Des moteurs ioniques : une technologie prometteuse pour nos avions du futur

L’aviation est un domaine dans lequel les innovations arrivent sans cesse. Et celle du moteur ionique pourrait faire parler d’elle rapidement. Ce système de propulsion permettrait même de dépasser la puissance d’un moteur à réaction conventionnel !

Le phénomène qui se produit pour produire un vent ionique est électrohydrodynamique. Le but est de faire passer un courant entre deux électrodes, s’il y en a une plus petite que l’autre, un courant d’air va se produire. Si une tension assez forte est utilisée, la force produite peut produire une poussée suffisante pour propulser un engin. Ce phénomène a été découvert dans les années 60. Il est devenu un grand classique des écoles d’ingénieurs et beaucoup de passionnés réalisent des engins poussés par cette force, appelés les « Lifters« .

Jusqu’à maintenant, il s’agit uniquement de véhicules légers en balsa et aluminium. Au delà de petits projets indépendants, il y a peu d’études rigoureuses qui étudient le vent ionique comme moyen de propulsion viable. Certains scientifiques imaginaient que la force ne serait pas suffisante et le rendement trop faible : nécessitant trop d’électricité pour peu de poussée. Mais ce n’est plus le cas aujourd’hui, des chercheurs du MIT pensent maintenant que le procédé serait viable, dépassant même la puissance d’un moteur conventionnel à propulsion ! Lors de leurs recherches, ils ont découvert que ce vent ionique pouvait produire 110 newtons de poussée par kilowatt. Un moteur à réaction en produit lui « seulement » 2 newtons par kilowatts.

Steven Barrett du MIT estime que le vent ionique pourrait être utilisé pour des engins légers, comme des petits avions ou encore des drones. Le système a plusieurs avantages comme un rendement avantageux mais aussi un moteur silencieux et non détectable par infrarouge, le bonheur pour une mission militaire de reconnaissance.

Le moteur est composé de trois parties : la première est une électrode de cuivre très fine faisant office d’émetteur, la deuxième est un tube d’aluminium plus épais (le collecteur) et de l’air entre les deux. Puis un cadre très léger soutient les câbles qui sont connectés à la source d’énergie électrique. Dès qu’une tension est appliquée, le gradient de champ électrique va retirer des électrons aux molécules d’air très proches. Ces molécules ionisées sont alors repoussées par l’émetteur et attirées par le collecteur. Ce nuage d’ions se déplaçant vers le tube d’aluminium, il va rencontrer les molécules d’air qui sont restées neutres et les repousser : C’est ce qui engendre cette poussée, le vent ionique. 

Les chercheurs du MIT ont compris que le rendement est optimal pour les petites poussées. L’idéal serait donc un jet d’air en basse vélocité sur une grande surface. Et c’est là que cela devient difficile, à cause de la quantité de poussée par unité d’air. Par exemple, pour un petit aéronef, il faudrait une grande ouverture pour l’air. Pour le faire avancer, c’est tout l’appareil qui devrait faire office de moteur ! Un second problème se pose : la forte tension nécessaire au procédé. Pour un petit engin en balsa ultra-léger, il ne faut que quelques kilovolts, pour un aéronef, c’est plusieurs centaines ou milliers de kilovolts. Un défi qui reste surmontable avec les technologies actuelles cependant.

Même si cette technique ne progresse pas assez rapidement pour faire voler nos futurs avion, on pourra toujours l’utiliser comme un refroidissement silencieux de composants électroniques, pour votre ordinateur portable par exemple 😉 Dans tous les cas, la société Lockheed Martin (première entreprise mondiale de défense et de sécurité) pense qu’il faut sérieusement creuser la question. Une technologie qui permettrait peut être de faire décoller des voitures comme dans le Cinquième Élément 🙂 Quels engins pensez-vous que l’on pourrait-on faire voler avec « vent ionique » ?