L’avion solaire imaginé par Bertrand Piccard doit voler dès l’été 2008. C’est à une équipe d’ingénieurs tests menée par Claude Nicollier qu’incombera de répondre à des questions inédites concernant la technologie aéronautique.
On le savait astrophysicien, pilote militaire, professeur à l’EPFL et surtout astronaute. Depuis peu, Claude Nicollier occupe également une autre fonction, comme l’a appris Le Temps: il sera responsable du groupe des ingénieurs d’essais en vol de l’avion Solar Impulse. Ce défi, imaginé par l’aventurier Bertrand Piccard et l’ingénieur André Borschberg, vise à faire voler autour du monde un aéroplane propulsé uniquement à l’aide de l’énergie solaire (LT du 20.03.07). Une entreprise qui n’est pas une mince affaire, lorsque l’on sait que l’engin aura une envergure de 80 mètres.
Un prototype un peu moins large (60 m) est en construction sur l’aérodrome de Dübendorf; les premiers éléments y seront dévoilés le 5 novembre. Les essais en vol sont prévus dès l’été 2008. Avec, en point de mire, nombre de questions inédites touchant à la technologie aéronautique d’un aéroplane motorisé de ce type. Le point avec Claude Nicollier.
Le Temps: Quel sera votre rôle?
Claude Nicollier: Jusqu’aux vols de validation du prototype de 60 m – soit 36 heures non-stop en 2009 -, deux pilotes d’essais professionnels se partageront le cockpit. Il n’est pas prévu que je vole lors de cette phase, car il n’est pas idéal d’effectuer ces premiers essais et en même temps de gérer leur bon déroulement afin d’apporter de possibles ajustements à l’avion. Lorsque nous étendrons l’enveloppe de vol, c’est-à-dire lorsque nous ferons des essais dans des conditions différentes (atmosphère turbulente par exemple), je devrai avoir l’occasion de piloter le prototype. Et peut-être aussi ultérieurement l’avion du record.
– Quelles seront les difficultés majeures en termes de pilotage?
– C’est surtout l’énorme envergure de Solar Impulse qui rendra ses caractéristiques de vol particulières. Dans un programme d’essais de vol, on évalue d’une part la «pilotabilité», de l’autre la performance: nous voulons estimer dans quelle mesure l’avion est capable d’assurer la mission qui lui a été confiée. Et, au sujet du premier point, il faut que l’engin réponde de façon plus ou moins intuitive aux imputs des commandes. Ce n’est pas évident avec un avion de si grande envergure; on le voit déjà avec un planeur. Bien des effets étranges et indésirables peuvent se manifester.
– Par exemple?
– Ce que nous appelons l’effet du «lacet inverse». Celui-ci survient lorsque l’on veut faire faire à l’avion une rotation autour de l’axe de roulis (l’axe longitudinal) afin d’amorcer un virage. On y parvient en manipulant le manche à balai, ce qui a pour effet d’abaisser et d’élever les ailerons de manière différentielle au bout des deux ailes. Par exemple, si l’on veut effectuer un virage à droite, l’action sur le manche élève l’aileron situé sur l’aile intérieure du virage (droite), et abaisse celui de l’aile extérieure (gauche). Or l’aileron abaissé crée une plus grande traînée, donc freine plus l’engin à gauche. Ce qui aura tendance à le faire tourner vers la gauche, cette fois autour de l’axe de lacet. En résumé: en voulant réorienter l’avion pour virer à droite, celui-ci va s’incliner à droite mais son nez va partir vers la gauche. Ces mouvements peu intuitifs et difficilement contrôlables peuvent être minimisés par l’installation d’aérofreins (spoilers) sur l’aile, redistribuant la traînée. Avec un engin de cette envergure, il faudra vérifier la magnitude de cet effet, puis déterminer si et où placer ces spoilers.
– Ne comptez-vous que sur les essais en vol pour le savoir?
– Non. Il est possible de faire des simulations informatiques avec des modèles du comportement dynamique de l’avion. Mais ceux-ci ne prévoiront pas de façon totalement exacte les réactions de l’engin.
– Quels sont les autres défis technologiques?
– L’une des grandes questions concerne le comportement et la résistance de Solar Impulse – un avion très léger pour son envergure, avec une aile assez flexible – dans les turbulences. Tous les premiers essais seront menés dans de l’air parfaitement calme, par temps de haute pression atmosphérique. Mais il est certain que, avec l’avion final de 80 m qui tentera le tour du monde, il faudra aussi faire des essais dans une atmosphère turbulente comme celle qu’il pourrait rencontrer n’importe où sur le parcours. Bien gérer cet aspect du comportement de l’avion sera compliqué, car il faut dans le même temps que ce dernier ne soit pas trop stable, sous peine d’être moins performant.
– Dans quel sens?
– Lorsqu’un avion est conçu pour être très stable, il a une portance négative sur le plan fixe arrière. Autrement dit: au lieu de soulever l’avion, l’air circulant autour de cette aile arrière tendra à le pousser vers le bas. Or pour maintenir l’avion en l’air, cette perte de portance de l’aile arrière doit être compensée par une portance additionnelle de l’aile principale. Mais cela a, à son tour, pour effet d’augmenter la traînée, donc de freiner l’engin. Il faut alors ajouter une poussée, en recourant davantage aux moteurs. Dans le cas de Solar Impulse, les moteurs à hélices consomment la précieuse énergie électrique générée par les panneaux solaires et stockée dans des batteries. Et cette énergie, il s’agira justement de l’économiser au maximum… Il faudra donc trouver le bon compromis entre stabilité et performance.
– Cela fait beaucoup d’inconnues… Etes-vous inquiet?
– Pas vraiment. Je pense que nos experts en aéronautique parviendront à les maîtriser. Même si – il est vrai – je suis un peu soucieux concernant le comportement de l’avion en air turbulent. Ce sera le rôle de notre équipe de contribuer à rendre Solar Impulse «pilotable» et apte à effectuer sa mission, avec Bertrand ou André aux commandes.
