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1LF. Louis FOURDAN 7 avril 2011 IUT-Ville dAvray LF (46 diapos) 2 ULM ELECTRIQUE.

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1 1LF

2 Louis FOURDAN 7 avril 2011 IUT-Ville dAvray LF (46 diapos) 2 ULM ELECTRIQUE

3 REGLEMENTATION ULM ULM = aéronef, FFPLUM (Fédération française) < 300 kg monoplace (330 kg si amphibie) < 450 kg biplace (495 kg si amphibie) < 315 kg monoplace avec parachute < kg biplace avec parachute P max 45 kW mono P max 60 kW biplace V atterrissage à 65 km/h (vitesse de décrochage < 65 km/h) 3LF Charge alaire < 30 kg/m2 Puissance max continue

4 Catégories ULM Paramoteur (à pied ou chariot)classe 1 Paramoteur (à pied ou chariot)classe 1 Pendulaire (delta)classe 2 Pendulaire (delta)classe 2 Multi-axeclasse 3 Multi-axeclasse 3 Autogyre (60 kW mono, 80 kW bi)classe 4 Autogyre (60 kW mono, 80 kW bi)classe 4 Aérostat ultra légerclasse 5 Aérostat ultra légerclasse 5 < 2000 m3 (air chaud) < 2000 m3 (air chaud) < 900 m3 (hélium) < 900 m3 (hélium) 4LF

5 HISTORIQUE 1883 Gaston Tissandier : Dirigeable électrique … Solar riser 1980 Gossamer Penguin (solaire) 1981 Solar challenger 1983 Solair Sun seeker 1992 Antares 20E 2006 Paramoteur électrique : Czaba Lemak 2007 e-Souricette et Electro Trike 2009 Pouchelec APEV 2009 e-Cri-cri (bimoteur) 2010 Luciole MC25E 5LF

6 Puissance pour voler ? Puissance pour décoller10-12 kW … Puissance en vol de croisière4 kW ….. Autonomie des batteries? Une heure5-8 kWh Poids (Lithium) kg 6LF

7 7 Hélice Traction statique kgf Vitesse déjection (pas-pitch) km/h Le produit est en gros proportionnel à la puissance Paramoteur8-10 kW Pendulaire10kW Planeur électrique10-20 kW Avion électrique10-40 kW Hélicoptère électrique ?

8 8LF Moteurs à balais Usure des balais (pour les fortes puissances) Démarre facilement Contrôleurs existent (Alltrax) Marques : Lynch, Agni, LEM, Perm, NetGain

9 9LF Moteurs brushless PM-BLDC Commutation par Mosfets Contrôleurs existent (Kelly, Sevcon..) Marques : Parawatt, Flytec, Yuneec, Enstroj, Mars-Etek Excellent rendement Bonne densité 2 à 2.5 kW/kg

10 10LF Moteurs à cage décureuil Moteurs dits à induction AC Excitation sinusoidale triphasée Contrôle vectoriel (amplitude-fréquence) Moteur utilisé par la voiture TESLA

11 UN PEU DE THÉORIE … FORCE DE LAPLACE (LORENTZ) OU INTERACTIONS MAGNÉTIQUES Rotor = aimants permanents Stator = Champ magnétique « tournant » par commutation de lexcitation des bobines, en général triphasée et par impulsions 11LF

12 FORCE DE LAPLACE (LORENTZ) 12LF N S Main droite FB I F = B I dL Fendt

13 PM-BLDC Rotor externe : outrunners Rotor interne : inrunners Rotor disque / flux magnétique axial (Avec ou sans encoches - slotted or slotless) LF 13

14 AIMANTS Néodyme (NdFeB) Poudre frittée + protection Nickel ou Or Taille/forme : parallépipède Force.. N40, N45, N48, N50 Magnétisation dans lépaisseur Gamme de température 19LF

15 PARAMETRES DE BASE Kv rpm/Vcoefficient de vitesse Rm ohmrésistance phase-phase Io Acourant à vide tension V) = pertes fer (Kt Nm/A)coefficient de couple Produit Kv Kt = CONSTANTE 15 LF

16 16 LF Vitesse rpm Puissance rendement courant Point de fonctionnement (couple ou courant I) Couple résistant Nmblocage I max Tension V Eta max Zone utile

17 CONTROLEURS DE VITESSE Difficile à faire soi-même Prix de 600 à 1000 euros MGM-ComPro Schulze SLS Jeti 17 LF

18 18 LF 5 V S Détection Position Rotor Séquencement 6 switches a A b B c C MosfetsPIC, ATMEL.. S consigne ESC

19 Quelques moteurs brushless 19 LF Parawatt 16 kW Mega Motors 12 kW Plettenberg 10 kW Flytec kW

20 LF cellule 40 Ah Pack GBS 40Ah 20 BATTERIES Lithium polymère (LiPo)Lithium fer (LiFePO4)

21 Hélices Composant crucial pour lULM électrique Pas fixe ou pas variable ? (ou ajustable au sol) ? Diamètre Pas (en degrés ou en m) Surface de pale, corde Bipale ou tripale ? bois ou carbone ? un, deux ou trois pièces ? Helix, Duc, Arplast, Bolly, Warp drive, Electravia e-Prop ULX, Varlex, Peszke … Logiciel = Heliciel LF 21

22 Hélice pour paramoteur LF 22

23 Performances des hélices Ddiamètre Ppas (pitch) rpmvitesse de rotation (rev. per minute) Traction statique Kt x (P/D) x D^4 x rpm^2 Vitesse de transparence K x P x rpm Puissance ~ produit traction statique x vitesse Kp x (P/D) x D^5 x rpm^3 LF 23

24 UN PEU DE THÉORIE … LF 24 Fabrication, bricolage dune hélice en bois …

25 Paramoteur électrique Parawatt LF 25 Moteur Parawatt 12 kW Contrôleur Schulze Batteries LiPo Kokam 13S 48V 40Ah, poids 15 kg, 1.9 kWh Diamètre hélice 1.30 m, pas 6 deg Voile Nervures Kailash 29 m2 Poids 32 kg décollage à pied, mono Autonomie 30 minutes Concurrents : Yuneec, Flytec..

26 Electro trike (pendulaire) chariot DTA Alizé aile Fuji 16 m2 moteur Electravia batteries Kokam 3 kWh hélice bois bipale 26 LF

27 3 Cri-cri électriques (bimoteurs) LF Jean-Luc SOULLIER, Hugues DUVAL, Green Cri-Cri 27

28 Souricette électrique (MB) Monoplace - bois & toile Envergure : 9 m Longueur : 7 m Masse à vide sans moteur : 115 kg Vitesse de croisière : 90 km/h Finesse : 13 Moteur brushed Lynch/Agni Batteries Kokam LF Electravia 28

29 Luciole électrique (MC30E) Monoplace - bois & toile Envergure : 6.9 m Vitesse de croisière : 150 km/h Moteur brushless Flytec HP13 Batteries LF Jean-Luc SOULLIER (LSA) 29

30 Yuneec E430 (2009) Twin seat Wing Span: 13.8 m Fuselage Length: 6.68 m Empty Weight: 178 kg + batteries Motor : rpm Battery : Lithium Polymer Battery Weight (6 Packs): 72 kg LF 30

31 Yuneec (e-Spyder) Monoplace : envergure 9.14 m, longueur 5m (e-Sportstar) Surface alaire : 13.4 m2, allongement 6.25 V décrochage 38.6 km/h, croisière 80 km/h Moteur brushless 20 kW (66V) Batteries LiPo 60Ah 24 kg LF 31

32 Taurus Electro G2 Planeur biplace cote à cote envergure m, longueur 7.27m Surface alaire : m2, allongement 18.6 V décrochage 71 km/h Moteur pylone 42 kW Batteries Lithium LF 32

33 Antares 20E Planeur monoplace : envergure 20 m, longueur 7.4m Surface alaire : 12.6 m2, allongement 31.7 V décrochage kg Moteur pylone 42 kW Batteries Lithium LF 33

34 Apis EA1 (Pylône) euros - Slovénie Envergure m Poids à vide 215 kg Finesse à 150 km/h = 27 FES (Front Electric Sustainer) - Slovénie LF 34

35 Elektra-One (Calin GOLOGAN)- Allemagne Envergure 8.23 m 100 kg à vide + batteries 6kWh + pilote A volé le 23 mars 2011 (first flight) 30 minutes avec 3 kWh (50%) LF 35

36 Sonex (2010) Avion électrique: envergure 6.7 m, longueur 5.5m Surface alaire : 9.1 m2 V décrochage 74 km/h Moteur 54 kW Batteries Lithium LF 36

37 POUCHELEC Pou du ciel électrique monoplace (formule H. Mignet) Envergures 7.3m (Av) et 5.3m(Ar), corde 1.2m Surface alaire : 14.6 m2 V croisière 90 km/h Moteur brushed Agni 12 kW, réducteur à courroie Batteries Lithium Voir aussi « Electra Flea « (Nedo Lavorini, Italie) LF Daniel DALBY, Charles DONNEFORT 37

38 DEMOICHELLEC Monoplace : env. 8.3 m, long. 5.3m Surface alaire : 9.96 m2, aspect 8, incidence différentielle V décrochage kg Batteries Lithium LF Daniel DALBY, Charles DONNEFORT 38

39 Dynabulle électrique Ballon à air chaud (Christian MULLER) motorisé électrique Moteur Parawatt 12 kW + cage orientable Batteries LiFePO4 16S 40Ah LF 39

40 ElectroPlume Dirigeable électrique, trois moteurs, trois hélices LF 40

41 Tableau de bord « électrique » LF 41

42 Futur Protoplane Ultra-E Entreprise française Biplace cote à cote, 450 kg Puissance estimée pour vol croisière à 160 km/h = 13 kW LF Bela NOGRADY 42

43 Bon à electrifier Bionic bat (human flight ~ W ?) LF 43

44 Curiosité américaine ! LF Terrafugia e-Transition 44

45 DOCUMENTATION Internet, Wikipedia … Challenges avion électrique (CAFE foundation) Groupes / listes de discussion Vidéos (après la présentation par diaporama) LF 45

46 CONCLUSIONS Avenir – rapport à la voiture électrique / batteries DIY Travaux dans les universités et grandes écoles IUT Chartres (Bruno SOHIER), Demoichellec 02 IPSA Green (Ecole dIngénieurs Aéronautique et Spatial) Questions - débat LF FIN 46


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