L'histoire d'une invention : Solar Impulse

par Jean-Sébastien Dick et Réda Merabet,
doctorants à l'École Polytechnique de Montréal

jean-sébastien dick est doctorant en génie mécanique/aérospatial : mécanique des fluides. Son Sujet de recherche : Les écoulements multiphasiques dans les cavités de roulement à bille de moteurs d’aéronef. Il s’agit d’un doctorat industriel avec le partenaire Pratt & Whitney Canada.

jean-sébastien dick est doctorant en génie mécanique/aérospatial : mécanique des fluides. Son Sujet de recherche : Les écoulements multiphasiques dans les cavités de roulement à bille de moteurs d’aéronef. Il s’agit d’un doctorat industriel avec le partenaire Pratt & Whitney Canada.

Rédat Merabet est doctorant en Genie Mecanique.  Son projet de recherche est la Modélisation d’un rotor d'hélicoptère avec des termes sources pour l'étude de l'aérodynamique interactionnelle.

Rédat Merabet est doctorant en Genie Mecanique.  Son projet de recherche est la Modélisation d’un rotor d'hélicoptère avec des termes sources pour l'étude de l'aérodynamique interactionnelle.

Dans la quête d’une électrification des transports à des fins de réduction des gaz à effet de serre, les ingénieurs se sont  heurtés à la dépendance en énergie fossile du monde de l’aéronautique. Ils ont alors rapidement mis l’idée de voler sans combustible de côté à cause de l’apparent irréalisme de cette idée qui pourtant pouvait  être révolutionnaire. En 2015, l’avion monoplace, Solar Impulse, leur prouve qu’ils ont fait une grave erreur en délaissant ce projet. Cet avion fait le tour du monde en parfaite autonomie sans employer aucun combustible fossile. La réussite de cet exploit est diffusée à travers les nations et prend même place au conseil des Nations-Unies ; l’homme est en mesure de faire le tour de la Terre en volant jour et nuit sans émettre de gaz à effet de serre, un rêve devenu réalité.

L’instigateur de ce projet est nul autre que le Suisse Bertrand Piccard. Depuis plus d’un siècle, la famille Piccard s’impose dans le monde de l’exploration scientifique et de la protection de l’environnement. Le tout commença avec Auguste Piccard qui, parmi ses exploits, est le premier homme à visiter la stratosphère et à voir la courbure de la terre de ses propres yeux. Ceci a été possible grâce à deux de ses inventions : Le ballon stratosphérique (Montgolfière) et la cabine pressurisée. Il est d’ailleurs celui qui a inspiré le personnage du professeur Tournesol dans Tintin. Ensuite, son fils Jacques, père de Bertrand, poussa le concept de la cabine pressurisée encore plus loin en la transformant en une capsule pouvant atteindre des profondeurs inimaginables sous l’eau. Il fut donc le premier homme à se rendre au point le plus profond des océans : la fosse des Mariannes. Finalement Bertrand, psychiatre de formation et aviateur amateur fut le premier homme à faire le tour de la terre en montgolfière de façon ininterrompue. Mais cet exploit n’était pas assez pour Bertrand, c’est alors qu'en 2003, il effectua la première étude de faisabilité pour son projet d’avion fonctionnant à l’énergie solaire.

Le prototype du Solar Impulse 2 a des caractéristiques tout simplement impressionnantes. Afin d’avoir assez de surface pour accueillir les cellules photovoltaïques, l’envergure des ailes de l’appareil était de 72 m, la même chose qu’un Boeing 747. Par contre, le monoplace ne pèse que 2 tonnes, c’est à dire le poids d’une voiture. Pour mettre ceci en perspective, le 747 peut peser plus de 400 tonnes et transporter plus de 500 passagers. Cet accomplissement hors du commun pour si peu de poids est dû à l’acharnement des ingénieurs ayant conçu l’appareil et de l'utilisation de matériaux composites. Pour propulser le tout, 4 moteurs électriques totalisant une puissance de 52 kW (70 chevaux) permettent à l’avion de voler à une vitesse de croisière de 90 km/h le jour et 60 km/h la nuit afin de préserver de l’énergie, le tout à une altitude de 8500m (28000 pi). La combinaison des batteries, moteur et système de management de l’énergie permet au Solar Impulse de voler de façon perpétuelle. La seule chose le contraignant à devoir se poser étant bien entendu le pilote humain qui le pilote.

Le défi du Solar impulse était de taille. Faire le tour du monde en utilisant que l’énergie solaire. Le défi pris plus d’un an à être réalisé à cause de plusieurs problèmes reliés à la météo. L’avion a réussi à faire plus de 40 000 km autour du monde en 17 escales, passant par: les Émirats Arabes Unis, l’Inde, la Chine, le Japon, les États-Unis, l’Espagne et l’Égypte. Au cours de ce voyage qui a passé à l’histoire, plusieurs nouveaux records ont été établis. Le plus impressionnant d’entre eux reste probablement le vol du 2e pilote, André Borschberg qui a fracassé le record du plus long vol (en termes de temps) solitaire. Sa traversée du Pacifique entre Nagoya au Japon jusqu’à Hawaï lui a pris 117 h 52 m, ce qui équivaut à 5 jours et 5 nuits sans presque aucun sommeil pour parcourir plus de 7000 km. C’est en juillet 2016 que l’avion a complété son tour du monde en retournant se poser à son point de départ à Abu Dhabi nous montrant tous que ce qui parait impossible peut devenir réalisable.

Bien que Solar Impulse demeure un exploit, on ne peut imaginer des vols commerciaux sans combustibles fossiles bientôt. Cependant, le groupe Airbus est avant-gardiste et développe un centre de recherche sur l’avion électrique du futur, E-Aircraft, en Allemagne, à proximité de Munich. Ce futur centre de recherche est associé au campus de l’université Ludwig Bölkow. Airbus jouit d’une collaboration avec Siemens pour développer un système de propulsion hybride et possiblement totalement électrique dont la présentation de la faisabilité devrait voir le jour en 2020. Récemment, à l’été 2016, un premier projet d’avion hybride, développé par Airbus, a pris son envol : le E-Fan. Il s’agit d’un avion employant une batterie lithium-ion et un moteur à combustion interne permettant une autonomie de vol prolongée. L’emploi d’un système propulsion hybride prévoit une dimension de 75 % des émissions de CO2 par kilomètre par passager.

Bibliographie :

  1. Émission sur le Solar Impulse, http://ici.tou.tv/decouverte, janvier-février 2017

  2. Siteweb du projet Solar Impulse, www.solarimpulse.com, consulté le 20 février 2017

  3. Solar Impulse, https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Impulse, consulté le 20 février 2017

  4. Electric Aircraft Program by Airbus, http://www.airbusgroup.com/int/en/corporate-social-responsibility/airbus-e-fan-the-future-of-electric-aircraft/Programme.html, consulté le 20 février 2017

  5. Siteweb du psychiatre et aéronaute, Bertrand Piccard, http://bertrandpiccard.com/, consulté le 20 février 2017