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Projets H2020

publié le , mis à jour le

Projet H2020 Cleansky2 HIVACS - High Voltage Aerospace Cable System

Le Laplace (équipes MDCE et DSF) participe, en collaboration avec Nexans, l’Université de Manchester et l’IRT Saint-Exupéry (porteur), et sous la supervision de Rolls-Royce au projet H2020 HIVACS.

L’objectif de HIVACS est d’explorer et optimiser des systèmes de câbles pour le futur espace aérien en traitant dans un premier temps de besoins pour des véhicules hybrides. Il vise à permettre à l’industrie aéronautique de répondre aux exigences de forte puissance (>MW, tension > 1kV) pour les futurs programmes aéronautiques.

Le kick-off du projet s’est tenu le 26 Avril 2019 à Derby (UK)

Contacts : G. TEYSSEDRE(DR CNRS-LAPLACE), S. DINCULESCU (IR UPS-LAPLACE)

Résumé
Les recherches et développement en cours se concentrent sur les composants d’énergie propulsive pour les avions à propulsion hybride tels que le projet E-Fan X dirigé par Rolls Royce, Airbus et Siemens, ce qui pourrait ouvrir la voie à l’avion tout électrique. Les niveaux de puissance devraient se situer entre 2 et 4 MVA pour les systèmes hybrides et jusqu’à 40 MVA pour les systèmes tout électrique. Ceci implique la transmission d’énergie électrique à travers l’aéronef à des échelles jamais vues auparavant. Ces évolutions ne sont pas possibles sans le développement de systèmes de câblage à forte densité de courant et sécurisés fonctionnant à des niveaux de tension et de courant nettement plus élevés qu’actuellement.

Le projet HIVACS est axé sur le développement de câbles AC supportant des courant et tension très élevés tout en minimisant leur poids et leur section. HIVACS a réuni des partenaires industriels et universitaires pour :

- Construire une suite cohérente de modèles de simulation validés expérimentalement pour permettre l’exploration de concepts et l’optimisation des futurs systèmes de câbles aérospatiaux afin de permettre à l’industrie aéronautique de répondre aux exigences de forte puissance des futurs programmes d’avions,

- Développer un système de câblage en courant alternatif offrant des performances optimales grâce au design de conducteurs et à des configurations d’isolation innovants pour les applications aérospatiales,

- Établir, pour les développements futurs au-delà de HIVACS, une méthodologie de conception de câbles aérospatiaux HVAC validée, étayée par des modèles de simulation et des moyens expérimentaux,

- Fournir des recommandations pour la future normalisation aux comités normatifs concernés et identifier les axes clés pour la poursuite du développement sur la base des résultats du projet et des activités d’examen approfondies.

HIVACS répondra aux besoins du projet E-Fan X et préparera les besoins dans d’autres applications aérospatiales telles que les hélicoptères électriques (par exemple, CityAirbus, Volocopter) ou les futurs avions hybrides ou entièrement électriques.

Ce projet a reçu un financement du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne, au titre de la convention de subvention n ° 831838.

Executive Summary
Current research and development is focusing on propulsive energy components for hybrid propulsion aircraft such as the E-Fan X project led by Rolls Royce, Airbus and Siemens. It is expected that this will open the path to all electrical aircraft. Power levels are predicted to be between 2 and 4MVA for hybrid systems and up to 40MVA for all electrical systems. This will require the transmission of electrical power across the airframe at previously unseen scales. This will not be possible without the development of power dense and safe cabling systems that operate at higher levels of voltage and current.
The project HIVACS is focused on the development of AC cabling supporting very high voltage and current conditions with also the constraint to minimise their weight and cross-section. HIVACS has gathered industrial, academic and research partners to :

- Bring together a coherent suite of experimentally validated simulation models to permit the design exploration and optimisation of future aerospace cable systems to allow the aeronautical industry to meet the high-power design requirements of future aircraft programs,

- Develop an AC cabling system that has optimal performance through the use of innovative conductor design and insulation configurations for aerospace applications,

- Establish for future developments beyond HIVACS, a validated HVAC aerospace cable design methodology supported by simulation models and experimental means,

- Provide recommendations for future standardisation to the relevant standard committees and identify key axis for further development based on the results of the project and extensive review activities.

HIVACS will support the requirements of the E-Fan X project and prepare for the needs of other aerospace applications such as electrical helicopters (e.g. CityAirbus, Volocopter) or future more hybrid or full electric aircraft.

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 831838

HASTECS : vers l’avion plus électrique

#hastecs on Twitter

A l’horizon H2020, le projet HASTECS fait partie de "Clean Sky 2", important programme de recherche aéronautique européen avec pour objectif de réduire de 20% les émissions de CO2 et de bruit générées par l’aviation à l’horizon 2025.

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Le projet HASTECS (Hybrid Aircraft ; Academic reSearch on Thermal and Electrical Components and Systems) a pour but d’identifier les technologies et ruptures les plus prometteuses et de mettre au point les outils qui permettront d’accroitre de manière significative l’efficacité des processus électriques au sein de systèmes de propulsion hybride. L’enjeu à terme est d’obtenir des gains de consommation et de pollution significatifs à l’instar de ce qui se joue actuellement sur les véhicules automobiles électrifiés. Mais ces objectifs ne pourront être remplis si les puissances spécifiques ne sont pas suffisamment élevées : le consortium HASTECS s’est ainsi fixé pour challenge de doubler la puissance spécifique des machines électriques avec refroidissement et de la porter de 5kW/kg pour 2025 à 10kW/kg en 2035, tandis que les électroniques de puissance (refroidissement inclut) évolueraient de 15kW/kg pour 2025 à 25kW/kg en 2035 et ce malgré des contraintes environnementales particulièrement sévères (thermique, décharges partielles,…) : ce gap technique permettrait une réduction de masse de l’ordre de 1.8 tons sur une chaîne onduleur – moteur de 1.5MW, offrant une réduction du carburant consommé de 3.5% sur un vol régional de 300 miles nautiques. Leader du projet HASTECS, le LAPLACE (et ses équipes CS, GENESYS GREM3, GREPHE, MDCE) pour la conversion de puissance, s’est associé au CIRIMAT (batteries haute densité d’énergie) et à l’institut Pprime (thermique des machines électriques et électroniques de puissance) pour mener à bien ses recherches.

Le kick off meeting du 13 Septembre 2016 a marqué le décollage du projet HASTECS pour 5 années ; 6 thèses (dont 5 concernent le LAPLACE) et 2 post doctorats pour un montant global projet voisin de 1.5M€ constituent les moyens alloués pour réussir ces challenges techniques.

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Ce financement a été reçu dans le cadre du programme européen de recherche et d’innovation 2020 sous l’agrément N° 715483

Contact : X. Roboam (DR CNRS-LAPLACE coordinateur HASTECS)


Articles de presse/Media :


CNRS news du 23/09/2016

Air Journal du 30/10/2016

Touléco du 27/09/2016

consoGlobe du 11/12/2016

Aeromorning du 27/12/2016