Electric Aircraft Technologies Symposium : une équipe de l’Université Concordia remporte le défi de conception lancé aux étudiants et étudiantes

Andrew Jeyaraj est étudiant en génie aux cycles supérieurs à l’Université Concordia et membre de l’équipe qui a remporté le défi de conception lancé aux étudiants et étudiantes lors de l’Electric Aircraft Technologies Symposium

Composée d’étudiants et étudiantes aux cycles supérieurs en génie de l’Université Concordia, notre équipe a récemment remporté le défi de conception de l’édition 2023 de l’Electrified Aircraft Technologies Symposium organisé par l’American Institute of Aeronautics and Astronautics en collaboration avec l’Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Le défi consistait à trouver comment réduire les émissions de dioxyde de carbone et les émissions sonores en dotant un aéronef existant d’un système de propulsion hybride électrique. Nous avons proposé un concept novateur : installer des panneaux solaires sur certains éléments de l’aéronef pour générer de l’énergie additionnelle, s’ajoutant à celle des moteurs.

Nous avons nommé ce concept SOAPHiA, acronyme issu de l’anglais SOlar Auxiliary Power Hybrid-Electric Aircraft (aéronef hybride électrique à alimentation solaire auxiliaire). Des aéronefs fondés sur ce concept novateur, qui mise sur les progrès prévus en matière de panneaux solaires et de batteries, devraient entrer en service d’ici 2035.

Nous avons étudié les avantages de l’alimentation électrique des systèmes de commandes de vol, de climatisation et de dégivrage des aéronefs, en plus d’en évaluer l’incidence sur la consommation de carburant et sur les émissions de dioxyde de carbone.

Mis à part moi-même, notre équipe se compose de Gala Licheva, Vijesh Mohan, Parush Bamrah, Mohammed Mir, Hasti Jahanara et Nikta Tabesh. Nous étudions tous en génie aux cycles supérieurs à Concordia et sommes rattachés au Laboratoire des systèmes aéronautiques dirigé par Susan Liscouët-Hanke.

Gala Licheva, B. Ing. 2022, a assuré la direction du projet. Dans le cadre de ses études de maîtrise, elle développe des modèles de piles à combustible à hydrogène destinées aux systèmes de propulsion des aéronefs de demain.

« La combinaison de l’hybridation, de l’électrification et du recours à l’énergie solaire est prometteuse en ce qui concerne les petits aéronefs. »

Qu’est-ce qui a poussé l’équipe à participer au défi?

Gala Licheva : L’Electrified Aircraft Technologies Symposium est un vecteur de premier ordre pour la diffusion des travaux de recherche axés sur l’électrification des aéronefs. Il regroupe des acteurs de l’aérospatiale du monde entier, issus tant du milieu universitaire que de l’industrie.

Le défi lancé par les organisateurs était lié aux travaux que nous menons au sein du laboratoire des systèmes aéronautiques. Ça nous a donné envie de mettre à profit les outils mis au point au laboratoire. Notre superviseure nous a aussi encouragés à participer au défi en équipe pour renforcer la collaboration entre nous et donner à d’autres étudiants et étudiantes l’envie de se joindre au laboratoire.

Quels sont les principaux défis que l’équipe a dû relever dans le cadre de ce projet?

GL : Nous avons notamment dû parvenir à mieux échanger entre nous. Dans une équipe composée de spécialistes issus de diverses disciplines, il n’est pas facile d’exploiter l’expertise de chacun au profit de l’objectif commun. Il fallait que nous parvenions à exploiter le travail d’analyse, l’expertise et les outils de chaque membre de l’équipe au profit de la conception de l’aéronef.

Nous avons réussi à le faire en nous réunissant une fois par semaine pour nous attaquer aux problèmes techniques rencontrés, les résoudre et veiller à ce que tous soient sur la même longueur d’onde. Nous avons aussi mis au point à partir de rien divers outils d’analyse, notamment des coûts, ce qui a pris un certain temps, ainsi qu’un outil de mesure des émissions sonores et de dioxyde de carbone. 

Quelle a été la découverte la plus prometteuse réalisée dans le cadre du projet?

GL : Les premiers résultats indiquent que l’hybridation du système de propulsion et le recours à l’énergie solaire à titre d’énergie complémentaire peuvent réduire d’un facteur allant jusqu’à 20 % les émissions de dioxyde de carbone de l’aéronef de référence, le Dornier 228. Les technologies de demain en matière de batteries et de cellules solaires permettront de réaliser cet exploit. C’est très prometteur. Nous pouvons déjà réfléchir à divers scénarios d’exploitation des avions de transport régional en tentant de cerner les cas où le recours à l’énergie solaire serait bénéfique.

Nous pouvons de plus commencer à déterminer les technologies en matière de batteries et de cellules solaires à mettre au point pour réduire les émissions des avions de transport régional.

En quoi ce projet et d’autres du même type peuvent-ils révolutionner l’aviation?

GL : Le concept SOAPHiA est la preuve que les stratégies novatrices visant à combiner, par exemple, l’hybridation, l’électrification et le recours à l’énergie solaire dans une optique de synergie sont prometteuses en ce qui concerne les petits aéronefs.

Les méthodes employées pour élaborer le concept SOAPHiA et pour exploiter les analyses pluridisciplinaires axées notamment sur l’énergie solaire, les systèmes et la sécurité pourront servir à élaborer d’autres concepts d’aéronefs qui ouvriront la voie à une aviation compatible avec le développement durable.

Quels sont vos projets et ceux de votre équipe?

GL : L’équipe va maintenant s’employer à améliorer le concept SOAPHiA et se pencher sur divers détails, comme l’exploitation des aéronefs. Il s’agit d’adapter le concept à d’autres catégories d’aéronefs, ainsi que d’étoffer le cadre d’analyse multidisciplinaire que nous avons utilisé pour le concevoir et l’analyser.

Pratt & Whitney, qui a commandité le défi, souhaite discuter d’un éventuel projet avec nous.

Comment les étudiants et étudiantes de Concordia qui le souhaitent peuvent-ils participer à l’élaboration de tels concepts?

GL : Depuis que je suis à Concordia, j’ai toujours été encouragée à me joindre à des équipes de conception participant à des concours. L’adhésion au Club spatial de Concordia et à Concordia SAE Aero est un bon moyen de prendre part à des projets de conception multidisciplinaires. Personnellement, je me suis jointe à la division Fuséologie du Club spatial de Concordia. Je travaille sur le système de récupération de sa fusée à propulsion liquide.

Les étudiants et étudiantes de Concordia qui veulent élaborer de tels types de concepts pluridisciplinaires pour les aéronefs peuvent également communiquer avec Susan Liscouët-Hanke ou consulter le site du laboratoire.

Apprenez-en davantage sur le Département de génie mécanique, industriel et aérospatial de Concordia.