L'avenir de l'aviation durable

Notre approche de l’aviation durable

Pratt & Whitney façonne l’avenir de l’aviation durable en améliorant les technologies des moteurs et l’efficacité de la consommation du carburant utilisé pour alimenter ses produits. À cette fin, l’entreprise agit sur trois volets :

1. Une propulsion plus efficace grâce à des technologies plus intelligentes

   La turbosoufflante à réducteur (GTF^MC) de Pratt & Whitney représente la plus récente évolution au chapitre de la propulsion. Son architecture révolutionnaire a déjà permis d’améliorer de 16 à 20 % le rendement du carburant des avions monocouloirs et donc de réduire les émissions de carbone. Depuis sa mise en service en 2016, la GTF a permis aux avions d’économiser près de 3,8 milliards de litres (plus de 1 milliard de gallons) de carburant et 10 millions de tonnes d’émissions de carbone.

   Avec le moteur GTF Advantage^MC équipant les avions de la famille A320neo d’Airbus, Pratt & Whitney a encore réussi à améliorer les caractéristiques de durabilité de la GTF originale. La GTF Advantage permettra d’améliorer le rendement du carburant de 1 %, ainsi que la poussée au décollage de 4 % au niveau de la mer et de 8 % dans les aéroports situés en haute altitude. Et nous travaillons sur une panoplie d’autres technologies pour améliorer sans cesse l’efficacité des modèles de GTF de nouvelle génération.

   Dans le cadre d’un projet collaboratif soutenu par l’initiative Clean Aviation de l’Union européenne, Pratt & Whitney met au point un démonstrateur GTF hybride électrique conçu pour optimiser l’efficacité des appareils au cours des différentes phases de vol. Appelé SWITCH (pour Sustainable Water-Injecting Turbofan Comprising Hybrid Electrics), le projet a aussi l’ambition d’accélérer la maturité de la technologie WET (pour Water-Enhanced Turbofan, qui consiste en l’injection de vapeur d’eau en chambre de combustion). Cette dernière, combinée à la propulsion hybride électrique, pourrait permettre d’améliorer de 25 % l’efficacité des futurs aéronefs de courte et de moyenne portée.  Pratt & Whitney travaille en étroite collaboration avec les équipes de Collins Aerospace, d’Airbus, de MTU Aero Engines et de GKN Aerospace pour mener à bien le projet. 

   Parallèlement, Pratt & Whitney accélère le développement de la technologie de propulsion hybride électrique dans le cadre de plusieurs autres programmes de démonstration réalisés en étroite collaboration avec Collins Aerospace, également division de Raytheon Technologies.  En décembre 2022, Pratt & Whitney Canada a réalisé avec succès le premier essai moteur (en anglais seulement) de son démonstrateur de vol régional hybride électrique. Le système de propulsion allie un moteur électrique de 1 mégawatt développé par Collins Aerospace à un moteur à combustion spécialement adapté au fonctionnement hybride électrique. Les essais en vol devraient débuter en 2024 sur un avion Dash 8-100 modifié de De Havilland Canada. Cette technologie de motorisation permettra d’obtenir de meilleures performances au cours des différentes phases de vol (décollage, montée et régime de croisière) tout en réduisant la consommation de carburant et les émissions de CO₂ jusqu’à 30 % par rapport aux avions régionaux à turbopropulseurs les plus modernes.

   « La technologie de propulsion hybride électrique offre un potentiel important d’optimisation des aéronefs dans toute une gamme d’applications, ce qui contribuera ultimement à l’atteinte de l’objectif ambitieux de l’industrie de zéro émission de CO₂ , soutient Jean Thomassin, directeur exécutif, Nouveaux Produits et services, Pratt & Whitney Canada. Notre programme d’essais au sol étant maintenant bien entamé, les essais en vol nous permettront d’accélérer la démonstration de cette technologie de propulsion durable de nouvelle génération, tout en continuant à accroître nos collaborations au sein des écosystèmes canadien et internationaux de l’aérospatiale. »

   L’entreprise étudie également la propulsion hybride électrique appliquée au domaine émergent de la mobilité aérienne avancée, qui a pour objet de favoriser le déplacement des personnes et des marchandises entre des lieux difficilement accessibles par les moyens de transport existants. Le projet STEP-Tech (pour Scalable Turboelectric Powertrain Technology) vise à faire la démonstration du concept de propulsion hybride électrique dans la catégorie des 100 à 500 kW et d’une variété d’applications potentielles, entre autres le décollage et l’atterrissage verticaux électriques à grande vitesse (eVTOL), les applications de systèmes aériens sans pilote (UAS) et les aéronefs à voilure mixte.

2. Soutenir la transition vers des carburants non fossiles plus propres

   Carburants d’aviation durables (SAF)

   Parallèlement au développement de technologies de propulsion plus efficaces, l’augmentation de l’utilisation de carburants d’aviation durables revêt une importance capitale pour atteindre l’objectif de carboneutralité.

   Si tous les moteurs de Pratt & Whitney sont aujourd’hui compatibles avec les mélanges 50-50 de SAF et de kérosène conventionnel, des travaux sont en cours pour s’assurer que les moteurs seront à l’avenir prêts à fonctionner exclusivement aux SAF.

   En mars 2022, Pratt & Whitney a réussi ses essais avec la configuration du moteur GTF Advantage (en anglais seulement) en l’alimentant uniquement en SAF et a effectué de nombreux autres essais du genre en collaboration avec Airbus, ATR et Embraer.

   « Des technologies évoluées devront être intégrées aux moteurs et aux avions si l’on veut parvenir à réduire les besoins en carburants d’aviation, explique Sean Bradshaw, fellow principal, Aviation durable, Pratt & Whitney. De plus, les mélanges de SAF prêts à l’emploi devront atteindre 100 %, ce qui est incontournable pour réduire les émissions de CO₂ de la flotte commerciale actuelle et future d’ici 2050. »

   Hydrogène

   Pratt & Whitney est bien placée pour aider l’industrie à utiliser des carburants sans carbone comme l’hydrogène puisque son expérience dans le développement de turbines à hydrogène remonte aux années 1950.

   Le projet HySIITE (pour Hydrogen Steam Injected, Inter-Cooled Turbine Engine) explore l’utilisation de la combustion d’hydrogène liquide et la récupération de la vapeur d’eau pour atteindre la carboneutralité lors de chaque vol, tout en réduisant les émissions de NOx jusqu’à 80 % et la consommation de carburant jusqu’à 35 % des avions monocouloirs de prochaine génération.

   D’importants investissements industriels dans les infrastructures de production et de stockage des carburants devront être réalisés avant que les avions à hydrogène ne prennent leur envol à grande échelle, mais Pratt & Whitney poursuit le développement de technologies de propulsion à hydrogène innovantes dans le cadre de sa stratégie visant à développer l’aviation durable.

   « Ce qu’il faut retenir, c’est que nous travaillons activement à des approches multiples pour réduire l’empreinte de l’aviation sur l’environnement. Nombre d’entre elles sont nouvelles et encore inconnues de l’aviation, admet M. Webb. Bien qu’il y ait de nombreuses jeunes entreprises qui changent la donne, elles n’ont pas les décennies d’expérience et d’expertise que possède Pratt & Whitney. »

3. La durabilité grâce à une exploitation plus écologique

Pratt & Whitney a également investi dans le développement durable dans ses propres installations, ce que l’on peut aisément constater dans deux nouveaux établissements, l’un à Carlsbad en Californie, et l’autre à Asheville en Caroline du Nord.

L’établissement d’Asheville, qui comprend une fonderie de pointe et une installation de production de profils de turbine, a atteint, voire dépassé les objectifs en matière de gaz à effet de serre, d’eau et de déchets. Plusieurs initiatives de développement durable qui s’inspirent des pratiques exemplaires en matière de gestion des eaux usées, de l’énergie et des gaz à effet de serre sont également en déploiement. 

L’établissement de Carlsbad réduit son empreinte carbone grâce à un récupérateur de chaleur et cherche à produire de l’électricité sur place. L’installation se consacre à la recherche sur les composites à matrice céramique de nouvelle génération – des matériaux qui pourraient révolutionner les composants soumis à la chaleur intense de la partie chaude des moteurs.

Partie intégrante de Raytheon Technologies, Pratt & Whitney se fixe régulièrement des objectifs en matière d’environnement, de santé et de sécurité (ESS), notamment au chapitre de la réduction des émissions de gaz à effet de serre, de l’utilisation de l’eau et des déchets. Pour en savoir plus sur les objectifs 2025 de Raytheon Technologies en matière de développement durable, cliquez ici (en anglais seulement).

« Il n’y a pas de solution miracle pour surmonter les énormes défis du secteur de l’aviation qui doit réduire ses émissions de CO₂, mais nous prenons des mesures sérieuses pour prendre résolument le chemin de la durabilité, affirme M. Webb. Grâce à l’innovation constante et à la collaboration avec des partenaires industriels du monde entier, Pratt & Whitney est déterminée à concrétiser sa vision d’un avenir plus intelligent, plus propre et plus vert pour l’aviation. »