Un R44 électrique en vol

6 octobre 2016, Source : article de HeliHub 

"Tier 1 Engineeering" vient d’annoncer les premiers vols de son hélicoptère électrique.
Le programme d’essai a débuté le 13 septembre avec un vol en stationnaire. Le 14, l’appareil effectuait des translations sol et le 21 réalisait un vol record de cinq minutes à 400 pieds en atteignant la vitesse maximale de 80 nœuds.
L’hélicoptère est un Robinson R44 modifié piloté par le Capitaine Ric Webb d’OC Hélicopters.

Tous les vols ont été accomplis sur le terrain militaire de Los Alamitos conformément à un certificat de navigabilité spécial enregistré dans la catégorie expérimentale publiée par le bureau d’inspection industriel de la FAA de la Los Angeles. 

Tier 1 Ingénierie a réalisé le projet dans le cadre de son contrat avec PBC Biotechnologie Pulmonaire prévoyant la création d’un aéronef à voilure tournante semi-autonome électrique destiné à la livraison d’Organe (EPSAROD).

’équipe de Tier Ingénierie a conçu et a intégré tous les sous-systèmes pour les 500 kg de batteries Lithium Polymer fournis par Brammo Power, ainsi que pour le double moteur électrique et son système de commande de chez Rinehart Motion Systems. 

Le vol historique de cinq minutes du 21 septembre a consommé approximativement 20 % de de la charge des batteries.
PBC a l’intention d’exploiter la technologie EPSAROD pour la distribution d’organes destinés à transplantation pour des hôpitaux importants en faisant beaucoup moins de bruit et avec une empreinte carbone bien inférieur aux technologies actuelles. 
Tier 1 Ingénierie est une société de conception et développement aéronautique implantée à Mesa Costa, Californie et à Victoria en Australie.

Interview de Tier 1 Engineering

Quelles étaient les spécifications de l’hélicoptère électrique, comme ses poids, ses installations électriques et de contrôle ?
L’hélicoptère avait une masse maximale au décollage de 1134 kg et une masse à vide de 567 kg. Une série de 11 modules de batterie Brammo pesant 500 kg a permis de faire voler l’appareil. Les commandes de vol et la transmission sont celles d’origine du R44. Un affichage numérique a été ajouté en cabine pour la gestion du couple et l’ampérage, ainsi que pour l’enregistrement des données.

Quelle est l’autonomie de cet hélicoptère électrique ?
L’autonomie de l’hélicoptère basée sur le vol test du 21 septembre est estimée à 20 minutes ou environ 30 miles nautiques. Nous allons améliorer l’endurance en utilisant des batteries plus puissantes, une motorisation électrique plus efficace et enfin une cellule plus aérodynamique.

Pouvez-vous nous fournir plus d’informations sur le pilote d’essai du vol historique ?
Ric Webb est un pilote d’hélicoptère commercial de chez OC HélicoptERS. Il a plus de 25 ans de carrière militaire derrière lui (Armée de l’air, Marine, l’armée et garde-côte).

Qui a dirigé la conception et la construction de cette innovation ?
C’est Glen Dromgoole, le Président de Tier 1 Ingénierie.

Y-a-t-il eu partenariat avec Robinson Hélicopters ou des autres sociétés ?
Robinson Helicopters n’a pas participé au développement du projet. Nous avons simplement acheté un R44 d’occasion. Les partenaires dans le projet sont Rinehart Motion Systems et Brammo Power. OC Helicopters a fourni les services de son pilote d’essai. PBC a parrainé le projet.

Le gouvernement américain ou l’armée sont-ils impliqués dans le programme ?
Il n’y a pas eu de participation du gouvernement américain ou des militaires dans le programme autre que les autorisations de mener nos essais à Los Alamitos.

Quelle était la taille de l’équipe qui a mené le projet ?
9 personnes

Combien de temps a-t-il fallu pour concevoir, construire et installer tous les systèmes électriques ?
Six mois. Le design a commencé en janvier 2016. L’installation a été achevée en juillet 2016.

Quel a été le plus grand défi ?
Trouver une solution viable répondant au cahier des charges de la masse de 1134 kg (2500 lbs).

Quelles modifications ont été faites à l’hélicoptère ?
Nous avons enlevé le moteur à piston Lycoming IO-540 et installé un bâti spécifique pour les moteurs électriques avec un réducteur à l’interface avec la transmission existante. Aucun changement pour les commandes de vol ou le train. La console spécifique contient les contrôleurs du moteur et le système de refroidissement pour les composants électriques. 
Les modules de batterie sont supportés par un panneau composite léger attaché au train d’atterrissage sous l’appareil.

Pouvez-vous nous fournir plus d’informations sur les moteurs électriques ?
Il y a deux moteurs synchrones permanents à trois phases. Ils sont connectés ensemble et fournissent la redondance cas de défaillance d’un des moteurs. L’assemblage du moteur, qui a très un haut rapport puissance - poids, a été réalisé manuellement par une personne.

Qui fabrique les contrôleurs du moteur ?
Rinehart Motion Systems.

Quel type de batterie est utilisé ?
Lithium Polymère, 700 volts, 100 ampères/heure

Pourquoi avoir choisi un Robinson R44 ? 
L’hélicoptère de R44 est équipé d’un lourd moteur à piston Lycoming de 230 kg. Le retrofit avec moteurs électriques pesant 45 kg apportait de la charge utile supplémentaire pour les batteries.

Y a-t-il d’autre appareil électrique semblable ?
Il y a des avions électriques mais à notre connaissance pas d’autre hélicoptère électrique dans cette classe de poids.

Votre communiqué de presse dit qu’EPSAROD est un acronyme pour Electric Powered Semi-Autonomous Rotorcraft for Organ Delivery, mais quand est-il d’éléments semi-autonomes ?
Il n’y avait pas d’élément semi-autonome dans l’appareil EPSAROD piloté le 21 septembre. Le but de ce projet était de démontrer la faisabilité d’un appareil VTOL (Appareil à décollage et atterrissage vertical) électrique habité. 
L’avionique, la navigation et les contrôles semi autonomes seront mis en œuvre plus tard dans le programme de développement EPSAROD. Le but final du programme d’EPSAROD est de produire un appareil semi-autonome électrique capable de distribuer des organes aux hôpitaux pour la transplantation.

Quel est le but de l’hélicoptère électrique ?
Le but est de démontrer la faisabilité la propulsion électrique ; d’identifier les domaines clés exigeant de nouveaux développements, d’obtenir des données de performances sur les batteries, le rotor et le système de motorisation, puis de valider nos prévisions. C’est la première étape dans le développement de l’EPSAROD.

Combien de passagers l’appareil doit-il pouvoir emporter ?
le cahier des charges pour l’appareil EPSAROD est de deux personnes et trois organes avec une charge utile total de 272 kg pour une autonomie de 2h30 incluant 30 minutes de réserve.