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Solar Impulse, les ailes du futur

Solar Impulse, les ailes du futur

Par Nicolas Dembreville , le 19 septembre 2014

Grand avion léger et frêle, Solar Impulse 2 peut voler sans carburant par la seule force des rayons du soleil. Cet aéroplane avant-gardiste entend prouver que l’on peut faire le tour de la terre sans polluer les airs.

C’est un grand oiseau dégingandé, qui paraît fragile et malhabile comme un ado qui aurait grandi trop vite. Ce grand échalas des airs donne l’apparence d’un bidouillage de fond de garage. Créature improbable qu’un Géo Trouvetout génial et passionné d’aviation aurait bricolé
le dimanche dans un hangar de tôle ondulée. À le voir tout maigrichon, affublé d’ailes disproportionnées, on se dit qu’il ne décollera jamais. Et quand les pales de ses petites hélices s’ébrouent faiblement comme les ailes d’une libellule anorexique, il est difficile de penser que ce grand oiseau va quitter le sol et tutoyer les limites de l’atmosphère, rejouant le mythe d’Icare. Dans les airs, silhouette éthérée, il apparaît finalement beaucoup plus gracieux qu’on ne le pensait. Il prend toute sa dimension, toute sa force. Le voilà devenu albatros, et ses ailes bizarres sur le plancher des vaches lui donnent au milieu des cumulonimbus l’élégance de la cigogne.

Deuxième de la lignée

En vérité, l’avion Solar Impulse 2 – qui fascine les mordus d’aviation et fera sans doute fantasmer les bobos-écolos quand il aura réussi son pari de boucler un tour du monde sans escale et sans carburant – en est à sa deuxième génération. Le prototype initial Solar Impulse 1 effectue ses premiers tours d’hélices en 2009, après cinq années de recherche et de modélisation.
« Il faut attendre les 7 et 8 juillet 2010 pour que le projet prenne toute sa dimension », explique Bertrand Piccard, à l’origine du programme. « L’avion réussit alors le premier vol jour/nuit sans carburant. » Un acte banal pour un Airbus A340, mais un exploit fantastique pour un engin qui puise son énergie des rayons du soleil. « Puis Solar Impulse 1 réalise trois ans plus tard le premier vol intercontinental à l’énergie solaire en faisant un aller-retour de 6 000 km entre la Suisse et le Maroc », continue Bertrand Piccard, héritier d’une grande lignée d’aventuriers. Une sorte de répétition générale avant le grand tour du monde sans escale prévu en mars 2015. Les deux oiseaux se ressemblent comme des jumeaux. Pour les reconnaître, il s’agit d’étudier l’emplacement des rotors et la forme des ailes. Ceux de Solar Impulse 2 sont plus rapprochés et ses ailes plus plates, presque sans décroché, contrairement à celles de son aïeul.

Un tour du monde “renouvelable”

C’est à la suite de son tour du monde en ballon de 1999 que Bertrand Piccard a l’idée de l’énergie solaire. À l’issue de l’exploit, l’aéronaute et psychiatre suisse a une vision. « J’étais parti avec 3,7 tonnes de propane. À l’arrivée, il ne restait que 40 kg. C’est en prenant conscience que le manque de carburant aurait pu faire capoter l’aventure que je me suis alors promis que mon prochain tour du monde n’utiliserait pas d’énergie fossile, seulement des énergies renouvelables. » Quelques années plus tard, le projet Solar Impulse est officiellement lancé, à la suite d’une étude de faisabilité réalisée par l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et dirigée par André Borschberg. Ce dernier devient tout naturellement le coéquipier de l’explorateur suisse. « Nous avons trouvé des fonds », indique-t-il, « une enveloppe de 140 millions de francs suisses (soit plus de 115 millions d’euros), alloués sur douze ans. Cette somme recouvre la construction des deux avions et les salaires des 80 personnes de l’équipe technique. » L’aventure est entièrement financée par les dons de partenaires privés, comme l’horloger suisse Omega, le chimiste Solvay, la société de conseils Altran ou l’ascensoriste Schindler. « Pour ne pas grever la facture, nos partenaires prennent à leur charge tous leurs développements techniques », rapportent les commanditaires.

Le poids, ennemi n°1

Pour l’heure, Solar Impulse 2 n’a encore réalisé aucune prouesse. Reste que sa conception tient déjà à elle seule toutes ses promesses. Ainsi, le grand aéroplane dispose d’une envergure – la dimension entre les extrémités des ailes – de 72 m, supérieure à celle d’un Boeing 747 ou à la largeur d’un terrain de foot. La formule « dans les airs, le poids est l’ennemi » a guidé toute la phase de réalisation. Les ingénieurs de l’équipe, soutenus par une centaine d’experts et de conseillers, sont allés jusqu’à prendre en compte la quantité d’aliment et de liquide ingurgitée par les deux pilotes. Pas de petit gueuleton dans les nuages donc, il faudra attendre d’avoir reposé les pieds sur terre. La structure en fibre de carbone est très légère. Une preuve ? Les feuilles de carénage du cockpit, œuvre de Bayer MaterialScience, pèsent 25 g/m2, soit trois fois moins que du papier. Le fuselage, constitué à 83 % de matériaux composites, a également bénéficié des recherches les plus pointues en la matière. Il utilise une fibre torsadée, appliquée en couches extrêmement fines collées entre elles. Le procédé est développé par le Suisse North TPT. Quant aux 17 000 cellules solaires, elles n’ont pas grand-chose à voir avec les panneaux photovoltaïques d’un pavillon de banlieue.
Elles aussi ont suivi un régime drastique. Par endroit, elles ne font que 135 microns, soit l’épaisseur d’un cheveu. « Bayer MaterialScience a développé une mousse aux pores très fins, destinée à isoler les batteries », ajoute André Borschberg. « Elle est légère et offre une résistance structurelle et une rigidité très élevées. On l’utilise notamment pour les réfrigérateurs haut de gamme. » À l’intérieur du cockpit, on est loin d’un palace 5 étoiles. « Le confort a progressé dans Solar Impulse 2, avec notamment un siège avec toilettes intégrées qui rappelle celui d’une classe business. Il permet de s’étendre, de se reposer (petit luxe indispensable sur un vol prévu pour durer plusieurs jours – ndlr), mais l’ensemble reste très spartiate », reconnaît Bertrand Piccard.

Et dans les airs, alors ?

Pour bien comprendre le fonctionnement du grand volatile, revenons sur les différentes phases d’un vol. « C’est un avion qui n’est pas autonome. Il demande une petite manipulation au décollage et à l’atterrissage », explique André Borschberg. En fait, l’engin n’a qu’une paire de roulettes, disposées l’une sous le cockpit et l’autre à la queue de l’appareil. Aucune sur les côtés. Du coup, deux hommes doivent soutenir chacun une aile pendant toute la phase de décollage. Ils accompagnent la course d’envol – heureusement très lente – du bel aéronef à pied ou à vélo. L’opération est rééditée à l’atterrissage. Ces procédés rappellent un peu la technique de la chaise à porteurs du XVIIe siècle, dans laquelle un homme s’installe supporté par deux valets. « Une fois en l’air », explique André Borschberg, « l’avion monte pendant une journée entière jusqu’à atteindre 8 500 m environ. Pendant cette phase, les batteries se chargent. Quand le soleil ne livre plus assez d’énergie pour garder la charge à 100 %, ses moteurs sont alors mis au ralenti et l’aéronef redescend pendant 3 ou 4 heures en vol plané jusqu’à 1 500 ou 2 000 m. Puis les moteurs se remettent en marche et l’appareil pousuit sa route jusqu’au lever du jour. À ce moment, le soleil recommence à charger les accus. L’avion reprend alors son ascension pour se retrouver en fin de journée à 8 500 m, à pleine charge. Le cycle peut ainsi se renouveler indéfiniment. » Cette « libellule » ne cesse de monter et descendre en suivant la course du soleil, sa vitesse variant de 90 km/h au ras du sol à 140 km/h en haute altitude. Devant ces performances dignes d’une Twingo en fin de vie, on songe aux aéroplanes des pionniers de l’aviation. Il est amusant de voir que cet engin sophistiqué à l’extrême rappelle par certains côtés ceux des temps archaïques. Sa lenteur et sa légèreté font notamment penser au biplan d’Alberto Santos-Dumont. Bref, un condensé d’artisanat, de modernité et d’anachronisme.

Faire passer des messages

« La plupart de notre petite centaine de partenaires utilisent le projet comme une plate-forme de développement technologique. Nous pouvons déjà envisager de multiples retombées dans le domaine des matériaux ultralégers et des économies d’énergie, dans l’efficience des composants. Ces avancées pourraient permettre une plus grande fiabilité et un meilleur rendement des moteurs électriques, des progrès dans le stockage d’énergie et la densité énergétique des batteries », se félicite André Borschberg. Pour ces industriels, l’objectif est bien entendu de commercialiser à termes les solutions développées et ainsi de rentabiliser leurs investissement de R&D. « Ces produits se placent sur des marchés prometteurs, comme ceux de la protection des panneaux solaires, des batteries de téléphones mobiles ou des ordinateurs », explique le pilote.  
Les deux aventuriers des airs, héros modernes de l’écologie, gardent malgré tout les pieds sur terre. « Nous n’avons pas la prétention de vouloir révolutionner l’aviation traditionnelle », note Bertrand Piccard. « Même si cette industrie sait qu’elle doit impérativement évoluer, ses transformations seront moins extrêmes que sur notre programme. À mon avis, l’aérien sera le dernier mode de transport à pouvoir se passer de
carburant. » En revanche, les instigateurs espèrent que Solar Impulse 2 frappera les esprits, incitera les gens et les États à réduire leur dépendance aux énergies fossiles. Et bien sûr, l’avenir sera le seul juge de paix.  

 

 

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