Preambule
Sur le point de changer de moteur pour un plus puissant de 25%, mais aussi plus lourd de 25 lbs (peut-être moins, la configuration ancienne des accessoires sur le moteur actuel est sûrement plus lourde que la nouvelle), nous devons garder une certaine homogénéité au Jojo pour améliorer certains paramètres sans détériorer les autres.
Dans cette optique, une cure d'amaigrissement de 15 kg semble à portée de main (voir dossier cure d' amaigrissement). Parallèlement, la puissance embarquée supplémentaire doit permettre d'augmenter la masse maxi décollage d'un petit 3% conservatoire et la porter à un joli 800 kg tout rond.
Conséquences:
La charge utile, actuelle de 320 kg passerait à 350 kg (ou plus, selon le succès de la cure). Le plein de carburant étant de 75 kg, la charge offerte en cabine serait alors de 275 kg, soit 2 pax de 75 kg, 2 pax de 55 kg et 25 kg de bag !
Par ailleurs, et même si nous n'obtenons pas les +60 mph (97 km/h) de Paser, c'est bien le diable si on arrive pas à gagner 10 km/h avec la même puissance et donc 5% sur la distance franchissable, c'est à dire 25 nm (c'est l'ordre d'idée).
ECHAPPEMENT: p33
Réduction du diamètre de sortie des pots: p35
Le principe: plus on est en altitude, moins il y a de mélange qui rentre dans les cylindres et donc moins il y a de gaz d'échappement. Dans ces conditions on peut comprendre que le moteur soit mieux accordé avec un pot à section réduite.Je ne suis pas spécialement enthousiaste vu la complexité de réalisation d'un pot à section variable. Si un réducteur à section fixe était choisi, il faudrait que le gain de puissance soit optimisé pour l'altitude des terrains limitatifs que l'on utilise.
Gain annoncé: 5 mph à 7000 ft
Systeme CROSSOVER: p37
Je ne suis pas convaincu par ce système qui de l'aveu même de l'auteur produit un déséquilibre de puissance entre les cylindres 1 et 4 d'une part et les 2 et 3 d'autre part, à cause des longueurs de pot plus courtes, et donc non accordées sur ces deux derniers cylindres. En plus ça vibre.
Paser revendique 100 tpm de plus en montée et 2mph en croisière 8000 ft.
Systeme anti-retour: p37
Je comprends le principe recherché mais pas comment ça marche. Il revendique un gain d'1 USG/h ! Ce qui ramenait à un IO 240 qui ferait du 3 l/h en moins. C'est carrément paranormal !
J'aimerais avoir ton sentiment là dessus.
ENTREE D'AIR MOTEUR: p45
Entrée d'air double:
L'idée d'une entrée d'air alimentée au choix par de l'air filtré, pour les phases de décollage/atterrissage, et d'une autre non filtrée, pour la croisière, est géniale, mais sa boite de mélange me plaît pas trop. On doit pouvoir faire mieux pour garder toute leur énergie aux filets d'air. Sur un moteur à injection, il n'y aura pas de réchauffe, ce qui simplifie.
Ce qu'il faut retenir: entrée d'air non filtrée la plus directe et la moins stressée possible au niveau des virages, section d'entrée d'air choisie judicieusement pour limiter la trainée de captation, bonne étanchéité de l'entrée d'air à l'admission moteur, les variations de section en élargissement doivent se faire avec un angle < 11° (dixit la Bible)..
Effet compresseur de l'hélice: p54
Autre idée: synchroniser le passage de l'hélice devant l'entrée d'air avec l'admission de chaque cylindre. Sincèrement j'y crois pas trop, l'admission dure ½ tour d'hélice pour chaque cylindre alors que l'hélice n'est présente devant l'entrée d'air qu'un très court instant. Le gain de ce dispositif n'est d'ailleurs pas chiffré car noyé dans les +3 mph à 8000 ft et les +300 ft/mn à 7000 ft de « new design carburetor air box »
Paser écrit d'ailleurs p45 que le filtre à air lui coûte 3 mph de vitesse max avant toute modification. Ça n'empêche pas de prendre un soin particulier à bien orienter l'entrée d'air face à l'écoulement.
Isolation des conduits d'admission moteur: p55
voilà une bonne idée facile à réaliser.
Effets constatés: +50 à 75° F en appauvrissant avant que ça tousse.
MODIFICATIONS REFROIDISSEMENT MOTEUR: p57
Je pense qu'il y a là, vraiment matière à réflexion, et l'expérience de Paser va vraisemblablement nous faire gagner du temps et de l'énergie. Tachons de résumer les points essentiels en commençant de l'entrée d'air jusqu'à la sortie de refroidissement.
L'entrée d'air:
Il y a deux aspects à considérer: la taille des écopes, qui sont sûrement surdimensionnées sur le Jojo, et la géométrie qui pourrait par une conception asymétrique compenser, du moins en partie, le fait que l'entrée droite est mieux alimentée (cylindres 1 et 3) que la gauche (cylindres 2 et 4), à cause du souffle hélicoïdal. Pour cela, il faudrait ajouter une lèvre protubérante en haut de l'entrée d'air gauche.
La chambre de tranquillisation:p59
La chambre de tranquillisation me semble être une excellente idée pour plusieurs raisons:
– La pression dynamique sous le capot a tendance à soulever le capot, ça fuit, et donc ça traine un max. C'est bien visible sur le Jojo.
– On peut améliorer l'écoulement interne en arrondissant là ou il faut, en contrôlant mieux l'évolution des sections.
– On se sert de la chambre pour alimenter le refroidissement batterie et autre (radiateur d'huile?) sans entrée d'air externe additionnelle.
Je pense qu'on peut la réaliser en composite avec peut être des parties en alu là où ça touche pour les fixations.
Volets égalisateurs de refroidissement (baffle):p58
A mettre en place pour avoir tous les cylindres à même température. Je pense qu'il faudra remonter les sondes de températures culasses pour ajuster tout ça. Il faudra également vérifier que toutes les bavures de fonderie des cylindres ont bien été enlevées avant.
Sortie:
Je trouve l'idée du carénage interne en bas de cloison pare-feu très bonne. Il faudra conserver des volets de capot. Mais pourquoi pas des volets positionnés en entrée d'air, ce serait finalement plus logique plutôt que de gonfler la chambre en régulant le débit de fuite. Avec un tel dispositif on pourrait laisser un volet de sortie, mais qui serait libre de prendre la position qu'il veut. De cette manière les pressions statiques de chaque côté du volet de sortie seraient équilibrées et la trainée de sortie minimale.
On peut également discuter sur l'effet jet pump. Si les pots débouchent au bon endroit, tant mieux, mais je me vois mal couper des pots accordés à grands frais par Chabord!
REDUCTION DE LA TRAINEE CELLULE: p73
Train d'atterrissage:
On y a déjà travaillé sur le Jojo, et d'un point de vue aérodynamique je pense que la seule chose que l'on puisse améliorer c'est rajouter des petits carénages à la jonction train/voilure. Si l'on veut conserver le côté baroudeur à notre avion, il n'est pas souhaitable de réduire la taille des roues ou de rendre les carénages encore plus enveloppants. Par contre, c'est du boulot, mais j'ai changé d'avis et suis prêt à refaire les carénages en Kevlar. Le poids total actuel est de 4,9 kg et j'espère bien tomber à 2 kg, par ailleurs le Kevlar est bien plus résistant aux chocs que le verre et le carbone. En cas de choc fort, il se déforme, comme certains métaux, mais ne casse pas. Je referai également la carène de queue. Autre projet, refaire les lames de train arrière en carbone. Il faudrait que tu me donnes les dimensions pour que ça s'adapte et que ça ait les mêmes caractéristiques. Peut être devrions nous réfléchir à un changement d'assiette au sol?
Capot de jonction fuselage/dérive:
A refaire avec deux objectifs, gagner du poids (carbone) et chiader la jonction avec le plan horizontal avec un raccord type PHR d'avion de lignes pour fermer les fuites.
Capot moteur:
Nouveau moteur, nouveau capot. Kevlar ou carbone/kevlar donc plus léger, plus résistant aux vibrations avec pour objectif de diminuer la trainée par un meilleur dimensionnement des entrées d'air de refroidissement, de l'entrée d'air d'admission et de l'entrée d'air cabine (NACA). On doit pouvoir faire un capot plus près du moteur donc plus fin. Il faudra également soigner le raccord en épaisseur avec le fuselage. Autre objectif, le capot doit pouvoir s'enlever assez facilement avec des zeus.
Cône d'hélice:
Je connais ton attachement au gros nez rouge, néanmoins un cône en carbone serait plus léger, et permettrait peut être de faire un capot moteur plus fin.
Karman de jonction fuselage/voilure:
En évaluer l'utilité par une campagne de visualisation des filets d'air. Il faudra pour cela réparer la camera.
Calage négatif des volets:
Pareil, évaluation des gains potentiels sur la vitesse de croisière, et dans le même ordre d'idées, réfléchir à la possibilité de rajouter un mode commun sur les ailerons, comme Paser, pour diminuer la vitesse d'approche et de décollage, ce qui est toujours bon à prendre dans l'optique d'une utilisation montagne.
Dans la configuration actuelle, je rajouterais bien quelques degrés de plus au deuxième cran (effet aérofrein) et quelques degrés de moins au premier (distance de décollage plus courte qu'en lisse mais pénalisant moins la pente de montée).
CLOISON PARE-FEU:
J'ai envoyé des mails à la société Diatex spécialisée dans les textiles techniques, pour l'instant sans retour. J'ai la possibilité de leur téléphoner ce que je ferai en temps. L'idée est bien sûr de gagner du poids et de remplacer les deux plaques d'inox à l'occasion du changement moteur. J'attend des infos sur la façon d'opérer (collage?).
HÉLICE:
Première option, la moins chère, garder la Ratier 2446 et augmenter le pas. C'est pas garanti que ça marche très bien mais ça vaut le coup d'essayer, en tout cas ça permet d'attendre un peu avant d'investir à nouveau.
Deuxième option, choisir une hélice déjà montée sur le même moteur et sur un avion aux perfos voisines. J'ai pensé à la MT propeller montée sur le Simba d' Issoire aviation dont les essais en vol ne sont pas terminés. Des comptes rendus réguliers sur le site des avions Moniot www.apm.aero .
Troisième option, commander une hélice à partir des perfos avion chez MT propeller, Sensenich, Hoffmann ou Duc.
Duc fabrique des hélices en carbone pas chères du tout, mais non certifiées, pour les ULMs et expérimentaux, il faudrait les appeler pour savoir si on peut monter une de leurs hélices sur le conti 240. Ils ont des modèles à pas variable électrique, et l'ensemble est très léger.
Ce qui est sûr, c'est que si on remplace l'hélice actuelle, on va alléger de plusieurs kilos.
C'est intéressant de comparer les caractéristiques du Simba à celles du Jojo actuel et de faire une évaluation des futures performances, du moins de brosser un objectif à la louche (drôle d'image!)
APM 40 SIMBA JOJO SPEED JOJO
Moteur: IOF-240B O-200 IO-240
Puissance: 125 hp 100 hp 125 hp
Hélice: MT Propeller Ratier
Rapport poids/puissance: 8 kg/hp 7,8 kg/hp 6,4 kg/hp
Envergure: 8,66 m 8,72 m
Longueur: 7,10 m 6,38 m
Surface p: 12,92 m2 13,6 m2
Masse vide: 508 kg 460 kg 450 kg
MMDEC: 1000 kg 780 kg 800 kg
Charge U: 492 kg (49,2%) 320 kg (41%) 350 kg (44%)
Carburant: 124 L 105 L
VNE: 315 km/h 260 km/h
VNO: 250 km/h 210 km/h
Va: 250 km/h 170 km/h
Croisière éco (55%): 120 kt 105 kt 117 kt
Croisière rapide (75%): 145 kt ! 117 kt 130 kt
Pour les vitesses croisière du Speed Jojo, 4 kt ont été ajoutés par amélioration de l'aérodynamique. Les autres kt sont obtenus par l'augmentation de puissance.
Remarque: Si la croisière rapide est de 130 kt soit 240 km/h, on est plus très loin, au niveau de la mer, de la Vne de 260 km/h. On risque d'avoir plus souvent des problèmes de flutter et nous devrions réfléchir à la possibilité d'équilibrer les ailerons avec des masselottes (zut, du poids).
ADDITIF POUR MOTEUR:
Microlon, c'est la marque d'un additif à base de téflon que l'on ajoute dans l'huile et dans l'essence qui diminue la conso et réduit les frottements. Traitement unique, une fois le moteur rodé. Le produit est agréé FAA. Paser était tellement impressionné par les résultats qu'il a même traité sa tondeuse à gazon et est devenu représentant de la marque dans sa région. J'ai un peu cherché sur internet, le produit est couramment utilisé par les amateurs de bagnoles.
MOTEUR:
IO 240 de 125 hp. La question est; avec ou sans Fadec?. La réponse sera peut être « avec » si la consommation baisse sensiblement.
INSTRUMENTATION:
Comme vu plus haut, il serait souhaitable de remonter les températures culasses. L'acquisition d'un moteur à injection nous contraint à installer PA , Fuel Flow, EGT. L'horizon électrique disparaît au tableau au profit du FLIGHT2 de MGL.
PETITE ETUDE PERFO:
La question que je me posais c'était, si je rajoute à un avion un certain pourcentage de puissance, quel est le pourcentage de vitesse supplémentaire obtenu.
La puissance absorbée par le vol est proportionnelle au cube de la vitesse, et on considèrera que pour la gamme de vitesses correspondante à la croisière, le Cx est constant car la trainée induite est beaucoup plus faible que les trainées de pression et de frottement.
Dans ces conditions, on obtient l'équation suivante:
v = RC3(1+w) – 1 où RC3 veut dire racine cubique, v est le pourcentage de vitesse supplémentaire, w est le pourcentage de puissance sup.
Exemple: si pour 55 hp la vitesse est de 105 kt alors à 75 hp (+36%), v = RC3(1+0,36) – 1 = 0,11
soit 11% de vitesse sup.
La nouvelle vitesse devient 105 x 1,11 = 117 kt
Pour faire simple et donner un ordre de grandeur, quand on ajoute un certain pourcentage de puissance, il faut diviser cette valeur par 3 pour obtenir le pourcentage de vitesse supplémentaire.
Si on applique ce calcul aux données du Simba, on s'aperçoit qu'il y a un truc qui cloche. Si à 55% on obtient 120 kt , on devrait obtenir 133 kt à 75% et non 145 kt ! Je trouvais d'ailleurs que c'était un peu prétentieux.
Intéressons-nous maintenant au cas Paser:
La vitesse de son original, en top speed, était de 175 mph, et après toutes ses modifs de 239 mph, soit un « amazing » +64 mph à 8000 ft.
En me référant aux tableaux de Hunsinger et Offerlin, S.Cxo/SMT, dans les parutions d'experimental (voir en annexe), et en considérant que le Mustang II a à peu près la surface mouillée du Lancair (27 m2), on peut faire les calculs suivants:
Avion original:
A 8000ft plein gaz on doit être à environ 75% de 160 hp soit 120 hp (88,3 kw)
Considérons également que le rendement hélice est de 0,8.
Wu = 88,3 x 0,8 = 70,6 kw
p = 0,963 kg/m3 à 8000 ft.
175 mph = 78,2 m/s
L'équilibre de la puissance utile et de la puissance absorbée donne:
Wu = 1/2p.SCx.V3 = k.S.Cx.V3 avec k = constante = 0,48
donc, S.Cx = Wu/k/V3 = 0,31 m2 (surface de la plaque plane perpendiculaire à l'écoulement.)
Cfe(%o) = S.Cx/SMT = 11,5
SMT = surface mouillée totale
Cfe = coeff de frottement équivalent, sans dimension, caractérise la qualité aérodynamique de l'avion, indépendamment de sa taille. Plus le chiffre est petit, et plus la trainée de pression est faible.
Avion actuel:
Considérons que son moteur de 160 hp ait gagné 5 hp avec ses modifs de pôt et d'entrée d'air.
On obtient :
Wu = 165 x 0,75 x 0,8 x 736 = 72,9 kw
239 mph = 106,8 m/s
donc, S.Cx = 0,12 m2
Cfe(%o) = 4,5
Paser a fait évoluer son avion du médiocre Rallye au très performant Mooney, ce qui est une jolie réussite, crédible, même si le Mooney est à train rentrant et que Paser est parti de bien bas !
Le Jojo :
Mais alors le Jojo, comment se classe-t-il dans sa version actuelle ?
La surface mouillée doit être celle du DR400 soit 51 m2
Moteur de 95 hp pour cause d'usure.
A 65% et 7500 ft la TAS est de 109 kt
Wu = 36300 watt (95 x 0.65 X 0.8 x 736)
V = 109 kt = 56,1 m/s
On obtient:
S.Cx = 0,43 m2 Cfe(%o) = 8,4
C'est sincèrement pas terrible, c'est mieux que le TB 10, mais moins bien que le DR 400 qui a un Cfe de 7.
Conclusion, on doit pouvoir améliorer sensiblement l'aérodynamique du Jojo.
AU BOULOT !
Miscelaneous improvements!
Lot de bord permanent: bien utile ma foi. Réfléchir à l'alléger, tous les outils sont-ils bien utiles en permanence ? Outils plus légers ?
On pourrait faire un lot de bord complémentaire pour le voyage, avec un sac dédié (inventaire placé à l'intérieur et masse connue pour calculer la charge embarquée).
Réfléchir à ajouter un volet d'intrados sous le fuselage pour augmenter le taux de chute quand on est volet 2 et peut-être diminuer la vitesse de décrochage. Il faut construire léger !
Performances de croisière
104 L | FL | TPM ou L/h | Vi km/h | Vp km/h kt | Rs NM/L | D NM | |
19.5 L/h 65% 5h20’ | 0 35 55 75 95 115 | 2420 2510 2560 2610 2660 2710 | 180 180 180 180 176 172 | 180 191 197 203 204 205 | 97 103 106 109 110 111 | 4.97 5.28 5.44 5.59 5.64 5.69 | 517 549 565 581 587 592 |
22.5 L/h 75% 4H35’ | 0 35 55 75 | 2550 2640 2690 2750 | 190 190 190 190 | 190 201 207 214 | 103 109 112 115 | 4.58 4.84 4.98 5.11 | 476 504 518 532 |
2750 TPM | 0 35 55 75 95 115 | 28.2 25.4 24.1 22.5 21.3 20.2 | 205 200 196 190 183 177 | 205 212 214 214 212 211 | 111 114 116 115 114 114 | 3.94 4.49 4.81 5.11 5.35 5.64 | 409 467 501 532 557 587 |
Réservoir Ar : 5 derniers litres consommables en croisière uniquement.
Rs : rayon spécifique en NM/litre.
D : rayon d’action par vent nul sans réserve.
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