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Solaris : prototype d'avion (drone) à énergie solaire

Notre projet consiste à fabriquer un prototype d'avion à énergie solaire. Le principe d'un tel système est de récupérer l'énergie provenant des rayons du soleil pour alimenter la batterie de l'avion électrique en énergie. Pour réaliser ce système, il y a un équilibre sensible à trouver pour conserver l'aérodynamisme de l'avion, malgré le poids ajouté des panneaux solaires et leur influence sur la forme originel des ailes. L'énergie fournie doit de même respecter les contraintes de charge de la batterie, qui est de type Lithium-métal-polymère, et requiert un voltage et une plage de courant spécifique. Tout d'abord nous avons commencé par comparer différents modèles d'avions de modélisme, en appliquant différent critères correspondant à nos contraintes : son poids, sa surface alaire, la puissance de son moteur et sa maniabilité générale. Nous avons ensuite comparés différents modèles de cellules solaires, en fonction elles aussi de contraintes particulières : puissance, épaisseur, taille, poids. Enfin, parmi les modèles retenus, nous avons choisi celles qui permettaient le plus confortablement d'être placées sur les ailes, tout en respectant leur mise en série et parallèle (calculé pour alimenter la batterie en fonction de ses conditions de charge). Ce type d'avion (2 mètres d'envergure, 1 Kg, 60 km/h) requiert une licence de vol spécifique. Concernant les panneaux solaires, nous avons fait des tests pour déterminer en pratique les puissances obtenues par différentes conditions météorologiques, de manière à exprimer un lien direct entre intensité lumineuse et courant de charge. En fin nous nous sommes focalisés sur la batterie LiPo de l'avion : son temps de décharge, dépendant de la puissance fournie au moteur (et simulant des conditions de vol réelles) et son temps de charge, à l'aide d'un générateur de laboratoire. Enfin nous avons fixés les panneaux solaires aux ailes de l'avion, et nous avons confirmés les deux principaux enjeux de notre système : s'assurer que notre avion vol et que la charge de la batterie s'effectue par météo favorable. Il s'avère que notre système augmente en moyenne l'autonomie de notre avion de 25%, avec des variations en fonction de l'intensité du solaire et de la puissance délivrée au moteur par le pilote. Pour améliorer ce chiffre, la seule solution réaliste est d'attendre que les technologies de photovoltaïque évoluent, pour obtenir un rendement meilleur, donc une plus grande énergie pour une même surface. English Our project consisted in building the prototype of a solar plane. In fact, such a system uses the energy of the sun to supply the battery of the system in energy, required to power the engine of the plane. To achieve such a system, there is a sensitive balance to find in order to keep a decent aero dynamism, so that the plane can still fly, despite the additional weight of the solar panels and their influence on the original wing shape. The same kind of project, the energy provided should respect the charging constraints of the Lipo battery, which requires specific voltage and current range. The very first thing we started was the comparison of several plane models. Several key factors related to our constraints retained our attention: its weight, its engine, its wings surface and its general maneuverability. Then, we compared several models of solar panels, answering as well to several constraints: their thickness, their power, their size, their weigh and finally the way they could be decently placed on the wings, respecting the serial/parallel layout (calculated to supply the battery with its charging requirements). This plane models (2 meters span, 1 Kg, about 70 Km/h) requires a specific flying license. We also put together a branch of our solar panels in order to practically test the energy captured, by different weathers, in order to link specific sun intensity to a charging current. Then we focused on the battery of our plane: its discharging time depending of the power given to the engine (simulating real flight conditions) and its charging time, by the help of a laboratory generator. To finish we fixed our solar panels on the plane, and we confirmed the two main stakes our system: making sure the plane model still flies and the charging of the battery when the weather is good enough. In the end, the autonomy of the system proves to be improved by about 25%, depending on the sun intensity and the power delivered by the pilot to the engine while flying. To improve this autonomy, the only reasonable mean would be to wait the solar technologies to improve, in order to get more power with the same limited area.