Avion électrique

Un avion électrique est un avion propulsé par des moteurs électriques. L’électricité peut être fournie par diverses méthodes, notamment des batteries, des câbles d’alimentation au sol, des cellules solaires, des ultracondensateurs, des piles à combustible et des faisceaux électriques.

Des modèles réduits d’électricité ont été utilisés depuis les années 1970, avec un rapport non confirmé datant de 1957. Depuis lors, ils sont devenus de petits véhicules aériens sans pilote ou des drones alimentés par batterie, largement utilisés au XXIe siècle.

Bien que les vols habités dans un hélicoptère captif remontent à 1917 et dans les dirigeables au siècle précédent, le premier vol libre avec un avion à propulsion électrique n’a été effectué qu’en 1973 et la plupart des avions électriques habités ne sont encore que des démonstrateurs expérimentaux. Entre 2015 et 2016, Solar Impulse 2 a effectué une circumnavigation de la Terre.

Conception
Tous les avions électriques à ce jour ont été alimentés par des moteurs électriques entraînant des hélices génératrices de poussée ou des rotors générateurs de levée. Certains des types à hélice étaient des dirigeables.

Les mécanismes de stockage et de fourniture de l’électricité nécessaire varient considérablement et chacun présente des avantages et des inconvénients distincts. Les mécanismes utilisés incluent:

Les batteries peuvent conserver une charge électrique importante, bien que leur poids limite encore la portée possible.
Les câbles d’alimentation se connectent à une alimentation au sol.
Les cellules solaires convertissent la lumière solaire directement en électricité.
Les ultracondensateurs peuvent stocker une quantité limitée d’énergie pour de courtes périodes d’utilisation à haute puissance
Les piles à combustible sont similaires aux piles mais tirent leurs réactifs d’une source externe.
L’énergie hyperfréquence a été émise par une source terrestre.

Batteries
Les batteries sont la composante énergétique la plus courante des avions électriques, en raison de leur capacité relativement élevée. Les batteries constituaient la première source d’électricité, alimentant d’abord les dirigeables au XIXe siècle. Ces premières batteries étaient très lourdes et ce n’est que lors de l’arrivée de technologies telles que les types rechargeables nickel-cadmium (NiCad) dans la seconde moitié du vingtième siècle que les batteries sont devenues une source d’énergie utilisable. Parmi les types de batteries modernes, citons le lithium et plusieurs autres technologies moins répandues. De telles batteries restent une source d’énergie populaire aujourd’hui, bien qu’elles aient encore une durée de vie limitée entre les charges et donc une portée limitée.

Les batteries sont également souvent utilisées pour le stockage temporaire de l’électricité produite par une autre source.

Câbles d’alimentation
Un câble d’alimentation électrique peut être connecté à une alimentation au sol, telle qu’un générateur électrique. À basse altitude, cela évite de transporter des batteries lourdes et a été utilisé par l’hélicoptère d’observation expérimental PKZ-1 Petróczy-Kármán-Žurovec de 1917. Toutefois, un tel engin doit rester attaché à une installation au sol. de câble, il doit soulever avec elle.

Cellules solaires
Une cellule solaire convertit la lumière solaire directement en électricité, soit pour une alimentation directe, soit pour un stockage temporaire. La puissance des cellules solaires est faible, même lorsque plusieurs sont connectées entre elles, ce qui limite leur utilisation et coûte cher. Cependant, leur utilisation de la lumière du soleil librement disponible les rend attrayants pour les applications à haute altitude et à longue endurance.

Pour les vols d’endurance, le maintien en vol de l’engin toute la nuit nécessite généralement un système de stockage de secours, qui alimente en énergie pendant les heures d’obscurité et se recharge pendant la journée.

Ultracondensateurs
Un ultracondensateur peut stocker une quantité limitée d’énergie pour de courtes périodes d’utilisation à haute puissance, par exemple lors du décollage, mais en raison de sa capacité de stockage relativement réduite, il ne convient pas comme source d’alimentation principale. Son avantage sur une petite batterie est sa capacité à charger et à décharger beaucoup plus rapidement avec des courants de pointe plus élevés.

Réservoirs de carburant
Une pile à combustible utilise la réaction entre deux fluides tels que l’hydrogène et l’oxygène pour créer de l’électricité. Contrairement à une batterie, les fluides ne sont pas stockés dans la batterie mais sont aspirés de l’extérieur. Cela offre une perspective beaucoup plus large que les batteries et les exemples expérimentaux ont volé, mais la technologie n’a pas encore atteint la production.

Micro-ondes
La transmission de l’énergie électromagnétique telle que les micro-ondes, comme un câble d’alimentation, nécessite une source d’alimentation basée à la terre. Cependant, par rapport à un câble d’alimentation, la transmission de puissance entraîne une pénalité de poids bien moindre à mesure que l’altitude augmente. La technologie a été démontrée sur de petits modèles mais attend un développement pratique.

Histoire

Des pionniers
L’utilisation de l’électricité pour la propulsion des avions a été expérimentée pour la première fois au cours du développement du dirigeable qui a eu lieu dans la dernière partie du XIXe siècle. Le 8 octobre 1883, Gaston Tissandier a piloté le premier dirigeable à propulsion électrique. L’année suivante, Charles Renard et Arthur Krebs ont piloté La France avec un moteur plus puissant. 306 Même avec la capacité de levage d’un dirigeable, les lourds accumulateurs nécessaires pour stocker l’électricité, la vitesse et la portée de ces dirigeables ont été très limitées.

Pour un dispositif attaché tel qu’une plate-forme d’observation de l’air, il est possible de faire fonctionner le câble d’attache. Pour tenter de créer une solution plus pratique que les ballons maladroits alors utilisés, l’hélicoptère électrique PKZ-1 austro-hongrois Petróczy-Kármán-Žurovec a été utilisé en 1917. Il avait une puissance de moteur électrique à rendement continu fabriqué par Austro-Daimler et alimenté par un câble provenant d’un générateur CC basé au sol. Cependant, les moteurs électriques n’étaient pas encore assez puissants pour de telles applications et le moteur a grillé après seulement quelques vols.

En 1909, un modèle de vol libre électrique aurait été utilisé pendant huit minutes, mais le constructeur du premier vol d’avion électrique radiocommandé enregistré en 1957 a contesté cette affirmation. La densité de puissance pour le vol électrique est problématique même pour les petits modèles. .

En 1964, William C. Brown, de Raytheon, a piloté un modèle d’hélicoptère qui a reçu toute la puissance nécessaire au vol par micro-ondes.

Premiers prototypes
Le succès dans un avion de taille normale ne serait pas atteint avant que les batteries Nickel-Cadmium (NiCad) aient été développées, avec un ratio stockage / poids beaucoup plus élevé que les technologies plus anciennes. En 1973, Fred Militky et Heino Brditschka ont converti un planeur Br-Benchchka HB-3 en avion électrique, le Militky MB-E1. Il a volé pendant seulement 14 minutes pour devenir le premier avion électrique habité à voler sous son propre pouvoir.

Développées presque parallèlement à la technologie NiCad, les cellules solaires devenaient également une source d’énergie praticable. Après un essai de modèle réussi en 1974, le premier vol officiel au monde d’un avion à propulsion solaire a eu lieu le 29 avril 1979. Le Mauro Solar Riser utilisait des cellules photovoltaïques pour fournir 350 watts à 30 volts. Ceux-ci ont chargé une petite batterie, qui à son tour a alimenté le moteur. La batterie seule était capable d’alimenter le moteur pendant 3 à 5 minutes, après une charge de 1,5 heure, lui permettant d’atteindre une altitude de vol à voile.

Sous la direction de Freddie To, architecte et membre du comité du prix Kremer, le Solar One a été conçu par David Williams et produit par Solar-Powered Aircraft Developments. Un avion de type « planeur » construit à l’origine comme avion à pédales pour tenter la traversée de la Manche, l’avion s’est avéré trop lourd pour être propulsé avec succès par l’énergie humaine puis converti en énergie solaire grâce à un moteur électrique avant vol par une cellule solaire sur l’aile. Le premier vol de Solar One a eu lieu à Lasham Airfield, Hampshire, le 13 juin 1979.

Après un vol à propulsion humaine réussi, un prix Kremer relancé a permis à l’équipage de stocker de l’énergie avant le décollage. Dans les années 1980, plusieurs de ces conceptions stockaient de l’électricité produite par le pédalage, notamment le Monarch du Massachusetts Institute of Technology et l’Aerovironment Bionic Bat.

Le pilote piloté par l’homme Solair 1, développé par Günther Rochelt, a volé en 1983 avec des performances notablement améliorées. Il employait 2499 cellules solaires montées sur les ailes.

L’avion allemand à énergie solaire « Icaré II » a été conçu et construit par l’Institut de conception aéronautique (Institut für Flugzeugbau) de l’Université de Stuttgart en 1996. Rudolf Voit-Nitschmann chef de l’institut. Le design a remporté le prix Berblinger en 1996, le prix spécial EAA à Oshkosh, la médaille d’or Daidalos de l’aéroclub allemand et le prix OSTIV en France en 1997.

Véhicules aériens sans pilote
Pathfinder, Pathfinder Plus, Centurion et Helios de la NASA étaient une série de véhicules aériens sans pilote (UAV) alimentés par des systèmes solaires et à pile à combustible développés par AeroVironment, Inc. de 1983 à 2003 dans le cadre du programme Environmental Research Aircraft and Sensor Technology. Le 11 septembre 1995, Pathfinder a établi un record d’altitude non officiel pour des avions à énergie solaire de 15 000 m (50 000 pieds) lors d’un vol de 12 heures de la NASA Dryden. Après de nouvelles modifications, l’appareil a été transféré à l’installation de tir de missiles du Pacifique américain (PMRF) sur l’île hawaïenne de Kauai. Le 7 juillet 1997, Pathfinder a relevé le record d’altitude des avions à énergie solaire à 21 800 pieds (71 530 pieds), ce qui était également le record pour les avions à hélices.

Le 6 août 1998, Pathfinder Plus a relevé le record national d’altitude à 80 204 pieds (24 445 m) pour les avions à propulsion solaire et à hélice.

Le 14 août 2001, Helios a établi un record d’altitude de 29 524 m (96 863 pieds) – le record de la classe U (expérimentale / nouvelles technologies) et de la classe FAI U-1.d (drone télécommandé: masse de 500 kg à moins de 2 500 kg) ainsi que le record d’altitude pour les avions à hélice. Le 26 juin 2003, le prototype d’Helios s’est brisé et est tombé dans l’océan Pacifique au large d’Hawaï après que l’appareil eut rencontré des turbulences, mettant ainsi fin au programme.

Le QinetiQ Zephyr est un véhicule aérien sans pilote léger (UAV) à énergie solaire. Au 23 juillet 2010, il détient le record d’endurance pour un véhicule aérien sans pilote de plus de 2 semaines (336 heures). Il s’agit d’une construction en polymère renforcé de fibres de carbone, la version 2010 pesant 50 kg (la version 2008 pesait 30 kg) avec une portée de 22,5 mètres (la version 2008 avait 18 mètres). . Pendant la journée, il utilise la lumière du soleil pour charger les batteries au lithium-soufre, qui alimentent l’avion la nuit. En juillet 2010, un Zephyr a réalisé un vol d’endurance record de 336 heures, 22 minutes et 8 secondes (plus de deux semaines) et a établi un record d’altitude de 7062 pieds (21 562 m) pour la classe FAI U-1.c (à distance UAV contrôlé: poids de 50 kg à moins de 500 kg).

Avion léger
Le premier avion électrique de production non certifié disponible dans le commerce, l’avion de lancement automatique Alisport Silent Club, a volé en 1997. Il est entraîné en option par un moteur électrique à courant continu de 13 kW (17 ch) fonctionnant avec 40 kg de batteries qui stockent 1,4 kWh d’énergie.

Le premier certificat de navigabilité d’un avion à propulsion électrique a été attribué au Lange Antares 20E en 2003. Egalement un planeur / planeur électrique de 20 mètres à lancement automatique, avec un moteur sans balais DC / DC de 42 kilowatts et des batteries lithium-ion, il peut monter jusqu’à 3000 mètres avec des cellules complètement chargées. Le premier vol a eu lieu en 2003. En 2011, l’avion a remporté le concours Berblinger 2011.

En 2005, Alan Cocconi de AC Propulsion a piloté, avec l’aide de plusieurs autres pilotes, un avion sans pilote baptisé « SoLong » pendant 48 heures non-stop, entièrement propulsé par l’énergie solaire. C’était le premier vol de ce type, 24 heures sur 24, sur de l’énergie stockée dans les batteries montées dans l’avion.

En 2007, la Fondation CAFE à but non lucratif a organisé le premier symposium sur les avions électriques à San Francisco.

Le projet FCD (démonstrateur de piles à combustible) dirigé par Boeing utilise un planeur moteur Diamond HK-36 Super Dimona comme banc d’essai pour un avion léger alimenté par une pile à hydrogène. Des vols réussis ont eu lieu en février et mars 2008.

Le premier Green Flight Challenge de la NASA a eu lieu en 2011 et a été remporté par un Pipistrel Taurus G4 le 3 octobre 2011.

En 2013, Chip Yates a démontré que l’avion électrique le plus rapide au monde, un Long ESA, un Rutan Long-EZ modifié, pourrait surperformer un Cessna à essence et d’autres appareils dans une série d’essais vérifiés par la Fédération Aéronautique Internationale. Le Long ESA s’est avéré moins coûteux, a une vitesse maximale plus élevée et un taux de montée plus élevé, en partie grâce à la capacité de l’aéronef à maintenir ses performances en altitude car aucune combustion ne se produit.

En 2017, Siemens a utilisé un avion acrobatique Extra EA-300 modifié, le 330LE, pour établir deux nouveaux records: le 23 mars à l’aérodrome de Dinslaken Schwarze Heide en Allemagne, l’avion a atteint une vitesse maximale de 340 km / h ) sur trois kilomètres; le lendemain, il est devenu le premier avion électrique de remorquage de planeur.

Circumnavigation Solar Impulse
Solar Impulse 2 est alimenté par quatre moteurs électriques. L’énergie provenant des cellules solaires sur les ailes et du stabilisateur horizontal est stockée dans des batteries au lithium-polymère et utilisée pour entraîner les hélices. En 2012, le premier Solar Impulse a effectué le premier vol intercontinental par avion solaire, reliant Madrid, en Espagne, à Rabat, au Maroc.

Achevé en 2014, Solar Impulse 2 transportait davantage de cellules solaires et de moteurs plus puissants, entre autres améliorations. En mars 2015, l’avion a décollé lors de la première étape d’un voyage autour du monde, en direction de l’est à partir d’Abou Dhabi, aux Émirats arabes unis. En raison de dommages aux batteries, l’engin s’est arrêté à Hawaii jusqu’en avril 2016. Le 23 juin 2016, l’avion a atteint Séville, en Espagne. Il est depuis retourné à Abu Dhabi, achevant sa circumnavigation du monde.

Développements
Le macareux de la NASA était un concept, proposé en 2010, pour un véhicule aérien personnel à décollage et atterrissage verticaux (VTOL).

La Commission européenne a financé de nombreux projets de faible TRL pour des avions à propulsion électrique ou hybride innovants. L’ENFICA-FC est un projet de la Commission européenne visant à étudier et à démontrer un avion tout électrique avec des piles à combustible comme système d’alimentation principal ou auxiliaire. Au cours des trois années du projet, un système électrique à pile à combustible a été conçu et piloté par un avion ultraléger Rapid 200FC.

Le banc d’essai électrique de la NASA (NEAT) est un banc d’essai reconfigurable de la NASA à Plum Brook Station, Ohio, utilisé pour concevoir, développer, assembler et tester des systèmes électriques d’avion à partir de ) avions de ligne. Les accords de recherche de la NASA (NRA) sont accordés pour développer des composants de propulsion électrique. Ils seront achevés en 2019 et les travaux internes de la NASA d’ici 2020, puis ils seront assemblés dans un système d’entraînement à l’échelle du mégawatt qui sera testé dans le NEAT de taille étroite.

La NASA a mis au point le X-57 Maxwell pour démontrer la technologie permettant de réduire la consommation de carburant, les émissions et le bruit. Modifié à partir d’un Tecnam P2006T, le X-57 aura 14 moteurs électriques entraînant des hélices montées sur les bords d’attaque des ailes. En juillet 2017, Scaled Composites modifie un premier P2006T en remplaçant les moteurs à pistons par des moteurs électriques, pour voler au début de 2018, puis déplacera les moteurs vers les ailes pour augmenter l’efficacité propulsive et finalement installer l’aile à haut rapport d’aspect de 12 petits accessoires.

En septembre 2017, le transporteur britannique EasyJet a annoncé le développement d’un système électrique à 180 places pour 2027 avec Wright Electric. Fondée en 2016, US Wright Electric a construit une preuve de concept à deux places avec 272 kg (600 lb) de batteries et estime qu’elles peuvent être agrandies avec des compositions de batteries plus légères: une gamme de 291 nm (540 km) suffirait pour 20% des passagers Easyjet. Wright Electric développera ensuite un avion de ligne courte distance à 10 places, puis au moins 120 passagers pour un seul allée, et vise une réduction du bruit de 50% et une réduction des coûts de 10%.

Le 19 mars 2018, Israel Aerospace Industries a annoncé son intention de développer un avion de ligne électrique de courte distance, en s’appuyant sur son expérience des petits systèmes d’alimentation en énergie UAS. Il pourrait le développer en interne, ou avec une start-up comme Israeli Eviation, US Zunum Aero ou Wright Electric.

MagniX, basée en Australie, souhaite piloter un Cessna 208 Caravan en août 2019 avec un moteur de 540 kW (720 ch) pendant une heure. Son Magni5 produit déjà en continu des pics de 265–300 kW (355–402 ch) à 2500 tr / min à un rendement de 95% avec une masse sèche de 53 kg (117 lb), une densité de puissance de 5 kW / kg, concurrençant les 260 kW (350 hp), 50 kg (110 lb) Siemens SP260D pour l’Extra 330LE.

Système électrique pour réduire les émissions
Airbus intègre dans les roues avant du modèle A320, un moteur électrique motorisé qui lui permet d’atteindre l’aire de décollage ou les bretelles de sortie évitant l’utilisation des moteurs principaux pendant ce trajet, réduisant ainsi fortement l’utilisation des moteurs à combustion, ce qui contribue à allonger sa durée de vie utile et à réduire l’impact environnemental. Cette technologie a été conçue par le centre aérospatial allemand en collaboration avec Airbus et Lufthansa Technik elle-même et permet de réduire les émissions de polluants dans les aéroports entre 17 et 19%, tout en réduisant la pression acoustique à laquelle ces espaces sont soumis.

Batteries
Les batteries que Airbus Group prévoit d’utiliser peuvent stocker 1 000 wattheures par kilogramme, soit cinq fois plus d’énergie qu’une batterie lithium-ion classique. De nouveaux produits chimiques tels que le lithium-air et le lithium-soufre peuvent fournir plus de capacité.

Trois exemples de nouvelles batteries à air fondu ont été montrés. 18 Ils sont en acier, en carbone et en VB2, avec des capacités volumétriques intrinsèques de 10 000, 19 000 et 27 000 Wh / litre. Cela se compare favorablement à la capacité intrinsèque de la batterie lithium-air (6 200 Wh / litre) en raison du transfert d’électrons simple et des limites de faible densité.

Puissance hybride
Zunum Aero, soutenu par Boeing et JetBlue, travaille depuis 2013 sur une famille d’avions régionaux électriques hybrides de 10 à 50 places. Le 5 octobre 2017, Zunum a lancé le développement d’un avion de six à douze places avec son groupe motopropulseur installé sur un banc d’essai et piloté en 2019. En vue de voler en 2020 et d’être livré en 2022, il devrait réduire les coûts d’exploitation de 40 80% pour atteindre les coûts de miles (ASM) disponibles sur un Dash 8-Q400 de 78 places.

Le 28 novembre 2017, Airbus a annoncé un partenariat avec Rolls-Royce plc et Siemens pour développer le démonstrateur d’avion hybride électrique E-Fan X, qui devrait prendre son envol en 2020.

Le GE Catalyst de 1 300 shp pourrait être utilisé en propulsion hybride électrique: à la fin de 2016, General Electric a modifié un turboréacteur de combat GE F110 pour extraire 250 kW de sa turbine HP et 750 kW de sa turbine LP La NASA a mis au point et testé un moteur / générateur électrique de 1 mégawatt avec GE Global Research et testé un onduleur refroidi par liquide convertissant 2400 volts CC en courant triphasé avec des commutateurs à base de carbure de silicium et des modules MOSFET 1,7 kW.

En mai 2018, le cabinet de conseil Roland Berger comptait près de 100 avions électriques en développement. Ce chiffre était de 70% l’année précédente et incluait 60% de start-up, 32% d’anciens opérateurs aéronautiques, la moitié d’entre eux et 8% d’entreprises universitaires, gouvernementales et non aérospatiales, principalement européennes (45%) et américaines. (40%). Surtout des taxis aériens urbains (50%) et des avions d’aviation générale (47%), la majorité sont alimentés par batterie (73%), tandis que certains sont hybrides (31%), principalement des avions de ligne plus gros. Les experts de l’industrie s’attendent à ce qu’un avion de ligne à propulsion hybride de 50 sièges et plus fera ses débuts en exploitation commerciale d’ici à 2032 pour des liaisons comme Londres-Paris.

Le potentiel de la propulsion électrique et hybride-électrique reste limité pour l’aviation générale, selon Textron Aviation, car l’énergie spécifique du stockage de l’électricité représente toujours 2% du carburant aviation. Une configuration hybride est nécessaire pour les avions de ligne: les batteries lithium-ion, y compris les emballages et les accessoires, donnent 160 Wh / kg tandis que le carburant aviation donne 12 500 Wh / kg. Les machines électriques et les convertisseurs étant plus efficaces, la puissance de leur arbre disponible est plus proche de 145 Wh / kg de batterie tandis qu’une turbine à gaz fournit 6 545 Wh / kg de carburant: un ratio de 45: 1.

L’UE a financé le programme Hypstair avec 6,55 millions d’euros sur trois ans jusqu’en 2016 pour un TRL de 4: une maquette Pipistrel Panthera a reçu un groupe motopropulseur hybride électrique en série, testant au sol un moteur de 200 kW générateur uniquement et par les deux combinés. Il est suivi par le projet Mahepa de 2017, financé par l’UE sur quatre ans avec 9 millions d’euros dans le cadre du programme de recherche Horizon 2020 pour réduire les émissions de carbone de 70% en 2050, jusqu’au niveau 6 avant le développement du produit. La transmission Panthera sera divisée en modules: générateur de poussée de moteur électrique et générateur de combustion interne dans le nez, interface homme-machine et calcul, carburant et batteries dans l’aile. Des essais au sol sont prévus en 2019 avant les essais en vol en 2020.

Le Pipistrel Taurus G4 à deux fuselages et à batterie a été équipé en septembre 2016 d’un groupe motopropulseur à pile à combustible à hydrogène DLR, avec réservoirs d’hydrogène et batteries dans les fuselages, les piles à combustible et le moteur de la nacelle centrale. Les partenaires sont le développeur allemand de moteurs et d’onduleurs Compact Dynamics, l’Université Ulm, TU Delft, Politecnico di Milano et l’Université de Maribor. Les essais au sol et en vol devraient suivre ceux de la Panthera quelques mois plus tard.

Tout au long de leur manutention au sol, la mise à l’échelle des avions de ligne à 19 et 70 sièges sera étudiée selon deux configurations: des modules de même taille pour la propulsion distribuée électrique ou des modules de plus grande taille extrapolant les résultats des essais en vol. Les vols testeront le comportement du système, mesureront les performances et la fiabilité et évalueront les modes de défaillance. Un taux d’échec de 1 par 10 millions d’heures est visé, aussi faible que dans les avions de ligne, avec des composants très fiables ou avec redondance.

Applications
Actuellement, les avions électriques alimentés par batterie ont une charge utile, une autonomie et une endurance beaucoup plus limitées que celles alimentées par des moteurs à combustion interne. Cependant, la formation des pilotes est un domaine qui met l’accent sur les vols courts. Plusieurs compagnies fabriquent, ou ont démontré, des avions légers adaptés à la formation initiale en vol. L’Airbus E-Fan était destiné à l’entraînement en vol mais le projet a été annulé. Pipistrel fabrique des avions électriques de sport légers tels que le Pipistrel WATTsUP. Un prototype du Aero Electric Sun Flyer. L’avantage de l’avion électrique pour la formation en vol est le faible coût de l’énergie électrique par rapport au carburant d’aviation. Le bruit et les émissions d’échappement sont également réduits par rapport aux moteurs à combustion.

Giravion électrique
Bien que l’équipe austro-hongroise de Petróczy-Kármán-Žurovec ait piloté un hélicoptère d’observation militaire expérimental captif en 1917, l’utilisation de l’électricité pour les vols à rotor n’a pas été exploitée jusqu’à nos jours.

Sans équipage
Des composants légers ont permis de développer, à des fins récréatives, entre autres, de petits véhicules aériens sans pilote, radiocommandés et peu coûteux, souvent appelés drones, notamment le quadricoptère très répandu.

Habité
La solution F / Chretien Helicopter Le premier hélicoptère électrique volant au monde, à propulsion humaine, a été développé par Pascal Chrétien. Le concept a été transféré du modèle de conception assistée par ordinateur le 10 septembre 2010 au premier test à 30% de la puissance le 1er mars 2011, soit moins de six mois. L’avion a d’abord volé du 4 au 12 août 2011. Tous les développements ont eu lieu à Venelles, en France.

En février 2016, Philippe Antoine, AQUINEA et l’ENAC, Ecole Nationale Supérieure de l’Aviation Civile, ont piloté avec succès le premier hélicoptère conventionnel entièrement électrique appelé Volta à l’aérodrome de Castelnaudary, en France. Volta a présenté un vol en vol stationnaire de 15 minutes en décembre 2016. L’hélicoptère est alimenté par deux moteurs PMSM délivrant ensemble 80 kW et une batterie au lithium de 22 kWh. Volta est officiellement enregistrée par la DGAC, l’autorité de navigabilité française, et est autorisée à voler dans l’espace aérien civil français.

En septembre 2016, Martine Rothblatt et Tier1 Engineering ont testé avec succès un hélicoptère à propulsion électrique. Le vol de cinq minutes a atteint une altitude de 400 pieds avec une vitesse de pointe de 80 nœuds. L’hélicoptère Robinson R44 a été modifié avec deux moteurs YASA synchrones à aimant permanent triphasé, pesant 100 lb, plus 11 batteries Brammo Lithium-polymère pesant 1100 lb et un écran de cockpit numérique. Il a ensuite volé 20 minutes en 2016.

Projets
Le Sikorsky Firefly S-300 était un projet de test en vol d’un giravion électrique, mais le projet a été mis en attente en raison des limitations de la batterie. En juin 2011, moins de six mois après le lancement officiel de la compagnie, le démonstrateur de la technologie des véhicules aériens sans pilote AgustaWestland Project Zero, le plus puissant des rotors électriques à grande échelle du monde, a effectué des combats captifs sans pilote au sol.

L’Airbus CityAirbus est un démonstrateur d’avion VTOL à propulsion électrique. L’avion multirotor est destiné à transporter quatre passagers, avec un pilote au départ et à s’auto-piloter lorsque la réglementation le permet. Son premier vol sans équipage est prévu pour la fin de 2018 et les vols habités suivront en 2019. La certification de type et l’introduction commerciale sont prévues pour 2023.

Aviation commerciale
En septembre 2017, la société Easyjet a annoncé en 2027 le démarrage commercial sur de courts trajets, en association avec la start-up américaine Wright Electric, d’appareils quasi exclusivement électriques d’une autonomie maximale de 540 kilomètres et d’une capacité de 120 à 220 passagers. Des vols à zéro émission de CO2 sont attendus avant 2037. Deux jours plus tard, Bertrand Piccard répond que les vols commerciaux des avions électriques sont tout à fait possibles 34.

La société Zunum Aero, aidée par Boeing et JetBlue, a annoncé en octobre 2017 la réalisation d’un avion hybride capable de transporter 12 personnes en 2022, avec une vitesse de 550 km / h et une autonomie de 1 100 km.

Après l’abandon de l’E-Fan en avril 2017, Airbus, Rolls-Royce et Siemens ont annoncé en novembre 2017 le projet E-Fan X visant à tester la propulsion hybride sur un avion de type régional (90 sièges). Les trois groupes produiront un démonstrateur de vol d’ici 2020; ils remplaceront l’un des quatre avions d’essai BAE146 par un moteur électrique de deux mégawatts. Ensuite, si cela fonctionne, avec deux moteurs de 2 MW. En comparaison, l’E-Fan fonctionnait avec deux réacteurs de 30 kilowatts.