Juillet 2011 - Rupture de lame, arguments de constructeurs et boîte à air

A  Jean-Claude:

Malheureusement, c'est un grand chien noir qui mange les saucisses... et oui, papa le sait puisqu'il était là, mais la lame de carbone a rompu lors de nos essais.:-( dans un craquement sinistre.

Mais on est pas des brêles et en plus nous devrions en tirer des enseignements. L'histoire de l'aviation n'a jamais été un long fleuve tranquille et là, nous écrivons l'histoire, pas moins!

 Mesures de souplesse:

La lame en acier nous donnait un déplacement vertical de 0,44 mm par kg mesuré sous la roulette.

Notre lame en composite nous a donné 0,60 mm/kg, donc plus souple de 36%.

Torsion:

On n'a pas fait de mesures là-dessus, mais la lame est de façon assez évidente trop souple en torsion. Quand on poussait latéralement sur le fuselage, la lame se déformait nettement avant que la roulette ne tourne et roule latéralement.

 Rupture de la lame:

Elle s'est produite à une charge proche de 120 kg par délamination au niveau du matériau d'âme avec un départ dans la courbe principale.

 On notera que le kevlar, d'une épaisseur faible, il est vrai, n'a pas réussi a empêcher la délamination.

Conclusions partielles:

 Le choix d'utiliser du feutre comme matériau d'âme à la dernière seconde n'a pas été judicieux. On a clairement sous évalué les efforts normaux d'arrachement à l'intérieur de la lame, et une âme entièrement en mat ou en roving de verre aurait été plus solide. Deuxièmement, la délamination est bien partie de la section renforcée en kevlar, je l'ai observé sur le moment avec la zone qui s'est mise à blanchir. On peut donc penser qu'une ligature nettement plus conséquente, par enroulement, serait efficace pour s'opposer à la délamination.

Troisièmement, il faut nettement augmenter la raideur en torsion, et là, je m'en remets à toi.

Quand tu auras le temps, j’attends donc une nouvelle proposition qui corrige d'une part la souplesse longitudinale et d'autre part celle en torsion. Il faudrait, si j'enroule une bonne couche de kevlar, que ta lame soit un peu plus étroite, disons 38 mm, pour ne pas dépasser la côte de 40 mm tout compris.

De Jean Claude:

C'est une bien triste nouvelle en effet mais il y en a de bien pires . Bon, comme tu le dis essayons d'en tirer les enseignements parce qu'on est pas des brêles ( quoique..)

1) j'étais persuadé que l'âme était en mat , donc présentait une structure 3D avec des fibres dans toutes les directions y compris normales à la lame. Je découvre qu'il s'agissait de feutre , c'est à dire des couches de fibres essentiellement orientées dans le plan ( tu confirmes que c'est bien ça?). Par ailleurs mon calcul de courbure limite partait de l'hypothèse que la délamination ne concernait que la couche de carbone vu que dans mon modèle c'est la liaison entre âme et semelles qui ne repose que sur la résine . En fait comme la liaison entre les couches de feutre de l'âme ne repose elle aussi que sur la résine et que l'effort de délamination est maximum sur la fibre neutre de la poutre, le résultat n'est pas si étonnant. Autant pour moi :-((

2) Concernant la torsion, je suis perplexe mais je vais revisiter la question.

3) je ne pense pas que la ligature Kevlar soit une bonne solution car elle ne protège pas le coeur de la poutre . Il vaudrait mieux prévoir une âme en mat , où toute autre solution dans laquelle les orientations des fibres sont distribuées dans les trois directions de l'espace.

Je me remets au boulot la queue basse mais avec une délamination - pardon , une détermination - farouche.

A Jean Claude:

Je confirme pour le feutre qui par ailleurs n'est qu'un buvard et qui compte tenu de sa densité imprégnée de 0,6 doit être moins résistant que de la résine pure.

Tu me parles de la répartition 3D des fibres du mat, j'ai bien peur que ce soit une vision un peu optimiste, les fibres sont assemblées de façon désordonnée, mais principalement en 2D. Il faudrait que je trouve du mat très épais à 10 kg/m2,or chez SF composites le plus lourd c'est du 600 gr !

T'as une autre idée?

A Papa et Jean Claude:

Voila un petit croquis très rapide de ce que pourrait être notre future boîte à air. Tous les tuyaux sont à section circulaire sauf la partie hachurée qui est plate pour que le volet puisse se déplacer. L'angle alpha est à choisir en fonction de la façon dont se présente le tuyau d'air chaud sur le côté. Le rapport A/B déterminera la position du volet en cas de rupture de la commande. La pression de l'air froid est, avec la vitesse, plus importante que la pression d'air chaud. Donc si A supérieur à B, le volet se positionnera plein chaud en cas de rupture de commande. C'est la position la plus sûre en cas de givrage, mais la moins sûre en cas de limitation performance. A décider donc.

 Sinon sur le principe, je trouve que cette boîte est simple, donc réalisable en composite, préserve une admission en air froid qui ne perturbe que faiblement la veine d'air (l'idée est de récupérer un maximum de pression). Par ailleurs la force résiduelle sur la commande peut être choisie avec le rapport géométrique A/B.

Vos commentaires, idées, contre propositions sont les bien venus.

De Papa:

tout cela me parait bel et bon.
faudra intégrer les contraintes suivantes:
- l'air chaud provient plutôt du secteur arrière sur l'ancien échappement comme sur le nouveau
- l'air froid est filtré, ce qui nécessite un convergent pour adapter les surfaces
- le tout devant être assez compact.
A propos de manche à air, j'ai trouvé une pompe à vide pour la dessiner ainsi que le capot.

A Papa:

Désolé de te contredire mais l'air chaud vient plutôt de l'avant, regarde sur cette photo quand on a essayé le pot Chabord. L'air chaud est prélevé sur le collecteur du cylindre avant gauche. La pompe à vide peut-elle être mise en place sur le moteur?

Y a plus qu'à faire la platine du carbu brasée avec un bout de tube en 65 mm et après j'attaque !

 

Cogitations avec le père au hangar:

 Ce matin nous avons donc installé une pompe à vide sur le moteur et les deux collecteurs d'échappement gauches qui traversent par l'avant pour voir comment placer la boîte à air et le convergeant d'air froid.

A Yurek Rachanski:

Bonjour,

Avez vous eu des renseignements du constructeur sur la possibilité de monter une de vos hélices sur un moteur continental O-200, vous disiez que vous alliez lui poser la question?

Sinon du point de vue purement de l'adaptation, je vous envoie une photo de mon moteur, vous me confirmez que c'est standard et que je peux monter directement l'entretoise hélice dont j'ai besoin sans adaptation particulière ?

Dernière question piège: de votre point de vue, pensez vous avoir un meilleur produit que Duc et pour quelles raisons.

A Papa:

J'ai beau chercher dans mes archives je ne retrouve pas le poids de la Ratier. As tu cette donnée quelque part, ou dois-je amener ma balance la prochaine fois?

De Papa:

J'ai mesuré ce matin: 13;7kg comprenant pales, moyeux, flasques et cône.
Mais pas la rallonge d'arbre.

A Papa:

Merci ppa, c'est 10 kg de gagné facilement. Compte tenu du bras de levier, c'est à centrage égal 5 kg de moins au niveau de la roulette.

De Papa:

Oui, mais on les a pas !

De Yurek Rachanski:

Bonjour,

Merci pour votre photo. Malheureusement, cela ne suffit pas. Je sais que le Continental utilise une quantité incroyable des plateaux-hélice qui différent légèrement, mais ça suffit pour que les moyeux ne soient pas compatibles. Pour le savoir, il faut donc connaître les dimensions exactes. Vous pouvez aussi le vérifier vous-même, en utilisant le dessin du moyeu ci-joint. Le diamètre des vis de fixation est Ø 8 mm, et elles sont disposées sur un cercle Ø 75 mm. Le diamètre du trou central est de 47 mm. L'entretoise standard Peszke a la même disposition, car elle ne sert qu'à augmenter la distance entre le plateau et le moyeu. Pour changer les diamètres il faudrait une entretoise spéciale que Peszke peut fabriquer, mais il faut alors mesurer le plateau avec une grande précision (ce dont vous êtes - en tant que constructeur - parfaitement capable).

Je ne vois pas de piège dans votre question. Elle est tout à fait légitime.

Duc est ancien sur le marché, et il fait beaucoup de pub. Peszke, même s'il a une longue expérience de conception et de fabrication d'hélices, n'existe en tant qu'entreprise que depuis 5 ans, et il n'a certainement pas les même moyens. Une certaine méfiance est dès lors parfaitement compréhensible...

Oui, sans aucune fausse modestie, je pense que notre hélice est meilleure.

La raison, comme souvent, tient du génie d'un homme. Peszke est parvenu à construire des hélices qui, non seulement se déforment (comme toute hélice se déforme sous charge, ce n'est pas encore une raison de crier "Eurekâ !"), mais qui en se déformant modifient leur vrillage de façon contrôlée. On peut ainsi dire, qu'elles adaptent leur pas à la charge (et là on peut déjà dire que c'est loin d'être évident), voilà pourquoi nous les appelons "aéro-élastiques".

Comment prouver que cela n'est pas seulement de la pub ?

Eh bien, il suffit d'interroger les professionnels suivants :

1) Flying Machines et Horn ULM (M.M. Balansino et Horn) - ils ont remplacé une Duc par la Peszke 1560/1350L sur leur B-612, parce qu'il n'arrivaient pas à décoller assez court, ou bien au contraire, ils n'arrivaient pas à obtenir la vitesse maximale en palier souhaitée de leur "mini-racer" avec un décollage correct.

2) BOT (M. J. Ostermeier, fabricant allemand du SC07) - ils ont testé une dizaine d'hélices, avant de choisir la Peszke 1700/1950 pour leur ULM motorisé Rotax-912.

3) JMB (M. J-M Guisset) - ils ont remplacé, sur le VL-3, une hélice à pas variable (sic !) par la Peszke 1700/1950, car la différence de performance était de l'ordre de 2% - 3% pour une masse 3 fois, et un prix 2 fois moindre.

4) Aero (M. Antoniewski) - depuis des années ils montent l'hélice 1730/1950 sur leurs avions AT-3 (VLA) et AT-4 (LSA); pour cela ils ont dû faire un STC...

5) Ekolot (en France les revendeurs sont M.M. Burgio, Jausseaud et Pluta) - les 3 Ekolot : Elf, Junior et Topaz sont depuis le début équipés des hélices Peszke, le nouveau JK-04 - en préparation - le sera aussi.

Il y a d'autres exemples : Skyleader (GP-One), Airlony (Skylane), Direct Fly (Alto), etc.

Comme a dit un jour M. Vaclav Chvala (un responsable de la LAA de Prague) : "une hélice ne doit pas seulement remuer de l'air, elle doit surtout tirer !" en donnant comme bon exemple une hélice... Peszke.

Zdenek Verner, fabricant du moteur éponyme, est allé encore plus loin, en recommandant l'utilisation des hélices Peszke (voir le bulletin Verner ci-joint).

Toutes ces informations sont facilement vérifiables, et ne comportent rien qui ne correspondrait pas à la réalité. Il suffit de demander aux personnes intéressées.

Le seul inconvénient est qu'il faut pas mal de travail pour trouver le bon réglage, et ça rebute certains pilotes, mais je pense que pour vous, constructeur, cela ne constitue aucun obstacle.

Cordialement,Yurek Rachanski

De Papa:

 Il faudra une rallonge adaptée aux côtes américaines:
dia arbre: 2.25" = 57.15mm
dia cercle boulons: 4.375" = 111.12mm
dia boulons: .375" = 9.52mm

A Yurek Rachanski:

Merci pour la longue réponse bien documentée à ma dernière question.

Pour mon moteur, il faudra une rallonge adaptée aux côtes américaines:
dia arbre: 2.25" = 57.15mm
dia cercle boulons: 4.375" = 111.12mm
dia boulons: .375" = 9.52mm
Pensez vous pouvoir faire cela et à quel prix?

De Yurek Rachanski:

Bien sûr, Peszke vous fabriquera une entretoise idoine. Elle sera plus chère que le modèle standard, mais je ne sais pas de combien. J'attends la réponse en ce qui concerne le prix.

Pour revenir au choix d'hélice, le fabriquant pense, comme moi, que les deux modèles qui devraient bien correspondre à votre configuration (une vitesse en croisière élevée, et un régime moteur plus élevé que pour applications habituelles) sont : AS-1650/1950 et AS-1600/1500.

Le premier chiffre signifie le diamètre en mm, le deuxième le pas de référence (aussi en mm). Ce pas de référence correspond à un réglage moyen de l'hélice et à une position moyenne de la pale. La plage de réglage s'étend, selon le modèle d'hélice, de 14° (entre 13° à 27° d'incidence) à 22° (entre 10° à 32°), ce qui correspond à un nombre important de positions possibles (entre 28 et 44, car nous avons constaté que la plus petite modification provoquant un changement perceptible était de 0,5°). Pour l'hélice AS-1650/1950 par exemple, les angles d'incidence des pales possibles vont de 11° à 30°.

Quant à la position moyenne, cette notion fait référence à l'aéro-élasticité de nos hélices, autrement dit, au fait que le pas réel varie en fonction de la charge...

Hélas, même le concepteur n'était pas en mesure de choisir entre les deux modèles ci-dessus nommés. En fait, nous ne sommes pas en mesure d'essayer les hélices avec tous les moteurs existants... et le retour d'expérience dépend du bon vouloir de nos clients...

Yurek Rachanski

Je viens de recevoir un prix pour l'entretoise spécifique, selon vos dimensions.

Elle coûterait 165 ¤ TTC (iso 96)

De Papa:

Ça parait honnête.
Je donnerai un plan coté si on poursuit dans cette voie;
Nouvelles du jour:
C'est quasiment bon pour la tuyauterie. (un petit bout à refaire quand même!)
C'est bon pour la nouvelle batterie et son support. Il faudra faire un nouveau bac ou modifier l'ancien. Pas d’interférences moteur monté.

A Duc hélices:

Bonjour,

Je cherche une hélice pour mon Jodel équipé d'un moteur continental O-200. J'ai vu dans votre documentation en ligne que vous recommandez la swirl diamètre 1660 avec un moyeu de 140 cv. De quel moyeu s'agit-il, pouvez vous me donner une explication?

Par ailleurs pouvez vous me donner le moment d'inertie de cette hélice ainsi que pour sa version avec inconel.

Le moyeu a-t-il un rapport avec le moment d'inertie?

bien cordialement Frederic Peuzin

De Duc hélices:

Monsieur,

Pour un JODEL avec Moteur Continental O-200, nous pouvons vous proposer:

-1 Hélice tripale SWIRL-R droite tractive diamètre 1660 mm réf. 01-11-001

Ou

-1 Hélice tripale SWIRL-R Inconel droite tractive diamètre 1660 mm réf. 01-12-001

Cette hélice est renforcée (R) (avec plus de carbone) et Inconel (les bords d’attaques des pales sont blindés).

Vous obtiendrez d’excellents résultats avec cette hélice et plus particulièrement avec la version inconel. Nous vous joignons notre

documentation sur les hélices SWIRL.

Le moment d’inertie pour l’hélice SWIRL standard est de 4053 kg.cm²

Le moment d’inertie pour l’hélice SWIRL Inconel est de 4271 kg.cm²

Pour monter notre hélice SWIRL (version standard ou inconel) vous aurez besoin d’une entretoise d’adaptation Continental O200;

Nous avons plusieurs épaisseurs; Nous avons mentionné toutes les épaisseurs que nous pouvons vous proposer sur nos propositions

P200-2011 et P201-2011; Veuillez nous indiquer le modèle qui vous conviendrez.

Concernant votre dernière question sur le moyeu, celui-ci est fabriqué selon le procédé Carbone Forgé . Il a été standardisé pour fonctionner

avec une puissance jusqu’à 140 CV. Ainsi , votre hélice comportera un moyeu adapté à votre application.

Vous trouverez ci-joint deux propositions: P 200-2011 et P201-2011. Si vous êtes d’accord avec l’une de nos propositions, nous vous

prions de bien vouloir nous retourner la proposition choisie signée avec bon pour accord accompagné d’un chèque à l’adresse suivante:

DUC-HELICES, Chemin de la Madone 69210 LENTILLY ( Vous pouvez également effectuer un virement sur notre banque CIC LYONNAISE

DE BANQUE).

Délai de livraison: 3 semaines après confirmation commande et réception paiement;

Envoi par poste en collissimo Expert France

Avec tous nos remerciements Sincères salutations

La proposition sans bord d'attaque en inconel est 300 euros moins chère.

A Duc hélices:

Encore une petite question qui je l'espère n'a rien d'embarrassant. De votre point de vue, quelles sont les qualités de vos hélices qui vous situerait devant votre concurrent Peszke? Merci.

De Duc hélices:
Monsieur,

L’hélice Peszke est performante mais la DUC SWIRL a des performances sur l’ensemble du domaine de vol encore supérieures .La SWIRL INCONEL est beaucoup plus résistante aux chocs et à l’abrasion due à son bord d’attaque métallique tout en restant excessivement légère (4.05 Kgs). Sincères salutations

A Papa: Le moins que l'on puisse dire c'est qu'ils perdent moins de temps que Peszke pour fournir une argumentation convainquante, et puis j'aime pas leur expression "excessivement" qui ne veut rien dire (il me semble que c'est l'expression du PDG que j'avais eu au téléphone).

De Papa:

C'est lapidaire en effet.