Volta : l’hélicoptère 100% électrique

Publié le 16 décembre 2015
Hélicoptère Volta dans la cour d'honneur de l'ENAC
L'ENAC est partenaire du projet VOLTA, le premier hélicoptère tout électrique conventionnel développé par la société Aquinea. L'appareil prendra prochainement son envol depuis le centre ENAC de Muret. Il s’agira du premier hélicoptère de ce type à effectuer un vol piloté. Aquinea a travaillé en étroite collaboration avec des entreprises essentiellement issues de la région toulousaine, et avec l’ENAC pour la réalisation de l’avionique ainsi que pour l’organisation des essais de vol. Retour sur cette collaboration fructueuse.

VOLTA, c’est quoi ?

Dans les années 1990, Philippe Antoine, concepteur de VOLTA, initie le projet du Microcopter au sein de son l’école d’ingénieur, avec le soutien de l’entreprise SIMB. Il s’agit d’un hélicoptère à moteur thermique conçu pour apporter quelques innovations aux hélicoptères de loisir. Après un premier vol en 2004, le Microcopter est mis en stand-by à cause d’une motorisation deux temps trop instable.

En 2010, le constructeur allemand Sikorsky annonce l’arrêt du programme de l’électrification du S300, un modèle à pistons, lancé deux ans plus tôt. Philippe Antoine, constatant qu’il disposait d’un hélicoptère pouvant faire office d’appareil expérimental, décide de procéder à quelques études d’intégration des systèmes, à un bilan de masse approximatif et à un calcul grossier de performances. Il constate alors qu’il est possible d’électrifier son hélicoptère conventionnel et de lui permettre de voler suffisamment longtemps pour susciter l’intérêt et envisager des développements ultérieurs.

Le projet VOLTA était né.

VOLTA Cour d'honneur

Focus sur les économies d’émissions de VOLTA

Considérant une endurance moyenne de 25 min, chaque vol électrique de VOLTA permet d’éviter le rejet de 13kg de CO² et 24g de NOx.

Sur une durée de vie escomptée de 350 heures, la batterie de VOLTA permet d’éviter le rejet de plus de 11 tonnes de CO², de 22kg de NOx et la consommation de 17000 litres de carburant. Cela équivaut à une économie de près de 30 tonnes de CO2 pour 1 000h de vol.

Demain, VOLTA 2 : l’hélicoptère école et loisir tout électrique

VOLTA 2Ses principales caractéristiques :- Autonomie : 55 minutes croisière ; 45 minutes stationnaire
- Appareil biplace
- Doubles commandes
- Batteries amovibles Li-S
- Trimoteur, redondance totale
-  Capacité d’autorotation renforcée
- Rotor anti-couple électrique
- Moyeux lamifiés sans entretien
- Structure composite

 

 

Questions à Philippe Antoine, concepteur de VOLTA

Comment l’aventure VOLTA a-t-elle commencée ?

Lorsque j’ai initié le projet Microcopter avec l’ESSTIN dans les années 90, j’ai compris combien l’hélicoptère est un objet « magnétique » : des dizaines d’élèves-ingénieurs ont travaillé pendant 10 ans sur les stations Catia mises à disposition par l’école. Ils ont fait preuve d’un enthousiasme extraordinaire.

Il convient de préciser que ni moi, ni aucun des étudiant et professeurs n’avions la moindre expérience de la conception d’un aéronef. A l’évidence, toute autre école à vocation aéronautique nous aurait pris pour des poètes. Nous avons évidemment fait un nombre incalculable d’erreurs mais au final, année après année, le concept mûrissait. La construction du prototype a pris 3 ans.

C’est ce même enthousiasme qui porte le projet VOLTA : avec quelques associés passionnés par l’aéronautique, nous avons ainsi créé une société commerciale, AQUINEA, dont les profits alimenteraient le projet depuis l’origine.

En quoi Volta se démarque-t-il des autres projets d’hélicoptère tout électrique?

Tout d’abord, l’autonomie. Les deux hélicoptères électriques ayant déjà volé ont démontré une endurance maximale de 2 min et 10 s. VOLTA est conçu pour un vol stationnaire de 20min et une endurance en croisière de 25 min à 30 min. VOLTA est un hélicoptère « conventionnel », c’est-à dire qu’il est équipé d’un rotor principal et d’un rotor anti-couple comme la plupart des appareils en service.

Il s’agit de la première conversion d’un hélicoptère existant à la propulsion électrique. Il intègre une classe aéronautique existante (CNRA), il est immatriculé, et une qualification de pilote privé classique permet de le piloter. Les commandes de vol sont mécaniques et sont implantées de façon standard dans le poste de pilotage.

Il est également manoeuvrant : il dispose de commandes de vol qui autorisent des évolutions similaires à celles d’un hélicoptère « classique » à moteur à pistons. VOLTA sera capable d’effectuer un vol en autorotation en cas de perte de puissance. Beaucoup d’autres innovations sont également intégrées : monitoring en temps réel de tous les paramètres vitaux, détecteur d’isolement, refroidissement régulé de la batterie, batterie amovible…

Comment le projet est-il financé ?

VOLTA est entièrement autofinancé. C’était un pari risqué mais la passion et l’engagement ont fait le reste. L’autofinancement n’était ni la voie la plus rapide ni la plus facile. Dans le contexte du démarrage du projet, aucun hélicoptère électrique n’avait encore volé et il fallait donc être discret, d’autant que le résultat était loin d’être garanti. Je souhaitais également pouvoir mener ce développement le plus loin possible en toute indépendance. Il va sans dire que ce projet requiert de multiples compétences que je n’ai pas : j’ai trouvé au fil du projet des partenaires techniques de grande valeur sans lesquels VOLTA n’aurait pas abouti.

Quels sont les objectifs de VOLTA ?

La finalité de ce projet est le développement d’un hélicoptère électrique biplace dédié à la formation initiale des pilotes, vu comme une réponse économique, silencieuse et écologique aux hélicoptères traditionnels pour les premières heures d’instruction.

Ce développement suppose de réunir un large spectre de compétences. Sitôt que les avantages de la formule auront été démontrés par les premiers vols, nous nous emploierons à rechercher des partenaires autour d’un projet VOLTA 2 qui portera une véritable ambition industrielle et des moyens financiers que nous nous emploierons à rechercher sitôt que les avantages de la formule auront démontrés par les premiers vols.

Mais dans l’immédiat, nous souhaitons démontrer les résultats attendus en termes d’endurance, de qualités de vol, de sécurité et de performances. Une fois éprouvé, le prototype sera utilisé comme banc d’essai pour appliquer des solutions résolument nouvelles comme le rotor anti-couple électrique.

IHM VOLTA

Questions à Stéphane Conversy,enseignant-chercheur à l’ENAC

Quel est le rôle de l’ENAC dans le développement de VOLTA ?

Le Laboratoire d’Informatique Interactive de l’ENAC (LII) a développé les Interfaces Hommes-Machines (IHM) avioniques de VOLTA, c’est-à-dire toute la partie informatique qui permet d’interagir avec l’hélicoptère dans le cockpit. Cette avionique offre au pilote des représentations des paramètres de l’hélicoptère: vitesse rotor, charge totale des batteries, températures de cellules de batterie individuelles...

L’ENAC a également un rôle d’expert et de facilitateur dans les démarches expérimentales et de certification de l’appareil. De plus, VOLTA a pu bénéficier du soutien logistique de l’ENAC avec la mise à disposition de locaux pour travailler sur le projet et la collaboration de notre Centre de Muret pour effectuer les premiers tests en vol.

Comment s’est déroulée la conception des Interfaces Homme-Machine de VOLTA ?

Le LII a deux axes de recherche : « ingénierie des systèmes interactifs », qui étudie les bases théoriques de la spécification et la réalisation de systèmes informatiques interactifs, et « systèmes hommemachine aéronautiques », qui étudie le fonctionnement du couple homme-machine et invente des IHMs innovantes.

Pour le LII, ce projet s’inscrit donc plutôt dans l’axe « ingénierie ». En effet, c’est à partir des spécificationsfournies par AQUINE A que nous avons programmé l’interface et produit un environnement logiciel pour la faire fonctionner sur la plateforme embarquée. Pour ce faire, nous avons utilisé la technologie « djnn ». Il s’agit d’un outil de programmation développé, sur la base des recherches théoriques menées au LII, pour la spécification, la réalisation et la validation d’applications interactives. « djnn » est utilisé par exemple pour créer des postes de pilotage de drone, des outils de contrôle aérien ou des prototypes de cockpit d’avion.

« djnn » était donc particulièrement adapté pour la conception logicielle et la programmation de l’avionique de Volta. Nous comptons d’ailleurs utiliser cette avionique comme support de recherche pour la suite de nos travaux sur « djnn ». Par ailleurs, l’ENAC a proposé des ajouts pour certaines fonctionnalités, comme l’affichage des erreurs. Le développement et les besoins ont été affinés au fil du projet entre les partenaires.

Comment s’est produit la rencontre entre VOLTA et l’ENAC ?

C’est Jean-Pierre Celton, enseignant et expert hélicoptère à l’ENAC, qui a nous a mis en relation durant la journée « Hélicoptère » que nous avions organisée en 2015. Aquinea nous a fait part de la nécessité de réaliser l’IHM de VOLTA en moins d’un mois, afin de devenir le premier appareil à voilure tournante piloté capable de voler pendant plus de 20 mn. Le LII a donc décidé de réaliser l’interface.

Un premier bilan de cette expérience ?

C’est définitivement une belle collaboration : elle nous a permis à la fois d’évoluer en mettant en oeuvre des technologies directement dans le cockpit d’un nouvel aéronef. Grâce à « djnn », nous avons pu travailler en séparant le graphisme et la programmation durant le développement du projet : notre designer graphique a travaillé sur le rendu final, pendant que d’autres travaillaient sur la programmation des interfaces.

Mais c’est aussi à titre personnel que le challenge était passionnant : contribuer au développement du premier hélicoptère tout électrique piloté et travailler, littéralement, au fond d’un garage [ndlr : celui de l’ENAC Toulouse] a été une expérience particulièrement motivante !

A propos d'AQUINEA

La société Aquinea est une TPE composée de 2 passionnés d’hélicoptère qui ont relevé le pari fou de convertir un appareil conventionnel en appareil électrique. Après trois années de développement entièrement autofinancé, Volta est prêt à effectuer son premier vol, avec une autonomie de 20 minutes minimum. L’objectif annoncé est tout d’abord de réaliser le premier vol manoeuvrant d’un hélicoptère électrique piloté et d’évaluer les avantages du concept en termes de sécurité, d’autonomie, de performances et de qualités de vol par des essais en conditions réelles. Plus loin, l’ambition d’Aquinea est de promouvoir le développement de Volta 2, un hélicoptère tout électrique biplace dédié à la formation ab initio de pilotes d’hélicoptère et au vol de loisir.

Contacts :

ENAC : stephane.conversy@enac.fr - +33(0)5.62.17.40.79
AQUINEA : contact@aquinea.fr - +33(0)5.34.66.00.00
 

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