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Technologie - L'aéronef

L'aéronef est une enveloppe non-rigide remplie d'un gaz plus léger que l'air, typiquement l'hélium, même si le PowerShip est spécifiquement conçu pour sécuritairement utiliser l'hydrogène. Il prend sa forme grâce à la pression interne du gaz.

Puisqu'il est en vol, le PowerShip doit être stable sur les trois axes de mouvement : roulis, tangage et lacet. Il serait possible de résoudre ce problème avec une grande section arrière. Dans l'approche passive les empennages arrières seraient suffisamment grands pour se stabiliser dans le vent en lacet et en tangage, et pour orienter le dirigeable de façon à ce que la queue pointe vers l'arrière. Si nécessaire, un contrôle actif peut être implémenté par des gouvernes dans la queue, par exemple une gouverne de profondeur pour contrôler le tangage. Une gouverne de direction pourrait être utilisée pour compenser pour une trainée asymétrique sur les ailes, mais cette situation ne devrait pas surgir souvent. Enfin, des ailerons seront utilisés pour contrôler le roulis. D'ailleurs, ceux-ci accomplissent trois tâches : autre que le contrôle du roulis, ils augmentent la portance (dans le rôle de volets) en vol ou la diminuent (dans le rôle d'aérofreins) sur le sol.

Powership on the ground

L'enveloppe possède un ou deux ballonnets, comme dans les dirigeables normaux. Dans un tel design, le ballonnet a deux fonctions : L'une d'elles est de compenser pour les changements de la température du gaz, et l'autre est pour contrôler délibérément la flottaison du dirigeable. S'il y a deux ballonnets, un à l'avant et l'autre à l'arrière, ceux-ci peuvent aussi servir comme mécanisme secondaire pour contrôler le tangage. Le dirigeable est conçu de manière à être légèrement plus lourd que l'air lorsque les ballonnets sont pleinement gonflés afin de pouvoir atterrir doucement, et ce, même sans vents. Lorsque les ballonnets sont complètement dégonflés, ils permettent au dirigeable de décoller seul, tout en tirant une quantité appréciable de câblage derrière soi. Les ballonnets permettent une réserve de flottaison d'entre -5% (gonflés) et +15% (dégonflés).

Le Choix du Gaz

Il y a deux gaz viables pour utilisation sur le PowerShip - soit l'hélium et l'hydrogène. Il est important de comprendre pourquoi le PowerShip a été conçu du départ avec la compatibilité à l'hydrogène en tête, plutôt que de traiter cela comme une considération secondaire. L'hélium est désirable car il est ininflammable, et les souvenirs du désastre du Hindenburg sont encore frais dans nos mémoires. Dans cet accident, de l'électricité statique amassée sur l'enveloppe hautement inflammable du zeppelin lui a mis feu au contact avec le mât d'amerrissage. Une partie de l'hydrogène a aussi brûlé, mais ce n'était pas la cause immédiate de l'accident. Le vrai problème avec l'hydrogène est donc politique et non scientifique, mais il y a tout de même des problèmes de sûreté associés à son usage.

Le problème de la dépendance sur l'hélium est encore plus sérieuse, mais d'un différent caractère. Il y a une pénurie de ce gaz, et on peut facilement prédire que la situation ne fera qu'empirer et que le coût de ce gaz montera. Pourquoi? Car l'hélium est si léger qu'il peut atteindre la vitesse de libération et s'échapper du champ gravitationnel de la Terre. Pour cette raison, sa concentration dans l'atmosphère est trop basse pour l'extraire de cette source. La seule source commerciale viable d'hélium est sous la forme de sous-produit des puits de gaz naturels, où il est emprisonné dans des structures géologiques avec le méthane. Le seul pays qui pratique l'extraction de l'hélium en quantités notables sont les États-Unis, où la production baisse. Entretemps, la demande augmente, majoritairement comme liquide réfrigérant pour détecteurs et aimants supraconducteurs dans le domaine de la médecine. En 2006, la demande excéda l'offre pour la première fois, la différence étant couverte par les réserves stratégiques du gouvernement des États-Unis. Quand il faudra rationner l'hélium, les applications médicinales demanderont et recevront la priorité pour l'approvisionnement en hélium. En tous cas, puisque la génération d'électricité est un domaine beaucoup plus sensible aux coûts que la médecine. Par conséquent, la compatibilité avec le beaucoup plus accessible (et bien moins cher) hydrogène est absolument essentielle. Ce qui le rend encore plus attrayant, c'est qu'il est aussi beaucoup plus léger.

Quelles sont, alors, les contraintes imposées par l'utilisation de l'hydrogène, plutôt que l'hélium? Le dirigeable devrait : (1) être automatisé, et ne requérir une intervention humaine que lorsqu'il a déjà atterrit ; (2) être équipé d'un parafoudre à ses plus hauts points, et être doté de la capacité de se poser rapidement à l'approche d'un orage ; et (3) isoler son enveloppe remplie d'hydrogène de toutes les composantes qui se chauffent ou qui représentent une source potentielle d'étincelles. Lorsque toutes ces préconditions seront remplies, nous croyons qu'il serait possible de convaincre les autorités que le dirigeable peut opérer de manière sécuritaire avec l'hydrogène. Ce qui le rend unique parmi ses compétiteurs, c'est que le PowerShip remplit toutes ces conditions, mais il peut évidement aussi utiliser l'hélium.