Même si au cours des dernières années les constructeurs de véhicules ont commencé à intégrer dans leur gamme de vente des moteurs électriques ou à biocarburant, la presque totalité des moyens de transport de masse de la planète, notamment les avions, utilisent encore des carburants fossiles. Ces derniers étant non-renouvelables, généralement instables et générant d’importantes quantités de gaz à effet de serre. Récemment, une équipe chinoise de chercheurs a proposé un prototype de propulseur à jet de plasma utilisant seulement l’air ambiant ionisé par des micro-ondes. Selon les auteurs, à très haute puissance, la poussée du propulseur serait comparable à celle d’un turboréacteur d’avion de ligne. 

Une équipe de chercheurs de l’Institut des sciences technologiques de l’Université de Wuhan a présenté un prototype de dispositif qui utilise des plasmas à micro-ondes pour la propulsion par jet. Ils décrivent le moteur dans la revue AIP Advances.

« La motivation de notre travail est d’aider à résoudre les problèmes de réchauffement climatique dus à l’utilisation par les humains de moteurs à combustion fossile pour propulser des machines, telles que des voitures et des avions. Il n’y a pas besoin de combustibles fossiles avec notre conception, et donc, il n’y a pas d’émission de carbone provoquant des effets de serre et le réchauffement climatique », déclare Jau Tang, professeur à l’Université de Wuhan.

Plasma, micro-ondes et air ambiant : un propulseur fonctionnant in situ

Les chercheurs ont créé un jet de plasma en comprimant l’air à des pressions élevées et en utilisant des micro-ondes pour ioniser le flux d’air sous pression. Cette méthode diffère des tentatives précédentes pour créer des propulseurs à jet de plasma. D’autres propulseurs à jet de plasma, comme la sonde spatiale Dawn de la NASA, utilisent du plasma au xénon, qui ne peut pas vaincre les frottements dans l’atmosphère terrestre, et ne sont donc pas assez puissants pour être utilisés dans le transport aérien.

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Structure du propulseur et taille du jet de plasma en fonction de la puissance utilisée. Crédits : Dan Ye et al. 2020

Au lieu de cela, le propulseur à jet de plasma des auteurs génère le plasma à haute température et haute pression in situ en utilisant uniquement de l’air et de l’électricité injectés. Le prototype peut soulever une bille d’acier de 1 kilogramme sur un tube en quartz de 24 millimètres de diamètre, où l’air à haute pression est converti en jet de plasma en traversant une chambre d’ionisation à micro-ondes. À l’échelle, la pression de poussée correspondante est comparable à un turboréacteur d’avion commercial.

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Poussée développée par le propulseur en fonction de la puissance micro-ondes utilisée (a) et de l’entrée d’air (b). Crédits : Dan Ye et al. 2020

En construisant un réseau de ces propulseurs avec des sources hyperfréquences de haute puissance, la conception du prototype peut être étendue à un jet de taille normale. Les auteurs travaillent sur l’amélioration de l’efficacité de l’appareil vers cet objectif. « Nos résultats ont démontré qu’un tel turboréacteur à base de plasma d’air à micro-ondes peut être une alternative potentiellement viable au turboréacteur à combustibles fossiles », conclut Tang.

Sources : AIP Advances

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