Solution Actuelle

Présentation de la RAT

L'éolienne de secours ou Ram Air Turbine (abréviée RAT) est une petite éolienne axiale possédant entre 2 et 7 pales qui est déployée dans l'écoulement lorsqu'une panne survient à bord de l'appareil.

 

 

Elle tire son nom du fait de sa rapidité de déploiement. En effet, au moment de la panne une trappe s'ouvre brusquement libérant le dispositif, donnant l'impression d'un coup de bélier (Ram en anglais). Cette solution est utilisée partout dans le monde, et presque tous les appareils en sont équipés. Certains Boeing utilisent en plus le windmilling des soufflantes (nous y reviendront plus en détail ultérieurement), mais ils sont une exception. Cette solution étend donc son hégémonie sur les avions de ligne, certains avions militaires, les petits avions...

Elle est censée subvenir aux besoins vitaux de l'avion lors des phases de secours, tels que le fonctionnement des instruments de vol, des actionneurs (comme les EHA) des volets et becs, ainsi que des ordinateurs de bord. De plus les avions devenant plus électriques (MEA pour More Electric Aircraft) son efficacité à devoir fournir de manière sure une puissance qui se veut toujours croissante rend son utilisation sensible. En règle générale une RAT produit une puissance comprise entre 10 et 70kW par le biais d'un alternateur ou d'une pompe hydraulique. 

 

Les différentes pannes

Les pannes rencontrées le plus souvent et sur lesquelles nous allons nous concentrer pour proposer une solution alternative sont les pertes partielles et totales des sources d'énergie primaire. Pour un bi-moteur Il s'agira du cas où l'un ou les deux réacteurs arrêtent de fonctionner.

Dans le cas critique où les deux réacteurs viendraient à lâcher, l'appareil effectue un plané d'une durée de 20 minutes (depuis l'altitude de croisière) durant lequel la RAT se retrouve être la principale source d'énergie.

Pour l'éventualité où seulement un des deux moteurs serait défaillant, l'avion peut se détourner de sa route pour rejoindre l'aéroport le plus proche. La durée de cette deuxième phase de secours est variable et dépend de la certification de l'appareil (ETOPS  (Extended-range Twin-engine Operation Performance Standards)). Par exemple l'A330 est certifié ETOPS 180, signifiant qu'il est capable d'effectuer sa manoeuvre de secours en 180 minutes. Autrement dit la RAT doit subvenir aux besoins de l'appareil cette fois pendant 3 heures.

Certains quadrimoteurs comme l'A380 n'ont pas besoin de la certification ETOPS en cas de panne partielle ils peuvent théoriquement manoeuvrer en autant de temps qu'ils veulent.

 

Problèmes rencontrés

Cette solution pose plusieurs problèmes. Tout d'abord elle est relativement lourde, aux alentours de 175 kg ce, malgré le fait qu'elle soit compacte, n'excédant généralement pas 1 m de diamètre pour son hélice, l'A380 faisant exception avec ces 1.6m de diamètre. Elle est donc relativement peu encombrante.

Comme dit précédemment le déploiement lors de la panne consiste en l'ouverture d'une trappe qui la libère pour moissonner l'écoulement. Parfois cette trappe échoue à s'ouvrir ce qui est critique en cas de panne totale privant l'appareil de sa dernière ressource en énergie. Mais même lorsqu'elle ci parvient à s'ouvrir, il faut s'assurer que l'éolienne soit correctement orientée pour qu'elle puisse générer la puissance nécessaire. Ces deux éléments obligent des maintenances coûteuses et fréquentes.

On peut voir sur Youtube des tests de maintenance de RAT, notamment une de bonne qualité sur celle de l'A320 (tapez simplement Airbus A320 test RAT).

En plus de tout cela un problème de dimensionnement se pose. En effet, ces éoliennes sont conçues pour pouvoir produire la puissance maximale nécessaire pendant les phases de stress, notamment à l'atterrissage, au moment où la puissance contenue dans l'écoulement est la plus faible (l'avion vole bien moins vite). Ce qui fait que l'installation est surdimensionnée (trop puissante) pour la plupart des situations.

 

Objectifs de l'étude

L'objectif de cette étude est donc d'explorer différentes pistes d'innovation afin de pouvoir enfin proposer une solution qui puisse être :

                      -Plus légère

                      -Au moins aussi compacte

                      -Plus fiable

Devant la diversité des pannes et des appareils, pour le reste de l'étude nous allons nous concentrer sur deux cas particuliers. Celui d'un bimoteur perdant ces deux réacteurs et donc effectuant un plané (20 minutes) avec des besoins électriques de l'ordre de 70kW . Celui d'un bimoteurs perdant un seul réacteur et étant ETOPS 180 avec les même besoins en puissance.