Air Naturel sur un ballon solaire

Nous sommes partenaires de la réalisation du premier prototype de ballon solaire faite par le Cercle Aéro de l’école Centrale de Lyon. Voici la belle histoire de scientifique passionnés, qui nous ont demandé un petit coup de main que nous avons accepté.
En 1782 a eu lieu le premier vol de l’invention des frères Montgolfier, à laquelle ils donneront leur nom : la montgolfière. Il fut la première étape d’un développement ininterrompu jusqu’à aujourd’hui. Par exemple, l’Allemagne a perverti cette technologie, pour en faire un moyen d’espionnage très efficace, grâce au silence de l’engin : le Zeppelin. Celui-ci, contrairement à la montgolfière, était dirigeable et permettait ainsi de survoler les bases ennemies. Un problème apparut cependant très rapidement : la dangerosité de l’hydrogène contenu dans l’enveloppe du dirigeable. En effet, ce gaz est très inflammable et la moindre étincelle peut embraser tout l’hydrogène et donc tout l’entrepôt dans lequel est stocké l’aérostat. Les passionnés d’aéronautique ont donc cherché à remplacer le gaz utilisé. Le moyen le plus intuitif est de remplir l’enveloppe d’air. Mais dans ce cas, comment rendre celui contenu moins dense que celui environnant ? La réponse qu’ont trouvée les chercheurs est « en faisant varier la température ». L’enjeu est donc maintenant de trouver comment chauffer l’air. L’autonomie des brûleurs à gaz étant très peu satisfaisante, on a cherché à utiliser la chaleur du soleil. Grâce aux lois du rayonnement, une enveloppe noire absorbe un maximum de chaleur et peut permettre au ballon de s’élever. C’est le même principe qui nous fait préférer un T-shirt blanc à un noir en plein désert. L’avantage est même double, puisque l’on conseille un T-shirt noir sous le T-shirt blanc : le corps noir conserve très bien la chaleur. La couleur de notre enveloppe permettra donc de concentrer et de conserver la chaleur du soleil. Notre mission est donc de réaliser le premier prototype centralien, pour en faire pourquoi pas à terme un objet marketing de l’école, au même titre que le goodies porte-clés ou les voitures de l’EPSA. Elle est quasiment remplie et nous allons vous présenter l’état d’avancement du projet. Tout d’abord, nous repréciserons le cahier des charges donnés par le commanditaire, le Cercle Aéro, représenté par Adrien Normier, en accord avec le suiveur ECL, Monsieur Francis Leboeuf. Ensuite, nous décrirons les études que nous avons dû mener avant de pouvoir commencer la réalisation concrète du ballon. Enfin, nous décrirons la fabrication du ballon, qui nous a pris trois week-ends de mai.

ballon-solaire2 Tout a commencé par la volonté du Cercle Aéro de voir voler un ballon solaire, voire de voler à son bord. Ses dirigeants ont décidé de confier l’idée à un groupe de Projet Industriel de l’Ecole Centrale de Lyon. Nous avons donc formé un groupe de 6 étudiants qui ne se connaissaient pas tous, mais qui étaient tous attirés par cette innovation dans l’air du temps : écologique et aéronautique. En effet, la prise de conscience du réchauffement climatique est devenue, depuis quelques années, mondiale et de nombreux ingénieurs travaillent à l’heure actuelle pour développer des moyens de transports les plus propres possibles. Par ailleurs, la conquête de l’espace ou plus modestement de l’atmosphère a permis aux Terriens de réaliser le rêve d’Icare. La montgolfière est le moyen le plus direct pour se sentir pousser des ailes : l’air qui fouette le visage, l’horizon qui s’étend sur des kilomètres et qui permet d’admirer la nature que nous sommes en train de détruire. L’objectif ultime du projet était initialement de réaliser un ballon autonome monoplace. Il devait pouvoir se déplacer grâce à une hélice et des panneaux de rotation placés sur l’enveloppe. Enfin, ladite hélice devait pouvoir servir à gonfler le ballon, à la place du ventilateur. Partant de ce constat, les premières études ont consisté d’une part à s’intéresser aux transferts thermiques et d’autre part à chercher des sources qui nous permettraient d’accélérer la phase de conception. En effet, nous n’avions pas assez de temps pour concevoir et réaliser. Les premiers résultats ont confirmé que la montgolfière pouvait voler, mais la taille de l’enveloppe devait être très importante – nous reviendrons plus en détail sur le dimensionnement dans la partie Conception. En revanche, en 6 mois, il nous fallait revenir à un objectif plus modeste : faire s’élever le ballon avec un passager à son bord. Les grandes étapes du projet ont ensuite été définies : – Rechercher des financements – Lister et commander le matériel – Elaborer le plan de conception – Réaliser le ballon – Présenter le ballon Le Cercle Aéro est une association de jeunes professionnels anciens amis d’études, qui se passionnent pour l’aéronautique. Ils ne pouvaient donc pas investir d’argent dans notre projet. Nous avons dû chercher par nous-mêmes des moyens de financement. Nous avons tout d’abord réalisé une plaquette, avec les conseils de notre commanditaire. Elle est disponible sur le CD-Rom du projet.

ballon-solaire3 Nous avons ensuite démarché les sponsors avec des arguments de plus en plus porteurs, puisque nous avons un contact avancé avec le Salon du Bourget, une place sur l’hippodrome de Longchamp en septembre et un emplacement sur le stade lors de la semaine des TFE en septembre. Tout ceci nous a permis d’obtenir 4 sponsors : le laboratoire LMFA, rattaché à Centrale Lyon, la direction des Partenariats de Centrale Lyon, la société Air Naturel, et la société EVE, qui est notre sponsor principal. Cette phase n’est pas terminée et nous espérons alléger rapidement la participation de la société EVE.
Nous vous tiendrons au courant de la suite de cette petite aventure, vous pouvez les suivre sur leur site