Novembre 2017- Dossier extensions de voilure (4) et capots moteur.

9 novembre.
Vidéo.
 Peu d'activité bricolage en ce moment, on en a plutôt profité pour voler en montage pendant le mois d'octobre, la belle saison se prolongeant tard cette année. Maintenant on commence à bien rentrer dans l'hiver, on va donc sérieusement penser à notre nouveau capot moteur.

 En attendant, voici ma dernière vidéo réalisée à partir d'images de la fin octobre sur le terrain de Faucon, longtemps fermé et qui est à nouveau ouvert sous le status d'altisurface. J'ai des retours contrastés d'amateurs enthousiastes, mais aussi d'instructeurs mécontents (le mien!) pour lesquels je donne le mauvais exemple. C'est vrai que mes approches sont peu académiques au sens strict, mais je ne me place pas en infraction. Le sens du tour de piste à Faucon est "au choix du pilote" et la reconnaissance basse fait partie de l'intégration. Après pour le reste, il y a évidemment un monde entre l'apprentissage qui donne un cadre avec reco haute, reco basse, droit à l'erreur, conditions d'atterrissage, de décollage, longue finale, etc... et l'utilisation pour un pilote entrainé et qui connait le terrain et ses pièges. Dans ce cadre, l'adaptation de tout cet apprentissage peut par exemple se traduire en une reco en descente, permettant d’acquérir les informations nécessaires à l'atterrissage en faisant moins de bruit. Les recos "école" durent plusieurs minutes et font beaucoup de zinzin. Enfin, c'est pas parce qu'on regarde la formule 1 à la télé qu'on va partir en voiture de chez soit sur les chapeaux de roues. L'activité repose quand même sur la responsabilité personnelle et la conscience de ses capacités et de celles de la machine, ce que je démontre dans la première partie de la vidéo, puisque justement je renonce à atterrir à cause de conditions météos mauvaise. Pour le coup, là c'est un bon exemple. Bref, images spectaculaires ne rime pas forcément avec prise de risques.

15 novembre.
 Dernier volet d'un dossier commencé il y a déjà bien longtemps (septembre 2014 !), très prometteur à l'époque mais que certains diront qu'il accouche d'une souris. C'est pas faux concernant le SPEEDJOJO, mais je me suis bien amusé les neurones et puis ça pourra servir de base aux constructeurs courageux, il y en a, j'en ai rencontré!
 Mais lisez donc...

DOSSIER TECHNIQUE

Mettre ou ne pas mettre des saumons d'aile au Jojo (Partie 4)?

Résumé des épisodes précédents.

  Il s'est passé un certain temps avant que je ne reprenne ce dossier, période pendant laquelle je devais recevoir de l'aide pour du calcul structural. Je ne blâme personne, le temps manque à tout le monde et il y a souvent un monde entre les bonnes intentions du départ et la réalisation, d'autant que le sujet n'est pas facile du tout.

  La première partie de ce dossier nous a convaincu du bien fondé de cette modification pour améliorer les performances du Jojo en ce qui concerne, la distance de décollage, le taux de montée (ainsi que le plafond pratique) et la vitesse d'approche. De plus, ces améliorations ne se feraient pas au détriment de la vitesse maximale de croisière qui devrait rester inchangée.

   La deuxième partie nous a permis de réaliser un outil de calcul des contraintes de voilure du Jojo original (n°1) et du modifié (n°2). Les valeurs de moments fléchissants et d'efforts tranchants par station sont calculés automatiquement en fonction du Cz emplanture et du facteur de charge.

La troisième partie nous a fait étudier la réglementation en matière de certification concernant les facteurs de charge maxi dans tout le domaine de vol.

Nous avons pu établir pour le DR1050 le diagrammes de manœuvre et le diagramme en rafale, la superposition de ces deux diagrammes donnant le diagramme combiné.

Le programme que j'ai conçu (Feuille de calcul JOJO 1 et 2) permet de déplacer virtuellement le JOJO d'origine dans les différents recoins du diagramme combiné et d'extraire pour chacun de ces points l'ensemble des moments fléchissants et efforts tranchants sur toute l'envergure de l'aile.

  Mon idée était donc de partir de ces valeurs, reconnues comme acceptables (puisque l'avion a été certifié) et de voir avec mon programme de calcul si l'on pouvait augmenter l'envergure sans dépasser les valeurs de moments et d'efforts tranchants précédemment enregistrés. Pour aider cette convergence je me suis autorisé à limiter la MMD (masse maxi décollage) à une valeur plus basse que les 780 kg d'origine et même à modifier à la baisse la vitesse maxi en turbulence (vitesse de manœuvre Vp).

Cette approche a donné des résultats, notamment pour respecter le moment fléchissant maxi en emplanture (c'est généralement là que ça casse!), mais paradoxalement c'est au niveau des extrémités de voilure que cette convergence est impossible à atteindre. D'où la conclusion sage qu'une étude structurale était nécessaire pour lever le doute.

  On en revient donc au début de ce chapitre.

Comment éviter des calculs de résistance des matériaux longs et fastidieux.

  Tout d'abord, une remarque de bon sens. Il y a vraisemblablement de la marge en résistance structurale en extrémité de voilure. Si ces extrémités ne devaient reprendre que des efforts aérodynamiques et étaient optimisées pour cela, nous ne pourrions pas déplacer nos avions à la main sans qu'un morceau ne nous reste dans les mains. En effet, en bout de plume les efforts tranchants et moments fléchissants induits par le vol sont très faibles et peuvent vraisemblablement être augmentés sans risques, mais on ne sait pas trop de combien. On constate juste par expérience qu'on peut sans problèmes appliquer des efforts musculaires conséquents sur les bouts d'aile sans rupture.

  Donc, plutôt que de se lancer dans des calculs compliqués, on peut très bien imaginer un test réel de chargement d'extrémité de voilure et constater que c'est assez solide (ou non!)

 Une solution complémentaire est également possible. Nous pouvons compenser l'effort aérodynamique de portance des extensions de voilure par les efforts d'inertie d'une masse placée dans ces extensions. De cette manière, sous facteur de charge, les efforts transmis à l'aile par les extrémités ainsi lestées peuvent être presque nuls, le poids apparent étant compensé par la portance de ces seuls extrémités. Il faut, bien entendu, que cette masse complémentaire soit utile, sinon toute cette étude est inutile, on aura juste alourdi l'avion ! La seule charge utile qui puisse raisonnablement être utilisée dans le volume des extrémités de voilure est du carburant, méthode classique pour réduire les efforts de la voilure. Détaillons un peu cette option.

Du carburant dans les extensions de voilure.

  Le lecteur attentif me fera remarquer que je ne pourrai pas utiliser ce carburant additionnel si je veux conserver les marges structurales que je me suis fixées. L'astuce, c'est de récupérer ce carburant, à la fin (pour une longue navigation), quand l'avion se sera délesté d'une grande partie de son carburant placé dans le fuselage. Ainsi, le transfert du carburant d'ailes (vers un réservoir de fuselage par exemple) s'effectuera alors que la masse avion sera plus faible (comme sur l'Airbus 330/340 que je connais), ce qui permettra, tout en préservant les marges (de moment fléchissant à l'emplanture), de conserver une MMD inchangée. Pour donner un ordre de grandeur, mes premières estimations donnent un volume total de carburant dans les ailes de 18 litres, ce qui accessoirement permettra un volume total avion de 123 litres. Cette augmentation d'autonomie serait la bienvenue lors de nos journées montagne et nous dispenserait d'une escale carburant de précaution pour le vol retour comme c'est souvent le cas.

Le défi de la réalisation.

  Notons tout d'abord que ce qui pouvait sembler simple au départ (accrocher des saumons d'aile) se complique singulièrement. Les extrémités de voilure ne sont plus de simples bouts de plastique mais des réservoirs de carburant avec des contraintes de résistance chimique, d'étanchéité et l'installation d'accessoires comme un bouchon et un circuit de carburant.

  Par ailleurs, les efforts transmis par les extensions à l'aile doivent être repris convenablement ce qui imposera un désentoilage partiel des extrémités actuelles pour avoir accès à la structure interne de l'aile. Nous pouvons imaginer un système à glissières pour pouvoir facilement retirer les extensions si besoin.

  Ensuite, il reste à réaliser le circuit carburant additionnel. Dans ce cadre nous avons plusieurs options. La plus simple est de permettre le remplissage des saumon par des bouchons d'extrados. Le transfert s'effectue à la demande, par gravité, dans le réservoir arrière (sous les passagers arrières) avec des robinets accessibles des places avant. Il faut de toute manière faire passer des tuyaux dans les ailes. 

 Une autre solution plus élaborée, mais plus complexe et plus lourde, avec une pompe électrique permettrait de gérer la quantité dans les ailes et de les remplir à partir du réservoir arrière, simplifiant ainsi la procédure de pleins et supprimant les bouchons de réservoirs. Ce système permettrait également de faire circuler et de consommer plus régulièrement le carburant d'aile et éviter ainsi qu'il ne soit trop vieux si son utilisation n'est pas nécessaire opérationnellement. Il existe enfin quelques astuces pour ne pas avoir besoin de jaugeurs.

Exemple de circuit carburant.

  Sur ce schéma de principe, voici un exemple de ce qui est faisable en utilisant une petite pompe à engrenages réversible fonctionnant en 12V, que les modélistes utilisent pour remplir leurs petits réservoirs. Le temps de remplissage n'est pas a priori un problème, ça peut à la limite prendre 20 mn à 1 l/mn.

  Donc pour remplir les extrémités, on place l'interrupteur sur refuel (j'ai tout annoté en anglais, c'est plus court, désolé pour les défenseurs de notre belle langue) et puis on l'oublie ! Je dis cela justement parce que si on l'oublie, c'est pas grave. Quand les réservoirs d'extrémités sont pleins, le trop plein revient tout seul dans le réservoir arrière par la ligne « A », on peut de cette manière faire en sorte que le carburant de bout d'aile soit renouvelé en laissant la pompe en marche.

  Pas besoin de jaugeurs, quand le carburant revient sans bulles par la ligne A (tuyau transparent), c'est que les réservoirs d'ailes sont pleins. Cette ligne de retour sert aussi de mise à l'air libre puisqu'elle sera à la même pression que le réservoir arrière qui lui a une mise à l'air libre.

  Pour la récupération du carburant, on place l'interrupteur sur defuel, en ayant pris soin de vérifier qu'il y a assez de place dans le réservoir arrière pour récupérer le volume correspondant aux ailes.

Les réservoirs d'aile sont vides quand la ligne « B » ne contient plus de carburant.

  Il faut donc que les lignes « A » et « B » soient à un endroit visible du pilote. Sur le schéma la pompe est dessinée en hauteur, mais en réalité il vaut mieux qu'elle soit située en dessous des réservoirs de bouts d'ailes. En cas de panne de la pompe ou de panne électrique totale, on pourra prévoir un by-pass de la pompe sous la forme d'un tuyau en dérivation munis d'un robinet d'ouverture accessible au pilote afin d'assurer un retour carburant par gravité. Notons également que la ligne de remplissage permet l'équilibrage des deux réservoirs d'ailes une fois la pompe arrêtée, à condition de ne pas trop voler en crabe !

  Tout ceci fonctionnera bien à condition que la pompe soit étanche quand arrêtée, d'où un modèle à engrenages. Il faudra néanmoins vérifier cette parfaite étanchéité sous peine d'écoulement carburant dans le hangar lors d'une longue période d'immobilisation. En effet, une fuite à la pompe, même ridicule, fera au fil des jours déborder le réservoir arrière. Les solutions existent pour palier cet inconvénient, un robinet de fermeture par exemple, ou encore mieux, une électrovanne s'ouvrant quand la pompe est alimentée.

  Enfin, pour le plein à la pompe à essence, si les réservoirs d'ailes sont vides, placer l'interrupteur sur refuel avec la batterie en marche, si vos règles le permettent. Je n'y vois aucun inconvénient si l'avion est à la terre et que la charge batterie est suffisante, sinon procéder en deux fois. Ça ne devrait normalement pas arriver puisque ces réservoirs de bout d'aile devraient être normalement toujours pleins, ils contiennent vos réserves et à ce titre leur volume est donc rarement consommé.

Bon alors maintenant on fait quoi ?

  D'après l'oncle Jean Claude (référence familiale), c'est beaucoup de boulot pour pas énorme de résultats et je ne suis pas loin de penser comme lui. Je pense qu'il faut envisager cette modification quand on construit ou que l'on refait son avion, si cette étude peut au moins servir à d'autres dans ce cas, j'en serais ravis. Qu'ils se fassent connaître !

  Pour ma part, et pour y avoir bien réfléchi depuis (pfff la flemme!), je vais me limiter à de simples saumons en plastique de taille bien plus réduite, de l'ordre de 15 cm de chaque coté, ce qui augmentera quand même l'envergure de 30 cm et donc un peu l'allongement qui passera de 5,6 à 6,0. 
 Pas de raccord structural, une simple rangée de vis affleurantes pour reprendre les maigres efforts.

 Ça devrait quand même nous donner un petit quelque chose en plus, toujours cette politique des petits pas sur un avion qui à l'origine est déjà bien pensé et pour lequel il est dur de faire mieux.

  Sacré Delemontez !

Merci d'avoir suivi cette étude.

FP

25 novembre.
Capots moteur.
 Séance de brainstorming hier après-midi devant le Jojo. On a passé un peu de temps avec le père pour définir plus finement l'objectif et les moyens à mettre en œuvre pour concevoir les nouveaux capots moteur, outillage spécifique, matériaux nécessaires et plan d'action. C'était aussi une façon de se remotiver au moment où la saison se termine.
 Au global, la solution retenue est de concevoir un moule mâle en deux parties, une partie supérieure et une inférieure, rien de révolutionnaire donc. La particularité par rapport aux choix d'autres équipes, c'est que les moules seront fabriqués non pas sur l'avion, mais à coté, d'où la nécessité de créer quelques outils de mesure spécifiques comme un pied à coulisse géant pour reporter les mesures. L'usage d'un laser de chantier est également en réflexion.
 Pourquoi ce choix?
 Coller des blocs autour du moteur rend malaisé le contrôle des espaces entre le capot et le moteur (et de ses accessoires) et donne souvent un résultat de piètre qualité pour les états de surface et le rendu des formes, surtout aux endroits où l'épaisseur de mousse est très faible. Enfin, il faut penser à la stratification. Une bonne préparation qui peut sembler couteuse en temps et en énergie permet de simplifier considérablement cette phase et la suivante qui consiste à récupérer les défauts par un ponçage rébarbatif pas toujours couronné de succès. Le fait d'avoir deux demi-moules permet de faire la stratification des deux parties séparément ce qui fournira un meilleur confort pour la partie inférieure (que l'on pourra retourner) ainsi que des raccords qui n'existent plus entre les différentes couches de tissu. Ils sont incontournables si on réalise le capot d'une seule pièce.
 
 Donc l'idée, c'est de réaliser à partir d'un couple reproduit de la cloison pare-feu, une ossature avec des couples tenus par des lisses. Les plaques de mousses seront donc empilées vers l'avant à partir de la cloison pare-feu avec des couples en bois positionnés à des endroits clés.
 Ils restes des détails à affiner mais voila le projet.