Avions à moteur électrique et X-Plane

[Sun-Beach]

J'ai été invité a ces vol virtuelle (absolument génial);-)

il on même essayer ma version du Solar-Impulse en développement et m'on bien aider sur certain point pas très clair concernant la conception de l'avion virtuelle dans Plane-Maker, et donner quelque objet 3D...

Etonnamment il n'on pas encore développer de plugin pour simuler parfaitement la gestion solaire/batterie car leur ingénieur en simulation non-linéaire arrive a tirer des information assez précise avec la sortie de donnée améliorée de leur simulateur un peut spécial quand même;-)

[Sun-Beach]

Hello

Aprés plusieurs essais de vol sur batterie et recharge avec différent réglages sur le prototype du Solar-Impulse on peut dire que le coté batterie et consommation des moteurs electrique fonctionne correctement bien que les réglages soie un peut léger (uniquement le voltage et un ratio pour l'ampérage)

Comme expliquer plus haut la puissance moteur est exprimée en CV, avec les moteur recent on peut dire qu'un moteur de 30KW produit 65 - 70 cv...

Un moteur électrique consomme 80% de la puissance nominale dés le premier tour, ce qui facilite les calcules de consommation électrique. On peut quasiment dire que le moteur consomme le max ou rien (même si ce n'est pas tout à fait le cas), Malheureusement X-plane semble utiliser un calcule très linéaire pour la consommation électrique des moteur, ce qui rend assez difficile d'avoir des réglages correcte à tout les régime...

Donc on régleras la puissance en CV (qui sous entend la consommation de ou des moteurs en attendant un réglage plus précis de la consommation de chaque moteur) et le ratio de batterie pour leur capacité de charge...

Pour la recharge de ces batterie je me suis attarder uniquement sur les panneaux solaire étant donné mon projet.

Les panneaux solaire se "règle" en Ratio de la surface des ailes (horizontale) et en ratio d'efficacité de ces cellules. Le modèle de calcule pour cette fonction semble très simple et n'est pas absolument pas liée a l'incidence des panneaux par apport au soleil mais uniquement à l'heure à laquelle nous effectuons le vol..

2 images du prototype en vol

http://sun-beach.ath.cx/screenshot_22.png

http://sun-beach.ath.cx/screenshot_24.png

[PhM]

...Comme expliquer plus haut la puissance moteur est exprimée en CV, avec les moteur récent on peut dire qu'un moteur de 30KW produit 65 - 70 cv...

Ah ben y'a un bug quelque part, un CV étant égal à 736 W ça donne 41 CV en arrondissant à la valeur supérieure.

PhM

[Rodger]

PhM a raison dans l'absolu. Un moteur de 30 Kw produit 41 HP (cv) et non pas 65.
Mais je sais que d'un point de vue théorique physique, 41 cv d'énergie délivrée par un moteur électrique, sont, pour certaines raisons que je ne saurais décrire ici ( n'étant pas physicien) bien supérieurs, en terme d'efficacité, à 41 cv délivrés par un moteur thermique.

Sun-Beach a peut-être tenu compte de cette équation pour trouver une valeur de 65-70 cv pour un moteur de 30 KW.

@ Sun-Beach.
Personnellement, je serai intéressé d'en savoir plus sur ton solar-impulse.
Peut-on le télécharger quelque part ??

Cordialement

Roger

[Chouchou2570]

Ah bon, c'est nouveau çà !
1CV sera toujours égal à 736 W.
C'est aussi vrai que 1m est égale à 1000mm


Ne ps confondre avec les CH DIN :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cheval-vapeur

Après, tout est histoire de rendement quand à l'énergie nécessaire pour produire cette puissance...

Olivier

[PhM]

...Mais je sais que d'un point de vue théorique physique, 41 cv d'énergie délivrée par un moteur électrique, sont, pour certaines raisons que je ne saurais décrire ici ( n'étant pas physicien) bien supérieurs, en terme d'efficacité, à 41 cv délivrés par un moteur thermique.

Je suis très intéressé d'avoir l'explication sur le chainon manquant conduisant à ce résultat. Pour l'instant je ne vois pas comment 30kW absorbés dans un moteur électrique pourraient donner plus que .... 30kW (ou 41 CV, si l'on préfère cette unité) utilisables si le rendement est parfait. S'il existait une machine ayant un rendement supérieur à l'unité je pense que ça se saurait (ça vaudrait au moins un nobel).

Mon postulat de départ est peut-être faux ? Les 30kW sont-ils bien la puissance électrique absorbée par le moteur ? Que représente la puissance annoncée en CV ?

PhM

[Rodger]

Bien entendu que 1 cv restera toujours 1cv et qu'un cheval fera toujours 736 watts tout comme 1 mètre linéaire restera toujours l'équivalent de 1000 mm.
On est d'accord. Ce n'est pas ce que je voulais dire.
Je me suis mal exprimé.

C'est une histoire de rendement, d'efficacité. Un moteur thermique à un très mauvais rendement, alors qu'un moteur électrique, à puissance égale à un net meilleur rendement.
Je ne retrouve malheureusement plus le lien des travaux intéressants publiés par la NASA sur le net à ce sujet et qui allaient dans ce sens et où l'auteur Mark D. Moore, chargé du programme "electric propulsion enabled advanced air véhicles" à Langley, affirmait clairement que le rendement d'un moteur thermique à hélice était de 15% alors que le rendement d'un moteur électrique était de 45% ce qui pourrait être traduit de la manière suivante:
pour avoir un même rendement, sur un Cessna 172 par exemple, il ne sera pas nécessaire de remplacer le moteur thermique Lycoming de 160 cv par un moteur électrique de puissance équivalente.
Un moteur électrique de puissance inférieure, du genre 125 Cv, donnera à cet avion les mêmes performances de montée et de vitesse en croisière.

Ci- après un copier coller d'une partie de ses travaux:

Prime Enablers
– Low Emissions/Noise: Zero carbon (in flight) and community friendly
– High Efficiency: ~45% overall system (compared to ~15% for reciprocating)
– High Safety: Engine failure, fire prevention, fuel contamination
– High Reliability/Low Maintenance: Eliminates engine maintenance
– Variable rpm output while at constant power
– No power lapse with altitude
– Short duration emergency power + 50%
– Scaling: Efficiency/weight scale well to small sizes

[PhM]

...C'est une histoire de rendement, d'efficacité. Un moteur thermique à un très mauvais rendement, alors qu'un moteur électrique, à puissance égale à un net meilleur rendement...

C'est donc bien ce que je pensais, il y a confusion sur les chiffres et ce qu'ils représentent. Il est évident que si tu pars de l'énergie chimique contenue dans le carburant et que tu regardes ce qui est disponible mécaniquement au vilebrequin d'un moteur à combustion interne le rendement est lamentable.

Ce qu'il dit est effectivement clair : le rendement global du système avec le moteur électrique est de 45% à comparer aux 15% avec le moteur thermique. Le rendement global du système étant le rapport entre la puissance nécessaire au vol et celle totale consommée pour rendre ce vol possible.

Le rendement d'un moteur thermique étant d'environ 30% son chiffre de 15% indique qu'il y a des pertes non négligeables entre le vilebrequin et l'étape ultime qui est la force propulsive générée par les hélices.

Dans le cas thermique nous avons :

Rg : Rendement global = 0.15
Rt : Rendement moteur thermique = 0.3
Pt : Puissance utile du moteur thermique = 160cv

Inconnues :

Rv : Rendement de l'appareil
Pv : Puissance utile pour le vol
Pc : Puissance chimique (carburant)

Rg = Pu / Pc = Rt * Rv = 0.15 <=> Rv = Rg / Rt = 0.5
Pv = Pt * Rv = 160 * 0.5 = 80cv
Pc = Pt / Rt = 160 / 0.3 = 533cv


Dans le cas électrique :

Rg : Rendement global = 0.45

Ce qui suit ne change pas puisque l'on compare deux motorisations pour un même appareil :

Rv : Rendement de l'appareil = 0.5
Pe : Puissance utile du moteur électrique = 160cv
Pv : Puissance utile pour le vol = 80cv

Inconnues :

Re : Rendement moteur électrique
Pc : Puissance chimique (batteries)

Nous avons donc dans ce cas :

Rg = Re * Rv <=> Re = Rg / Rv = 0.45 / 0.5 = 0.9
Pc = Pe / Re = 160 / 0.9 = 178cv

Ce que j'en retiens donc au final est que pour faire voler quelque chose qui demande 160cv mécaniques et donc dans les 500cv chimiques, on utilisera toujours 160cv mécaniques mais l'on aura bien moins de 500cv chimiques (dans les batteries) à fournir.

PhM

[Rodger]

Phm,

On y est. Tu l'expliques de manière très argumentée. Ce qu'il faudrait encore savoir, lorsqu'on affirme que l'essence produit une énergie de 3,2KW/H, c'est si ce chiffre représente les chevaux chimiques ou la résultante traduite en chevaux mécanique produite par le moteur thermique.
As-tu une idée?
Roger

[Sun-Beach]

Rebonjour!

Mille excuse pour mon erreur (message taper un peut trop vite)!!!

50Kw (et non 30) produise 67CV (puissance maximum) et 40CV en puissance continue tout cela à environ 90% de rendement et non 25 (pour un moteur Alimenter en courant alternatif 180 --> 420 VDC et 500 A.

Doncpour ce moteur de 41KG on obtient une densité de puissance de 0,74 hp/lb ou 1,22Kw/kg (pour ce types moteur refroidissement liquide)

(donnée provenant du bancs d'essais des moteurs actuellement en test pour le Solar-Impulse)


@Rodgers
Le Prototype du Solare Impulse est mon premier avion sur lequel j'essaye de mettre en pratique les différentes donnée que j'ai récolter sur cette avions! Donc la version actuelle (en photo) est pilotable, mais pas du tout affinée au niveaux des performance et de la finalisation... Je désire intégrer les train d'atterrissage en animation 3D et le cockpit 3D avant de m'occuper du modèle de vol. Donc il ne seras pas distribuer avant finition! Mais si tu désire essayer le prototype la ou il en est voir même participer à son évolution contacter moi en privé!

[Rodger]

@Phm

J'ai oublié de rajouter au kilo. C'est donc 3,2 KW/H au Kilo de poids.

@Sun-Beach

Je vais attendre que ton prototype soit terminé. J'aimerai beaucoup participer à son évolution, mais là, je vais être en déplacement professionnel pour plusieurs semaines.

Cordialement

Roger

[PhM]

J'ai oublié de rajouter au kilo. C'est donc 3,2 KW/H au Kilo de poids.

Ah ben avec ça c'est mieux Je vais rechercher dans mes docs la valeur du PCI et voir si ça correspond. Si c'est proche du PCI c'est donc chimique, si c'est inférieur ça serait mécanique.

PhM

[kristo]

propulsion électrique

Eh bien, voilà une conversation intéressante. Donc si on veut se mouvoir dans les airs par l'électricité solaire, il faut du fait de la puissance solaire disponible au m2, construire très léger (tout comme pour l'avion à propulsion humaine, comme ici, par exemple).

A une époque où, grace à la fonte de la banquise, certains veulent profiter du réchauffement climatique pour augmenter la production de la cause de ce réchauffement alors qu'il vaudrait mieux tout arrêter, s'il n'est pas déja trop tard, cela fait du bien de constater que des recherches alternatives sont bien présentes.

Pour ce qui est de mouvoir un gros avion à l'électricité, des essais dans les années 50 de réacteur nucléaire embarqué ont été fait. Il n'y avait pas de propulsion électrique proprement dite, c'étaient juste des essais de production d'électricité en vol, sur un Convair B-36. Je me souviens d'un documentaire interwievant un des membres d'équipage qui racontait que lors d'une approche il y a eu un cisaillement de vent, et qu'il se voyait bien aller au tapis, en se demandant sur quelle distance le cockpit blindé anti-radiations, donc très lourd, pouvait aller après le crash, qui n'a heureusement pas eu lieu.

A défaut de pouvoir compter sur le solaire pour de gros avions, on peut envisager un dirigeable entièrement électrique, je suppose, il n'y aurait plus besoin d'assurer la portance. A moins que barder toute l'enveloppe de cellules solaires ne l'alourdisse trop ?

[Rodger]

@ Kristo,

Beaucoup de chercheurs qui travaillent dans les nano-technologies et les super-condensateurs ont en théorie résolu le problème du stockage de l'énergie. Il n'est pas un jour, sans que ne tombe une nouvelle découverte, dans ce domaine, sur les news de google.com.

En théorie, en se basant sur ces découvertes il sera possible de faire voler de gros avions.
Un Boeing 747 emporte pas loin de 400.000 kilos de carburant. Dans l'absolu, rien ne l'empêche d'emmener 400.000 kilos de batteries. (si ce n'est qu'il ne pourrait que décoller mais pas atterrir, car trop lourd).
Le problème c'est qu'aujourd'hui en pratique, 400.000 Kilos de batteries ne lui apporteraient qu'une réserve de 100 watt par kilo, ce qui ferai 40.000.000 watts, alors que le fuel apporte 3200 watt au kilo ce qui fait un potentiel de 1.280.000.000 de watt.

Très bientôt, les nouveaux "stockeurs" d'énergie, qui ne seront plus des batteries mais de véritables réservoirs à électrons, permettrons l'usage de moteurs électriques même sur les gros avions de transport. En théorie. En pratique, se sera certainement plus complexe, car des problèmes inhérent à la présence d'autant d'énergie sous forme d'électrons risque d'être assez problématique. Il suffit de se promener sous un câble de haute tension pour s'en rendre compte.

Mais je ne désespère pas de voler, très bientôt, dans un bi-moteur électrique à 400 km/h avec un prix à l'heure de vol très raisonnable.
D'ailleurs, ce qu'il faudrait faire de nos jour, c'est racheter toute les cellules d'avions qui ont des moteurs en bout de potentiel, surtout les cellules de bi-moteurs en tôle d'alu, dont plus personne ne veut, et les stocker en attendant de les reconvertir avec deux moteurs électriques. Les études faites à ce jour ont démontré la supériorité des multi moteurs au monomoteurs dans le domaine de l'électrique. Le Solar-Impulse n'est pas un quadri-moteur par hasard.
De ce fait je crois qu'il aura un marché des reconversions thermique-électrique assez juteux. Autant en automobiles, cela semble impensable, de part la complexité d'une voiture d'un point de vue mécanique, comparé à un avion, mais un bi-moteur avion type Seneca ou Cessna 310 sera facile à reconvertir en remplaçant les réservoirs d'aîles par des batteries et les moteurs par les moteurs électriques capable de développer 150 cv à 200 cv à 2500 Tr/mn, sans adjonction de réducteur. Il suffira d'adapter les contrôles de vols et les indicateurs. Les seuls problèmes, seront ceux d'ordre administratifs pour faire voler l'oiseau.

C'est ce que je teste en ce moment avec X-Plane qui propose quelques options rudimentaires dans ce domaine.

[maclinuxg4]

attention, l'avion prend en compte que l'essence se vide, et le poids diminue en conséquence. Alors qu'avec les batteries, le poids ne change pas, il faut revoir le poids à vide et la charge admissible de chaque avion....


:lol: :lol: