Roulements - 15/09/2024
Rayon d’action accru des avions eVTOL grâce au nouveau roulement NSK
NSK a lancé un nouveau roulement de générateur à turbine à gaz spécialement conçu pour les avions électriques à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL), y compris les gros drones. Parmi les principales avancées du roulement, figurent une vitesse de rotation plus élevée et un nouveau mécanisme qui réduit d'environ 80% l'apport de lubrifiant nécessaire : l'autonomie en vol des avions à décollage et atterrissage verticaux s’en trouve ainsi nettement accrue.
Grâce à ces nouveaux développements, les eVTOL progressent sensiblement en tant que moyen de transport et représentent un marché estimé à 124 milliards € d'ici 2035. Auparavant, les principaux systèmes de propulsion des eVTOL étaient entièrement motorisés. Pour répondre aux besoins croissants en matière de rayon d’action et d'amélioration des capacités de transport, la demande de moteurs hybrides compacts et légers à haut rendement devrait toutefois, selon la plupart des experts, continuer de croître.
Les générateurs à turbine à gaz se distinguent des autres moteurs hybrides par leur capacité à utiliser comme sources de carburant les biocarburants et l'hydrogène, d’où leur intérêt en matière de neutralité carbone. Aujourd'hui, les générateurs à turbine à gaz sont les plus sérieux prétendants aux mécanismes de propulsion pratiques des avions eVTOL.
L'extension du rayon d'action des avions eVTOL dépend de toute une série de facteurs, dont la performance de rotation à grande vitesse des roulements du générateur à turbine à gaz. Pour satisfaire cette demande, NSK a entrepris le développement d’un roulement capable de fournir plus de 2,5 millions de dmN [diamètre moyen du roulement (dm) x la vitesse de rotation (N)]. En outre, l'entreprise a réussi à soutenir cette performance de rotation à grande vitesse avec des quantités minimales et optimales de lubrifiant.
La lubrification par jet, système le plus courant pour les roulements à grande vitesse, pose un problème : elle nécessite en effet une grande quantité d'huile et entraîne une perte de puissance élevée. Parmi les alternatives, on peut citer la lubrification sous bague, qui fait appel pour l’apport d'huile à des canaux d'écoulement spécifiques dans l'arbre et la bague intérieure du roulement. Malgré une perte de puissance et une consommation d'huile minimales, cette méthode s’avère peu polyvalente et onéreuse.
Pour surmonter ces limitations, le nouveau mécanisme de lubrification de NSK se caractérise par une entretoise de forme optimisée. Après le stockage temporaire du lubrifiant dans l'entretoise, le mécanisme fournit par force centrifuge la quantité minimale et optimale d'huile à l'intérieur du roulement.
L'extension du rayon d'action des avions eVTOL dépend de toute une série de facteurs, dont la solution innovante de NSK qui réduit la quantité d'huile nécessaire au roulement à seulement 25% de celle requise par la lubrification par jet conventionnelle, tout en réduisant d'un tiers la perte de puissance. La nouvelle conception constitue également une solution de lubrification très polyvalente et peu coûteuse par rapport à la lubrification sous bague. Autre avantage pour les OEM : les pompes de récupération de l'alimentation en huile et le réservoir de lubrifiant peuvent désormais être plus légers, d’où une augmentation du rayon d'action des avions eVTOL.
Photo : L'extension du rayon d'action des avions eVTOL dépend de toute une série de facteurs, dont les performances de rotation à grande vitesse des roulements des générateurs à turbine à gaz. (Photo : Aero Development Japan, Inc.)
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