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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 < 472.5 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 …. 1979 Solar riser 1980 Gossamer Penguin (solaire) 1981 Solar challenger 1983 Solair 1 1990 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) 50-80 kg 6LF

7 7 Hélice Traction statique 50-100 kgf Vitesse déjection (pas-pitch)90-160 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 http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/forcelaplace.html FORCE DE LAPLACE (LORENTZ) 12LF N S Main droite FB I F = B I dL Fendt http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/forcelaplace.html

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 10-14 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 www.heliciel.com 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 http://www.e-trike.electravia.fr/http://www.e-trike.electravia.fr/

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 : 40 kW @ 2450 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 14.97 m, longueur 7.27m Surface alaire : 12.33 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 73 km/h @ 530 kg Moteur pylone 42 kW Batteries Lithium LF 33

34 Apis EA1 (Pylône) 77000 euros - Slovénie Envergure 14.97 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 40 km/h @ 250 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 ~ 300-500 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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