions de la réglementation.

Un moteur M88 au banc R3, caisson d'altitude simulée

La coopération, un défi

Le défi que représente la modernisation de DGA EP est d’autant plus important que le calendrier du projet SCAF est ambitieux et que le tissu industriel capable de réaliser de telles installations, dans un environnement réglementaire sensiblement étoffé, s’est significativement réduit. Last but not least, le moteur est développé en coopération. Ce n’est pas la première fois, le centre ayant réalisé les essais en caisson d’altitude du TP400 (moteur de l’A400M). Cette fois, se posera la question du partage des essais d’altitude simulée, en cohérence avec la responsabilité de chacun des industriels sur le moteur. Et autant DGA EP possède des compétences sur une grande partie du spectre des essais de développement, autant l’Allemagne a significativement investi au cours des dernières années sur les bancs de combustion et les caissons d’altitude. En conséquence, le partage des essais devra à la fois tenir compte des capacités de chaque coopérant mais aussi préserver les domaines jugés stratégiques, notamment lorsqu’il s’agit de garantir à l’Etat son indépendance d’expertise sur toute la durée du cycle des moteurs (en particulier pour le programme Rafale) ou qu’il faut préserver les capacités de développement de Safran. C’est pourquoi, ces décisions structurantes sont préparées avec l’ensemble des acteurs concernés, Safran bien sûr, mais aussi l’ONERA avec qui DGA EP prévoit de resserrer les liens. Une condition essentielle pour bâtir une équipe de France cohérente et efficace dans le jeu délicat de la coopération sur le développement du moteur du SCAF.

DGA Essais propulseurs en chiffres

  • 330 personnes, dont 1/3 d’ingénieurs
  • CA de 25 M€ dont la moitié en prestations payantes
  • 8 bancs d’essais, dont 5 bancs d’essais en altitude simulée
  • 9 laboratoires dont certains accrédités COFRAC
  • 7 kilomètres de tuyaux (les collecteurs), jusqu’à 3 mètres de diamètre
  • 100 MW de puissance électrique
  • Avec des débits d’air conditionné atteignant 150 kg par seconde, les caissons d’altitude peuvent simuler l’altitude jusqu’à 20 kilomètres et la vitesse jusqu’à Mach 2

 


Marie-José Martinez, ex-directrice de DGA EP


Marie-José Martinez a été directrice de DGA Essais propulseurs de septembre 2018 à avril 2021. Elle a notamment été responsable d’essais guerre électronique à DGA Essais en Vol, chargée de la coopération avec l’Espagne et le Benelux, puis chef de cabinet du délégué général pour l’armement, avant de diriger le programme A400M entre 2009 et 2013. Au 1er mai 2021, elle a pris la direction de la division des souffleries de l’ONERA.

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