Solar Impulse
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Modèle conceptuel du Solar Impulse exposé à Genève en avril 2004.
Modèle conceptuel du Solar Impulse exposé à Genève en avril 2004.

Le projet Solar Impulse vise à faire décoller et voler de façon autonome, de jour comme de nuit, un avion propulsé exclusivement à l’énergie solaire, jusqu’à effectuer un tour du monde (Le mot monde peut désigner :) sans carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) ni pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].).

Les pilotes du 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...) sont aux commandes du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) depuis 2003. Il s’agit de Bertrand Piccard (Bertrand Piccard, né le 1er mars 1958 à Lausanne, est un psychiatre et aéronaute suisse, connu pour avoir réussi, avec le pilote britannique Brian Jones, à effectuer...), le psychiatre (Un psychiatre est un médecin spécialisé en psychiatrie et psychothérapie, qui diagnostique, traite et tente de prévenir les maladies mentales, les troubles psychiques et les...) aventurier, et André Borschberg (André Borschberg, né le 13 décembre 1952 à Zurich, est un pilote professionnel suisse d'avion et d'hélicoptère.), le pilote entrepreneur. Dès les premiers vols, ils se partageront les missions, l’appareil ne pouvant, pour l’instant, accueillir qu’un seul pilote à la fois.

Les grandes étapes du projet

C’est un projet qui s’inscrit dans la durée:

  • Étude de faisabilité à l’École polytechnique fédérale de Lausanne en 2003.
  • Développement du concept en 2004-2005.
  • Simulations de vols longues durées dès 2006.
  • Design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels,...) et fabrication d’un prototype en 2006-2007.
  • Vols tests et premier vol de nuit (Vol de nuit est un roman d'Antoine de Saint-Exupéry paru en décembre 1930 et ayant obtenu le Prix Femina en 1931.) avec le prototype en 2008-2009.
  • Construction de l’avion final en 2009-2010.
  • Tour du monde en cinq escales en 2011.

Le but du projet est de faire le tour du monde. Le décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) devrait avoir lieu en mai 2011, pour un survol de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et...) proche de l’équateur mais essentiellement dans l’hémisphère Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.). Cinq escales sont prévues, pour changer de pilote et présenter l’aventure au public et 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. Lorsque l’efficacité des batteries permettra d’en réduire le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé...), l’avion pourra embarquer deux pilotes pour des vols de très longues durées et un tour du monde sans escale (Une escale est un arrêt marqué par un véhicule de transport durant un trajet au long cours. Dans sa dimension technique, elle a généralement un caractère obligatoire car elle permet le réapprovisionnement en...) deviendra alors envisageable.

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...)

L’envergure de l’avion est de 80 mètres, soit légèrement plus que celle de l’Airbus A380 (L'Airbus A380 est un avion civil quadriréacteur long-courrier construit par Airbus en Allemagne, Espagne, France et Royaume-Uni et assemblé à Toulouse.), afin de minimiser la traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz. Mathématiquement c'est la composante des efforts...) induite et offrir une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) maximale aux cellules solaires. Une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui...) alaire aussi faible (8 kg/m²) implique une plus grande sensibilité aux turbulences. La structure ultra-légère doit utiliser des fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) spécifiquement adaptées.

Altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition...) max 12.000 m
Poids max 2000 kg
Vitesse (On distingue :) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) 70 km/h
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).) 80m
Puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) des 6 moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) 10 kW
Poids des batteries 450 kg
Capacité des batteries 200 Wh/kg
Rendement photovoltaïque 0.2

Matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) et structure

Alors que les traditionnels sandwiches composites ont une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) surfacique de l’ordre de 10 kg/m², ceux développés pour le Solar Impulse devront peser de l’ordre de 0.5 kg/m². Ces matériaux pourraient en outre être équipés de fonctionnalités intégrées telles des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) d’intégrité, du contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) actif de forme, etc.

Une " peau " composée de cellules solaires ultra-minces est intégrée dans les ailes. Ces cellules seront flexibles pour en suivre les déformations et vibrations et devront être encapsulées pour garantir une efficacité maximale dans toutes les conditions, une résistance optimale aux agressions extérieures mais aussi une contribution structurale.

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.)

Comme difficulté supplémentaire, l’énergie captée pendant la journée servira non seulement à propulser l’avion, mais également à recharger des batteries pour assurer le vol de nuit. Le pilote aura donc la nécessité absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à...) de se retrouver chaque soir avec des batteries pleines et d’économiser au maximum l’énergie à disposition pour tenir en l’air jusqu’au lever de 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 type naine jaune, et...) suivant. L’énergie est accumulée pendant la journée dans des batteries au lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) disposées dans les ailes et dont la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...) doit approcher les 200 Wh/kg, malgré des conditions de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) variant de +80°C à –60°C.

Propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur ou par un...)

La puissance moyenne sur 24 heures (L'heure est une unité de mesure  :) mise à disposition des moteurs par le soleil est pratiquement égale (12 CV) à celle dont disposaient les frères Wright en 1903 lorsqu’ils ont réalisé le 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...) en avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air,...) de l’humanité. Le succès ne peut donc passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) que par une optimisation des rendements et une réduction générale du poids.

Cockpit (L'habitacle (mais aussi cabine de pilotage, poste de pilotage, cellule ou encore cockpit) d'un avion désigne l'espace réservé au pilote, son copilote et au mécanicien. Il contient toutes les commandes et les instruments...)

En raison du poids encore excessif des batteries, l’habitacle ne pourra accueillir qu’un pilote, qui doit pouvoir opérer jusqu’à 12 000 mètres d’altitude, dans des conditions extrêmes de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et de température. Le cockpit sera donc équipé de différents systèmes : pressurisation, diffuseur d’oxygène, élimination du CO2 et de l’humidité générée par le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.). Ces dispositifs devront eux aussi être extrêmement modestes en termes de poids et de consommation énergétique afin de ne pas pénaliser les besoins de la propulsion.

La réalisation du projet est assurée par un partenariat entre plusieurs entreprises et institutions dont les principales sont :

  • partenaires principaux : Solvay, Omega et Deutsche Bank
  • partenaire officiel : Altran
  • partenaires scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) et aéronautiques : l’EPFL, l'IMT, l'Agence spatiale européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est chargée de...) (ESA) et Dassault

Solar Impulse bénéficie également depuis avril 2008 du parrainage de la Commission Européenne grâce, entre autres, au commissaire européen au transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de...) Jacques Barrot.

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