Solar Impulse

Solar Impulse est un projet d'avion solaire entrepris à l'initiative des Suisses Bertrand Piccard et André Borschberg, à l'École polytechnique fédérale de Lausanne. Les deux pilotes en assurent le développement depuis 20031. Le projet vise à construire puis à faire voler de nuit comme de jour, sans carburant ni émission polluante pendant le vol, un avion monoplace à moteurs électriques alimentés uniquement par l'énergie solaire, jusqu’à effectuer un tour du monde.

 

Technologie

La démarche de Solar Impulse est à la fois scientifique et technologique, par toutes les recherches qu’elle implique. Ce défi technologique est aussi celui d'une innovation industrielle et, pour certains, d'une prouesse sportive.

Le Solar Impulse utilise des solutions existantes, comme les cellules photovoltaïques. Mais, pour que le projet aboutisse, de nouvelles solutions doivent impérativement être inventées.

Défi

Le Solar Impulse n'est pas le premier avion solaire mais, à ce jour, aucun de ses prédécesseurs avec un pilote à bord n'a réussi à passer une nuit en vol. Par ailleurs, en l'absence de pilote automatique, la conduite de l'appareil nécessite une grande vigilance de la part du pilote, le prototype ne pouvant effectuer un virage avec une inclinaison supérieure à 5°, du fait de sa très grande envergure et de sa faible vitesse. Si tel était le cas, la voilure pourrait décrocher et la situation serait irrécupérable. Paradoxalement, un automate de pilotage automatique ou à distance pèserait certainement moins lourd que le pilote ; l'avion pourrait être dirigé du sol tout comme pour le suivi des sondes spatiales et des drones militaires et civils.

Permettre à un engin de décoller et de rester en vol de manière autonome, de jour comme de nuit, entièrement propulsé par l'énergie solaire, sans carburant ni pollution, n'est possible que si les technologies actuelles sont poussées à leurs limites absolues.

Avions

Prototype

Prise de vue de l'avion prototype dévoilé le 26 juin 2009 à Dübendorf

Le prototype du premier avion, HB-SIA, pèse 1 600 kg pour une envergure de 63,4 mètres. Dépourvu de cabine pressurisée, il a pour mission de vérifier par l’expérience les hypothèses de travail ainsi que de valider la sélection des technologies et procédés de construction.

Cockpit du prototype Solar Impulse HB-SIA

Des capteurs solaires aux hélices, la chaîne de propulsion de Solar Impulse est optimisée pour avoir le rendement le plus élevé possible. Son design a été pensé pour résister aux conditions hostiles que subissent les matériaux et le pilote en haute altitude, en intégrant les contraintes de poids aux impératifs de résistance.

Caractéristiques du prototype

ImmatriculationHB-SIA
AvionPrototype
Envergure63,40 m
Longueur21,85 m
Hauteur6,40 m
Masse1 600 kg
Motorisation4 moteurs électriques de 10 ch chacun
Cellules photovoltaïques (nombre)

11 628 :
10 748 sur l’aile ;
880 sur le stabilisateur horizontal

Vitessemoyenne70 km/h
Plafond8 500 m (Altitude maximale 12 000 m, soit 39 000 pieds)
Date de présentation publique26 juin 2009

Structure et matériaux

Solar Impulse est construit autour d'un squelette en matériau composite (fibre de carbone et nid d’abeille en sandwich). La surface inférieure des ailes est revêtue d’un film souple et la surface supérieure est couverte de cellules solaires SunPower encapsulées.

Système de propulsion

Sous les ailes sont fixées quatre nacelles, contenant chacune un moteur électrique conçu par la société ETEL, une batterie de 70 accumulateurs, un système de gestion de la charge/décharge (BMS) et de la température. L'isolation thermique a été conçue pour conserver la chaleur produite par les batteries et garantir leur fonctionnement malgré les températures de l'ordre de −40 °C rencontrées à 8 500 m. Chaque moteur a une puissance maximale de 7,35 kW (10 ch). Les hélices bipales, de 3,50 m de diamètre, tournent à une vitesse de 200 à 400 tr/min.

Deuxième avion

À partir de 2012, réalisation d'un deuxième avion, immatriculé HB-SIB. Ce dernier n'a pas de cabine pressurisée mais les pilotes pourront s'allonger complètement et pourront effectuer des missions de longue durée, des traversées sans escale d'un continent et de l'océan Atlantique.

Le décollage de cet avion pour effectuer un tour du monde a eu lieu le 9 mars 2015 d'Abou Dabi. Douze escales sont prévues, pour changer de pilote et présenter l’aventure au public ainsi qu'aux autorités politiques et scientifiques. Chaque tronçon du vol durera de 3 à 4 jours, ce qui est considéré comme le maximum supportable pour un pilote seul.

Une fois l'efficacité de la batterie améliorée, permettant ainsi de réduire le poids, un biplace est envisagé pour faire le tour du monde sans escale.

Efficacité énergétique

L’énergie contenue dans les batteries et l'énergie emmagasinée en prenant de l'altitude durent jusqu’au lever du Soleil et permettent à l’avion de poursuivre sa mission.

Énergie solaire[modifier | modifier le code]
Les 11 628 cellules photovoltaïques en silicium monocristallin sont ultrafines (166 μm). Elles ont été sélectionnées pour leur rapport optimal poids/rendement.

Capacité de stockage

Avec une densité énergétique de 200 Wh/kg en 2012 (260 en 2015), les accumulateurs nécessaires pour le vol de nuit pèsent 400 kg (plus du quart de la masse totale de l'avion). Ce paramètre oblige à réduire drastiquement la masse du reste de l’avion, à optimiser toute la chaîne énergétique et à maximiser le rendement aérodynamique par un grand allongement et un profil d’aile conçu pour les basses vitesses.

Équipe

Le projet, qui a commencé en 2003, occupe 70 personnes en 2012.

Source : wikipedia.fr

Site officiel : http://www.solarimpulse.com

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