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altitude
NUMÉRO
SPÉCIAL
SPECIAL
ISSUE
www.altran.com
SOLAR IMPULSE
DÉPLOIE SES AILES
SOLAR IMPULSE SPREADS ITS WINGS
UNE IDÉE EN
L’AIR
Faire le tour du monde dans un avion solaire capable de
voler de jour comme de nuit, voilà la vision de Bertrand
ENVERGURE
Wingspan
PUISSANCE
Power
POIDS
Weight
CONSOMMATION
DE CARBURANT
Fuel consumption
Piccard et André Borschberg. Bien que le projet Solar
Impulse soit d’abord porté par ses deux cofondateurs,
il est aussi le fruit des efforts conjoints de nombreuses
équipes, dont celles d’Altran. Si le groupe Altran est engagé
dans cette aventure humaine et scientifique pratiquement
depuis ses débuts, c’est parce qu’il se reconnaît dans ces
valeurs fondamentales partagées par tous : innovation
technologique et excellence entrepreneuriale. De plus, les
enjeux fondamentaux du projet ont pour objectif de générer
des répercussions sur l’ensemble de la société, puisqu’il
s’agit de réduire la dépendance aux énergies fossiles grâce
à l’utilisation combinée de la technologie et des
énergies renouvelables. Ce projet correspond donc
naturellement au rôle clé qu’un acteur de l’envergure
d’Altran peut jouer dans l’avenir de notre société. SOLAR IMPULSE HB-SIA EN CHIFFRES
Envergure : 63,40 m
A HIGH-FLYING IDEA Longueur : 21,85 m
Hauteur : 6,40 m
Flying around the world in a solar powered plane that could fly both night and day was the Motorisation : 4 moteurs électriques de 10 CV chacun SOLAR IMPULSE HB-SIA FIGURES
vision of Bertrand Piccard and André Borschberg. Although born from the minds of its two Cellules solaires : 11 628 (10 748 sur l’aile, 880 sur le stabilisateur horizontal) Wingspan: 63.40 m (208 ft)
co-founders, the project is also the result of the combined efforts of numerous teams, including Vitesse moyenne : 70 km/h Length: 21.85 m (71 ft)
Altran’s. The Altran group committed to this human and scientific adventure almost from the Altitude maximale de croisière : Height: 6.40 m (21 ft)
outset because we identify with the same fundamental values: technological innovation and 8 500 m (27 900 ft) Motor power: 4 x 10 HP electric engines
entrepreneurial excellence. Because the issue at hand is to reduce our dependency on fossil Poids : 1600 kg Solar cells: 11,628 (10,748 on the wings,
fuels by combining technology and renewable energies, the fundamental aim of this project is to Vitesse de décollage : 44 km/h 880 on the horizontal stabilizer)
affect society as a whole. This project naturally corresponds to the role a major player like Altran Average cruise speed: 70 km/hr (43.5 m/hr)
can have in our society’s future. Maximum altitude: 8,500 m (27,900ft)
Weight: 1,600 kg (3,527 lb.)
Takeoff speed: 44 km/hr (24.5 m/hr)
1999 2001-2003 2004 2007 2008 2009 7 avril 2010 8 juillet 2010 2012 2014
Naissance du projet Étude de faisabilité Lancement du Présentation du premier Vols d’essai Assemblage de l’appareil Premier vol du Solar Premier vol de nuit Construction du Tour du monde par
Birth of the project réalisée par l’École projet, recherche de prototype HB-SIA en simulateur Building the aircraft Impulse d’une durée totale de deuxième prototype étapes (date à confirmer)
polytechnique fédérale partenaires techniques, Presentation of the first Simulated test flights Solar Impulse’s maiden 26 heures HB-SIB Flying around the world
de Lausanne de financement. Altran HB-SIA prototype flight First night flight that Building the second in stages (schedule to
Feasibility study by rejoint le projet en 2004 lasted 26 hours total prototype HB-SIB confirm)
Lausanne’s Ecole comme partenaire en
Polytechnique Fédérale ingénierie
© Antoine Levesque
(Switzerland) Project launch, search
for technical partners
and financing. Altran
joins the project in
2004 as an engineering
partner
2_NUMÉRO SPÉCIAL SOLAR IMPULSE SPECIAL ISSUE SOLAR IMPULSE_3
DES SOLUTIONS
AU SERVICE DE NOTRE
FUTUR
Les ingénieurs de Solar Impulse sont allés puiser le meilleur des technologies
existantes dans des domaines variés pour concrétiser leur projet. Mais, au-delà de
cette aventure, les innovations nécessaires à ce succès pourraient un jour bénéficier
à d’autres applications.
SOLUTIONS FOR OUR FUTURE
The Solar Impulse engineers drew from the ultimate cutting edge
technologies in various fields to make their project a reality. Innovations
necessary for this project could very well have other uses.
Y A-T-IL DEUX PILOTES DANS L’AVION ?
DES INGÉNIEURS À LA CHASSE AUX
Un seul pilote peut prendre place à bord de l’avion Solar Impulse.
Alors que certaines phases de vol devraient durer plusieurs
KILOGRAMMES
jours, le rôle du pilote automatique est vital. De plus en plus
perfectionné, ce « deuxième pilote » sera bientôt capable
de faire atterrir un avion de ligne. Au point de remplacer un
des pilotes à bord ? Le débat est aujourd’hui lancé…
Afin de permettre à Solar Impulse de s’envoler, des structures, de la propulsion ou encore du vol Are there two pilots in the plane?
Solar Impulse can be flown by only one pilot. The autopilot’s role
plusieurs défis techniques ont été relevés avec succès pour gagner de précieux kilogrammes. Au final, is crucial for the stretches of its route spanning several days. This
par les équipes du projet. Les deux principaux : 200 m2 de panneaux solaires, composés de cellules
garantir la fiabilité de l’appareil et la sécurité du pilote, photovoltaïques en silicium monocristallin ultrafines ROULER À «second pilot,» which is being constantly perfected, will soon be able to
land a commercial airliner. Will it also replace pilots? The debate has begun…
tout en maîtrisant la gestion de l’énergie pour que (130 μm) recouvrent l’appareil. L’ÉNERGIE
l’appareil soit autosuffisant. Autre difficulté : stocker l’énergie pour le vol de nuit. SOLAIRE
L’équation à résoudre semble simple sur le papier : Les batteries, dont le poids représente près du Après avoir réussi à
trouver la surface de panneaux solaires nécessaire quart de la masse totale de HB-SIA, ont elles aussi
pour alimenter les moteurs de l’avion, sans que sa été allégées au maximum. Un exemple éloquent de
voler à l’énergie solaire,
l’homme roulera-t-il
LA VILLE À L’ÉPREUVE UNE SANTÉ
structure ne le rende trop lourd, trop fragile ou trop cette chasse au kilogramme est la précision extrême avec la force du soleil ? DE LA MODÉLISATION ÉLECTRIQUE
difficile à manœuvrer. Sachant qu’un mètre carré de atteinte dans l’emploi des matériaux composites. Il Oui, répond Altran, Afin d’assurer la sécurité des vols, ceux- En cinq ans, les batteries de Solar
cellules photovoltaïques n’est capable de fournir à a en effet été possible d’utiliser des épaisseurs de partenaire technique ci ont été entièrement Impulse ont gagné 20 % de capacité
l’hélice que 28 watts en continu sur 24 heures, soit carbone de quelques dixièmes de millimètres sur des du Quimera Project, simulés. À l’avenir, massique. Cette performance devrait
la consommation d’une ampoule électrique, il a fallu longueurs allant jusqu’à 20 mètres. qui a présenté en 2010 ce n’est pas pouvoir changer la vie des personnes
un premier prototype seulement un qui vivent avec des prothèses
innover dans tous les domaines de l’aérodynamique, Un record !
de moto électrique : appareil, mais actives, dont le rechargement de la
l’Electro-Solar des milliers de batterie intégrée est particulièrement
Motorbike. véhicules et de contraignant.
personnes qui
ENGINEERS TRIMMING WEIGHT pourraient être Electric health
Cruising on solar
The project teams overcame several technical structures, propulsion and even flight itself to shed as modélisés, afin de Solar Impulse’s batteries gained a
energy
challenges, enabling Solar Impulse to take off. Their main much weight as possible from the aircraft. The solution concevoir des villes 20% in mass capacity in five years.
Will man drive vehicles
challenges were ensuring the reliability of the aircraft ended up being 200 m2 (2,153 sq. ft.) of solar panels entières, plus fluides et Performance like this should change the
fuelled by solar energy
and safety of the pilot as well as mastering energy composed of ultra-thin photovoltaic cells made of lives of people living with
once he’s succeeded in moins polluées.
management to make an entirely self-sufficient plane. It monocrystalline silicon that cover the plane. active prosthetics
building a solar-powered
all seems simple enough on paper--find the necessary Another difficulty was finding a way to store energy for using built-in
plane? “Yes,” answers Simulated cities
surface area for solar panels to supply the engine without night time flying. The batteries, whose weight accounts batteries that
Altran, Quimera Project’s All flights were simulated to ensure their safe
weighing the plane down, making it too fragile or too for almost one fourth of the HB-SIA’s total mass, were require charging,
© Antoine Levesque
technical partner for completion. In the future, a single aircraft
difficult to manoeuvre. Since one square meter (11 sq. also slimmed down as much as possible. which can be
the first electric scooter won’t be the only simulation but thousands of
ft.) of photovoltaic cells can only produce 28 watts A stellar example of this weight reduction is the extreme very limiting.
prototype presented in vehicles and people can be simulated as well
continuously over 24 hours, which is equivalent to the precision that was reached in the composite materials.
2010, the Electro-Solar to better conceptualize entire cities that will
consumption of a standard light bulb, it was necessary The carbon is a few tenths of a millimetre thick for lengths
Motorbike. run more smoothly and be less polluted.
to find innovative solutions in the fields of aerodynamics, of up to 20 metres – a record!
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DU BUREAU D’ÉTUDE
AU CIEL
Le succès de Solar Impulse n’est pas dû au hasard, mais au travail de plusieurs équipes
réparties selon différents pôles. Une communication transversale exemplaire a été mise en
place avec le soutien d’Altran pour veiller à ce que l’information soit partagée par tous. Tour
d’horizon de ces missions.
| : Altran intervient sur cette partie du projet / Altran is involved in this part of the project
légèreté, de flexibilité et d’efficacité. Contrainte majeure,
le stockage de l’énergie dans les batteries au lithium
polymère ; celles-ci représentent un quart de la masse totale
de l’avion.
Du réel au ciel
PRÉPARATION DES VOLS
Un simulateur a été développé spécialement pour permettre
à André Borschberg de se familiariser avec l’aérodynamisme
et la mécanique de vol. Au cours d’un vol virtuel de
STRUCTURES ET MATÉRIAUX | 25 heures, sa résistance a été mise à l’épreuve dans
Solar Impulse est construit autour d’une structure en l’exiguïté du cockpit de 1,3 m3.
matériaux composites constituées de fibre de carbone et de
Du rêve au virtuel VOLS VIRTUELS | nid-d’abeilles assemblés en sandwich. Objectif : atteindre LOGISTIQUE MISSION |
ÉTUDE DE FAISABILITÉ Afin d’optimiser les choix technologiques ainsi que les 63,40 mètres d’envergure pour 1 600 kg. 120 nervures en Pour chaque déplacement du Solar Impulse, un hangar sur
Les étudiants de l’École polytechnique fédérale de paramètres de définition de l’avion, un simulateur de mission, fibre de carbone réparties tous les 50 cm profilent ces deux mesure doit être construit afin de protéger l’appareil. Les
Lausanne sont les plus anciens partenaires du projet. Ce conçu par Altran, a permis de tester l’appareil virtuellement. couches pour leur donner leur forme aérodynamique. équipes doivent voyager plus vite que l’appareil pour être
sont leurs travaux qui ont convaincu Bertrand Piccard de la Cet outil a aussi été utilisé pour développer des stratégies de prêtes à temps.
faisabilité de Solar Impulse. vol, en incluant notamment l’influence de la météo. SYSTÈME DE PROPULSION
Sous l’aile sont fixées quatre nacelles contenant chacune PILOTE AUTOMATIQUE |
DESIGN un moteur de 10 CV, un ensemble de batteries au lithium Deuxième pilote du Solar Impulse, le pilote automatique
Début 2004, des études plus approfondies conduisent à Du virtuel au réel polymère et un système de gestion contrôlant le seuil de auquel Altran a contribué ne fait pas que tenir le manche.
la première version du prototype. Les moteurs sont placés CAPTATION ET STOCKAGE DE L’ÉNERGIE | charge et de température. Chaque moteur est muni d’un Il gérera aussi le stress et le repos du pilote, notamment
devant le bord d’attaque des ailes, afin d’équilibrer la force Pour alimenter les moteurs, 11 628 cellules en silicium réducteur limitant à 200-400 tr/min la rotation d’une hélice pendant les plus longues étapes qui devraient durer
de propulsion de l’avion et les forces aérodynamiques. monocristallin ont été sélectionnées pour leurs qualités de bipale de 3,5 mètres de diamètre. plusieurs jours.
© Solar Impulse
FROM THE LAB TO THE SKY
Solar Impulse’s success is no DESIGN
coincidence; it’s thanks to the teams Beginning in 2004, more in-depth From virtuality to reality composites in a sandwich assembly. limits the rotation of each twin-blade MISSION LOGISTICS |
spread out over different fields. studies led to the first version of the HARNESSING AND STOCKING The goal was to attain a wingspan propeller (3.5 m/11.5 ft. in diameter) to A special airplane hangar had to be
Exemplary horizontal information prototype. Motors were placed at the ENERGY | of 63.4 m (208 ft) weighing 1,600 kg 200-400 revolutions/minute. built to protect the plane at each of
sharing was implemented with the leading edge of the wings to balance 11,628 photovoltaic cells supply energy (3,527 lb.). 120 carbon fibre ribs at the Solar Impulse’s stops. The teams
help of Altran to ensure that everyone the plane’s propulsion and aerodynamic to the motors. These cells made of 50 cm (20 inches) intervals structure From the ground to the sky therefore have to travel faster than the
was up to speed. Let’s take a look at forces. monocrystalline silicon were selected for these two layers and give the wings PREPARING THE FLIGHTS plane to be ready in time for its arrival.
these missions. their light weight, flexibility and efficiency. their aerodynamic shape. A simulator was specially developed to
VIRTUAL FLIGHTS | A major constraint is stocking energy enable André Borschberg to familiarise AUTOMATIC PILOT |
From dream to virtuality A virtual mission simulator, designed by in the lithium polymer batteries. They PROPULSION SYSTEM himself with the aerodynamic and Solar Impulse’s second pilot, which
FEASIBILITY STUDY Altran, enabled testing the plane virtually account for one quarter of the plane’s Four pods, each with its own 10 HP mechanical aspects of the flight. His Altran helped build, does more than
Students from Lausanne’s Ecole to optimize the choice of technologies total mass. motor, a polymer lithium battery, endurance was put to the test in a control the joystick. It also monitors
Polytechnique Fédérale are the project’s and the defining the aircraft’s parameters. and a control system to monitor the small 1.3 m3 (46 cu. ft.) cockpit for a the pilot’s stress and rest, especially
oldest partners. It is their work that This tool was also used to develop flight STRUCTURE AND MATERIALS | charge threshold and temperature are 25-hour virtual flight. during multiple day stretches.
convinced Bertrand Piccard that Solar strategies, especially concerning the Solar Impulse is constructed around fixed under the wings. Each motor
Impulse was feasible. effects of weather conditions. a skeleton of honeycomb carbon fibre is equipped with a gear box that
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PARTENARIAT
© Solar Impulse
ALTRAN, UNE EXPERTISE HUMAINE
Partenaire du projet Solar Impulse depuis son origine, PARTNERSHIP
Altran met ses expertises pluridisciplinaires (management Altran, a human expertise
de projet, gestion des risques…) et multisectorielles
As a partner of the Solar Impulse project from its inception,
(aéronautique, énergies renouvelables et développement Altran has put its multi-disciplinary expertise (project
durable) au service de cette aventure. Derrière ces mots, il management, risk management etc.) and multi-sector knowledge
y a des hommes et des femmes, passionnés. Pour Philippe (aeronautics, renewable energy and sustainable development) to
Lauper, responsable de la logistique mission, travailler the service of this adventure. Behind all these words are the men
and women who are passionate about what they do. For Philippe
sur Solar Impulse est un rêve qui se réalise : « J’étais très
Lauper, head of mission logistics, it’s a dream come true: “I was
attiré par l’esprit pionnier. La question du développement drawn to the pioneering spirit. The sustainable development
durable est aussi un paramètre qui a joué en faveur de mon aspect was an important factor in my decision to join in the
engagement. » Christophe Béesau, expert en simulation, va project.” For Christophe Béesau, a simulation expert, it’s even
même plus loin : « Solar Impulse est un projet provocateur more than that: “Solar Impulse is a thought provoking project
that the world needs. It will leave its mark on people.”
dont le monde a besoin, il marquera les esprits. » But the success of Solar Impulse doesn’t just stem from its
Mais le succès de Solar Impulse ne repose pas que sur uniqueness. “The strength of this project is the team spirit that
des individualités. « La force de ce projet, c’est l’esprit drives us to work at our very best” says Sandra Oberhollenzer,
d’équipe qui nous pousse à ne produire que le meilleur head of project management. Sebastien Thiel, who worked on
the plane’s specifications, confides that he especially enjoyed
travail », précise Sandra Oberhollenzer, responsable du
working with different teams in tandem with Altran’s simulation
management de projet. Sebastian Thiel, qui a travaillé sur centre in Paris. Like his colleagues, he says he is proud to be
les spécifications de l’avion, confie d’ailleurs apprécier de part of this adventure that is a milestone in the fabulous history
pouvoir travailler avec les différentes équipes, en lien avec le of aeronautics.
pôle simulation d’Altran à Paris. Comme ses partenaires, il
Altran: who are we?
avoue sa fierté de faire partie de cette aventure qui entrera Altran is an international advanced engineering and innovation
dans l’histoire prestigieuse de l’aéronautique. consulting group, and a European leader in this domain. The
Group’s mission is to help our clients creating and developing
new products and services.
Altran : qui sommes-nous ?
Altran est un groupe international de conseil en
innovation et ingénierie avancée, leader européen www.altran.com
dans son domaine. La mission du Groupe
Directeur de la publication : Pascal Brier
est d’accompagner les entreprises dans leurs Rédacteur en chef : Benoît Repoux
démarches de création et de développement de Rédaction : Martin Bellet, Altran
Conception et mise en pages :
nouveaux produits et services. 01 77 45 86 86
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