Les chercheurs chinois espèrent que les moteurs d’avion alimentés par des combustibles fossiles appartiendront au passé. Photo : Getty Images
Le prototype combine chaleur intense et micro-ondes pour convertir l’air pressurisé en plasma capable de produire d’énormes quantités de poussée. Une équipe de l’université de Wuhan dit avoir été motivée par le désir de résoudre les problèmes de réchauffement climatique causés par les moteurs à combustion fonctionnant aux combustibles fossiles
L’idée d’un avion propulsé par des moteurs à plasma peut sembler sortir d’un film de science-fiction, mais un groupe de scientifiques chinois a mis au point un prototype qui pourrait un jour devenir réalité.
L’équipe, de l’Institut des sciences technologiques de l’Université de Wuhan, a déclaré dans un article qu’elle avait mis au point un prototype de jet de plasma capable de soulever une bille d’acier de 1 kg au-dessus d’un tube de quartz de 24 mm de diamètre.
Bien que cela puisse sembler peu, la poussée relative nécessaire pour obtenir une telle levée est équivalente à celle d’un moteur d’avion commercial. Et comme l’appareil n’utilise que de l’électricité et de l’air, une version plus grande pourrait un jour offrir une alternative sans émissions aux moteurs à combustibles fossiles utilisés aujourd’hui dans le monde.
Le plasma est l’un des quatre états fondamentaux de la matière dans lequel les atomes sont ionisés en particules chargées. Un moteur à plasma utilise l’électricité pour générer du plasma et éjecte ensuite les ions pour produire une poussée.
Dans la conception chinoise, de l’air pressurisé est injecté dans une chambre et soumis à des températures ultra élevées (plus de 1 000° C) et à des micro-ondes pour créer un plasma ionisé, qui est ensuite expulsé pour créer la propulsion.
Schéma d’un prototype de propulseur de plasma d’air à micro-ondes et images du jet de plasma brillant à différentes puissances de micro-ondes.
Avec le succès du prototype, les chercheurs ont déclaré qu’en théorie, l’idée pourrait être étendue pour fournir suffisamment de puissance à un avion en construisant un large éventail de propulseurs à plasma en un matériau approprié résistant à la chaleur et à la pression, alimenté par une source de micro-ondes de haute puissance.
« Il serait possible de construire à l’avenir un propulseur à plasma d’air à micro-ondes de haute performance, ce qui mettrait fin aux émissions de carbone et au réchauffement de la planète causés par la combustion de combustibles fossiles », a-t-il déclaré.
Si les propulseurs ioniques ne sont pas nouveaux – plusieurs satellites et missions interplanétaires, dont la sonde Dawn de la Nasa lancée en 2007, les ont utilisés – les dispositifs actuels ne produisent qu’un propulseur à très basse pression, équivalent à la puissance d’un sèche-cheveux, et ne peuvent donc être utilisés que dans l’espace où il n’y a pas de friction atmosphérique.
La différence avec le dispositif développé par l’équipe de l’université de Wuhan est qu’il comprime puis ionise l’air – plutôt que l’argon, le xénon ou l’hydrogène comme le font les engins spatiaux – ce qui signifie qu’il disposerait d’une source illimitée de propergol et serait beaucoup plus puissant.
En janvier, la China Aerospace Science and Technology Corporation a annoncé qu’elle avait développé le premier propulseur à effet Hall du pays, qui, à partir d’une puissance d’entrée de 20 kilowatts, produisait une poussée d’un newton.
Un newton est égal à la quantité de force nécessaire pour accélérer un objet à raison d’un mètre par seconde, toutes les secondes.
En comparaison, le dispositif de Wuhan a atteint une force de propulsion aérienne d’environ 11 newtons.
Jau Tang, professeur à l’université de Wuhan et auteur principal du rapport, a déclaré que le but ultime de la recherche était de produire un moteur respectueux de l’environnement.
« La motivation de notre travail est d’aider à résoudre les problèmes de réchauffement climatique causés par l’utilisation par les humains de moteurs à combustion de combustibles fossiles pour alimenter des machines comme les voitures et les avions », a-t-il déclaré.
« Il n’y a pas besoin de combustible fossile avec notre conception, et donc, il n’y a pas d’émission de carbone pour causer un effet de serre ou un réchauffement climatique ».
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0005814
