Juin 2013 - Perche anémometrique

4 Juin:
 Reprise de l'activité SPEEDJOJO ce Lundi avec quelques aventures.
 Nous avons voulu, avec le père, faire un petit vol pour essayer notre perche anémométrique. En un quart d'heure elle était installée. Prévol faite avec l'orage qui menaçait sur Grasse, puis mise en route et demande de roulage pour un vol côtier afin de rester au sec.
 Lors du roulage, le père, en position d'ingénieur d'essai (mais sans la combinaison orange), me dit qu'il y a un problème, un tuyau bouché car le badin électronique Flight 2 indique une vitesse de 40 km/h alors que nous sommes arrêtés et le vent calme.
 Ca commençait mal, et c'était sûrement dû au diamètre des tuyaux en silicone choisi trop faible par mes soins (zut et super zut!).
 Dans ma tête j'envisage déjà leur remplacement par du plus large, mais je propose quand même de décoller pour voir comment "vole" la perche.
 Autorisé à décoller, je pousse doucement la manette des gaz pour un rolling take-off, l'avion accélère tranquillement jusque vers 80 km/h, moment ou la perche se met à battre frénétiquement dans tous les sens.! Je réduis immédiatement les gaz et annonce à la tour notre arrêt décollage.
 Nous dégageons la piste, puis nous roulons vers notre hangar, aucune demande d'explication de la tour, je n'en fournirai pas. Nous rentrons avec un peu l'impression d'avoir fait une connerie. Si le décollage avait été poursuivi, la perche se serait rompue et serait vraisemblablement tombée sur la piste, ce qui nous aurait conduit à des explications embarrassantes avec les autorités :(
Bref, on s'en sort pas mal.

 Conclusion, il y a un phénomène de flutter qui apparait très tôt en vitesse et nous réfléchissons maintenant à la façon de résoudre ce problème, je pense en parler à l'ingénieur grenoblois de l'équipe très bientôt, j'ai parlé de l'oncle Jean Claude!

 Tout cela a bien sûr été filmé et Nico va nous mettre cela en ligne dès qu'il aura réparé son ordi, c'est assez impressionnant. Voici,en attendant, deux photos extraites de la vidéo.


LA VIDEO


Mail de moi à Jean Claude:
Salut JC,
Comme tu l'as peut être déjà vu dans le blog, nous avons un "petit " problème de stabilité avec notre perche anémo et nous voudrions arranger ça. Comme nous savons que ce genre d'études te passionne, nous  aimerions avoir ton avis sur la chose avant d'attaquer les modifs. Je te fais un petit schéma de principe de l'ensemble en pièce jointe. Il nous semble qu'il se produit un couplage entre l'oscillateur que pourrait représenter la girouette et la fréquence de résonance de la perche...


de Thierry:

Sans rentrer dans des calculs qui sont au dela de mes competences, j'imagine que prendre un morceau de canne a peche va poser des soucis.
Par conception la canne est flexible et se doit d'emmagasiner de l'energie et la restituer lors du mouvement de lancer du pecheur.
Un bon tube dural a la place ?
;-)

9 Juin:
de Jean Claude:

Salut Fredo,
je suis un peu lent, l'âge en est la cause. Je me suis lancé dans des calculs laborieux de modes propres (fréquences et amortissement) , mais en attendant que ça aboutisse je peux te livrer ces quelques suggestions pratiques.
Comme tu l'as bien compris , on a affaire à deux oscillateurs couplés, la girouette,  et la perche ( chargée par la masse de la girouette). La perche a une fréquence propre FP indépendante de la vitesse V de l'avion tandis que la girouette équilibrée statiquement dans le vent relatif (analogue à un pendule de torsion) a une fréquence propre FG proportionnelle à la racine carrée de la surface de l'empennage,  et  à la vitesse V ( voir pièce jointe). Les divergences se produisent lorsque FG approche FP, d'où mes suggestions qui suivent. 
Comme dans l'état actuel du dispositif vous avez noté la divergence à 80km/h on peut prévoir que si   vous divisez par quatre la surface de l'empennage vous repousserez cette vitesse de divergence à 2X80 = 160 km/h. N'est ce pas déjà suffisant? . Vous pourriez aussi agir sur le moment d'inertie de la girouette mais je ne le recommande pas car vous allez par la même occasion augmenter la masse et donc diminuer FP.
Enfin vous pouvez augmenter la raideur de la poutre pour augmenter FP (comme le suggérait Thierry) .  Cette dernière solution est intéressante-- bien que peut être plus lourde- car cette raideur est proportionnelle au moment d'inertie géométrique de la poutre et donc au carré du diamètre (pour un tube creux d'épaisseur de toile fixe).   FP est alors proportionnelle au diamètre. 
Doublez le diamètre et vous aurez une vitesse de divergence de 160 km/h. En espérant que ces élucubrations vous seront utiles.
Et à bientôt sur les montagnes
JC

De Moi:
Beuhh...


 Comme toujours avec tes études, on est rarement déçu. Bel engagement! On va pouvoir sortir les outils et tailler dans la matière.
 Dernière précision, si on diminue la longueur de la perche par 2 (c'est un exemple), on multiplie FP par 2 non?

 Un scientifique lira des centaines de livres au cours de sa vie, mais sera toujours persuadé qu'il lui reste beaucoup à apprendre. Un religieux n'en lira qu'un et sera persuadé d'avoir tout compris.


De Jean Claude:

CORRECTION à mon précédent message , j'ai oublié que la fréquence FP est proportionnelle à la racine carrée de la raideur, donc inversement proportionnelle à la puissance 3/2 de la longueur de perche ! Il faut donc diviser la longueur de perche par 2^2/3 = 1,6 pour gagner un facteur 2 sur FP .
 Encore une correction concernant cette fois l'influence du diamètre de la perche sur FP. J'ai écrit dans un précédent message que le moment d'inertie géométrique ( et donc l'inverse de la raideur ) pour un tube de diamètre d et d'épaisseur de toile e était proportionnel à d^2 à e  constant . C'est faux , il est proportionnel à d^3 donc l'effet  sur la fréquence de résonance est FP proportionnel à d ^3/2 ( au lieu de FP proportionnel à d), ce qui n'en est que plus intéressant. On note que l'effet de l'augmentation du diamètre est le même que celui du raccourcissement de la longueur.
En définitive - et à moins d'une autre erreur - multiplier simultanément le diamètre par 1,6 et diviser la longueur par 1,6 fait gagner un facteur 4 sur FP!
J'adore ta citation sur le scientifique et le religieux.



De moi:

 Je te pardonne, va en paix.
 J'ai attaqué les modifs dès ce matin en modifiant simultanément plusieurs paramètres qui vont, je l'espère, placer cette rencontre entre les 2 fréquences de résonance définitivement en dehors du domaine de vol.
  J'ai divisé par 2 la surface de la girouette, raccourci la perche de 20 cm et stratifié 2 épaisseurs supplémentaires de carbone 300 gr autour de cette dernière ce qui devrait au moins doubler le moment d'inertie géométrique.
 On va y arriver parce qu'on est pas des brêles!


De Thierry:

 Ayant constaté par fort vent sud le même problème en pissant face au vent (Oscillation et résonance de la bête),
je vais aussi la raccourcir (mais pas de 20cm ) et la stratifier


12 Juin:
Message personnel à Mathieu d'Egletons:
 
 Tu diras à ta mère que sa terrine n'est plus qu'un agréable souvenir et qu'on pensera à ramener le pot vide à la prochaine Envolée.
Bonnes révisions de Bac.
Encore merci à maman.




22 Juin:
Aujourd'hui c'est le rassemblement Guy Trier à Cipières.
 Nous avons été reçu par l'aéroclub Alpes d'Azur ULM qui organise chaque année ce rassemblement d'ULM et d'avions montagne. Bonne ambiance et convivialité et un déjeuner organisé par le club.
 Une bien belle journée, enfin, ai-je envie de dire, car à cette époque de l'année, l'herbe est normalement jaune. Là, elle est bien verte!
 Après une petite sieste sous notre avion, nous avons poussé jusqu'à Valberg pour le café, ça commence à secouer en approche avec les thermiques de l'après midi, faut pas roupiller!


 Boite pour caméra. La tête du petit animal est là pour boucher le trou de l'objectif en l'absence de la caméra.
 On notera l'aérodynamique soignée de l'ensemble.


J'ai compté une vingtaine de machines volantes vers midi (15 selon la police et 30 selon les organisations syndicales).


Passage à l’abreuvoir. Soif!

 Mathieu, le jeune pilote d'Egletons, fraichement licencié devait venir en Sinus avec son ami de Lagleygeolle, le voyage a été malheureusement annulé cause météo. Nous sommes très déçu, Papa avait amené plein de pots en verre pour faire de la terrine (véridique) et qu'il les ramène à sa mère pour qu'elle les remplisse!
 Je sais qu'il est très déçu également, alors pour adoucir sa peine je poste une photo de lui dans le D18 de son club.





24 Juin:
  Des nouvelles de la perche anémométrique.
Après les modifs promptement réalisées par mes soins nous avons organisé un nouveau vol d'essai Jeudi dernier. Départ sous l’œil goguenard de Louis et Didier, colocataires de notre hangar H3 bis.
 Nous, on a un moral d'acier et dans mon briefing avant décollage je précise que si j’arrête le décollage une nouvelle fois à cause de l'agitation intempestive de notre girouette je prétexterai qu'une porte était mal fermée à la tour. Un bon mensonge vaut mieux qu'une explication vaseuse.
Puis on décolle, mais je prend soin de ne pas dépasser 120 km/h. Une fois à 1500 ft, j'accélère progressivement mais à 130 km/h l'extrémité de la perche, c'est à dire la prolongation en corde à piano qui tient la girouette se met à osciller frénétiquement de haut en bas. En réduisant à 120, tout redevient calme. Il ne reste plus qu'à rentrer se poser sans dépasser les 120 ce qui constitue un exercice pas si facile sur le jojo dont la finesse max est plutôt vers 140.

 Débriefing:
 Il faut vraiment rester humble dans ces essais, mais c'était finalement assez prévisible. La perche
en carbone est maintenant assez raide, mais l'extension en corde à piano ne l'est pas assez.
 En rentrant au hangar, nous raccourcissons sévèrement cette extension ce qui réduit le débattement de la girouette, en espérant que ce soit néanmoins suffisant.
 On repart dans la foulée, c'est Papa qui pilote. Décollage et montée se passent normalement, puis Papa accélère en palier, progressivement jusqu'à 190/200 km/h indiqués. A cette vitesse, le dessus du cercle d'empennage de la girouette touche le dessus de la perche, on atteint donc la limite de débattement vers le haut de la girouette.
 Puis Papa réduit vers la vitesse de décrochage.
Au moment du décrochage, la girouette atteint tout juste sa limite basse de débattement. J'aurais préféré un peu plus de marge mais je ne vais pas refaire une girouette avec un cercle d'empennage plus large pour quelques essais à conduire.
 Reste plus qu'à trouver pourquoi un des tuyaux de silicone est bouché et nous pourrons faire nos mesures.
 Ouf!





30 Juin:
 Je rentre de Miami où j'ai passé un bon moment de mon temps d'escale à monter notre vidéo de l'envolée 2013.
 J'ai trouvé un bon logiciel pour monter les vidéos en HD (Vegas de sony en version d'évaluation gratuite) et je dois dire que le résultat est très bon.
 Avec Nico, on mesure le progrès considérable de la qualité des images quand on se repasse les
anciennes Envolées. Une chose n'a pourtant pas changé, c'est le temps que prend la fabrication du film, heureusement que j'ai parfois du temps à occuper en escale, car je ne pourrais pas faire ça à la maison.
 Par ailleurs, nos compétences de "cinéastes" se sont améliorées au fil du temps, cela se retrouve dans une présentation plus dynamique, sans temps morts et osons le dire, un peu plus pro, si si!
 En tout cas, à vous de juger et voici en avant première,  L'Envolée 2013, petit film sans prétention de 9 minutes.

Matériel de prise de vues: une camera JVC Everio à main et une Drift HD 170 fixée au bout de l'aile avec télécommande.

5 commentaires:

  1. Bonjour,

    Petite réflexion en décalage sur la trainée de la roulette de queue.
    On peut imaginer que la trainée est fortement due à la tringlerie (les ressors et renvois jusqu'à la roulette), à l'interaction lame de train/pivot de la roulette, puis enfin à la roulette et à la lame elles-mêmes (je n'en sais malheureusement rien, mais mes diverses lectures sur le net semblent indiquer que les câbles et autres fioritures traînent plus qu'on ne l'imagine).
    Si ceci est juste, le plus efficient serait de caréner les ressorts et la jonction lame/roulette. Ceci me semble plus facile à caréner que l'ensemble du train...
    Mieux, faire disparaitre le mécanisme dans le fuselage, en avançant la roulette sous le fuselage, et en pilotant son orientation par un axe vertical. (réglementaire ?)
    Autre réflexion, comment estimer (simplement) la trainée du train arrière ? Serait-il possible de greffer un second train arrière et de voir l'effet sur la Vmax ? (En le plaçant judicieusement sous/sur le fuselage)

    TA

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    1. Bonjour,
      Je vais tenter de répondre à toutes ces questions .
      Premièrement, je me limiterai ici aux roulettes de queue de Jodel, car chaque cas est différent.
      Deuxièmement, la l'âme de ressort est fixée à l'avion par, un boulon à l'avant et un étrier à l'arrière, les efforts étant transmis à la cellule par une structure spécifique en bois, ce qui élimine tout positionnement différent du train, à moins que cela ne soit prévu au stade de la construction du fuselage.
      Ensuite, qu'est ce qui traîne?
      Effectivement, on peut identifier 3 "postes" qui sont:
      La lame elle même, qui dans sa partie descendante présente un profil des moins aérodynamiques .
      La roulette, peu aérodynamique également et enfin,
      Les ressorts de rappel avec les guignols.
      Nous avons fabriqué un carénage en 3 morceaux pour couvrir tout le train arrière à l'exception des ressorts que nous avons pour l'instant négligés.
      À ce stade, il n'a pas été mis en évidence une amélioration significative de la trainée globale car le gain de vitesse est inférieur à 1 kt (désolé )
      Vous pouvez retrouver une vue du carénage en question dans l'onglet "points d'étapes", cliquez sur la photo "13 janvier 2012" pour agrandir.
      Conclusion, le carénage actuel peut sûrement être amélioré , ce que je vais faire quand nous aurons installé la nouvelle lame en composites, mais nous n'attendons pas d'amélioration très significatives des performances.
      Concernant la tringlerie et ressorts externes, il y a sûrement quelque chose à faire en plaçant , par exemple, les ressorts dans des tubes profilés en composites et en profilant les guignols, mais, de mon point de vue,qui reste je vous l'accorde à démontrer,cette trainée est négligeable comparée à celle de la roulette elle même .
      Allez voir dans nos archives de janvier 2012, une photo trafiquée du carénage que je compte réaliser.
      Maintenant, pour obtenir des données précises, je ne ferais pas comme vous le suggérez de "greffer" une autre roulette sur l'avion, d'abord pour des raisons pratiques d'installation et aussi à cause du manque de précision de la mesure qui est de l'ordre du bruit ( dispersion des valeurs mesurées ). Par contre on peut imaginer une installation sur auto avec une balance dont les résultats seront bien plus précis. Quelques calculs simples permettront ensuite de convertir cette trainée mesurée en équivalents kt de vitesse Max gagnés.
      Dernière petite précision, le carénage est en 3 parties parce que la partie centrale est solidaire de la lame dans sa partie descendante et qu'il peut glisser dans le carénage du haut qui lui est solidaire du fuselage.
      La partie qui carène la roulette remonte vers l'arrière , cela est dû au fait que le plan de rotation de la fourche de la roulette n'est pas horizontal. Si vous n'y prenez garde, en poussant l'avion au sol en marche arrière , le carénage touche le sol quand la roulette se retourne (triste expérience personnelle).
      Bien cordialement
      FP

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  2. Jean Mi "Boubou" Peuzmercredi 26 juin 2013 à 20:05:00 UTC+2

    De dieu c't'équipe !

    Je vois que toute une lignée de la famille Peuz a été doté d'un intellect exceptionnel lui permettant de calculer des oscillations de cannes à pêches oubliées sur les ailes de leurs montures !
    Peut être que des cannes pliables qui rentreraient en soute suffiraient ?

    Faisant partie de la branche familiale non dotée de telles capacités de calcul, je me contente de pousser un peu sur les jambes pour tomber lamentablement avant d'improviser un arbrissage improbable sous un parachute qui hésite encore entre s'ouvrir franchement pour voler jusqu'aux champs ou rester le plus petit possible pour éviter l'affront des branches.

    Bien heureusement, mes amis locaux, qui sont eux même dotés d'une capacité de calcul à peu près équivalente à la mienne, possèdent des capacité inégalées pour les récupérations de matériel dans la canopée.

    Pour revenir au problème initial, et tenter quand même d'aider ma famille, je peux vous donner une astuce, qui sera d'une grande utilité à mon grand frère au vu de ses essais par vent du sud :
    nous avons réglé le problème de la perche en la calant dans un caleçon, de type boxer, qui évite absolument toute vibration, et repousse la vitesse de divergence à des vélocités non atteignables par nos machines.

    Sinon, si un jour vous êtes pendu par des suspentes dans un arbre, on est super bon !

    Bons vols et bons calculs (ça existe ça ?)

    PS: j'ai vu sur ces photos des pots de terrine qui par leurs seuls effets sur les pilotes rendent inutile toute tentative de réduction de poids de la machine par enlèvement de moquette ...

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    1. Merci Boubou pour tes encouragements, j'espère qu'avec cette canne à pêche on va prendre du gros. On a déjà la considération de nos voisins de hangar qui se grattent la tête et se tiennent le menton en voyant cela, ça nous donne l'impression d'être des pilotes d'essai et des pionniers et rien que pour ça, c'est déjà pas mal!

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  3. compte tenu de toutes ces expériences de haut vol , dommage de n'avoir pas fait carrière à la NASA, vous en avez vous et votre père le profil type

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