Moteur électrique Fraunhofer IISB : 1000 chevaux pour 94 kg dans le programme Clean Aviation

Performances du moteur électrique Fraunhofer IISB

Un développement Fraunhofer IISB dans Clean Aviation visant l’aviation et des systèmes hybrides à piles à combustible à hydrogène

L’Institut Fraunhofer pour les systèmes intégrés et les technologies de composants (Fraunhofer IISB) a mis au point un nouveau moteur électrique capable de délivrer 1000 chevaux pour une masse de seulement 94 kg, dans un volume comparable à celui d’une bouteille de gaz de 12,5 kg. Avec une densité de puissance de 8 kW par kilogramme, il se situe nettement au-dessus des valeurs habituelles des moteurs pour véhicules électriques (2–4 kW/kg) et dépasse aussi les meilleurs moteurs aéronautiques actuels (5–6 kW/kg).

Conception électromagnétique et refroidissement

Pour atteindre ces performances, l’équipe s’appuie sur une architecture originale comportant quatre enroulements triphasés de type hairpin : au lieu d’un fil rond souple, les conducteurs sont réalisés sous forme de barres (ou jeux de barres) en cuivre rigides, pliées en U, à la manière d’une « épingle ». Cette approche permet d’intégrer davantage de cuivre dans un même volume, ce qui augmente le courant admissible et la puissance, tout en améliorant à la fois le refroidissement et la tenue mécanique.

Le moteur utilise en outre un refroidissement direct par pulvérisation d’huile, destiné à extraire efficacement la chaleur. Grâce à cette évacuation thermique, la machine peut fonctionner à des niveaux de puissance plus élevés sans surchauffe. Sa compacité renforce son intérêt pour l’aviation, où masse et encombrement sont des contraintes déterminantes.

À titre de comparaison, la Tesla Model S Plaid s’appuie sur trois moteurs pour atteindre environ 1020 chevaux, alors que ce moteur vise presque la même puissance à lui seul.

Autre élément clé : l’emploi d’un acier NO15 d’une épaisseur de seulement 0,15 mm, soit environ deux fois plus fin que celui utilisé dans la plupart des moteurs électriques. Cette faible épaisseur limite les courants de Foucault, réduit l’échauffement et améliore le rendement, en particulier à grande vitesse. Le nouveau moteur est conçu pour fonctionner autour de 21 000 tr/min.

Architecture modulaire et fiabilité pour l’aviation

La machine est organisée en quatre sections indépendantes, chacune disposant de son propre enroulement, de son onduleur et de son système de commande. Cette redondance vise une fiabilité élevée : si une section tombe en panne, les autres continuent de fonctionner, un point particulièrement critique dans le domaine aéronautique.

Projet AMBER, Clean Aviation et objectifs CO₂

Le développement s’inscrit dans le projet AMBER, au sein du programme de l’Union européenne Clean Aviation, orienté vers la création de systèmes hybrides électriques reposant sur des piles à combustible à hydrogène pour des avions régionaux. L’objectif affiché est de réduire les émissions de dioxyde de carbone de l’aviation d’au moins 30% par rapport aux niveaux de 2020.

Le projet réunit aussi Avio Aero, avec le turbopropulseur Catalyst, ainsi que GE Aerospace. Dans ce cadre, Fraunhofer IISB indique avoir réalisé le moteur de bout en bout, depuis le concept jusqu’à la validation, en conformité avec les standards aéronautiques.

Passage du prototype à l’équipement certifié

Même si un moteur de 94 kg capable de 1000 chevaux est remarquable, la transition entre un prototype de laboratoire et un équipement aéronautique certifié reste un processus complexe. Par ailleurs, la question demeure ouverte quant à la capacité des piles à combustible à hydrogène à assurer une exploitation fiable sur des liaisons régionales.

Dans une industrie où les progrès se comptent en décennies, ce moteur constitue néanmoins une avancée d’ingénierie majeure.