L'avenir de la mobilité aérospatiale repose en grande partie sur le décollage et l'atterrissage vertical électrique ou eVTOL. En effet, l'adoption massive de cette nouvelle technologie va changer le moyen de transport utilisé pour les passagers et les marchandises.
Après des décennies de projets avortés, une nouvelle catégorie de véhicules commence à voir le jour. De nombreuses entreprises, qu'il s'agisse de start-ups ou de fabricants établis, développent des eVTOLs. Ceux-ci sont attendus sur le marché d'ici quelques années. Découvrez dans ce dossier ce que sont les eVTOLs ainsi que leur fonctionnent.
Qu'est-ce que l'eVTOL ?
eVTOL est l'abréviation de décollage et d'atterrissage verticaux électriques (electric Vertical Take-off and Land). Il représente l'une des dernières innovations de l'industrie aérospatiale. De grands ventilateurs omnidirectionnels aident l'appareil à se déplacer dans toutes les directions et même à décoller verticalement. Si les conceptions varient selon les développeurs, la plupart d'entre elles ressemblent à un drone et sont alimentées en énergie électrique.
Pour qu'un eVTOL fonctionne comme un « taxi aérien », il doit décoller verticalement. Un autre élément critique concerne la transition entre le vol vertical et celui vers l'avant. Aucune conception d'eVTOL n'implique une structure semblable à celle d'un hélicoptère.
Bien que l'eVTOL soit de nature un appareil silencieux, ses cabines disposent d'une technologie de suppression du bruit pour un vol confortable. Par ailleurs, les chercheurs font beaucoup d'efforts pour perfectionner ce taxi aérien afin de le rendre totalement autonome. Mais pour l'instant, les concepts seront pilotés.
Caractéristiques de l'eVTOL
Il y a près de dix ans, les scientifiques de la NASA ont émis l'hypothèse que le vol vertical du futur se caractérisait par une propulsion électrique répartie. Cette conception repose sur des propulseurs multiples et une structure d'aile efficace pour des raisons de sécurité, de bruit et d'émissions. Ainsi, elle remplace les systèmes de rotor utilisant des cycliques, des transmissions, des boîtes de vitesses, des essieux et des systèmes hydrauliques.
Le livre blanc d'Uber Elevate sur l'avion eVTOL détaille les spécifications suivantes :
- Capacité pour quatre passagers (dont un éventuel pilote).
- Poids brut du véhicule de 1 800 kg.
- 500 kW de puissance pendant une minute lors du décollage et de l'atterrissage.
- 71 kW de puissance nécessaire en vol à une vitesse de 150 mph.
- 120 kW de puissance nécessaire en vol à une vitesse de 200 mph.
- Au coût de 0,12 $ par kWh.
- Avec une capacité de fonctionnement d'environ 40 heures par semaine pendant un an.
Les atouts de la mise en œuvre de l'eVTOL
Bien que la technologie eVTOL soit destinée à des aéronefs plus volumineux à l'avenir, elle se prête actuellement à des voyages point à point plus courts. Comme son nom l'indique, l'avion eVTOL effectue un décollage semblable à celui d'un hélicoptère sans nécessiter de piste d'atterrissage, ce qui le rend idéal pour les zones urbaines hautement peuplées.
Alimentés par l'énergie électrique, les eVTOL constituent un moyen de transport silencieux et peu polluant qui va révolutionner les déplacements. Les taxis aériens eVTOL peuvent offrir une mobilité rapide, directe et propre. Surtout face à la congestion des routes, à la saturation des réseaux de transport public et à d'autres problèmes de transport qui touchent de nombreuses zones urbaines dans le monde.
Par exemple, le géant du covoiturage Uber a calculé qu'un trajet de deux heures dans les embouteillages de Sao Paulo serait réduit à 18 minutes grâce à l'eVTOL. D'autres taxis aériens électriques ont été commercialisés comme étant « 100 fois plus silencieux que les avions conventionnels ». En termes de prix, les modèles suggèrent que les taxis aériens coûteront à peu près le même prix au kilomètre que les services de covoiturage existants.
Les défis de l'eVTOL
En 2019, Deloitte a publié un document de recherche décrivant les obstacles à l'adoption des eVTOL. Ce rapport y détaille ce qui constitue un frein au développement de la mobilité aérienne du futur.
En effet, les véhicules eVTOL ont des applications qui vont au-delà du « taxi aérien ». Parmi les possibilités futures figurent le transport interurbain et les possibilités d'expédition de marchandises. Pour des entreprises comme Amazon, qui a déjà investi dans des essais de livraison par drone, l'eVTOL pourrait réduire davantage les coûts et accélérer les livraisons.
Mais avant que cet avenir puisse se réaliser, il y a des difficultés importantes à surmonter. Ces derniers ressemblent pour la plupart à ceux qui freinent l'adoption de la voiture autonome.
Réglementation
Les eVTOL vont devoir élaborer des plans de vol et communiquer avec d'autres avions. Ainsi avant leurs mises en place, les entreprises devront s'occuper des certificats de navigabilité et des licences de pilote. En effet, il est évident pour toute personne travaillant dans le secteur aérien qu'il y a également des certifications strictes à respecter.
Technologie
Le développement de l'eVTOL va s'accompagner de l'adoption de la 5G et de l'IoT. En effet, les aéronefs devront communiquer entre eux et avec tout centre de contrôle.
Les capteurs embarqués et les systèmes de prévention des collisions nécessiteront également une intégration de l'IoT. Les informations en temps réel sur la localisation et les besoins de maintenance ont une importance cruciale.
Si les eVTOL autonomes prennent leur envol, l'intelligence artificielle jouera un rôle important. En fait, la technologie de l'IA aura besoin de réseaux fiables pour communiquer de grandes quantités de données. Au-delà de cela, l'efficacité constitue un grand sujet de préoccupation pour cette nouvelle technologie.
En ce qui concerne l'extension de la technologie eVTOL pour des trajets plus longs et des appareils plus grands, la capacité des batteries reste un obstacle majeur.
Infrastructure
Bien qu'il existe de nombreux aéroports, ils ne sont généralement pas situés au milieu de villes très fréquentées. Or, la plupart des passagers se serviront des avions eVTOL pour des voyages de courte durée. Par conséquent, il faudra construire des pistes de décollage et d'atterrissage dans les grandes villes très fréquentées.
Parmi les changements, il faut également prévoir les stations de recharge électrique. L'avion aura également besoin d'infrastructures lorsqu'il ne sera pas utilisé. Des hangars de maintenance ou des parkings devront être construits non loin des hubs centraux. Les villes et les municipalités devront planifier les emplacements le plus tôt possible, en collaboration avec les fournisseurs de technologie et les autorités réglementaires.
Sécurité
L'adoption massive des aéronefs eVTOL ne pourra se faire qu'avec un bilan de sécurité exemplaire. Les centres de formation comme le Spartan College doivent développer et adapter des programmes pour la certification des nouveaux avions. Avec des technologies et des conceptions aussi différentes, l'étude s'annonce passionnante.
Psychologie
Se déplacer à bord d'un petit avion avec un pilote représente une véritable alternative aux déplacements en taxi et aux vols commerciaux. Cependant, les vols autonomes constituent une tout autre approche.
En fait, près de la moitié des personnes interrogées dans le cadre de l'enquête Deloitte considèrent que les avions eVTOL réduisent la congestion routière. Pourtant, 80 % des répondants pensent également que les avions électriques présentent des risques. Ainsi, les investisseurs doivent apprendre à façonner et à apaiser l'opinion des consommateurs.
Gestion du trafic aérien
La gestion du trafic aérien constitue déjà un processus coûteux et compliqué. Le besoin d'une bonne organisation du trafic dû à l'eVTOL augmentera considérablement. Les cieux deviennent plus encombrés au fil du temps.
Le trafic aérien va devoir intégrer les autres aéronefs déjà en service ainsi que les autres aéronefs eVTOL. Tous les aéronefs eVTOL devront être capables de communiquer entre eux et de se détecter mutuellement.
La difficulté réside dans le fait que des entreprises privées concurrentes doivent collaborer entre elles pour assurer la sécurité du ciel. Des réglementations sont indispensables pour garantir que les nouvelles « compagnies aériennes » respectent les règles.
La mise en place d'un système de gestion du trafic aérien sans pilote se révèle compliquée. Trois éléments clés permettront d'y parvenir :
- Une surveillance fiable
- Des communications efficaces
- Une navigation cohérente
Les acteurs principaux de l'eVTOL
Malgré tous ces défis, la course à la domination de l'espace aérien est déjà bien engagée. De nombreuses entreprises se montrent naturellement intéressées par cette technologie émergente, notamment les grandes compagnies aériennes.
Les grands constructeurs aéronautiques, Boeing et Airbus, jouent un rôle important dans le développement des eVTOL. Airbus travaille sur ses concepts Vahana (monoplace) et CityAirbus (quatre places). Quant à Boeing, la société collabore même avec le constructeur de voitures de luxe Porsche pour développer un véhicule eVTOL haut de gamme.
Uber a créé Uber Elevate en 2016 afin de développer un véhicule pour les services de covoiturage aérien. La société a vendu Uber Elevate en décembre 2020 à une autre société d'aviation, Joby Aviation.
De son côté, Joby Aviation s'est associée au constructeur automobile Toyota pour développer un autre service de taxi aérien. Ce service implique des taxis aériens eVTOL à cinq places avec une autonomie de 150 miles et des vitesses de pointe pouvant atteindre 200 mph.
Plusieurs compagnies aériennes explorent également cette technologie, souvent en partenariat avec des start-ups. Au début de l'année, United Airlines a annoncé son partenariat avec la société de mobilité aérienne Archer pour développer des véhicules eVTOL. L'objectif consiste à concevoir des taxis aériens électriques court-courriers pour les environnements urbains denses. Archer élabore actuellement son propre véhicule eVTOL, qu'elle espère déployer à Los Angeles d'ici 2024.
- Partager l'article :
Les eVTOL à petites hélices sont des aéronefs convertibles à envergure réduite. En principe, ils présenteront deux avantages sur l’hélicoptères:
1° La capacité à décoller et atterrir verticalement sur/depuis des espaces inaccessibles à ces derniers.
2° Une vitesse de croisière plus élevée.
Les futurs aéroports urbains devraient combiner des eVTOL type cessna et des eVTOL à petites hélices. Les premiers feront la navette entre les aéroports distants et les seconds feront office de taxi entre les aéroports et leur périmètre urbain.
Les défauts du système sera la dépendance au pilotage (réellement) automatique et le coût qui en réserveront l’usage aux plus fortunés.