Mars 2019 - Peinture et fin d'installation nouveau capot.

5 mars.
Capot moteur.
 De retour du boulot, j'étais à Pointe Noire au Congo et j'en ai profité pour voler en ulm avec mes copains là-bas. J'ai volé en Virus de Pipistrel, une bien sympathique machine très performante. Son seul défaut concerne l'ergonomie de la poignée de volets mal positionnée qui oblige à des contorsions. L'ergonomie est le point le plus souvent bâclé dans la conception des ulm, mais peu mentionnée par les utilisateurs qui finissent par s'y habituer et à trouver ça normal.
 C'est d'ailleurs un des sujets qui m'étonne le plus, cette capacité du pilote propriétaire à s’accommoder de défauts rédhibitoires en aviation. Il y a peu, j'ai volé sur un Coyote notoirement hors centrage arrière, son propriétaire, pourtant instructeur, n'en avait même pas conscience, alors que tous les symptômes bien marqués d'instabilité étaient présents. Je ne suis même pas sûr de l'avoir convaincu, c'est dire si la critique, pourtant argumentée, est mal perçue quand on parle de leur bébé.
 Mais c'est comme ça !

 Mais retournons à nos moutons.
 Voici quelques images de nos derniers travaux de jointement avant que je parte.
 Donc tous les joints en caoutchouc sont maintenant ok.

 J'ai aussi fait la chasses aux trous inutiles. En particulier au niveau des têtes de cylindres, comme vous le savez, il y a un coté échappement, très chaud, et un coté admission qui lui est refroidi par le carburant. On voit ici sur le cylindre 2 que j'ai bouché le trou de passage de l'air coté admission.
 Je vous montrerai plus tard (j'ai pas de photo) la pièce un peu plus élaborée que j'ai placée entre cylindre avant et arrière qui opère cette fonction de ségrégation.
 Je rappelle que la taille optimisée de mon entrée d'air de 190 cm2 nécessite l'absence de fuites externes au capot, mais aussi que l'air qui traverse le circuit soit utile pour l'échange de chaleur et passe bien à travers les radiateurs et ailettes, ce qui explique ma démarche.
 Il est néanmoins prévu qu'une partie de l'air de refroidissement soit dirigé par des fuites calibrées à l'arrière de la cloison vers les différents accessoires (alternateur, démarreur, magnétos) et que l'air en sortie de circuit après mélange ne dépasse pas les 90° pour des considérations de tenue du capot à la température.

 Le père a fait la première couche de peinture hier, c'est du gris.

 Demain nous irons au hangar pour vérifier une dernière fois que les trous des passes pions inférieurs sont aux bons endroits pour les fixer au capot.
 Voici des photos des pions en question réalisés grâce à la techno tire-fonds de chantier!
 J'ai dû renforcer au carbone le carénage de droite avant de le percer et de visser le pion avec de la choucroute (résine + charge) dans la mousse interne du carénage.
 Voilà, il faut quand même que ça tienne un peu, car à pleine vitesse, le capot sous pression pourraient bien tirer vers le bas quelques dizaines de Newtons sur ces pions.

La suite demain...









Dernière minute.
 Dans le but de simplifier les travaux de peinture, car une certaine lassitude est palpable, nous avons revu le plan de décoration pour qu'il ne demande pas de retouches sur le fuselage.
 J'ai soumis au vote un certain nombre de versions à Nicolas, julien et Papa. Une nette majorité s'est exprimée pour le motif présenté ci-contre.
 Ainsi soit-il !





6 mars.
Capot.
 Passage au hangar avec le père ce matin. Nous avons passé un point de non retour, dans la mesure où certains joints ne sont plus compatibles avec l'ancien capot. Donc on a un peu la pression pour terminer ce qui doit l'être.

 Tous les passes pions sont parfaitement en face des pions, tous les joints joignent bien, nous avons donc poursuivi le plan peinture en tirant des scotch pour trouver une forme harmonieuse de séparation de couleur blanc/gris, c'est pas évident avec les volumes et puis il faut essayer d'être à peu près symétrique. Une fois la courbe trouvée, j'ai fait des marques fines (marker CD) pour tirer tranquillement à la maison le scotch de masquage définitif avant peinture.

 Sur cette vue, le volet de capot et les deux pions inférieurs.

 Ici le volet basculant de refroidissement sol avec sa goupille de fermeture.

  Nous avons reçu les Cameloc de la bonne longueur, ils sont maintenant bien affleurants une fois verrouillés.

  La sortie d'air de refroidissement du radiateur d'huile.













 Pose des scotch pour visualiser.












 Comme il restait un peu de temps, j'ai pu plier un peu d'alu pour avancer les "baffles" qui servent à orienter l'air de refroidissement autour des cylindres.

 Sur cette première vue on aperçoit les deux cylindres de gauche et la pièce en alu que j'ai intercalée.
 Sur les photos, le cylindre à droite a son échappement coté gauche (visible avec la bande d'isolant thermique blanc), alors que le cylindre de gauche a son admission à droite.

 La pièce canalise l'air pour refroidir le cylindre de droite et bloque le trou coté cylindre gauche qui n'a pas besoin d'être refroidi à cet endroit (il n'y a d'ailleurs pas d'ailettes).







 Voilà, demain je pars bosser, il est convenu que Papa avance la peinture, j'ai pour ma part commandé nos logos décoratifs en vinyle découpé sur un site en ligne pour afficher fièrement nos couleurs !















10 mars.
Capot.
 Je viens de rentrer et prends le niveau d'avancement du travail paternel sur le capot.
 Il m'a aussi dit son ambition de rafraichir également les peintures avion là où c'est un peu usé. Il faut dire que la peinture date de 1993, est en bon état général, mais les endroits où ça frotte un peu, par exemple là où le capot recouvre le fuselage, méritent un petit ravalement.

 Vu les photos, ça claque, comme dis Julien. J'ai reçu les logos, on va pouvoir finir rapidement.
j'organise très vite un prochain vol d'essai pour constater que le moteur est mieux refroidi qu'au premier vol. Je suis assez confiant là-dessus.









13 mars.
Capot.
 Le prochain vol ne sera pas pour tout de suite, Papa n'a pas fini et je dois partir une semaine vendredi. On n'en sera que mieux préparé.
 Du coup je suis allé plier un peu d'alu de 5 dixièmes au hangar et faire des guides autour des cylindres.
 Je procède en faisant des patrons en carton (de cubi de vin!). Ensuite, découpe de l'alu à la cisaille et formage à la main en s'aidant de divers objets arrondis.

 Sur cette vue j'ai indiqué la forme des profils.
 Entre les cylindres, j'ai laissé le guide existant en partie basse qui tient avec un ressort. J'ai ajouté la partie haute sur le dessus pour la continuité.
 De cette manière, les filets d'air seront bien canalisés entre les ailettes.
 Sur le cylindre avant, c'est une forme simple qui se prolonge derrière le plastron.

 Pour l'instant ce n'est pas fixé, il faut que j'y réfléchisse.

Vidéo.

 On est plus dans l'humain que d'habitude, ça raconte un plan foireux dont on a l'habitude avec l'oncle Jean Claude. Quelques belles images de La Salette enneigé.

23 mars.
Capot.
 De retour au hangar ce samedi pour l'installation définitive du capot. Papa a bien bossé cette semaine puisqu'il a fini la peinture et le vernis polyester qui doit la protéger. Ce matin donc, nous avons couvert l'intérieur d'une peinture réfléchissante haute température pour protéger le stratifié des rayonnements des échappements là où ça passe pas loin. J'ai ensuite posé nos logos pour faire ensuite une petite séance photos.

 Papa a profité qu'il était dans la peinture pour rafraichir différents endroits, il a notamment refait entièrement les carénages de roues qui sont bien sollicités en montagne.

  Les logos sont en vinyle découpé, commandés sur internet. Je les ai posés à l'eau savonneuse, ce qui permet d'ajuster la position précisément.

  Un petit drapeau de nationalité, je le voulais depuis un moment déjà.

 Et une reproduction de notre logo sur l'aile gauche façon cocarde, un autre viendra sous l'aile droite.

Premier bilan.

Le capot sort au final sur la balance à 4,9 kg, c'est à dire qu'on a gagné 6 kg !

Nous devons finir l'installation des guides d'air de refroidissement du moteur. Une fois que ça sera fait, nous ferons un nouveau vol d'essai. Pour ce vol, nous devons également placer nos 4 sondes de température à des endroits stratégiques. Nous devons également installer des sondes de pression dans d'autres endroits tout aussi stratégiques.

 Mon but à moyen terme est de pouvoir reprendre mes différents dossiers sur le refroidissement moteur en un document unique, avec le Jojo comme source expérimentale.

Question de Bruno, un lecteur enthousiaste.

De Bruno:

 Je vous avais aussi posé la question (via le site) du choix des entrées d'air de refroidissement en partie basse. Est-ce pour avoir plus de longueur pour le divergent, ainsi plus efficace malgré le coude à 90° que cela impose ? J'ai hâte de voir les résultats !

De Moi:

 S’agissant de la position de l’entrée d’air, c’est vrai que je n’ai pas trop communiqué là dessus, mon fils Julien me l’a fait remarquer. Je vais tacher d’expliquer le processus.

 L’étude sur le refroidissement que nous menons est un projet au long cours, ce n’était pas prévu au début, mais j’y ai passé beaucoup de temps, comme autodidacte, pour m’imprégner de la chose et avoir les idées claires. Ça n’a pas été facile car bien souvent le bon sens commun conduit à faire les mauvais choix, je le constate encore bien souvent avec mes voisins de hangar. Du coup j’étais tellement obsédé par la traînée de refroidissement interne que j’ai négligé inconsciemment la traînée externe que pouvait générer un choix d’architecture ne favorisant que la trainée interne.

 Actuellement, j’ai mûri beaucoup de choses, et puis j’ai pu interpréter nos résultats expérimentaux en me rendant compte qu’il y avait souvent loin de la coupe aux lèvres et que notre travail, nos résultats, n’étaient pas à la hauteur de nos attentes.

 Donc, sans oublier ce savoir durement acquis, je suis reparti de la feuille blanche avec une idée simple. Les machines les plus performantes sont celles dont le design tend vers celui du planeur. Optimiser la trainée interne c'est bien, mais le premier poste semble être le contournement plus ou moins heureux du moteur et de son capot. Je dis "semble", car il n'y a pas de moyen simple de le mesurer, contrairement à la trainée interne.
 Mon nouveau capot devra donc être le plus fuselé possible, et ensuite, je devrai intégrer un circuit de refroidissement le plus efficace possible avec cette contrainte.

 Je pense donc qu’un temps, j’ai mis la charrue avant les bœufs.

 Le choix de l’entrée d’air inférieure:

 C’est en fait une synthèse de résultats expérimentaux et d’une forme de bon sens éclairé.

 Le choix d’une seule entrée a été guidé par l’observation d’une circulation entre les deux entrées latérales, le champ de pression n’étant pas symétrique, ce n’est finalement pas étonnant, mais complètement inattendu.
 L'entrée unique supprime cette asymétrie.

 Ensuite, les besoins en capacité de refroidissement sont les plus sévères en montée et donc à une incidence de vol plus importante qu’en croisière. D’où l’idée que l’entrée devrait regarder un peu vers le bas pour récupérer le plus possible de pression en montée. En croisière c’est tout benef, car l’entrée s’escamote un peu quand l’incidence diminue, ce qui rend plus facile son contournement.

 La taille de l’entrée de 190 cm2 (la plus petite possible par temps chaud) a été validée expérimentalement avec un choix optimiste dans notre capacité à supprimer les fuites, ce qui constitue un risque modéré de sous dimensionnement, car une fois le capot fait, il n’y a plus moyen d’en changer la taille.

 Enfin, les contraintes géométriques du moteur et de l’alimentation de son carburateur imposent un point d’arrêt de l’écoulement externe entre le cône d'hélice et l’entrée d’air carbu. L’idée est donc de se servir de ce point d’arrêt plutôt que d’en créer de nouveaux nuisibles à l’aérodynamique du capot.

 L’ajout d’une rallonge d’arbre a permis d’affiner le capot et de libérer de l’espace devant le moteur, ce qui a autorisé cette architecture révolutionnaire (!)

 Il nous reste à vérifier par la mesure de pression dans la chambre (et aussi par observation d’un film d’huile), que l’entrée d’air a un rendement acceptable. J’y ai mis beaucoup d’énergie par un contrôle précis de l’évolution de la section et l’adjonction de vannes pour que le passage du coude se fasse le mieux possible et perdre le moins de pression possible.

 Voilà en résumé le parcours.

 Comme j’ai pris le temps de vous écrire tout ça, je pense que je vais publier cette réponse dans le fil du blog, vous n’êtes sûrement pas le seul à vous être posé cette question.

28 mars.

Vol d'essai.
 Nous nous sommes levés tôt ce matin pour bien préparer notre vol d'essai du nouveau capot.
J'avais préparé la veille une fiche d'essai avec des cases à remplir, car quand on fait ce type de vol, on a vite fait d'oublier tel ou tel paramètre. Ca demande beaucoup d'attention, une bonne répartition des taches et une certaine habitude. En fait j'adore.
 Donc en premier lieu, on a commencé par une pré-vol poussée, compte tenu des nombreux travaux précédents. Pas question en effet d'oublier un outil sur le moteur, un boulon mal serré ou un tuyau débranché. Il faut faire ça au calme, sans pression temporelle. Nous étions seuls et en avance, c'était parfait.

Ensuite grand nettoyage à l'éponge pour enlever poussières et pollens particulièrement importants en ce moment.
 Puis nous nous installions à bord pour le briefing et la "Check-list essai" notamment pour la calibration de nos instruments.
 Papa était désigné comme pilote d'essai et moi comme ingénieur d'essai. Bon on se la pète un peu.
 Mise en route, roulage, essais moteur tout baignait, puis on à décollé pour le circuit habituel local avec sortie WD 2000 ft, survol de la plaine de fréjus, de la mer, puis retour dans la CTR par DR à 1000 ft.

 Seulement voilà: pendant la montée initiale, Papa m'a fait remarquer qu'il ne voyait plus le volet basculant (voir deuxième photo ci-contre, le volet est sur le dessus du capot). Au premier abord il semblait donc que nous l'avions perdu. Mon premier réflexe a été de regarder les températures cylindres qui semblaient normales malgré le trou apparent dans le plenum d'alimentation en air de refroidissement des cylindres. Puis par moment, quelque chose devenait visible dans le trou, une surface secouée de vibrations rapides. Ouf, le volet était toujours là, mais avait basculé à l'envers dans une position d'équilibre inattendue. Il continuait donc à boucher le trou mais moins bien. Papa négocia alors un retour par un tour de piste adapté en conservant la vitesse de 130 km/h pour ne rien aggraver.

 Donc retour parking pour constater qu'il n'y avait aucun dégât et qu'à l'évidence il manque une butée dont nous avions voulu faire l'économie. Nous décidions alors de reprendre l'essai en bloquant ce volet en fermeture par sa sécurité, comme lors de notre tout premier essai.

 Puis, re-démarrage, re-roulage et re-décollage. Ensuite, la routine, à chaque fois j’annonçais la fin d'un relevé et les consignes pour le suivant. Nous avons poussé jusqu'à Saint Tropez avant de revenir à Cannes par la mer.

Premier bilan.
 Nous n'avons pas dépassé notre record de 130 kt, mais nous l'avons reproduit à Zp = 1000 ft et OAT = 15°C (corr +1°) avec une IAS de 236 km/h assez stable au dessus de la mer. Alors c'est un peu décevant, mais c'est comme ça. On se console avec les 6 kg gagnés. Concernant le refroidissement , c'est beaucoup mieux que lors de notre premier vol, mais il reste un peu de travail pour permettre au volet de capot de s'ouvrir un peu plus, ce qui demande une modif sur la commande. Cela permettra de mieux faire face aux temps chauds. Je vais éplucher ces mesures, les comparer aux précédentes pour évaluer l'influence des baffles. Sur ce vol, seuls les cylindres de gauche (2 et 4) étaient équipés de la nouvelle version, justement pour pouvoir comparer.
 Je ferai une synthèse de mes cogitations bientôt.
 A plus.


29 mars.
 Rapport de vol d'essai.
Analyse températures cylindres.
Les faits :
 Lors de notre premier vol d'essai du nouveau capot, nous avons été surpris par des températures cylindres qui nous paraissaient élevées. Après confirmation par la vidéo, nous avions en fin de montée à 1000 ft 213°C aux cylindres 1 et 4. La température extérieure au sol était de 15°C.
 Le lendemain, après avoir réinstallé l'ancien capot et dans les mêmes conditions extérieures, j'ai noté une température cylindre 4 à 195°C (toujours à 1000 ft en montée).
 Notre impression était donc fondée, le nouveau capot nous fait prendre une vingtaine de degrés, avec la chose nouvelle de voir le cylindre 1 chauffer également, alors que de longue date, il ne s'était jamais distingué dans un sens ni dans l'autre.
 Enfin, lors de notre deuxième vol d'essai du nouveau capot, après avoir bouché toutes les fuites et bafflé le coté gauche (cylindre 2 et 4), toujours en passant 1000 ft, le 1 était à 198°C et le 4 à 189°C.  Temps un peu plus chaud au sol ce jour là, environ 20°C.
 On constate que le travail sur les fuites a été efficace, le cylindre 4, historiquement le plus chaud, est mieux refroidi qu'avec l'ancien capot d'environ 10°C en tenant compte du temps plus chaud ce jour là.
 Le cylindre 1 bénéficie de l'absence de fuites en passant de 213°C (nouveau capot avec fuites) à 198°C (sans fuites), mais reste le plus chaud de tous pendant notre deuxième vol d'essai. C'est une nouveauté.

Comparaison avec mes archives (ancien capot).
 Mes anciennes mesures sont constantes à indiquer que les cylindres 2 et 4 (à gauche) étaient les plus chauds, surtout le 4. Le 3, par contre, était toujours le plus froid (avant droit).
 La répartition typique en montée était 175/200/160/205.
 Avec le nouveau capot, c'est plutôt 200/175/170/180 (valeurs moyennées).
 On constate que le contraste gauche/droite a disparu, ce que j'attribue à l'entrée d'air unique et au "bafflage" des cylindres 2 et 4.
 En croisière, volet de capot fermé, la répartition avait plutôt un profil du type 185/195/170/205, où l'on constatait la même asymétrie gauche/droite, mais moins marquée, la pression fournie par la vitesse de croisière permettant de copieusement alimenter les fuites en gardant une pression suffisante dans la chambre.
 Le vol d'essai récent nous donne un profil du type 200/175/170/180, avec une belle homogénéité des trois derniers cylindres, mais toujours cette singularité chaude du numéro 1, qui pour l'instant est une énigme. Nous allons travailler là-dessus, notamment en installant des baffles coté droit (ce qui n'est pas encore fait) et en inspectant minutieusement le circuit d'air autour de ce cylindre.

Efficacité du volet de capot.
 Trop faible à notre goût, en croisière il n'influence les températures cylindres que de 10°C, mais néanmoins de façon homogène. Je voudrais pouvoir chauffer plus en croisière, ce que je compte faire en descendant le plafond au-dessus du volet (avec une cloison horizontale), mais aussi refroidir plus par temps chaud, et là il va falloir augmenter la course, ce qui sera fait.

 Ci dessous, au propre, le rapport d'essai après corrections de la calibration.
 T°c est la température carburateur et IAS ASX indique l'IAS mesurée par un instrument dédié (l'ASX de mgl) de l'air de sortie refroidissement moteur.
 T° refr eng indique la température de cet air au niveau du volet de sortie.
 T° refr oil indique la température de l'air ayant circulé dans le radiateur d'huile.
 T° amb gx et dx sont les températures ambiantes en hauteur devant la cloison pare-feu (au niveau alternateur/démarreur/magnétos) à gauche (gx) et à droite (dx).
VCO = volet de capot Ouvert, VCF = Fermé.
 Dans la formule donnant la puissance moteur, T = T°c en °C.

Autres températures.
 Elles sont toutes dans les limites que je m'étais fixées, avec un peu de marge. Les températures de sortie refroidissement sont inférieures à 90°C (ma limite pour la tenue du stratifié capot). Les températures d'ambiance des accessoires sont raisonnables, mais j'aimerais les contenir en dessous de 60°, idéalement 45/50°. Je compte procéder en faisant en sorte que l'air de refroidissement ne se mélange plus aussi facilement avec le volume d'air devant la cloison pare-feu. L'idée n'est pas de compartimenter de façon étanche, mais plutôt de tendre des barrières dans un textile ininflammable entre les deux volumes pour éviter les grands mouvements d'air tourbillonnants et stabiliser la circulation. Ainsi, les apports d'air frais organisés depuis le plenum vers le haut de la cloison pare-feu pourront mieux contrôler la température dans la zone des accessoires moteur.
 Enfin, concernant la température d'huile, tout baigne malgré le rétrécissement de la section de sortie (que j'aurais pu réduire plus !) , elle n'a pas dépassé les 85°C !

Un commentaire sur l'absence de record cette fois-ci.
 Mon fils me faisait remarquer que quelle que soit la position du volet de capot à 2000 ft, mon relevé indiquait la même vitesse indiquée et que je m'embêtais bien pour rien. Malgré ce manque de respect pour son vieux père et ses lubies, j'ai tenté de lui expliquer les chose suivantes :
 D'abord je ne m'attends pas à des améliorations de plusieurs kt en une fois. Ensuite, je suis déjà bien content d'avoir validé le précédent record à 130 kt, car on sent que le kt de vitesse correspond en gros à la précision de la mesure, donc plus on a de tests qui confirment la valeur, plus le résultat est fiable.

 Mais il y a un processus plus subtil encore. Si on admet que j'ai diminué la trainée de l'avion, ce dernier va vouloir voler plus vite, mais si il vole plus vite, le régime moteur dépasse les 2750 tpm avec la même pression d'admission. Je suis donc obligé de réduire un peu les gaz, ce qui fait que mon gain de vitesse est très limité. En réalité, quand on a le régime maxi au moteur, si on diminue la trainée, on gagne un peu en vitesse et un peu en conso, mais pas tout en vitesse. Je ne l'ai pas fait avant, mais je vais m’intéresser à la relation entre le régime moteur et la vitesse à PA constante, j'arriverai peut être à vous donner quelques chiffres avec un petit vol d'essai dédié.
 On pourrait augmenter le pas, mais adieu la montagne, donc non. Une hélice à pas variable ? Bien sûr ça marcherait, mais au prix d'une complexité supplémentaire et de masse en plus. Je préfère attendre l'hélice de nos amis d'E-props avec son fameux effet ESR (ou constant speed) dans lequel je place quelques espoirs. Ils sont très en retard par rapport à la prévision initiale, mais ça avance d'après de récentes nouvelles. En tout cas, ça va nous laisser le temps d'engranger des mesures de perfos dans la configuration actuelle pour pouvoir comparer ce qui est comparable quand nous serons équipés de l'Ascalon.

 Si la diminution de trainée est effective, cela devrait plus se voir en altitude à partir de 8000 ft, car avec le réglage de pas d'hélice que nous avons actuellement, c'est grosso modo l'altitude à laquelle on obtient un régime moteur de 2750 tpm avec la manette de gaz en butée. Si on monte plus haut, on n'atteint plus le régime maxi en palier et donc je ne serai pas obligé de réduire comme en basses couches. Alors ce n'est pas une altitude de record de vitesse, qui se situe plutôt au niveau de la mer, mais nous devrions être en mesure de repérer une amélioration de la vitesse de croisière.

 Désolé pour le changement de taille et de police de cet article indépendant de ma volonté, Blogger merde sec quand on importe du texte édité avec un autre programme.