Par : CELY Nicolas, DE GHESELLE Benoît et RITTER Raphaël

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1 L aéroglisseur, transporteur de l avenir? Par : CELY Nicolas, DE GHESELLE Benoît et RITTER Raphaël Notre but étant de réaliser un modèle miniature d aéroglisseur qui serait conforme aux lois d un véritable, il a fallu approfondir nos connaissances dans ce domaine. Pour la réalisation de ce projet, nous nous sommes renseignés sur les caractéristiques des aéroglisseurs ; mécaniques des fluides plus précisément. Malgré plusieurs difficultés et essais, notre prototype respecte assez bien la loi de la force portante des aéroglisseurs même s il n est pas parfait. Quelques ajustements pourraient l améliorer et augmenter son efficacité, toutefois son rendement s avère très satisfaisant. 1

2 MOTS-CLÉS : Physique, mécanique des fluides, aéroglisseur, sustentation, portance. La sustentation est assurée par l'effet de sol qui est la force qui s'oppose au poids et qui permet de maintenir l'aéroglisseur en équilibre au-dessus du sol. L'effet de sol est engendré par la pression de l'air envoyé sous l'aéroglisseur. Pour réussir à obtenir le phénomène de sustentation, on doit choisir adéquatement le bon type de jupe, qui permettra la sortie uniforme de l air tout autour du véhicule, de manière à obtenir un engin qui flotte parfaitement, donc qui a une meilleure portance par rapport au sol. Nous avons donc décidé de réaliser notre propre aéroglisseur, mais miniature, afin de mieux comprendre et observer les complexités de ce bolide, et d en vérifier les lois. En fait, le choix du bon type de juponage est la partie sur laquelle on doit porter la plus grande attention, car c est la partie maîtresse d un aéroglisseur, c est le matériau qui compte le plus : il doit être étanche et léger. Pour réduire la puissance nécessaire à la sustentation, il faut que la hauteur de vol soit la plus faible possible ; dans ce cas, les obstacles franchissables sont alors très petits. Si on cherche à augmenter la hauteur de vol, la force nécessaire pour faire augmenter la portance sera alors très grande, car c est une relation qui est exponentielle. Il est donc préférable de trouver le juste milieu pour un maximum de rendement. Pour ce qui est de notre jupe, nous n avons pas choisi l une ou l autre de ces méthodes, nous nous sommes penchés sur quelque chose de nouveau à notre connaissance, nous avons fait un mélange des deux méthodes précédemment expliquées en utilisant une chambre à air comme jupe. Nous avons utilisé le principe de la jupe gonflée et du même coup avons utilisé le principe de la jupe simple avec sa poussée d air centrale. Notre méthode sera expliquée plus en détail dans la prochaine section. Étant donné que la sustentation est l élément principal de la conception d un aéroglisseur, nous avons émis notre première hypothèse qui est que cette loi sera vérifiée. Par la suite, le premier but d un aéroglisseur est de se déplacer sur différentes surfaces et franchir divers obstacles. Ceci vient en lien avec notre deuxième hypothèse qui est que notre bolide va avoir les mêmes propriétés qu un aéroglisseur grand format soit de franchir des obstacles et de se déplacer sur différentes surfaces (terre, eau, glace). Puis, nous croyons que notre aéroglisseur devrait être plus rapide sur une surface terrestre plutôt que les autres. De plus, notre aéroglisseur sera commandé à distance grâce à un cerveau électronique. Pour comprendre le principe du coussin d air et l appliquer à l aéroglisseur, nous avons fabriqué un engin sommaire composé d un CD, et d un ballon de baudruche : 2

3 Une fois le ballon gonflé, on lâche le CD et on constate qu il «flotte» et si l on lui applique une légère poussée il se déplace car tous les frottements sont annulés par le coussin d air (principe du mobile autoporteur. LA CONCEPTION Dans un premier temps, nous avions la tâche de trouver un moteur qui a un bon ratio poids/puissance pour faire lever notre bolide. Nous avons réalisé qu il fallait construire un modèle plus petit, afin de rendre le véhicule le plus léger possible. Nous nous sommes donc dirigés vers des moteurs plus petits. Types de moteurs pour la sustentation Types de moteur Le pourquoi? Ventilateur de Mecano Trop lourd et pas assez puissant Moteur d avion miniature Bien que très puissant, demeure moyennement lourd Ventilateur d ordinateur Manque de puissance, bien que léger Pour ce qui est de la coque, nous avons décidé d y aller avec un matériau léger, malléable et également solide. Notre choix s est arrêté sur le carton mousse qui est une matière facilement découpable et très légère. Malheureusement, ce n est pas un matériau extrêmement solide et nous avons eu de gros problèmes avec. Pour la propulsion du bolide, nous avons choisi un moteur d avion miniature. Ceux-ci sont légers et munis de pales en plastique, donc très légères et ayant un angle raisonnable. De plus, nous l avons fait fonctionner avec une batterie. Après avoir réuni tout le matériel nécessaire, il a fallu passer à la conception. Tout d abord, nous avons fixé notre jupe en sac poubelle avec notre carton mousse (la coque), à l aide de ruban adhésif, étant suffisamment étanche et solide pour maintenir la coque en place. Ensuite, nous avons percé le trou pour le ventilateur en plein centre de manière à garder l équilibre de notre engin, puis nous avons fixé un caisson creux au dessus pour faire entrer l air dans le trou. Par la suite, nous avons confectionné un espace réservé à la batterie. Nous avons utilisé un ventilateur d avion derrière lequel nous avons fixé un gouvernail afin de pouvoir maîtriser la direction du véhicule, assez sommairement toutefois. Pour la réalisation de la jupe, nous avons préféré opter pour du sac poubelle car c est un matériau étanche et qu en plus il est léger et facile à remplacer en cas de fuite. Du ruban adhésif maintient le tout en place et permet de garder l ensemble étanche. 3

4 Pour faire un petit récapitulatif, voici la liste de matériel utilisé : Moteur d avion miniaturisé Une batterie de 9V Carton mousse Ruban adhésif gris Sac poubelle Fil électrique Télécommande Cerveau radiocommandé 4

5 NOS RÉSULTATS Nous avons réussi à obtenir un aéroglisseur qui ne flotte que sur la terre car il n est pas étanche et nous ne voulions pas risquer d endommager l électronique en le mettant au contact d un corps liquide. Par contre, notre prototype ne se dirige pas bien à cause du gouvernail qui est un des points à améliorer. RÉPOND-IL À NOS ATTENTES? Premièrement, notre première hypothèse était de vérifier la loi de la sustentation. Celle-ci a été vérifiée, car notre aéroglisseur flotte parfaitement. En effet, le fait que notre bolide soit léger et que notre poids soit bien réparti a évidemment aidé au flottement. Deuxièmement, nous avions émis l hypothèse que notre bolide se comporterait comme un aéroglisseur grand format, c est-à-dire qu il aurait la qualité de franchir des obstacles et de se déplacer sur différentes surfaces. Cette hypothèse a partiellement été vérifiée, car notre bolide ne peut franchir d obstacle dû à sa hauteur de vol très faible et également en raison du peu de puissance de propulsion de notre moteur. Par contre, notre aéroglisseur ne se déplace que sur la terre. Troisièmement, nous avions postulé qu il serait plus efficace sur la terre que sur toutes autres surfaces, ce qui vient d être vérifié. Effectivement les matériaux utilisés favorisaient la circulation de l air sur une surface plane et sans obstacle. Quatrièmement, nous avions dit qu il serait commandé à distance et cela a fonctionné. Nous avons alors connecté la source au moteur et au cerveau qui a permis le téléguidage. En somme, la réalisation de notre aéroglisseur s est révélé une réussite malgré que quelques éléments n aient pu être réalisés comme faire flotter sur un liquide le bolide, mais c était tout de même secondaire. Le but premier était de réussir à faire flotter parfaitement sur terre notre engin ce qui a été effectué à merveille. Nous avons donc un bilan positif de notre réalisation. LES IMPACTS: Il est certain que les aéroglisseurs ont plusieurs avantages, par contre, notre but n est pas de tous les nommer, mais de vous en donner un bref aperçu. Il est indéniable de parler de la polyvalence d un aéroglisseur. Celui-ci peut se déplacer tant sur l eau que par la voie terrestre. Ensuite, nous pouvons parler de la force que peut avoir un aéroglisseur. En effet, avec la pression d air en dessous de celui-ci, il peut se déplacer et même s il y a de grandes charges à transporter. Finalement, ce projet a été très enrichissant pour nous. Nous en avons appris plus que nous en savions en raison que la fluidité des mouvements n a pas une grande présente dans les cours du programme des sciences de la nature. C est le seul point négatif que nous pouvons apporter dans la conception de notre projet. EN CONCLUSION Bref, si on regarde le travail qui a été fait et le résultat nous sommes contents, malgré qu il y a eu certaines difficultés rencontrées. Bien sûr, notre modèle réduit n est pas téléguidé, traverse peu d obstacle et est difficilement contrôlable, mais le tout s explique par un manque d outils et de connaissances nécessaires à cette réalisation. Il a donc fallu y aller avec la méthode essais et erreurs, cinq prototypes ont été testé, seul un convenait. Le dernier point à améliorer est la direction du véhicule grâce au gouvernail sommes toutefois très satisfaits du résultat obtenu, car l hypothèse primaire a été vérifiée avec succès, c est-à-dire que notre bolide flotte parfaitement. Un autre avantage de notre réalisation est le choix de nos matériaux qui se sont révélés légers et résistants, ce qui remplissait parfaitement les critères nécessaires. Un tel type de projet n a pas vraiment de limite, si ce n est que l argent, car il y a toujours place à amélioration et à évolution. 5