rapport final

UNIVERSITE DE LA REU
NION
–
L3 SCIENCE POUR L’IN
GENIEUR
RAPPORT DU PROJET
SCIENTIFIQUE
Moteur à vent ionique, le Lifter
Jérôme Moutama
Cheick-Ahmed Jadelhak
Riana Randrianarivelo
2015/2016
PROJET SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE DE LA REUNION – L3 SCIENCE POUR L’INGENIEUR
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Table des matières
1. Introduction ..................................................................................................................................... 4
1.1. Le Lifter .................................................................................................................................... 4
2. Problématique ................................................................................................................................. 4
2.1. Team aim ................................................................................................................................. 4
3. Structure du Lifter ........................................................................................................................... 5
3.1. Forme général : ....................................................................................................................... 5
3.2. Forme que l’on peut trouver sur le net, les assemblages ....................................................... 6
3.3. Composition la plus souhaitable dans la littérature................................................................ 6
3.4. Composition testé par notre équipe ....................................................................................... 6
4. Sécurité ............................................................................................................................................ 6
4.1. Le Matériel à notre disposition ............................................................................................... 6
4.1.1. Descriptif : ....................................................................................................................... 6
4.2. Protocole de sécurité ............................................................................................................ 12
4.2.1. Le protocole d’utilisation de la haute tension ............................................................... 12
4.2.2. Le protocole de sécurité ................................................................................................ 13
5. Modèle pour le champ électrique ................................................................................................. 14
5.1. Par définition : ....................................................................................................................... 14
5.2. Expression du champ électrique ........................................................................................... 14
5.2.1. Détermination du champ électrique pour un fil chargé en surface .............................. 14
5.2.2. Profil obtenu sous Maxima ........................................................................................... 15
5.3. Expression du champ pour le Modèle 1 ................................................................................ 15
5.4. Expression du champ pour le Modèle 2 ................................................................................ 17
5.5. Expression du champ pour le Modèle 3 ................................................................................ 17
5.6. Lignes de champ électrique correspondant à l’expression du champ, simulation sous Scilab.
18
5.6.1. Fonctionnement de l’algorithme ................................................................................... 18
5.6.1.1. Présentation de l’algorithme pour le modèle 1 ........................................................ 18
5.6.2. Profil du champ pour le modèle 1 ................................................................................. 19
6. Vitesse théorique du Lifter ............................................................................................................ 20
6.1. Déterminons la vitesse du vent coronal : .............................................................................. 20
6.2. Représentation graphique sous Maxima .............................................................................. 21
6.3. Equation différentielle régissant la vitesse du Lifter ............................................................. 22
6.3.1. Système ......................................................................................................................... 22
6.3.2. Condition initial ............................................................................................................. 22

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6.3.3. Bilan des forces .............................................................................................................. 22
6.3.4. Equation différentielle du première ordre à coefficients constant .............................. 22
7. Expérimentations .......................................................................................................................... 23
7.1. Test de vol stationnaire ......................................................................................................... 23
7.1.1. Test vol n°1 .................................................................................................................... 23
7.1.2. Test vol n°2 .................................................................................................................... 24
7.2. Tests pour le calcul des vitesses ............................................................................................ 26
7.2.1. Vitesse expérimentale du Lifter .................................................................................... 26
7.3. Visualisation des lignes de champs ....................................................................................... 26
7.3.1. Résultats photographiques obtenus ............................................................................. 26
8. Conclusion ..................................................................................................................................... 28
8.1. Comparaison vitesse théorique et expérimentale ................................................................ 28
8.2. Comparaison ligne de champ numérique et expérimentale ................................................. 28
9. Validation de la théorie ................................................................................................................. 29
10. Annexe ........................................................................................................................................... 29
11. Bibliographie .................................................................................................................................. 29

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1. Introduction
1.1. Le Lifter
Modélisation du Lifter sous le logiciel Solidworks
Le lifter ou Ionocraft est un petit appareil généralement de forme triangulaire qui a la
particularité de planer au-dessus du sol si on lui applique une différence de potentiel de
l’ordre de 25 kV. De plus, il ne nécessite pas de combustion.
La théorie générale veut que les ions produit par le lifter soient accélérés par le champ
électrique qu’il génère et par conséquent entreraient en collision avec les molécules d’air
au voisinage de l’appareil ce qui, par effet d’action/réaction le propulse.
2. Problématique
2.1. Team aim
L’objectif de cette étude sera de mettre en avant des modèles mathématiques pour décrire
le phénomène qui fait planer le Lifter.
Problématique générale : Le flux d’air mise en mouvement par les ions appelé vent ionique
ou encore vent coronal est-il réellement responsable de la propulsion ?
Pour ce faire nous allons passer par plusieurs expérimentations pour répondre à des
problématiques. Nous mettrons en place des modèles de connaissance qui seront vérifié ou
contredis par les modèles de comportement que nous obtiendrons par l’expérience.
Concrètement, on cherche à savoir « comment vole le Lifter », pour ce faire il nous faut
passer par plusieurs étapes :

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3. Structure du Lifter
3.1. Forme général :
Que ce soit dans la littérature scientifique
une forme généralement triangulaire
Il se compose d’une
structure en bois, une jupe (Gap) en aluminium et un fil corona (wire
corona) en cuivre ou fil de wrapping (wire wrap).
1•
Exploitation des documents
2
•
Mise en place d'un ou plusieurs modèles pour l'expression du champ
électrique, E pour l'obtention des lignes de champ numérique
3
•
Mise en place de la vitesse théorique du Lifter par calcul de la vitesse
coronale
4
• Expérimentation:
•
Calcul de la vitesse expérimentale du Lifter
•
Représenter les lignes de champ électrique expérimentalement
5
• Comparaison
•
Si l'écart relatif pour la vitesse important
•
Si les lignes de champs réelles sont trop loin des lignes théorique
E
Conclusion positive si:
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Organigramme de l’étude
Que ce soit dans la littérature scientifique
ou dans la plupart des vidéos Y
outubes, le Lifter à
une forme généralement triangulaire
. (cf.document-1 : Lifter basic)
structure en bois, une jupe (Gap) en aluminium et un fil corona (wire
corona) en cuivre ou fil de wrapping (wire wrap).
Exploitation des documents
Mise en place d'un ou plusieurs modèles pour l'expression du champ
électrique, E pour l'obtention des lignes de champ numérique
Mise en place de la vitesse théorique du Lifter par calcul de la vitesse
Calcul de la vitesse expérimentale du Lifter
Représenter les lignes de champ électrique expérimentalement
Si l'écart relatif pour la vitesse important
-
> soucis au niveau de la théorie
Si les lignes de champs réelles sont trop loin des lignes théorique
vitesse théorique
=
vitesse expérimentale
Lignes de champs
théorique = lignes de
champs réelles
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outubes, le Lifter à
structure en bois, une jupe (Gap) en aluminium et un fil corona (wire
Mise en place d'un ou plusieurs modèles pour l'expression du champ
Mise en place de la vitesse théorique du Lifter par calcul de la vitesse
Représenter les lignes de champ électrique expérimentalement
> soucis au niveau de la théorie
Si les lignes de champs réelles sont trop loin des lignes théorique
-> revoir
Lignes de champs
théorique = lignes de
champs réelles