Essais du moteur GT50 : progression vers la pleine puissance

Parallèlement à la cartographie détaillée de la lubrification, nous avons affiné le système de combustion et testé la séquence de démarrage automatique prévue pour notre FADEC. Chaque étape nous donne une image plus précise du comportement du moteur avant de le solliciter davantage.

Cartographie du moteur, un point de fonctionnement à la fois

Nous avons réalisé une série de tests complets, vérifiant les fonctions clés et les paramètres critiques sur l'ensemble des points de fonctionnement explorés jusqu'à présent. Plusieurs essais de plusieurs heures ont permis aux systèmes du moteur de s'établir en régime permanent et d'atteindre l'équilibre thermique.

Une grande partie de nos travaux récents s'est concentrée sur les exigences détaillées de lubrification des paliers, des engrenages et d'autres zones critiques. Ces mesures nous permettent d'affiner l'installation de notre propre pompe à huile à l'avant du moteur. Avant d'accroître les sollicitations sur le GT50, nous devons comprendre ce qui se passe dans ses cavités internes et ses systèmes de lubrification, et nous assurer que chaque zone reçoit ce dont elle a besoin.

Il reste quelques essais de lubrification à effectuer pour conclure cette phase, après quoi nous serons en mesure de commencer à pousser le GT50 vers 100 % de sa puissance.

Les résultats sont encourageants. Le fonctionnement est fluide, et les températures du cœur et des cavités correspondent globalement à nos attentes. Nous avons résolu les dernières petites fuites d'huile identifiées lors des essais initiaux, et les joints d'huile internes se comportent de manière fiable. À chaque palier, le compresseur, le diffuseur et les aubes de turbine fonctionnent comme prévu.

Il s'agit désormais de consolider méthodiquement ces bases, plutôt que de brûler les étapes.

Une plage de combustion plus large et plus stable

Parallèlement aux essais du moteur principal, nous avons continué à affiner les aspects air et carburant du système de combustion. Sur notre banc d'essai Rufus 3, nous avons testé différents swirlers et optimisé les schémas de perçage de la chemise de combustion, en utilisant les retours d'expérience du GT50 pour guider ces travaux.

La dernière phase de ces essais a permis d'obtenir une géométrie de swirler optimisée. Notre objectif était d'atteindre une combustion stable sur la plage la plus large possible de rapports air-carburant à chaque point de fonctionnement. Cela permet un allumage avec moins de carburant et des variations de régime fluides sur toute la plage, sans extinction de la flamme due à un mélange trop riche ou trop pauvre.

Nous avons installé sur le moteur un nouveau jeu de swirlers et des injecteurs de carburant de plus grande taille. Les résultats de Rufus 3 se sont directement traduits dans les essais du GT50, avec trois avancées majeures :

• Un rendement de combustion de pratiquement 100 % au bas de la plage de fonctionnement. Dans ces conditions de fonctionnement difficiles, nous convertissons effectivement la totalité du carburant en chaleur.
• La plage de fonctionnement la plus large jamais atteinte sur le GT50 à ce jour. Le système de combustion assure une plage de fonctionnement stable plus étendue.
• Un allumage et un démarrage plus froids, plus faciles et mieux maîtrisés. Cela nous permet d'amener le moteur à son régime stabilisé plus progressivement.

Nos essais récents se sont concentrés sur l'optimisation de cette transition : en utilisant l'apport de carburant le plus faible possible, en maintenant des variations de température douces et en obtenant une accélération régulière. Certains détails restent à affiner, mais le système de combustion se comporte désormais globalement comme nous l'avions prévu.

Injecteurs de carburant avec un rapport de modulation d'environ 25:1

Un petit moteur exige de ses injecteurs de carburant qu'ils répondent à deux contraintes très différentes : un débit faible pour un démarrage à froid, et un débit bien plus élevé lorsqu'il approche de sa puissance maximale. Une bonne atomisation et de bonnes caractéristiques d'émissions sont requises sur l'ensemble de cette plage. Cet objectif est particulièrement difficile à atteindre à la taille du GT50, notamment avec une chambre de combustion annulaire moderne, choisie pour une configuration de moteur compacte.

Au cours de l'année écoulée, nous avons exploré de nombreuses méthodes de fabrication des injecteurs. Le dernier injecteur sur le banc d'essai atteint un rapport de modulation d'environ 25:1 : il peut délivrer un débit de carburant allant d'environ 4 % à 100 % du débit maximum.

Il y parvient à des pressions de carburant modestes. Cela a de l'importance au-delà de l'injecteur lui-même, car cela permet de simplifier la conception de la pompe à carburant et du doseur de carburant.

Sur le banc, nous pouvons démontrer et mesurer la plage de débit de carburant nécessaire, depuis un démarrage à froid jusqu'au débit plus élevé requis pour générer la totalité des 500 chevaux.

Test de la séquence de démarrage prévue pour notre FADEC

Jusqu'à cette étape, nos essais moteur avaient été contrôlés manuellement. Le démarreur-générateur, ainsi que les systèmes de lubrification et de récupération, étaient entièrement instrumentés, mais notre équipe conservait un contrôle manuel afin de pouvoir ajuster chaque paramètre. Le démarrage nécessitait également une coordination manuelle du démarreur, de l'allumage et de l'alimentation en carburant.

Lors de nos essais récents, nous avons mis en œuvre la séquence de démarrage automatisée développée pour le FADEC. Pour la première fois, le GT50 a pour ainsi dire démarré tout seul, sur simple pression d'un bouton.

La séquence a été très bien coordonnée et a produit le démarrage le plus froid enregistré sur le moteur à ce jour. Quelques réglages et travaux sur la tuyauterie d'alimentation en carburant restent à effectuer, et des ajustements supplémentaires seront nécessaires à mesure que nous élargirons la plage de fonctionnement. Il s'agit d'une première étape encourageante dans l'intégration des fonctionnalités préliminaires du FADEC, plutôt que de l'aboutissement du programme de contrôle moteur.

Préparation de la cellule d'essai pour des exigences accrues

À mesure que nous augmentons le régime et la puissance du moteur, l'installation d'essai doit évoluer en conséquence. Plusieurs modifications sont en cours pour préparer le banc d'essai aux fonctionnements à plus haut régime et aux essais de plus longue durée :

• Tuyauterie rigide : les flexibles sur les lignes les plus chaudes, y compris les conduites de récupération, ont été remplacés par des tuyauteries rigides raccordées aux échangeurs de chaleur externes.
• Modifications du système de carburant : des adaptations ont été apportées pour accueillir des injecteurs de plus grande taille et leur système de commande.
• Entrée d'air mesurée : l'ensemble de l'entrée d'air et son instrumentation sont achevés, le montage restant à effectuer.
• Traitement de l'échappement : un système de silencieux d'échappement et un réseau de conduits sont en cours de construction pour acheminer les gaz d'échappement le long du conteneur et les évacuer en toute sécurité par le toit.

Nous prévoyons environ une à deux semaines supplémentaires d'essais dans cette configuration avant de marquer un temps d'arrêt pour intégrer les modifications, préparant ainsi la cellule d'essai aux essais à plus haut régime et d'endurance plus longue à venir.

Pourquoi les heures moteur ne sont pas encore la principale mesure d'avancement

Des centaines de paramètres doivent être vérifiés à chaque point de fonctionnement. Des essais courts et ciblés nous permettent de stabiliser le moteur et de mesurer les températures et pressions des cavités, les niveaux de vibration, ainsi que les températures et pressions d'alimentation et de récupération du lubrifiant.

Un test de cinq minutes peut nécessiter une heure, deux heures ou une demi-journée de configuration, de reconfiguration et d'analyse avant l'essai suivant. Les heures de fonctionnement s'accumulent lentement à ce stade, tandis que notre compréhension du moteur progresse rapidement.

Ce travail nous donne la confiance nécessaire pour augmenter la vitesse et la puissance. Nous mettons en service davantage de systèmes moteur, nous les testons et les calibrons, et nous vérifions que les composants remplissent leurs fonctions prévues dans toutes les conditions qu'ils rencontrent.

Nous prévoyons encore environ deux à quatre semaines de caractérisation des systèmes en vue d'atteindre 100 % de puissance, suivies d'un démontage et d'une inspection avant les essais d'endurance. Lors de cette phase, nous prévoyons de faire fonctionner le moteur au moins 10 heures par jour, de sorte que les heures cumulées devraient augmenter rapidement.

Moteur deux en production, moteur trois prévu

Le premier moteur affichant de si bonnes performances et ne nécessitant aucune révision majeure de conception pour les ensembles rotatifs centraux, la production du moteur deux est déjà en cours dans l'atelier d'usinage. Nous prévoyons que le moteur deux sera prêt vers la fin de l'année ou début janvier, la production du moteur trois devant commencer peu après.

Ces moteurs supplémentaires remplissent deux objectifs. Ils offrent une solution de secours au cas où des essais plus poussés causeraient des dommages, car certaines questions ne peuvent trouver réponse qu'en soumettant le moteur à des contraintes plus élevées. Ils nous permettent également d'accélérer les essais à long terme en séparant les différentes tâches.

Avec deux moteurs à disposition, l'un peut être dédié à l'accumulation d'heures de fonctionnement et à des cycles d'exploitation spécifiques, tandis que l'autre est soumis à des cycles de démarrage et d'arrêt répétés. Cela nous offre une plus grande marge de manœuvre pour tester simultanément l'endurance et les démarrages à répétition.

Une mise à jour sur le HX50

Alors que les essais moteur occupent actuellement le devant de la scène, le développement de la cellule du HX50 progresse tout aussi rapidement.

Dans notre prochaine mise à jour, nous reporterons notre attention sur l'aéronef lui-même, en partageant les avancées détaillées concernant la fabrication des pales de rotor en matériaux composites, les sièges résistants aux chocs, les servo-actionneurs intégrés et les commandes de vol, les essais structurels du train d'atterrissage, ainsi que le déploiement du fuselage de Génération 2 destiné à la production.