Lifter: Des moteurs ioniques pour les avions ?

 

Si vous faites passer un courant entre deux électrodes et que l'une est plus mince que l'autre, un courant d'air va se produire. Si vous utilisez une tension assez forte, ce « vent artificiel » est capable de produire une poussée suffisante pour un engin. 
Ce phénomène électrohydrodynamique de vent ionique a été découvert dans les années 60. Ce vent ionique est un classique des projets d'écoles d'ingénieur maintenant, ainsi que de passionnés qui vont réaliser ce type d'engin dans leur cave. Ces engins sont nommés « Lifters ». 
 
Souvent, il s'agit de véhicules légers en balsa et aluminium. En dépit de ces petits projets, il y a eu peu d'études rigoureuses de vent ionique comme système viable de propulsion. Certains chercheurs pensaient que le rendement était trop faible : beaucoup d'électricité pour peu de poussée. Des chercheurs du MIT pensent maintenant le contraire et croient qu'il est possible par ce biais de réaliser des moteurs plus puissants que les réacteurs d'avions conventionnels. Lors de ces expériences, ils ont trouvé que le vent ionique est capable de produire 110 newtons de poussée par kilowatt. Un moteur à réaction produit 2 newtons par kilowatts. 
Steven Barrett du MIT pense donc maintenant que le vent ionique peut être utilisé pour des engins réels légers. Le rendement est prometteur, mais ce moteur a d'autres avantages : il est silencieux, ne se détecte pas à l'infrarouge... Ce serait très utile pour les missions militaires. 
Le moteur en lui-même (pour le cas typique des constructions amateurs comme sur la vidéo) est constitué de trois parties : la première est une électrode de cuivre très fine (l'émetteur), la deuxième est un tube d'aluminium plus épais (le collecteur) et de l'air entre les deux. Ensuite, vous avez un cadre très léger qui soutient les câbles qui sont connectés à la source d'énergie électrique. Lorsqu'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 collecteur, il va rencontrer les molécules d'air qui sont restées neutres et les repousser : cela engendre ce « vent », la poussée. 
L'équipe du MIT a compris avec ses expériences que le rendement est maximal avec de petites poussées (un résultat contre-intuitif). En fait, l'idéal serait de réaliser un jet d'air basse vélocité sur une grande surface, plutôt que l'inverse. C'est là où le bât blesse, donc : la quantité de poussée par unité d'air. Pour un véritable petit aéronef, il faudrait une grande ouverture pour l'air. En fait, tout le véhicule devrait être un moteur ! 
L'autre gros inconvénient est la forte tension. Pour un modèle en balsa ultraléger comme sur la vidéo, il faut quelques kilovolts. Pour un véritable aéronef, il faudra des centaines ou milliers de kilovolts. Ce défi reste théoriquement surmontable quoi qu'il en soit. 
Il y a d'autres applications que de faire voler des engins : on peut penser à un refroidissement silencieux de composants électroniques, comme celui des ordinateurs portables par exemple. Enfin, le rendement du moteur reste de toute manière très intéressant. La société Lockheed Martin pense qu'il faut vraiment creuser la question.