Solar Impulse: un projet de planeur solaire
Publié par Adrien le 25/11/2009 à 00:00
Source: BE Allemagne numéro 460 (19/11/2009) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /61283.htm
Illustration: DLR
Le 6 novembre 2009, le prix de recherche de Brunswick a été attribué aux chercheurs Dr. Bertrand Piccard et André Borschberg afin de récompenser les efforts de recherche des deux équipes internationales pionnières dans le domaine du vol solaire. Leur projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) Solar Impulse (Solar Impulse est un projet d'avion solaire. Il vise à construire puis à faire voler de nuit comme de jour, sans carburant ni émissions polluantes, un avion monoplace à...), un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas...) alimenté uniquement avec de l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine...), sans carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) ni émissions de déchets, établit de nouveaux critères pour un avenir mobile durable basé à partir de sources d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.). L'appareil de démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées...) est en construction depuis juin 2009. L'objectif ultime du projet est un tour du monde (Le mot monde peut désigner :) d'ici 2011 ou 2012, sans aucune autre énergie que celle du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de...), recueillie par les 200 mètres carrés de cellules photovoltaïques recouvrant les ailes. Le Centre allemand de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) aérospatiale (L'aérospatiale (nom commun féminin singulier) est une discipline scientifique qui rassemble les techniques de l'aéronautique (déplacement dans l'atmosphère, utilisant des...) DLR a contribué grandement au développement de cet avion visionnaire.

L'avion Solar Impulse représente, de par sa large envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour définir un oiseau, un chiroptère, un avion (ou planeur).) (63,4m) et sa construction légère, (1.600 kg) un important défi en termes de manoeuvrabilité et de capacité de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...). Pour sonder les limites de maniabilité (La maniabilité désigne la plus ou moins bonne aptitude d'un véhicule terrestre, naval ou aérien à réagir aux sollicitations de son conducteur ou pilote pour effectuer les...) de Solar Impulse, une simulation a été effectuée à l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) DLR de technique d'écoulement à Brunswick dans la plus grande unité centrale de traitement en aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi qu'éventuellement sur leurs effets sur des éléments solides qu’ils environnent. L'aérodynamisme...) d'Allemagne. Les chercheurs ont déterminé entre autres la portance et les efforts latéraux susceptibles d'opérer sur l'avion.


Distribution de la pression à l'aide de lignes de courant
sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) du prototype de Solar Impulse

La grande envergure de la voilure représente le principal défi. Dans une simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite « analogique » qui est...), l'écoulement de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire...) sur l'avion devait être calculé avec 30 millions de points. A cause de la grande envergure et de la vitesse (On distingue :) en vol réduite à 70 km/h, les rafales de vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus...) jouent un rôle plus important que pour les avions commerciaux classiques, plus rapides. En cas de rafale, l'avion peut plus facilement être amené en position inclinée, position à partir de laquelle il se doit d'être de nouveau rapidement manoeuvrable. L'avion étant dirigé sans commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent...) ou électrique, donc au seul effort au manche du pilote, il est particulièrement important de conserver des efforts de commande faibles tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en gardant l'effort de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) nécessaire.

L'institut DLR d'aéroélastique à Göttingen compte parmi les instituts phares dans le domaine des tests de mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un mouvement,...) vibratoire, partie intégrante du programme de tests des prototypes d'avions. A cause de l'extrême légèreté de l'avion Solar Impulse, les tests de vibration ont été menés de façon originale: l'avion était posé sur une rotule, et les ailes et les unités de commande maintenues avec des câbles en caoutchouc, afin de stabiliser le positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible,...).

L'extrême légèreté représente aussi un défi particulier pour les scientifiques de Göttingen, surtout à cause de l'envergure des ailes: 63,4 mètres, comparable à celle des avions commerciaux. Les fréquences de vibration sont nettement inférieures à celles des appareils classiques, à la limite du mesurable: elles sont nettement inférieures à 1 Hz, alors que pour les avions commerciaux elles sont presque 2 fois plus élevées. Selon le Dr. Marc Böswald, qui mène les tests de vibration, les institutions de recherches capables de mener ce genre de mesures sont rares - l'Institut d'aéroélastique de Göttingen se trouve être lui-même la seule en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme une des...).

Le DLR continuera à l'avenir à soutenir le projet Solar Impulse. Un essai de vibration supplémentaire sera mené au cours de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) à venir. Ensuite, les chercheurs étudieront entre autres l'influence des nombreuses cellules solaires et du contrôle des propriétés de vibration. Ces cellules solaires n'étaient pas installées lors des premiers essais de vibration. Si les tests sont un succès, un vol d'essai devrait être effectué au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant l'été et...) 2010. L'appareil et son pilote devrait rester 36 heures (L'heure est une unité de mesure  :) en l'air. L'énergie solaire accumulée durant la journée, emmagasinée dans des batteries au lithium-ion (Les accumulateurs à base de lithium utilisent des technologie en cours de mise au point, présentant un très important potentiel électrochimique. On distingue la technologie Lithium métal où l'électrode négative est composée...), assurera l'alimentation des moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique...) durant la nuit. Après un premier vol (Le premier vol ou vol inaugural d'un avion est la première occasion pour celui-ci de prendre les airs par ses propres moyens. C'est l'équivalent en aéronautique du voyage inaugural pour un bateau.) à succès, l'Institut DLR de technique des systèmes de vol de Brunswick pourrait soutenir le projet grâce à une identification des systèmes et des analyses dynamiques. Ainsi les connaissances des propriétés de vol et de la manoeuvrabilité de cet appareil volant inhabituel pourraient être approfondies.
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