CRISP II: le turboréacteur du futur, plus efficace, écologique et silencieux

Le projet CRISP II (Counter Rotating Integrated Shrouded Propfan), réalisé par le Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR), a pour objectifs de rendre les réacteurs d'avion plus efficaces, écologiques et silencieux. Les chercheurs travaillent à l'optimisation de turboréacteurs. Leur efficacité est optimisée à l'aide d'un principe fondamental de la physique: lorsque la vitesse du flux d'air sortant du réacteur est réduite, l'efficacité augmente. Les tourbillons qui se forment à la sortie sont plus faibles, ce qui entraîne également une réduction des bruits de fonctionnement, provoqués en grande partie par la vibration du métal, elle-même entraînée par les tourbillons. Le flux d'air est généré par la souffleuse, à l'avant de la turbine. Dans le projet CRISP II, la souffleuse est remplacée par deux rotors chemisés tournant en sens inverse. Ces concepts novateurs offrent une nouvelle possibilité pour réduire la masse ainsi que le diamètre des turbines.


Les défis actuels dans la construction de turboréacteurs reposent sur la nécessité simultanée de les rendre plus écologiques - une réduction de la consommation de carburant entraînant une baisse des émissions de CO2 - et moins bruyants. Pour satisfaire au mieux ces deux conditions, les ingénieurs doivent trouver un compromis. "Les études montrent que des turboréacteurs avec rotors non chemisés tournant en sens inverse consommeraient moins de carburant. Cependant, cette absence de chemise provoque une réduction de l'isolation sonore - le réacteur est alors beaucoup plus bruyant", indique Eberhard Nicke, le chef de projet.

CRISP II s'inscrit dans la continuité de CRISP I, un projet réalisé en collaboration par le DLR et la société MTU. De 1985 à 2000, les partenaires travaillaient déjà sur un réacteur à souffleuses inversées. Depuis le début du développement, de grandes avancées technologiques ont été réalisées, en particulier dans la simulation détaillée des écoulements et du comportement mécanique, la prédiction du bruit ou encore l'allègement des structures.

Trois instituts du DLR sont impliqués dans ce projet: l'Institut des technologies de propulsion de Cologne, l'Institut d'aéroélastique de Göttingen et l'Institut de structures et de design de Stuttgart. Lors de ce projet s'étendant sur une durée de 3 ans, les chercheurs envisagent d'utiliser un nouveau concept basé sur les composites en fibres de carbone pour les pales des rotors. Ils disposeraient ainsi d'une plus grande flexibilité dans la conception des pales, afin de développer des turbines plus efficaces et silencieuses. Pour y parvenir, l'emploi des méthodes les plus modernes d'optimisation automatisée est nécessaire. "Nous allons rechercher des formes de pales qui fournissent cette efficacité maximale avec des nuisances sonores les plus faibles possibles. Nous misons sur les composites en fibre de carbone car ils sont plus légers et résistants que le titane. Les deux rotors tournant en sens inverse nous permettent également de réduire la masse du réacteur, car le nombre de pales sera bien inférieur par rapport à la combinaison actuelle de rotor et stator. Mais cela rend la turbine beaucoup plus complexe".