Face aux défis climatiques et technologiques du transport aérien durable, l’électronique de puissance joue un rôle déterminant dans l’émergence des aéronefs électriques et hybrides. Co-financé par l’Union Européenne et l’initiative Clean Aviation, le projet POWER4AIR rassemble des acteurs industriels et académiques pour lever les verrous technologiques essentiels à la conversion d’énergie à haute tension (HVDC).
Porté par la PME espagnole SKYLIFE Engineering (coordinateur), le projet POWER4AIR associe des organismes de recherche et universités de premier plan (Fraunhofer, SINTEF, UC3M, USE, CEIT) ainsi que des partenaires industriels majeurs tels qu’ATR et STMicroelectronics.
Au cœur de cette dynamique européenne, l’IRT Saint Exupéry joue un rôle clé, notamment en tant que leader du lot 2 sur la détection des risques électriques (arcs et décharges partielles) au sein de la chaine de conversion électromécanique.
Fiabilité et robustesse des modules de puissance (WP1)
Pour répondre aux exigences strictes de l’aviation commerciale, les composants à large bande interdite (Wide Bandgap), tels que le carbure de silicium (SiC), doivent être fiables.
Tests de vieillissement avancés : L’IRT Saint Exupéry conduit des campagnes de tests de vieillissement accélérés sur les modules de puissance SiC.
Modélisation de la durée de vie : l’IRT développe des modèles prédictifs de dégradation pour combler le manque de données historiques spécifiques au secteur aéronautique, permettant ainsi d’optimiser le dimensionnement des convertisseurs et de viser une durée de vie opérationnelle portée à 120 000 heures.
Sécurité critique : Détection des arcs électriques et des décharges partielles (WP2)
L’augmentation des niveaux de tension dans les réseaux de bord à courant continu haute tension (HVDC) réduit la section des câbles et le poids embarqué, mais accroît simultanément les risques d’arcs électriques au sein du système d’interconnexion de câblage (EWIS).
Pilotage du Work Package 2 : L’IRT coordonne les travaux dédiés à la détection des arcs électriques (Arc Fault Detection – AFD) et des décharges partielles (Partial Discharge – PD). L’objectif est de garantir une efficacité de détection supérieure à 85 % avec un taux de faux positifs inférieur à 1 %, permettant d’identifier quasi instantanément les défaillances naissantes pour éviter des pannes en cascade.
Filtrage actif à haute densité et réduction de l’empreinte matérielle (WP3)
Les convertisseurs de puissance génèrent intrinsèquement des perturbations électromagnétiques (EMI) en raison des commutations rapides des semi-conducteurs. Traditionnellement, des filtres passifs volumineux et lourds sont requis pour s’y conformer.
Conception de filtres actifs DM : L’équipe de l’IRT Saint Exupéry conçoit, fabrique, optimise et teste un filtre actif en mode différentiel (Differential Mode). Cette approche technologique contribue directement aux objectifs du projet : réduire de 50 % la taille et le poids des filtres par rapport aux solutions passives traditionnelles tout en respectant les normes aéronautiques strictes (DO-160).
Intégration et démonstration au niveau système (WP4)
L’IRT participe activement à l’intégration des filtres actifs et des modèles de fiabilité au sein du convertisseur final de 200 kW et aux essais au sol pour valider les performances thermiques et la robustesse globale du système face aux métriques aéronautiques visées pour l’horizon 2030.
À travers sa participation active, l’IRT Saint Exupéry confirme son rôle moteur dans l’accompagnement des filières aéronautiques vers une aviation plus sûre, plus légère et résolument décarbonée.
POWER4AIR is funded by the Clean Aviation Joint Undertaking under the European Union’s Horizon Europe program Grant Agreement Nº 101251267.