Dans une avancée décisive pour les ambitions indiennes en matière de motorisation aéronautique indigène, l’Organisation de Recherche et de Développement en Défense (DRDO) développe un disque de turbine en métallurgie des poudres à base de nickel, comparable à l’unité haute performance du moteur français M88 équipant les chasseurs Rafale. Ce superalliage renforcé par la phase gamma prime (γ’), conçu pour supporter des températures jusqu’à 700°C, promet de surmonter les contraintes thermiques longtemps rencontrées dans les turbofans. Cependant, sa production nécessite une presse de forgeage isotherme d’une capacité exceptionnelle de 20 000 tonnes, prévue pour être installée à l’usine HAL de Koraput, afin de fabriquer les pièces complexes quasi-finies. Ce disque devrait apparaître dans le moteur sèche Kaveri Dry Engine (KDE), une version sans postcombustion issue du programme Kaveri du GTRE, accélérant ainsi son intégration dans les chasseurs Tejas Mk2 et les plateformes drones d’ici 2030.
Ce projet, conduit conjointement par l’établissement de recherche sur les turbines à gaz du DRDO (GTRE) et la société publique Mishra Dhatu Nigam Limited (MIDHANI), s’appuie sur des décennies de prouesses en science des matériaux, notamment avec le superalliage nickel-base DMR SN 742 utilisé pour les rotors de compresseur et de turbine. Face aux perturbations des chaînes d’approvisionnement internationales, l’Inde vise une autonomie stratégique en réduisant sa dépendance aux technologies étrangères pour les sections chaudes des moteurs à faible taux de dilution.
Un superalliage nickel avancé et un procédé de métallurgie des poudres innovant
Au cœur de cette innovation se trouve un superalliage à base de nickel renforcé par des précipités gamma prime (Ni3Al), des phases inter-métalliques qui empêchent la déformation permanente (fluage) à haute température en bloquant la mobilité des dislocations au sein du matériau. Ce superalliage est fabriqué par métallurgie des poudres, impliquant l’atomisation gazeuse de poudres condensées par pressage isostatique à chaud (HIP), ce qui assure une microstructure sans défauts adaptée aux pièces tournantes soumises à des vitesses centrifuges dépassant 10 000 tours par minute.
Le moteur français M88-2, produisant une poussée de 75 kN et équipant le Rafale, utilise un disque similaire en métallurgie des poudres dans sa turbine haute pression, capable de supporter une température allant jusqu’à 650-700°C tout en offrant une économie de poids de 5 à 7 % par rapport aux alliages forgés classiques comme l’Inconel 718. L’objectif du DRDO est d’atteindre, voire de dépasser, ces performances avec une résistance thermique assurée à 700°C pendant plus de 1 000 heures, indispensable pour garantir une poussée sèche entre 80 et 90 kN. « Cet alliage est conçu pour résister à 700°C », confient des sources internes du GTRE, qui évoquent des essais confirmant une durée de vie en fatigue satisfaisante sous cycles simulant des missions aériennes.
Le rôle clé de MIDHANI et la nécessité d’une presse de forgeage isotherme innovante
MIDHANI, basée à Hyderabad, joue un rôle crucial. Depuis 2022, elle est pionnière dans la production de superalliages par métallurgie des poudres, notamment les rotors DMR SN 742 pour moteurs aéronautiques. Des essais récents menés par le GTRE, notamment sur des variantes à base de titane aluminure et de nickel, publiés dans AerospaceLab, attestent de la faisabilité de produire des blisks (disques à pales intégrées) en cet alliage, diminuant le nombre de pièces de 30 % et le poids du moteur de 10 à 15 kg.
La fabrication de pièces de cette taille imposante, avec un diamètre de 500 à 600 mm, nécessite une presse de forgeage isotherme de 20 000 tonnes pour déformer des billettes préchauffées à des vitesses de déformation quasi nulles, afin de conserver la morphologie gamma prime sans fissuration. Les capacités actuelles en Inde plafonnent à 15 000 tonnes chez MIDHANI, insuffisantes pour la taille requise.
La division moteurs de HAL à Koraput est en pointe sur ce dossier, ayant lancé un appel d’offres le mois dernier pour cette presse. Cette démarche confirme les spéculations des forums spécialisés sur le rôle de cette presse dans la production des disques en métallurgie des poudres. « Nous avons besoin d’une presse de forgeage isotherme de 20 000 tonnes », confirment des sources, avec une mise en service prévue pour 2027, pour un investissement estimé entre 600 et 800 crores INR. Cette initiative s’inscrit dans la relance modulaire du programme Kaveri par le GTRE : les prototypes KDE, testés depuis 2024 sur des bancs d’essai Safran, intègrent déjà ce disque pour valider le fonctionnement sans postcombustion, en attendant le développement d’une version complète avec postcombustion.