Comme nous l’avons vu dans les épisodes précédents, chaque composant de l’avion passe par les phases de conceptualisation, de conception, puis d’analyses structurelles. Mais la seule façon de vraiment savoir si un avion est opérationnel, c’est de tester ses composants en les soumettant à des charges appropriées. Le HB-SIA et le HB-SIB sont tous deux des prototypes expérimentaux et bien que tout soit simulé, calculé et conçu en 3D avant d’être construit, ces procédés ne font qu’estimer la réalité.

C’est ici que l’équipe de test entre en jeu. Dirigés par David Oldani, les quatre « testeurs » ont une relation directe avec l’équipe d’analyse structurelle qui fournit les charges à appliquer aux différentes parties. David doit organiser le test de manière à simuler au mieux la réalité.

Cette étape représente le plus grand défi de la phase de test : simuler la réalité. En vol, le poids de l’avion et des charges qui lui sont appliquées sont réparties différemment. C’est comme quand on saute dans une piscine : on se sent très léger alors qu’en réalité on a toujours le même poids. Le travail de David consiste à trouver la solution permettant de contrebalancer le poids d’une partie pour simuler au mieux les différents scénarios de chargement en vol.

Il y a principalement deux sortes de tests : les tests destructifs et les tests non destructifs. C’est l’équipe de test qui décide si une partie doit être testée jusqu’à son point de rupture ou non. Pourquoi de tels extrêmes ? Lorsqu’une partie est mise sous tension maximale, des informations précieuses relatives à ses limites et à son point de rupture peuvent être recueillies.

La phase de test est peut-être la dernière étape du processus de production, mais c’est aussi la plus intense. Sous les airs décontractés et nonchalants des ingénieurs se cachent le suspense et une atmosphère semblable à celle du Jour du Jugement Dernier, et je peux les comprendre ! Tout est optimisé à l’extrême et tout est fabriqué à la main, ce qui rend le processus de transition entre les simulations informatiques et la réalité similaire à une traduction du japonais vers l’italien. Les ingénieurs ont vu leur pire cauchemar devenir réalité l’année dernière lorsque la partie principale de l’avion, le longeron de l’aile n’a pas résisté aux charges et s’est brisé en deux.

La construction d’un avion solaire si grand, tel l’HB-SIB (72 m d’envergure), et si léger (2400 kg) est une prouesse. L’industrie aérienne normale ne doit pas faire face aux mêmes contraintes au quotidien. « Un avion civil normal certifié peut être rapidement construit et le processus de test est insignifiant, car la capacité à voler de l’avion a déjà été prouvée contrairement à notre prototype qui doit être soumis à de nombreux tests de structure et de vol avant de pouvoir être certifié », explique David.

Solar Impulse ne repousse pas seulement les limites du possible, mais démontre également, à chaque étape de son parcours, comment l’innovation, la persévérance et la conviction peuvent défier notre perception du monde.

Dans la photo ci-conte (de gauche à droite): Paul Metzler, Yves Heller, David Oldani et Jens Menzel. David Oldani (ici-haut).

Suivez la série ici: « CRÉER UN AVION SOLAIRE »

Lors du retour des Missions 2012 entre Madrid et Payerne via Toulouse, vous avez été nombreux à participer au concours pour être le photographe officiel d’un jour de Solar Impulse. Toute l’équipe a été très touchée de l’intérêt et du nombre de photos téléchargées lors de cet évènement. Je peux vous dire qu’André et Bertrand ont eu beaucoup de peine à départager les 2 gagnants tant les photos étaient originales et de qualité.

Félicitations à Olivier Rapin (Photo à gauche) et à Hakan Erbuke (Photo ci-dessous) qui remportent les prix suivants : Une casquette Solar Impulse, un t-shirt officiel de l’équipe et le livre HB-SIA signé par les deux pilotes. Les gagnants ont été avertis personnellement par écrit.

Vous pouvez parcourir ci-dessous les deux albums regroupant toutes les photos reçues.

Depuis que j’ai commencé à travaillé à Solar Impulse, il y a deux mois, beaucoup de personnes m’ont demandé : « mais comment fait-il pour voler la nuit ? ». Cela peut sembler miraculeux, mais n’est en fait qu’une simple question de physique et d’optimisation de l’énergie.

Lorsque le HB-SIA est sur la piste, prêt à décoller, les batteries sont habituellement chargées à 50% minimum, pour la sécurité du pilote, grâce à l’énergie solaire. A l’exception des décollages et des atterrissages, pendant lesquels la vitesse de l’appareil passe à 30 nœuds (environ 55 km/h) pour une plus grande maniabilité, l’avion solaire vole toujours à 25 nœuds (environ 45 km/h), vitesse à laquelle sa consommation d’énergie est minimale. Tout le cycle de vol est axé sur les économies d’énergie et l’optimisation de cette dernière. L’appareil utilise essentiellement l’énergie électrique et l’énergie potentielle. L’énergie électrique – ou, en termes physiques, l’énergie chimique – est accumulée dans les batteries. Quant à l’énergie potentielle, elle réside dans l’altitude de l’appareil. Pour prendre un exemple, un ballon de football placé en haut d’une colline possède une énergie potentielle latente. Dès qu’on le pousse un peu, il descend la pente, convertissant son énergie potentielle en énergie cinétique (vitesse), et finit par s’arrêter parce que dans le monde réel, tout mouvement s’accompagne de pertes.

Par conséquent, pour que l’avion Solar Impulse vole avec la plus grande efficacité, il doit jongler, en ce qui concerne le stockage de l’énergie, entre l’altitude et la batterie et trouver le meilleur équilibre possible.

Mais que se passe-t-il concrètement pendant le vol ? Vous avez déjà vu comment fonctionne le cycle de production de l’énergie dans un précédent article (Comment la lumière du soleil permet de voler); je vais maintenant vous expliquer le fonctionnement du HB-SIA, également illustré dans l’image ci-contre, le jour et la nuit.

Le jour, le pilote effectue une lente ascension pour atteindre une couche d’atmosphère plus fine, afin d’éviter la formation de turbulences et de nuages. Chose intéressante, les générateurs solaires convertissent également plus d’énergie en altitude. Avant d’atteindre le sol, le rayonnement solaire est en partie absorbé par l’atmosphère de la Terre. Plus le Solar Impulse s’élève dans les airs, plus la quantité d’énergie solaire disponible augmente et peut être stockée dans les batteries. En fait, pour une génération d’énergie solaire maximum, le HB-SIA devrait voler dans l’espace extra-atmosphérique ; mais c’est un peu trop loin pour le moment.

Lorsque que le soleil commence à disparaître à l’horizon, il va de soi que l’énergie solaire diminue. Quand l’énergie solaire disponible n’est plus suffisante pour permettre un vol en palier, le pilote baisse les moteurs et entame une descente progressive (d’environ 0,4 m/s) jusqu’à une basse altitude stationnaire de nuit de 1000-1500 mètres. En dehors de l’altitude maximale de 28000 ft (8000 mètres) qu’il peut atteindre, le prototype peut planer pendant 4 à 5 heures en ne consommant presque pas d’électricité. Quand il atteint sa plus basse altitude, bien après le coucher du soleil en général, les moteurs, alors alimentés par les batteries, permettent de maintenir un vol en palier à 25 nœuds jusqu’au matin. Et lorsque les couleurs éclatantes du soleil à l’horizon commencent à emplir le ciel de leurs tons chauds, l’appareil peut de nouveau entamer son ascension, marquant le début d’un nouveau cycle.