L’avenir des carburants d’aviation générale

Actuellement, les deux principaux types de carburant utilisés dans l’aviation sont l’Avgas 100LL et le Jet A-1; Le Jet A-1 pour les moteurs à turbine et l’Avgas pour les moteurs à pistons à allumage commandé. Si vous êtes un pilote d’aviation générale, celui que vous connaissez probablement le plus est Avgas et c’est sur ce sujet que nous allons nous concentrer ici.

Comme vous le savez peut-être, Avgas contient du plomb Tétra Éthylique (TEL) – l’additif qui a récemment été interdit dans les carburants automobiles dans l’Union européenne pour des raisons environnementales. Bien que le volume total de carburant utilisé dans l’aviation soit inférieur à 0,5% de celui utilisé dans le secteur automobile en Europe, les lobbys environnementaux exercent une pression considérable pour supprimer ou remplacer le TEL dans l’Avgas et produire une nuance sans plomb.

Pour comprendre ce qui est impliqué, nous devons d’abord examiner les avantages de TEL. Comme vous le savez peut-être des problèmes avec les carburants automobiles, les composés de plomb de TEL forment une couche protectrice sur le siège de soupape et empêchent les sièges de soupape souples de s’éroder. Sans TEL, de petites zones d’un siège de soupape en métal souple fusionneront à la soupape et seront « arrachées » de la face du siège.

Une fois fixés à la vanne, ils forment une surface abrasive qui endommage davantage le siège de la vanne. Cette combinaison d’actions est connue sous le nom de récession du siège de soupape (VSR) car le siège de la soupape est usé et s’enfonce dans la culasse. Les solutions à cela sont soit d’utiliser un additif VSR, soit d’adapter des sièges de soupape durcis qui résistent à cette action.

Les additifs VSR sont maintenant couramment utilisés dans l’essence de remplacement au plomb sur les prévisions automobiles, mais pour plusieurs raisons, ils ne sont pas encore approuvés pour une utilisation dans les moteurs d’aviation. Cela signifie que la seule méthode actuelle pour prévenir la récession des sièges de soupapes pour les moteurs d’aviation utilisant des carburants sans plomb serait d’installer des sièges de soupapes durcis. Ceci est courant dans les nouveaux moteurs Avco Lycoming et Teledyne Continental de fabrication, mais certains moteurs plus anciens nécessiteraient une modification.

L’autre problème plus important avec les carburants sans plomb est celui de l’indice d’octane.

L’indice d’octane est une mesure de la résistance d’un carburant à la détonation ou au « cliquetis »; plus l’indice d’octane est élevé, plus le mélange carburant/air peut être comprimé sans détonation. Pour que cela soit clair, l’indice d’octane n’est pas une mesure de la quantité d’énergie dans le carburant, mais une mesure de sa résistance à la détonation.

L’avantage ou les carburants à indice d’octane plus élevé est qu’un taux de compression ou un taux de suralimentation plus élevé peut être utilisé, ce qui conduit ensuite à un rendement du cycle moteur plus élevé, ce qui signifie à son tour plus de puissance pour une consommation de carburant donnée. Cependant, pour confondre davantage les choses, il existe quatre façons principales de mesurer l’indice d’octane, RON, MON, Mélange maigre et Mélange Riche.

Les carburants routiers ont tendance à être mesurés sur une échelle de RON, pour laquelle les carburants sans plomb ont tendance à être de 95 à 98 RON mais ne sont que de 85 à 87 MON. L’Avgas est mesuré sur un mélange maigre (similaire au MON), mais a également un indice d’octane de mélange riche.

L’indice de mélange pauvre est de 100 octanes (15 octanes de plus que les 85 MON comparables pour les Mogas sans plomb), mais l’Avgas a également un indice de mélange riche de 130, ce qui permet d’utiliser des pressions de suralimentation plus élevées sans détonation. Ceci est particulièrement problématique lors de l’utilisation de réglages de puissance élevée à basse altitude, par exemple lors du décollage.

Comme vous pouvez le voir, TEL dans Avgas fait une différence significative dans l’indice d’octane et sans cela, les indices d’octane seraient ramenés à 80 – 85 Mélange maigre – le niveau pour les carburants routiers – au lieu de 100 / 130. Ce n’est pas un problème pour la plupart des moteurs modernes à aspiration normale, car leurs taux de compression sont assez modestes et la détonation ne poserait pas de problème avec le carburant à indice d’octane à mélange maigre 80-85.

Cependant, pour les avions équipés de moteurs suralimentés ou turbocompressés, l’utilisation de carburants sans plomb à faible indice d’octane ne serait pas appropriée. La seule façon de faire fonctionner ces moteurs turbo avec des carburants technologiques sans plomb actuels serait de réduire considérablement la pression de suralimentation de la suralimentation et de réduire massivement les moteurs. Cette rétrogradation serait si sévère que de nombreux moteurs ne seraient plus assez puissants pour l’avion en question.

Des carburants sans plomb d’aviation modernes sont en cours de développement, tels que le 82UL aux États-Unis. Il s’agit d’un carburant d’indice de mélange maigre d’octane 82 et est approuvé pour une utilisation dans les moteurs modernes Avco Lycomings non turbo, entre autres. Cependant, il n’est pas encore disponible en Europe, mais tout le monde ne peut pas non plus l’utiliser – votre avionneur doit présenter un document de modification de l’avion pour approuver son utilisation.

Certains nouveaux Cessna sont approuvés pour utiliser le 82UL, mais la plupart des types d’aéronefs n’ont actuellement pas l’approbation du constructeur. La quantité potentielle d’avions à moteur à piston Avgas dans le monde entier qui pourraient utiliser cette catégorie est estimée à environ 60%, bien que certains d’entre eux nécessiteraient probablement des modifications du système de carburant avant l’approbation.

À ce jour, il n’existe aucun additif disponible pour remplacer le TEL qui augmente l’indice d’octane – les additifs utilisés dans les carburants de remplacement au plomb pour automobiles ne font que résoudre le problème de la récession du siège de soupape et n’affectent pas l’indice d’octane du carburant. Par conséquent, si l’Avgas 100LL devait disparaître, la seule autre option actuellement disponible pour les propriétaires de moteurs turbo ou suralimentés serait que l’avionneur soulève une modification pour remplacer leur moteur par un turbopropulseur ou un moteur diesel.

Cela nous amène à l’autre avancée récente dans les moteurs d’aviation générale; le développement par plusieurs fabricants de moteurs de la technologie des moteurs diesel. Shell collabore avec tous les principaux fabricants potentiels de moteurs diesel d’aviation et travaille en étroite collaboration sur ces projets. Ces moteurs offrent potentiellement plusieurs avantages significatifs par rapport aux moteurs Avgas.

Ils offrent une économie de carburant jusqu’à 30% supérieure, utilisent le Jet A-1 plutôt que l’Avgas et ont le potentiel d’être installés ultérieurement sur de nombreux avions légers, en remplacement de leurs moteurs de type Avgas actuels. L’inconvénient sera le coût du remplacement du moteur et de la modification de l’avion et bien que certaines applications puissent tirer parti de cette technologie, ce ne sera pas une solution pour tout le monde.

En résumé, les moteurs d’aviation posent de nombreux défis uniques au développement de l’Avgas et, en tant que tel, il n’y a pas encore de date ferme pour remplacer l’Avgas 100LL, mais il ne fait guère de doute que l’Avgas au plomb sera retiré de l’utilisation. Cependant, cela ne semble pas probable tant que des solutions de rechange appropriées et pleinement développées ne seront pas disponibles; une situation qui devrait durer plusieurs années dans le futur.