Un meilleur système de ventilation pour les cabines d’avion
Alors qu’on cherche à améliorer la sécurité et l’efficacité énergétique des avions, certaines attentions se tournent vers les cabines. «Les avions modernes utilisent la ventilation mixte (MV) pour fournir un mélange d’air extérieur et d’air recyclé filtré à travers un filtre à air à particules à haute efficacité vers la cabine», explique Daniel Schmeling, chef de l’équipe ventilation et climatisation des véhicules au Centre aérospatial allemand (DLR) à Göttingen. «Cependant, en raison de facteurs comme des densités d’assise plus élevées, l’utilisation d’équipements électroniques personnels et les attentes croissantes en matière de confort, les systèmes MV standards ont atteint leurs limites d’efficacité.» Selon Daniel Schmeling, concevoir de nouveaux systèmes de ventilation nécessite de nombreux ajustements de la cabine de l’avion. «Les concepts de ventilation alternatifs qui offrent une meilleure évacuation de la chaleur et une efficacité de ventilation locale exigent d’abord de reconsidérer le rapport entre l’air extérieur et l’air recyclé dans la cabine de l’avion», explique-t-il. C’est là qu’intervient le projet ADVENT (Advanced ventilation techniques for modern long-range passenger aircraft to promote future energy management systems), financé par l’UE. Dans le cadre de l’initiative Clean Sky de l’UE, le projet évalue de nouveaux concepts de ventilation innovants pour les cabines des avions long-courriers. «Ces concepts sont évalués en termes de confort thermique des passagers, d’efficacité énergétique et de qualité de l’air local», ajoute Daniel Schmeling, le coordinateur du projet. «De plus, de nouvelles architectures de ventilation avec des flux d’air améliorés pourraient permettre des processus de fabrication industriels améliorés basés sur la modularisation.»
Une approche en deux volets
Pour évaluer les concepts de ventilation proposés, le projet a adopté une approche à deux volets. Tout d’abord, une évaluation a été menée en utilisant la dynamique des fluides numérique dans une géométrie simplifiée. Ensuite, des expériences ont été menées dans une maquette de cabine de long-courrier à la pointe de la technologie, avec des mannequins de passagers thermiquement améliorés. «Le projet ADVENT a conçu et construit cette maquette de A à Z», remarque Daniel Schmeling. «Offrant des conditions aux limites thermiques réalistes, elle s’est avérée être un outil indispensable pour étudier les températures statiques et dynamiques de toutes les surfaces de la cabine pendant toutes les phases d’un vol.» Les premiers tests dans la maquette d’un système de ventilation à micro-jets au plafond ont déjà prouvé qu’il était opérationnel. Sur cette base, les chercheurs ont non seulement confirmé les avantages numériquement prévus de ce concept par rapport aux systèmes MV standards, mais ils ont également souligné les défis que représente la mise en œuvre d’un tel système.
Une maquette incroyable
Malgré quelques retards dus à la pandémie de COVID-19, le projet a réussi à étudier numériquement plusieurs concepts de ventilation présélectionnés – l’un d’entre eux ayant déjà déposé un brevet. Cependant, selon Daniel Schmeling, le principal résultat du projet reste la maquette. «Il suffit de regarder à l’intérieur de cette maquette avec ses 100 mannequins thermiques et la grande section transversale de la cabine», dit-il. «Grâce à son utilisation des dernières techniques de mesure optiques et par capteurs, cette nouvelle installation de recherche a la capacité éprouvée d’analyser dynamiquement les capacités des futurs concepts de ventilation.» Une fois le projet terminé, la nouvelle maquette sera mise à la disposition du secteur européen de la recherche aérospatiale. Le projet doit maintenant se poursuivre jusqu’en 2022, les chercheurs prévoient d’étudier des concepts de ventilation supplémentaires, notamment des systèmes intégrés à la couronne et au sol. «Le résultat net de notre travail sera une nouvelle génération de concepts et d’outils de ventilation de cabine qui seront des bouffées d’air frais pour les concepteurs d’avions et les passagers», conclut Daniel Schmeling.
Mots‑clés
ADVENT, avion, cabines d’avion, système de ventilation, ventilation mixte, Clean Sky, aérospatiale
