Solar Impulse
HB-SIA

D’une envergure gigantesque, équivalente à celle d’un Airbus A340, pour le poids proportionnellement minime d’une voiture, le prototype HB-SIA présente des caractéristiques de construction et d’aérodynamisme jamais rencontrées jusqu’ici qui le placent dans un domaine de vol encore inexploré.

 

La structure en fibre de carbone, la chaîne de propulsion, l’instrumentation de bord, tout a été pensé et conçu à la fois pour économiser l’énergie, résister aux conditions hostiles que subissent le matériel et le pilote en haute altitude et intégrer les contraintes de poids aux impératifs de résistance.

 

Il n’a pas été construit pour le tour du monde. Son but a été de démontrer la crédibilité du programme en effectuant le premier vol jour et nuit sans carburant, ce qu’il a brillamment réussi en juillet 2010. L’expérience acquise par l’équipe est maintenant mise au service de la construction du Solar Impulse HB-SIB qui devrait faire le tour de la planète en 2014. 

La question énergétique conditionne l’ensemble du projet.

A midi, la surface terrestre reçoit sous forme d’énergie lumineuse l’équivalent de 1000 watts par m2, soit 1.3 CV.

Répartie sur 24 heures, l’énergie du soleil ne fournit qu’une moyenne de 250 W/m2.

Avec 200 m2 de cellules photovoltaïques et 12 % de rendement total de la chaîne de propulsion, la puissance moyenne sur 24 heures fournie par les moteurs de l’avion atteint 8 CV ou 6 KW.

C’est à peu de chose près ce dont disposaient les frères Wright en 1903 lorsqu’ils ont réalisé le premier vol motorisé.Et c’est avec cette énergie-là, optimisée du panneau solaire à l’hélice, que Solar Impulse a réussi à voler jour et nuit sans carburant !

5 records du monde:

  • Altitude absolue: 9'235 m
  • Gain d'altitude: 8'744 m
  • Durée: 26 heures 10 minutes 19 secondes
  • Distance libre sur un parcours : 1116 km
  • Distance en ligne droite, points de cheminement annoncés: 1099.3 km
Solar Impulse HB-SIA 2010

RESSOURCES HUMAINES

La construction du prototype n’a été possible que grâce à l’intense collaboration entre l’équipe de Solar Impulse chargée du design de l’avion et les différents partenaires tels que fournisseurs de matériaux et fabricants des composants. Ce n’est qu’en confrontant les exigences et en explorant le potentiel de chacun que des solutions inédites dans le domaine aéronautique ont été trouvées.

RESSOURCES ENERGETIQUES

Autant de formes d’énergie à gérer que de phénomènes de conversion à comprendre et à optimiser :

  • Lumineuse, par le rayonnement solaire
  • Electrique, au niveau des cellules photovoltaïques, des batteries et des moteurs
  • Chimique, dans les batteries
  • Potentielle, lorsque l’avion prend de l’altitude
  • Mécanique, via le système de propulsion
  • Cinétique, lorsque l’avion prend de la vitesse
  • Thermique, pour toutes les pertes (frottements, échauffement…) que l’on cherche à minimiser à tout prix

RENDEMENT ET CAPACITE DE STOCKAGE

Les quelques 12'000 cellules photovoltaïques en silicium monocristallin de 145 microns d’épaisseur combinent légèreté et rendement. Leur efficacité aurait pu être encore meilleure, à l’instar des panneaux utilisés dans l’espace, mais leur poids aurait alors été beaucoup trop élevé, pénalisant l’avion pendant le vol de nuit. Cette phase étant la plus critique, la contrainte majeure du projet est celle qu’imposent les batteries. Encore lourdes, celles-ci obligent à réduire drastiquement le poids 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. Avec une densité énergétique de 240 Wh/kg, la masse d’accumulateurs à base de lithium-polymère se monte à 400 kg, soit ¼ de la masse totale de l’avion.

STRUCTURE ET MATERIAUX

Associant rigidité, légèreté et contrôlabilité en vol, le Solar Impulse HB-SIA est construit autour d’un squelette en matériaux composites constitués de fibres de carbone et de nid d’abeilles assemblés en sandwich. Sur son extrados, l’aile est recouverte des cellules solaires encapsulées, et sur son intrados d’un film flexible léger. Entre ces deux surfaces, 120 nervures en fibre de carbone, réparties tous les 50 cm, lui donnent son profil aérodynamique.

SYSTEME DE PROPULSION

Quatre nacelles sont fixées sous l’aile. Elles contiennent chacune un moteur électrique brushless sensorless, une batterie au lithium polymère constituée de 70 accumulateurs et un système de gestion contrôlant le seuil de charge et de température. L’isolation thermique est conçue pour conserver la chaleur dégagée par les batteries et leur permettre ainsi de fonctionner malgré les - 40 °C rencontrés à 8500 mètres. Chaque moteur a une puissance de pointe de 10 CV et est muni d’un réducteur limitant à 400 tours /minute la rotation d’une hélice bipale de 3,5 mètres de diamètre. Sur 24 heures, la puissance moyenne utilisée est de 8 CV ou 6 KW

L’INTELLIGENCE CENTRALE

Le système informatique embarqué récolte et analyse des centaines de paramètres utiles à la gestion du vol. Il apporte au pilote des informations interprétables pour les prises de décision, transmet par télémétrie les données les plus importantes à l’équipe au sol et, surtout, fournit aux moteurs la puissance optimale compte tenu de la configuration de vol et de l’état de charge et de décharge des batteries.

Timeline

ACROSS AMERICA 2013: IN FLIGHT TO DALLAS

Comment se prépare-t-on à un vol de 20 heures en avion solaire?

Voler en avion solaire n’est pas chose aisée, surtout si l’on considère la taille du cockpit, qui est d’à peine 1,3 m3! Le vol de ce jour, entre Phoenix et Dallas durera environ 18 heures. Il permettra entre autre à André de battre son précédent record mondial de distance absolue dans la catégorie ...

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Voler en avion solaire n’est pas chose aisée, surtout si l’on considère la taille du cockpit, qui est d’à peine 1,3 m3! Le vol de ce jour, entre Phoenix et Dallas durera environ 18 heures. Il permettra entre autre à André de battre son précédent record mondial de distance absolue dans la catégorie des avions solaires, établi en 2012 à l’occasion du vol Payerne-Madrid. Cette fois-ci, il parcourra 1397 km.

Mais comment André va-t-il pouvoir rester éveillé et attentif, alors qu’il n’est qu’à la moitié de son périple? En plus d’une condition physique très affutée, les pilotes doivent faire preuve d’une faculté de concentration et d’une force mentale à toute épreuve pour manœuvrer l’engin solaire unique et extraordinairement léger durant des vols aussi longs. Dans un avion dépourvu de pilote automatique et dépendant du centre de contrôle de la mission pour les modifications du plan de vol, André et Bertrand doivent maintenir un niveau d’attention soutenu tout au long de chaque vol.

La seule chose qui pourrait inquiéter André avant de décoller serait de se sentir insuffisamment préparé. Pour que cela ne lui arrive pas, chaque aspect du vol va être analysé dans les moindres détails. Par exemple, la veille du départ, il fermera les yeux et visualisera les premières heures suivant le décollage. Il imaginera tous les événements qui peuvent survenir et passera en revue divers scénarios du type «et si…», y compris les situations de détresse, jusqu’à ce qu’il se sente à l’aise avec les indications qui lui ont été fournies par le directeur de vol et son équipe. Un dernier briefing a toujours lieu le matin du départ au cours duquel le pilote reçoit les dernières informations relatives à d’éventuels changements.

André pratique le yoga, des exercices respiratoires et la méditation. Le yoga préserve la souplesse de ses muscles et se révèle utile, dans le cockpit, pour maintenir la circulation du sang. Il prend le contrôle de sa respiration pour plusieurs raisons, par exemple, pour lutter contre la fatigue. Dans ces moments, il va se mettre volontairement à respirer plus vite pour augmenter son niveau d’énergie. Il a l’habitude de faire cet exercice durant la journée qui précède un vol. Il modifie également sa respiration pour se détendre. Pour cela, il va inspirer sept fois puis expirer sept fois, ce qui assure la régularité des battements de son cœur et lui permet de se relaxer durant les phases plus calmes de la mission. Enfin, la méditation est particulièrement précieuse la veille du vol. Juste avant le coucher, elle l’aide à vider son esprit de toute pensée superflue et à obtenir un sommeil profond et réparateur.

La famille Borschberg est connue pour aimer la bonne chère, ce qui explique pourquoi André n’apprécie pas spécialement les derniers jours avant un vol. Qu’on me comprenne bien: il est enthousiaste à l’idée de se retrouver bientôt dans le cockpit! Mais cela lui impose de surveiller son régime et de renoncer aux aliments riches en fibres tels que les fruits et légumes (la vidéo comique de Brian vous explique pourquoi ici. Même en vol, André n’emporte que de petits snacks du genre barres de céréales, noix, fruits secs, plus un éventuel sandwich accompagné d’eau ou d’une boisson sportive.

A l’heure de l’atterrissage, l’estomac d’André fait entendre des grondements, qui vont se transformer en rugissements pendant la conférence de presse qui suit. Pas étonnant qu’il aime s’accorder un repas consistant juste après un vol. Alors n’oubliez pas d’apporter un peu de crudités...

ACROSS AMERICA 2013: PHOENIX TAKE OFF

Un décollage béni des dieux

L'appareil Solar Impulse, piloté par André Borschberg, a décollé tout en douceur de l'aéroport de Phoenix à 4:47 (heure locale, UTC-7). Il devrait atterrir à l'aéroport international Fort Worth de Dallas demain, jeudi 23 mai à environ 1:00 (heure locale, UTC-5).

À l'occasion de cette étape, André va ...

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L'appareil Solar Impulse, piloté par André Borschberg, a décollé tout en douceur de l'aéroport de Phoenix à 4:47 (heure locale, UTC-7). Il devrait atterrir à l'aéroport international Fort Worth de Dallas demain, jeudi 23 mai à environ 1:00 (heure locale, UTC-5).

À l'occasion de cette étape, André va tenter de battre le record du monde de distance dans la catégorie aviation solaire, record qu'il a lui-même établi aux commandes de l'avion solaire lors de son vol Payerne (Suisse) - Madrid (Espagne) en 2012. La distance totale est estimée à 1 396,8 km. La troisième étape de la mission Across America, Dallas (Texas) - Saint-Louis (Missouri), sera confiée à Bertrand.

Le décollage d'aujourd'hui a été marqué par la présence d'un guérisseur amérindien de la tribu apache de San Carlos, Delmar Boni. Vêtu du costume traditionnel, il arborait une magnifique parure de plumes couvrant en partie son visage. Le pouce peint en jaune, il a décrit des cercles autour des pilotes, tout en chantant une agréable mélodie.

Delmar a béni le pilote chargé de l'étape, André, et les ailes qui le mèneront au Texas. Il a également béni son partenaire et cofondateur du projet, Bertrand. Pendant ce puissant rituel à la fois très apaisant et mystique, nous avons tous été saisis par le ton de la voix de Delmar et le débit des mots qu'il murmurait, incompréhensibles à nos oreilles.

L'étape d'aujourd'hui, difficile en raison de sa longueur, ne pouvait mieux commencer. Protégé par les dieux autochtones, l'appareil Solar Impulse s'est envolé vers de nouveaux horizons.

ACROSS AMERICA 2013: DE PHOENIX à DALLAS

En route pour Dallas !

L'avion Solar Impulse, piloté par André, décollera de l'aéroport international Sky Harbor de Phoenix demain mercredi 22 mai à 4:3045 (heure locale, UTC-7) et devrait atterrir à l'aéroport Fort Worth de Dallas (Texas) à 1:00 (heure locale, UTC-5). En cas de changements ...

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L'avion Solar Impulse, piloté par André, décollera de l'aéroport international Sky Harbor de Phoenix demain mercredi 22 mai à 4:3045 (heure locale, UTC-7) et devrait atterrir à l'aéroport Fort Worth de Dallas (Texas) à 1:00 (heure locale, UTC-5). En cas de changements de dernière minute, vous en serez informés sur la page Dallas de notre site.

L'avion solaire et l'équipe Solar Impulse ont vraiment été touchés par l'accueil chaleureux qu'ils ont reçu à Phoenix, aussi bien par les autorités aéroportuaires, que le public et les personnalités politiques. Il est néanmoins temps de poursuivre la mission car les habitants des autres villes étapes attendent l'arrivée du HB-SIA avec impatience.

Aux commandes de l'avion solaire pour la deuxième étape Phoenix - Dallas, André va tenter de battre le record du monde de distance dans la catégorie aviation solaire, un record qu'il a lui-même établi lors de son vol Payerne (Suisse) - Madrid (Espagne) en 2012. La distance totale est estimée à 1 396,8 km. Lors du vol qui le mènera de l'Arizona au Texas, André profitera de paysages désertiques à couper le souffle. Il survolera Roswell (Nouveau-Mexique) - où Felix Baumgartner a terminé son célèbre saut depuis la stratosphère Stratos Red Bull - en direction de Hobbs (Nouveau-Mexique), puis passera au-dessus d'Abilene (Texas), avant d'amorcer sa descente vers Dallas. La troisième étape de la mission Across America, Dallas - Saint-Louis, sera confiée à Bertrand.

Si vous souhaitez assister au décollage de l'avion à l'aéroport Sky Harbor de Phoenix demain, inscrivez-vous ici. Ne perdez pas de temps car les places sont limitées ! Si vous préférez voir l'avion en vol, rendez-vous à la butte du campus de l'Université d'État de l'Arizona (en face de l'arrêt de bus Packard Drive dans la 6ème rue/voie rapide Rio Salado) - l'avion sera visible à l'œil nu.

Dans le cadre de l'initiative Clean Generation de Solar Impulse, destinée à inciter les personnalités politiques, les hommes d'affaires et tous les citoyens à investir dans les technologies propres, un drapeau portant le slogan du mouvement et le nom de la ville d'accueil est remis en tant que présent symbolique à une autorité de chaque ville étape. À Phoenix, le premier drapeau a été offert au gouverneur de l'Arizona, Jan Brewer, en guise de remerciement pour l'hospitalité offerte par l'Arizona. Pour la prochaine étape Phoenix - Dallas également, un drapeau spécialement conçu pour l'occasion sera transporté dans le cockpit de l'appareil. Une clé USB fait aussi partie du voyage. Celle-ci contient les noms des supporters de Solar Impulse, lesquels voyageront ainsi virtuellement à bord de l'avion solaire tout au long de son périple à travers les États-Unis. Si vous souhaitez faire partie de cette aventure pionnière et voyager de manière symbolique à travers les États-Unis, en compagnie de milliers d'autres passagers virtuels, inscrivez-vous  dès maintenant comme supporter du projet.

Tous les vols de mission sont retransmis en direct sur Solar Impulse TV. Vous pourrez entendre les commentaires de nos pilotes, l'un dans le cockpit et l'autre au sol, et voir les interviews des acteurs clés de l'aventure. Sur notre site Web, retrouvez également les images des événements et des vols précédents. Pendant tous les vols, une carte animée et un cockpit virtuel vous permettront de suivre la progression de l'appareil et de vous mettre dans la peau du pilote.

Pendant l'escale à Dallas, l'équipe Solar Impulse organisera une journée portes ouvertes le vendredi 24 mai entre 14:00 et 19:00. Inscrivez-vous ici pour avoir la chance de voir l'avion de vos propres yeux ! Pour vous tenir au courant des éventuels changements, rendez-vous sur notre page d'accueil ou inscrivez-vous comme supporter afin de recevoir en priorité toutes les informations, notamment sur les vols et les événements.

 

2013 ACROSS AMERICA

Ce n'est qu'un au revoir !

Malgré le vent glacial que l'on appelle la « bise » dans cette partie de la Suisse, les membres de l'équipe Solar Impulse, aidés par les employés de Swissport et de Cargolux, ont réussi à charger les pièces démontées du HB-SIA au cœur du gigantesque Boeing 747 de Cargolux. L'avion est déjà en route pour ...

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Malgré le vent glacial que l'on appelle la « bise » dans cette partie de la Suisse, les membres de l'équipe Solar Impulse, aidés par les employés de Swissport et de Cargolux, ont réussi à charger les pièces démontées du HB-SIA au cœur du gigantesque Boeing 747 de Cargolux. L'avion est déjà en route pour les États-Unis et devrait atterrir vers 12:30h, heure locale de San Francisco, le jeudi 21 février.

Je n'ai jamais vu de près un avion aussi grand et le Jumbo Jet semblait vraiment démesuré sur la piste relativement petite de Payerne. Plusieurs curieux étaient présents hier soir pour regarder le colosse se poser en douceur sur le tarmac et se mettre en position de chargement.

Nous avons eu la chance de visiter l'intérieur du 747, notamment le pont supérieur qui comprend le cockpit et les sièges passagers. Cela m'a rassurée de voir que nos ingénieurs et techniciens étaient entre de bonnes mains : les sièges semblaient confortables et une toute petite salle pourvue d'un lit était prévue pour les passagers. Je me suis mise à imaginer combien cela devait être agréable de faire un vol transatlantique sans avoir à endurer les pleurs de bébés, une place désespérément étroite (dans laquelle vous vous sentez comme une sardine quand la personne devant vous se met un peu trop à son aise), ni une longue file d'attente pour utiliser les toilettes après le déjeuner. Cela dit, une seule petite chose pourrait manquer à notre trio pendant le vol : le sourire d'une jeune hôtesse de l'air apportant un repas chaud. Mais ce n'est pas vraiment le moment de distraire nos ingénieurs et techniciens de leur mission, n'est-ce pas ?

Au Revoir, HB-SIA, et bonne chance pour ta nouvelle aventure !

2013 ACROSS AMERICA

L'arrivée du mastodonte

Demain, le 20 février 2013, l'impressionnant Boeing 747 (alias Jumbo Jet) de Cargolux atterrira au petit aérodrome militaire de Payerne. L'avion sera chargé immédiatement après l'atterrissage, prévu entre 16:45h et 17h, et repartira le lendemain pour l'aérodrome ...

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Demain, le 20 février 2013, l'impressionnant Boeing 747 (alias Jumbo Jet) de Cargolux atterrira au petit aérodrome militaire de Payerne. L'avion sera chargé immédiatement après l'atterrissage, prévu entre 16:45h et 17h, et repartira le lendemain pour l'aérodrome Moffett au centre de recherches Ames de la NASA. La situation de celui-ci au cœur de la Silicon Valley, à San Francisco, en fait le point de départ idéal pour la mission Across America de cette année.

Figurez-vous que ce monstre aéronautique possède la même envergure que le HB-SIA (64 m) mais pèse 257 fois plus que celui-ci (1 600 kg pour l'avion solaire Solar Impulse contre 412 770 kg pour le Boeing 747) ! Le pont principal interne accueillera les pièces démontées du HB-SIA, ainsi que tout le matériel nécessaire à la mission Across America de ce printemps/été, y compris les outils requis pour le remontage. Il restera encore suffisamment de place pour caser trois de nos ingénieurs et techniciens, le premier quelque part entre le fuselage et la poutre de queue, le deuxième entre les caisses des nacelles et les pièces des ailes et le troisième derrière le cockpit…

Plaisanteries mises à part, nous nous soucions autant du bien-être du HB-SIA que des trois membres de l'équipe Solar Impulse. Ces derniers ont d'ailleurs habilement négocié des places de style « business class » dans la partie antérieure de l'avion, ce qui leur évitera un vol transatlantique trop inconfortable et froid à destination de la lointaine côte californienne. Ils seront les gardiens du prototype Solar Impulse et veilleront à ce que les exigences de sécurité et de manipulation soient respectées pendant le déchargement de cet appareil unique en son genre.

2013 ACROSS AMERICA

Désassemblage de l’aile

Cette fois ça y est ! Plus question de faire marche arrière ! Le HB-SIA ne ressemble déjà plus à un avion mais aux pièces éparses d'un jouet en kit pour grands enfants : le prototype solaire se prépare à l'aventure qui l'attend au printemps prochain aux

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Cette fois ça y est ! Plus question de faire marche arrière ! Le HB-SIA ne ressemble déjà plus à un avion mais aux pièces éparses d'un jouet en kit pour grands enfants : le prototype solaire se prépare à l'aventure qui l'attend au printemps prochain aux États-Unis !

Cette semaine, les nacelles, les stabilisateurs verticaux et horizontaux, ainsi que les ailes ont été entièrement démontés, ne laissant dans l'immense hangar que le maigre squelette de l'avion solaire. Le plus difficile pour l'équipe a été de retirer les impressionnantes ailes - d'une envergure de 64 m et d'un poids de 710 kg - du corps de l'appareil, le fuselage.

Les ailes sont fixées au fuselage au moyen de cinq fines tiges métalliques. Celles-ci sont conçues pour se retirer lorsqu'elles ne subissent aucune pression et ne supportent aucune charge. Ainsi, pour séparer les ailes du fuselage, deux palans ont dû soulever tout doucement les ailes en même temps jusqu'à ce que les tiges métalliques se détachent. Il est vraiment impossible de savoir à quel moment exactement elles céderont : l'opération doit se faire lentement, sans contrainte de temps. Le silence régnait dans le hangar de Payerne, alors que les deux ingénieurs concentraient toute leur attention sur les tiges métalliques, attendant patiemment le moment fatidique.

Pour désassembler les trois parties des ailes, le même procédé a dû être employé mais l'opération a été moins compliquée pour les ingénieurs dans la mesure où les palans n'ont pas été nécessaires.


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