Alexander Prokofieff de Seversky (7 juin 1894 – 24 août 1974) fut un pionnier de l’aviation et militaire russe, naturalisé américain par la suite et fervent défenseur du bombardement stratégique. Mais après une belle carrière de pilote militaire, il fut également inventeur et a déposé pas moins de 364 brevets.

Les bénéfices de la vente de l’un de ses brevets lui permirent de créer la Seversky Aero Corporation qui ne survécut pas au Crack boursier de 1929. qu’à cela ne tienne ! Dès 1931, il créa avec l’aide du milliardaire Edward Moore la New Seversky Aircraft Corporation.

Mais Seversky ne s’arrêta pas là. En particulier, en 1964, alors âgé de 70 ans, il dépose le brevet de l’ionocraft au nom de la Electronatom Corporation [1].

L’idée est géniale, mais en l’état actuel des choses est irréalisable. Pourquoi ? Parce que le flux d’air généré par un tel procédé est insuffisant pour soulever une masse utilise. Pour vous en convaincre, lisez l’article ci-dessous extrait du N°220 (septembre 1964) de Mécanique Populaire. Il fallait pour faire voler le prototype d’une masse de 60g et d’une voilure 81 dm² une puissance électrique de 90W obligeant à relier l’appareil par un câble électrique ; solution très éloignée des perspectives envisagées par ses concepteurs. Si les recherches avaient été poursuivies, le rendement aurait sans doute été amélioré. En l’état il fallait une puissance 150 kW pour soulever une masse d’une centaine de kilogrammes. sot un rapport puissance/masse de 1,5kW/kg.

Si nous comparons avec les automobiles électriques actuelles, nous constatons que le compte n’y est toujours pas. Exemple avec la Tesla S.

• Masse à vide : 2 069 à 2 162 kg
• Puissance : 500 à 760 kW

Un rapide calcul nous donne un rapport puissance/masse aux alentours de 0,3 kW/kg. Bref, nous ne sommes pas près d’utiliser cette technologie pour propulser des engins volants. Des petits drones, à la rigueur.

Mais, à l’origine, Seversky créé son invention en partant d’un constat : Un champ électrostatique, généré pour purifier l’air, provoquait un flux d’air. Et ça, c’est une technologie qui tient ses promesses. [2]

Mécanique Populaire N°220 - (septembre 1964) [3]

Ce tapis magique de l’avenir décollera et se déplacera à l’aide d’un vent ionique.

La propulsion ionique est obtenue par la transformation des atomes de l’air proche des antennes en ions. Ces ions, de charge négative, se précipitent vers la grille de charge positive, en chassant devant eux les molécules neutres de l’air.

par H. Fantel

C’est de la magie noire. Dans plus grand silence, un appareil couvert d’antennes, décolla à la verticale, resta un moment stationnaire puis continua à grimper. Il fit ensuite quelques évolutions gracieuses, s’arrêta de nouveau, et resta ainsi suspendu en l’air, toujours dans le plus grand silence.

On aurait dit de la lévitation — la gravité vaincue par un moyen inconnu. Je ne pouvais me débarrasser de la sensation bizarre d’assister à une séance de spiritisme, ou encore un spectacle futuriste genre Buck Rogers.

C’était seulement la démonstration d’un engin nouveau.

Cette démonstration étonnante a eu lieu dans le vaste laboratoire de l’Electron. Atom Inc., une firme de recherches établie à Long Island City, New York, pour la mise au point d’un nouveau genre de machine volante. J’ai été invité à venir assister aux évolutions télécommandées d’un modèle réduit. Ce dernier a l’aspect le plus étrange qu’on ait vu depuis le cerf-volant à moteur des frères Wright. Il n’a pas d’hélice. Pas de moteur à réaction. Pas de plans. À vrai dire. il ne contient aucune pièce mobile. Ayant un peu l’apparence d’un sommier de lit, il est pourtant ce qu’on a pu faire encore de plus approchant d’un tapis magique. Il n’a pas besoin de piste, décolle verticalement et on pense qu’il peut monter à 100 km de hauteur ; il peut faire des mouvements à peine perceptibles ou se déplacer plus vite qu’un réacteur. Personne ne connaît encore ses limites de vitesse.

Au bout d’un certain temps, j’ai fermé la bouche. David Yorysh, un des réalisateurs, a remarqué mon ébahissement.

— Des questions à poser ? demanda-t-il en souriant.

— Oui. Qu’est-ce qui le tient en l’air ?

— Des ions, dit Yorysh. qui se lança dans l’explication d’un principe de vol tout à fait nouveau.

Le tapis magique, baptisé Ionocraft (ou iononef) est mû par un phénomène purement électrique. Il est basé spécifiquement sur la loi fondamentale d’électricité qu’un courant électrique va toujours du négatif au positif et tire parti de ce phénomène à l’aide de deux dispositifs de base — de grandes antennes métalliques montées au-dessus d’une armature en tiges métalliques, Les antennes ont un potentiel négatif très élevé par rapport à l’armature. La décharge qui va des antennes à l’armature traverse l’air et y crée des ions négatifs. Ces ions sont attirés par l’armature positivement chargée.

— C’est très bien tout ça, dis-je, mais je ne vois toujours pas ce qui le tient en l’air.

— J’en viens là, répondit Yorysh qui m’expliqua alors le principe de l’iononef.

En se précipitant vers l’armature ou grille, les ions entrent en collision avec .. des- molécules neutres de l’air — des molécules dont les charges intérieures s’équilibrent. Ces chocs ont pour effet de précipiter une masse de molécules neutres vers l’armature en même temps Que les ions. Quand ils arrivent à l’armature, les ions négatifs sont captés par la charge positive de l’armature, mais l’armature n’exerce aucune attraction sur les molécules neutres, qui ont été poussées par les ions. Ces molécules passent donc à travers la grille, créant un courant d’air vers le bas. L’appareil est soulevé par la réaction de ce mouvement obtenant sa sustentation de la même manière qu’un hélicoptère, en poussant l’air vers le bas.

D’un point de vue aérodynamique ; il fonctionne sur le même principe qu’un hélicoptère, expliqua Yorysh, mais au lieu de se servir d’un rotor et de pales, il obtient la translation verticale de l’air vers le bas par un moyen électrique, par une décharge d’ions. Les ions, agissent sur l’air comme les jambes d’un homme qui se maintient à la surface de l’eau. Ils exercent une poussée vers le bas.

Les techniciens qui mettent l’iononef au point sont les premiers à reconnaître que leur engin actuel est encore très éloigné de toute application pratique. Le modèle montré n’a que 81 dm² de surface et il est constitué par du bois de balsa et du fil d’aluminium d’une valeur totale de 5 dollars environ. Mais ce principe est plein de promesses pour l’avenir de l’aviation.

Le problème actuel est d’augmenter le rendement de la propulsion, c’est-à-dire, d’obtenir une poussée suffisante pour une certaine surface de grille et une certaine quantité d’énergie. Les modèles actuels ne peuvent pas encore soulever leurs propres générateurs d’électricité. Ils sont alimentés par un câble qui pend comme un cordon ombilical. Les réalisateurs de l’iononef sont très réticents sur [es performances obtenues. Mais ils vous révèlent volontiers qu’il faut fournir 90 watts (3 mA à 30000 volts) pour faire monter un modèle réduit pesant 60 g. Si on traduit cela en rapport classique puissance/poids, on obtient approximativement 2CV au kg, les rapports typiques étant 0,18 CV au kg pour un hélicoptère et 0,12 CV au kg pour un avion léger.

Mais on fait de grands efforts pour développer le rendement de la propulsion pour l’iononef. Une technique envisagée consiste à appliquer la puissance par pulsations intenses de courte durée au lieu d’appliquer un potentiel constant. On étudie également diverses dispositions de la grille et des antennes pour réduire les pertes d’énergie par turbulence du courant descendant.

Malgré ces problèmes non résolus, l’optimisme règne dans l’équipe de réalisation et le plus optimiste de tous, c’est l’inventeur de l’iononef lui-même, le major Alexis P. de Seversky. Le major de Seversky qui n’a rien d’un lunatique, est une sorte de visionnaire réalisateur qui a déjà fait œuvre de pionnier dans de nombreux domaines de sa partie :

— Nous espérons réaliser un modèle qui peut soulever sa propre source d’énergie, peut-être avant la fin de l’année, me dit-il d’un ton assuré ; un jour, la propulsion ionique se révélera, d’un meilleur rendement que la propulsion par hélice ou à réaction pour les aéronefs.

— On obtiendra grâce à ce principe la sustentation avec une dépense moindre d’énergie et de carburant qu’avec toute autre forme existante d’aéronef.

En vérité, ce sera la méthode la plus économique pour convertir l’électricité en mouvement.

Venant d’une personne de la réputation du major de Seversky, une telle déclaration prend un tour presque prophétique. De Seversky a été pendant 50 ans un réalisateur et un pilote d’avions renommé. Ses idées ont souvent été en avance sur son temps — et il a souvent confondu des experts en matière d’aviation. Ayant perdu une jambe au cours de sa première mission aérienne, pendant la première guerre mondiale, il n’en a pas moins abattu 13 avions ennemis par la suite. Émigré aux États-Unis de Sa Russie natale, de Seversky a inventé des viseurs de bombardiers et des traceurs de route, au cours des années 20, qui sont les précurseurs des systèmes actuels de navigation par inertie.

Par la suite, il ouvrit la voie dans l’emploi des ailes d’avion à cellule cantilever aujourd’hui généralisées. Il a été le conseil du général Bill Mitchell dans la fameuse controverse tactique avion contre cuirassé des années 20, et comme conseiller spécial de l’état-major général américain, avait participe à l’élaboration des principes de base de la stratégie aérienne de la deuxième guerre mondiale. Il a également contribué à la réalisation des avions de chasse P-35 et P-43 qui ont abouti au fameux P-47 Thunderbolt, l’un des meilleurs chasseurs américains de la dernière guerre. Âgé aujourd’hui de 70 ans, mais toujours alerte et en forme, il lui arrive encore de temps en temps de prendre les commandes d’un réacteur expérimental pour un petit vol acrobatique.

— L’idée m’est venue alors que j’étais en train de mettre au point un appareil de décrassage électrostatique de l’air, de mon invention, a révélé le major. Cet appareil avait été conçu pour combattre la pollution de l’air en donnant une charge électrique aux particules de fumée industrielle pour pouvoir les capter sur une électrode liquide de charge contraire. De Seversky remarqua alors qu’un courant d’air prenait naissance entre les deux électrodes, suivant le processus d’ionisation déjà expliqué.

— Pour un ancien pilote comme moi, dit le major, tout ce qui produit du vent est une machine volante. Je me suis donc mis à exploiter cette idée.

Le major précise que l’iononef n’est pas du tout un vaisseau cosmique.

— C’est un aéronef, assura-t-il avec force pour dissiper tout malentendu, conçu pour se déplacer dans les limites de l’atmosphère.

Mais il pourra un jour faire des choses dont aucun type actuel d’aéronef n’est capable.

Soulignant les avantages éventuels d’un iononef sur les avions classiques et les hélicoptères, de Seversky énuméra une série de conceptions fondamentales :

Vol à haute altitude. Les hélicoptères tournent en vain leurs pales aux altitudes où l’air se raréfie. Au-dessus de 6000 m, leur sustentation est presque nulle. Suivant les spécialistes, l’iononef peut encore trouver assez d’air à 90 000 m d’altitude pour maintenir sa sustentation.

Aucune limite aux dimensions. Plus il est gros, mieux il vole. Le rendement augmente en même temps que la surface de grille. La turbulence marginale autour de la grille devient relativement moins importante quand le vaisseau est plus grand, car la surface augmente relativement plus vite que le périmètre à mesure que croissent les dimensions. « On pourrait les construire aussi grands qu’un pâté de maisons », affirme de Seversky.

Vitesse élevée. Aucune limite de vitesse pratique n’a pu encore être déterminée. les ions qui transitent des générateurs vers la grille communiquent à l’air un mouvement de vitesse très élevée. Le principal élément limitant là vitesse serait la traînée aérodynamique de la grille. Mais on peut limiter la traînée elle-même en carénant les bords de la grille et en donnant au vaisseau une forme aérodynamique.

Sécurité. Pas de pièce mobile pour la propulsion, pas d’usure, donc moins de risque de panne et entretien plus facile.

Pilotage au potentiel

On pilote ce vaisseau en appliquant des potentiels différents aux différentes parties du vaisseau. La partie où s’applique un potentiel plus élevé a une meilleure sustentation et se soulève. La forme de l’iononef n’y joue aucun rôle. On peut faire voler n’importe quelle forme en iononef mais de Seversky estime qu’une forme arrondie genre soucoupe volante sera la plus facile à piloter.

Avec un simple manche à balai comme commande, le pilote peut faire pencher l’iononef dans n’importe quelle direction, le faisant tanguer et rouler comme s’il avait des plans de profondeur et des ailerons. Il peut lui donner n’importe quelle attitude de vol, cabrée ou piquée, inclinée d’un côté ou de l’autre. Comme l’inclinaison d’un rotor d’hélicoptère, cette inclinaison a pour effet de pousser l’appareil vers l’avant, l’arrière ou sur le côté.

J. F. Bruno, le directeur technique du groupe de Seversky, parle d’une nacelle pour passagers dans les modèles futurs.

Cette nacelle sera suspendue à des cardans en dessous de la grande grille de manière à rester d’aplomb quelle que soit l’inclinaison de la grande grille. La position en dessous de la grille protège également les passagers du courant ionique de potentiel élevé. Mais même si les passagers se trouvent par hasard dans le courant d’ions, ils ne seront. pas électrocutés pour autant, à moins de toucher la « masse » de la grande grille.

— C’est le cas des oiseaux perchés sur les fils électriques, a dit Yorysh, le spécialiste de la partie électronique de l’appareil.

En attendant que les brevets pour l’iononef soient solidement établis, de Seversky garde le plus grand secret sur ses conceptions. C’est l’une des raisons pour lesquelles aucun prototype de taille normale n’a encore été construit. Mais même les modèles réduits actuels excitent l’imagination. On prévoit les utilisations actuelles pour les réalisations futures.

Transports entre banlieue et grande ville. Les dimensions n’étant pas limitées, il est possible de transporter un grand nombre de personnes dans ce véhicule à décollage et atterrissage vertical, ce qui aurait pour effet de décongestionner la circulation autour des grandes villes. Le même genre de véhicule utilisé pour des transports à grande distance, peut-être à vitesse supersonique, n’exigera pas de grands aérodromes à pistes très longues.

Surveillance aérienne de la circulation. Des iononefs monoplaces en vol stationnaire au-dessus des ponts et des grands croisements ou survolant les autoroutes, auront une vue panoramique de l’état de la circulation et transmettront des informations par radio aux centres de contrôle de la circulation routière.

La grille n’est pas facile à toucher

Reconnaissance militaire et sauvetage. Sans pièce mobile, l’iononef est moins vulnérable au feu des armes de petit calibre que l’hélicoptère. La grille ouverte constitue une cible médiocre. La plupart des balles passeront à travers les vides. Même si la grille est touchée, la charge électrique se maintiendra en dépit des dégâts infligés à certaines parties. Un hélicoptère dont les pales sont brisées s’écrase. L’iononef ne court pas un tel risque.

Observations météorologiques. Tandis que des satellites comme « Tyros » regardent l’atmosphère d’en haut ; un iononef peut pénétrer directement dans les masses d’air où les phénomènes se forment, obtenant de cette manière de précieuses informations complémentaires. Étant propulsé et piloté, l’iononef ne dérivera pas avec le vent comme les ballons-sondes ; il peut se maintenir dans les parties intéressantes, donnant plus de sûreté aux prévisions locales.

Antennes volantes. Maintenu en l’air au-dessus d’une position fixe en permanence, à l’aide d’une source d’énergie Installée au sol, l’iononef peut servir d’antenne volante augmentant la portée des radars de défense :

— On peut ainsi étendre la portée de la ligne de surveillance aérienne DEW qui couvre le nord de l’Amérique de manière à détecter les missiles 15 à 25 minutes plus tôt, fit remarquer de Seversky.

Machine antimissile. Suivant toujours de près l’évolution des tactiques militaires, de Seversky estime que l’iononef pourrait servir à intercepter les missiles. Un iononef peut rester en vol stationnaire à grande altitude pour surveiller une zone de plus de 100 km de rayon. Dès qu’il a détecté un missile ennemi, à l’aide d’un système de détection à rayons infrarouges, l’iononef se précipitera sur le missile suivant un vecteur d’interception et le détruira.

Le jour où l’on construira des iononefs d’utilisation pratique, les réalisateurs espèrent avoir un choix entre plusieurs systèmes d’alimentation en énergie qui sont étudiés en ce moment par la NASA dans le cadre du programme spatial. En voici quelques-uns :

Générateurs à turbine à gaz. Plusieurs firmes, notamment General Electric et Allis Chalmers, ont réalisé des turbines légères, peu encombrantes, alimentées au kérosène, destinées d’abord à produire de l’électricité sur les vaisseaux cosmiques. On peut s’en servir aux mêmes fins sur un iononef.

Piles à combustibles. Ce sont des réacteurs chimiques produisant de l’électricité comme des batteries d’accumulateurs mais renouvelant les éléments chimiques à l’aide de réservoirs placés à l’extérieur. La NASA étudie en ce moment des piles à combustibles qui produisent l’électricité en combinant l’oxygène et l’hydrogène avec de l’eau potable comme sous-produit.

Batteries solaires transformant directement la lumière du soleil en électricité — utilisées actuellement comme source d’énergie électrique sur la plupart des satellites. Lorsqu’on aura mis au point des batteries solaires de rendement élevé, on pourra construire des iononefs à autonomie de vol presque illimitée.

Le mercure en ébullition comme source d’énergie

Sunflower — c’est le nom-code d’une entreprise chargée de trouver un autre moyen de transformer directement la lumière du soleil en électricité. Elle a conçu un réflecteur en forme de parapluie qui concentre les rayons de soleil pour porter du mercure au point d’ébullition. La vapeur de mercure fait tourner une turbine qui entraîne une dynamo. (Les systèmes basés sur l’énergie solaire seraient complétés par d’autres genres de générateur d’électricité pour prendre le relais lorsque manque la lumière solaire.)

Radiation d’ondes ultra-courtes. Des faisceaux concentrés d’ondes hertziennes peuvent servir à transporter de l’énergie à partir de stations terrestres vers l’iononef si ce dernier est utilisé comme plate-forme stationnaire au-dessus d’un point fixe. La firme Raytheon a été la première à étudier cette forme de transport d’énergie avec son tube Amplitron et a pu ainsi récupérer Jusqu’à 72 % de l’énergie transmise à la station réceptrice. Des faisceaux laser de grande puissance pourraient également servir aux mêmes fins.

L’équipement expérimental devant servir à étudier ces systèmes extraordinaires de transmission d’énergie existe déjà.

Aucun des spécialistes chargés de la réalisation de l’iononef n’est tenu à suivre un programme strict.

— Nous suivons plus ou moins notre inspiration, a reconnu le directeur technique Bruno, qui travaille depuis 20 ans dans le domaine des missiles, mais ce fut la même chose au début de l’ère des fusées.

Le major de Seversky dont les propres débuts coïncident avec ceux de l’aviation, place son invention dans une perspective historique :

— Nous sommes en train d’étudier un type tout à fait nouveau d’engin volant ; nous en sommes au même point que les frères Wright en 1903. Nous ne faisons encore qu’entrevoir les possibilités.