Atteindre la neutralité carbone d'ici 2050

Depuis la révolution industrielle, les industries se sont principalement appuyées sur l'énergie thermodynamique fournie par l'oxydation de combustibles fossiles. Cette oxydation émet des gaz à effet de serre. Notre société doit s'engager sur la voie d'un développement industriel responsable. L'industrie aéronautique est en pleine transition pour atteindre l'objectif de neutralité carbone d'ici à 2050.

Siemens Digital Industries Software a été choisi pour soutenir le projet Clean Aviation Joint Undertaking, destiné à contribuer au développement de la simulation et des tests pour les technologies aéronautiques durables.

Téléchargez ce livre blanc pour découvrir quelques-uns des défis auxquels l'industrie aéronautique est confrontée et les progrès réalisés.

Concevoir les avions de demain

Les efforts déployés en faveur des avions écologiques progressent de plus en plus. Face aux inquiétudes grandissantes concernant l'impact de l'industrie aéronautique sur le changement climatique, les compagnies aériennes cherchent des alternatives aux combustibles fossiles pour concevoir des avions moins polluants. Les carburants aéronautiques durables dérivés des plantes et l'électrification sont quelques-unes des options envisageables. Une autre alternative est l'hydrogène.

L'hydrogène a une densité énergétique supérieure à celle du gaz naturel et du kérosène et ne rejette que de l'eau après combustion. Cependant, sa production et la conception d'aéronefs fonctionnant à l'hydrogène se heurtent à de nombreux obstacles qui doivent être surmontés pour que ce carburant soit généralisé dans le secteur de l'aviation.

Développement de carburants alternatifs : une transition nécessaire

La transition vers des carburants aéronautiques respectueux de l'environnement est une véritable révolution dans l'industrie. Face à de nouvelles technologies appliquées, comme la propulsion à l'hydrogène liquide, la simulation et les essais doivent saisir, mesurer et exploiter tous les comportements physiques pertinents (combustion, ébullition, régimes d'écoulement, flottabilité, fragilisation des matériaux, etc.). Cela nécessite la connaissance de la physique sous-jacente, la formulation de nouveaux modèles, l'accès à des résultats expérimentaux de qualité et du savoir-faire.

L'accélération du développement exigera des calculs de simulation encore plus efficaces, combinés et importants, ainsi que des capacités d'essai étendues. Par conséquent, un changement tel que la transition vers une aviation durable nécessite des initiatives ambitieuses dans les domaines de la simulation et des tests. Un outil indispensable pour relever ces défis est le jumeau numérique, qui aidera à concevoir les avions à hydrogène et les installations de production nécessaires à leur fonctionnement.

Les carburants ayant la meilleure densité énergétique gravimétrique et volumétrique sont généralement des hydrocarbures sans alternative non carbonée. La neutralité climatique de ces carburants doit être évaluée en tenant compte de leur production et de la compensation du CO2 pour être durable. Des technologies telles que le carburant durable d'aviation (SAF) suivent cette option, en utilisant le bio-sourcing et le recyclage du pétrole pour produire de tels carburants, et en adaptant les turbines à gaz et les systèmes de carburant pour les supporter.

Vers une aviation durable

Développer un transport aérien plus écologique exige de l'innovation et cette innovation est soutenue par la technologie numérique. Mais le développement des technologies de l'hydrogène aéronautique va bien au-delà de l'exploration technologique qui a été menée jusqu'à présent et vise à atteindre un déploiement commercial dans les 20 prochaines années. Il implique des changements majeurs qui ont un impact sur presque tous les domaines de l'ingénierie aéronautique, tels que les structures, les systèmes, la navigabilité, la sécurité, les opérations, les chaînes de valeur, la fabrication, etc., et qui génèrent des défis uniques et nouveaux pour l'ingénierie aéronautique. Il faudra accélérer toutes les méthodes et tous les outils possibles de recherche et développement pour atteindre rapidement la maturité industrielle. Découvrez comment les solutions Simcenter aident à accélérer la transition vers une aviation plus respectueuse de l'environnement.

Nouvelles structures et aérodynamique

Pour atteindre l'objectif de neutralité climatique de 2050, il faut travailler en parallèle sur la recherche et le développement et réduire les délais d'ingénierie. C'est là que les nouvelles technologies numériques, combinées aux nouvelles méthodes et à la puissance de calcul, pourraient apporter des avantages majeurs au développement d'une aviation neutre pour le climat dans le futur.

L'adoption du carburant hydrogène (liquide ou comprimé) et les possibilités d'hybridation n'ont pas seulement un impact sur le système de propulsion, mais aussi sur la structure complète de l'avion. Ces composants sont les suivants :

• Intégration d'avions propulsés à l'hydrogène
• Configurations de fuselage intégré
• Configurations d'ailes sèches
• Nouvelles interactions avec les structures