UNE GAGEURE!

En cliquant sur l'image vous obtiendrez un plan plus lisible.
"Tout simple" ... L'Ornithoptère Lippisch, un des modèles réduits qu'expérimenta l'aérodynamicien dans les années 30. On note le style assez Nazi du logo du NSFK qui organisait le concours, je ne sais pas si Alexander Lippisch était complice ou non du régime, en tous cas il ne devait pas être trop mal vu ... Bon, il émigra aux États Unis après la guerre! Quelques 60 grammes de balsa et de papier japon, du tissus de soie, un peu de caoutchouc, et cela volait environ une minute, à peu près la même chose que les petits oiseaux Freebird de Nathan Chronister actuellement. Vers les 50 les frères Landes faisaient voler "La Mouette", également capable de la minute. Le mouvement de base était cônique. A peu près le même temps de vol.
Regardez le vol d'un peu plus d'une minute du Freebird. Si construire un Freebird vous intéresse, l'adresse qui est cachée sous la petite photo de la colonne de droite vous donnera ou vendra tout ce dont vous avez besoin, plan gratuit et, ou, kit du Freebird ... et le caoutchouc de bonne qualité.


Plus près de nous, en 1994, Jon Howes a réalisé un "Indoor" d'aile articulée déphasée, capable de 5 minutes. Il commente l'évènement dans la langue de Shakespeare et je traduis.

"c'était la toute première sortie du modèle et seulement son troisième vol, ...... "
"Vous avez ici le vidéo de mon modèle de1994 à aile articulée lors de sa première sortie. Il était encore mal réglé avec une fréquence de battement excessive, ensuite la fréquence fut abaissée autour de 0,5 Hz et la durée de vol attint alors 4-5 minutes régulièrement.
Cet évènement eut lieu dans l'Atrium des locaux de la "UK Civil Aviation Authority" à Gatwick ou je travaillais (Chef du Département des Charges et de la Dynamique dans les Structures) jusqu'à ce que nous démarrions aeroDAC il y a deux ans (plus maintenant). Le concours était celui des modèles indoor qui s'y célèbre annuellement."


Le dessin de Jon Howes est dificile d'interprétation, cependant lorsqu'on parvient à déméler l'écheveau tout devient clair: on y découvre le double dispositif de synchronisation (les lames de tonneau ou les arcs, comme vous voulez) et le double vilebrequin qui donne le déphasage entre ailes centrales et extérieures. Notez que l'articulation ou plutôt la liaison du système de synchronisation est virtuelle: ce sont des fils de soie qui la constituent. J'ai eu un tourne disque dont le bras était suspendu de manière analogue: pas de soie mais de fines lames d'acier. Cliquez sur l'image pour l'avoir plus grande!



Le succès de Jon Howes fut total, on entend l'assistance enthousiaste. C'est en battant des ailes plus lentement que s'obtint le meilleur résultat: 4-5 mn de vol régulièrement. Avec de la bonne gomme, bien entendu!

Partant du succès du modèle de 1994 Jon Howes a développé le projet d'ornithoptère à moteur musculaire qui figure ci-desssous.


















Et alors, la gageure?
Eh bien! Connaissez-vous le vol libre … de modèles réduits? La classe reine est le «Nordique» ou F1A, planeur sans télécommande de 400 grammes. Une autre catégorie a un moteur à combustion interne de 2,5 cm/3. Mais ce qui nous intéresse aujourd'hui est le Wakefield ou F1B. Les modèles pèsent 230 grammes avec leur moteur caoutchouc de 30 grammes. La surface maxi de l'aile est de 17 dm/2 et la surface totale avec le stabilisateur de 19 dm/2. Il est bien rare qu'on utilise un stabilisateur aussi petit, de 2dm/2, mais si de 2,5, et c'est pour cela que les poutres arrière sont si longues. Il s'agit d'augmenter le volume de stabilo et d'obtenir une marge de stabilité confortable: il n'y a pas de commandes. Le reste est libre si l'on peut dire car les contraintes technique restent.

Vous avez ici un modèle assez long et d'envergure relativement importante 1,50 m environ orienté vers des conditions peu turbulentes. D'autres modèles arrivent à mesurer 1,80 m. Le profil d'aile est caractéristique des modèles modernes mais les profils longtemps utilisés ont été créés il y a quelque temps déjà par le modéliste et aérodynamicien Gyorgy Benedek de Hongrie.Il créa la surprise en 1958, année où il revolutionna le petit monde du Wakefield en présentant un modèle suivant la formule qui lui survit aujourd'hui. Vous verrez sur certains plans référence au BE6156sn ou à d'autres plus minces pour les extrémités. Ce ne sont pas des Benedek-s mais une série de profils créée par Brian Eggleston, modéliste et aérodynamicien canadien. Le plus souvent, maintenant les ailes sont trapézoïdales à double ou triple trapèze, mais il n'y a pas si longtemps les ailes rectangulaires dominaient.

Avec ces caractéristiques les «bons» montent à 50 mètres d'altitude en 25-30 secondes: les modèles de temps très calme ont un temps moteur plus long et arrivent à voler 5 minutes pratiquement sans ascendance. Ce peut être le cas au fly-off qui a lieu en fin d'après midi. Le clan des compétiteurs est assez fermé avec ses produits de haute technicité. Les rencontres sont régulières et culminent chaque année dans un Championnat du Monde. La construction, les profils, les pales d'hélice et les mécanismes ne cessent d'évoluer. Les nervures reçoivent un fin renfort de fibre de carbone de 1,5 X 0,1 mm et le coffrage de bord d'attaque peut être de carbone ou de kevlar. Il y a des minuteries électroniques multi-fonction qui programment le retard au démarrage moteur, une savante variation de l'incidence du stabilo et du volet de la gouverne de direction, et pour ne pas perdre le modèle, elles provoquent sa chute parachutale avec le stabilisateur à 45º négatifs.

Cet autre modèle de l'Est européen est plus classique dans ses proportions. Une bonne raison à cela, il date de 89. Le coffrage est de balsa comme le BA lui-même. Les longerons sont de bois nettement plus dur.


Le plan du Canadien Mathews montre son choix de profils en évolution du panneau central jusqu'aux bords marginaux pour pouvoir supporter les petits Re des extrémités- La construction paraît très moderne mais la lecture de la légende est difficile.

Mon idée donc est de construire des Wakefields F1B à ailes battantes!
Pourquoi cela? Est-ce que je recule devant le projet d'ornithoptère à moteur musculaire? Oui, parce que je n'ai pas les, disons 100.000 € qui seraient nécessaires pour que le projet devienne réalité. Avec un petit moteur la machine pourrait se passer de fibres coûteuses et utiliser les alliages d'aluminium. Elle serait moins chère, mais je n'ai même pas suffisamment pour ce projet modifié.
Et alors! Je n'ai d'autre solution que d'expérimenter en petit. Et la classe F1B donne un cadre et des références de performances difficiles à obtenir, en bref il s'agit là «d'une gageure».
Le moteur caoutchouc est un accumulateur simple, pas si économique que ça lorsqu'on recherche la qualité, d'usage plus technique qu'il n'y paraît, mais à la portée de la majorité. Son avantage sur les accumulateurs électriques et leurs moteurs est qu'il se passe de toute démultiplication. On veut un déroulement plus lent? On usera un moteur du même poids mais plus long. De plus la relation poids/énergie accumulée est très bonne et le rendement de restitution loin d'être ridicule: avec une bonne lubrification, quelque chose comme 80%. La restitution baisse si on tarde à l'utiliser. Ceci fait que les "pilotes" reviennent quelquefois à leur poste l'hélice tournant. Ils n'ont pas rencontré la thermique et vont changer de moteur, laissant reposer celui du vol annulé ou plutôt retardé.
Je me demande quelles sont les raisons qui ont fait écarter le caoutchouc pour les HPA motorisés comme le Monark, il y en a certainement de bonnes et de moins bonnes, la recharge musculaire d'une batterie revient à peu près au même que la tension d'un écheveau de caoutchouc. Mais les constructeurs pouvaient-ils employer un moyen si désuet?

Nishizawa vainqueur en 2009 arriva au fly-off à égalité avec plusieurs autres concurrents. Il fallut un second fly-off, sans limite de 5 minutes pour séparer les meilleurs. Le Japonais le gagna avec un vol de 328 secondes à 2 secondes de son plus proche concurrent.









Le remontage d'un moteur de Wakefield se fait par torsion. Nous avons aussi la possibilité d'utiliser le système employé par Erich von Holst pour son «Schwan»: tension sans torsion et réception sur une bobine (drôle de bobine! elle était plate) cônique ou mieux à étages. Cette disposition devrait permettre un meilleur usage du moteur, moins de risques de rupture surprise et une restitution très régulière, la difficulté principale venant du centre de masses qui change avec le mouvement du moteur. L'autre inconvénient est la section frontale du fuselage en augmentation au regard des très minces Wakefields. « S'il y a des problèmes c'est qu'il y a des solutions » Ça ressemble à une pensée de Groucho Marx!
L'écheveau utilisé en torsion est bien adapté à l'hélice. De même que Lippish devrons-nous avoir deux écheveau? C'est difficile à remonter, un moteur après l'autre par exemple. Il y a d'autres solutions: le moteurs peuvent être remontés hors fuselage, cela se fait en Coupe d'Hiver 10 g plus qu'en Wakefield. Mais vous le verrez aussi en F1B car cela autorise un allègement du fuselage.

Cette concurrente remonte son écheveau hors fuselage. En cas de rupture seule la gomme est endommagée. Le tube de remontage est ôté lors de la pose du moteur remonté.


Le Schwan de Erich von Holst avait la caractéristique de transformer le mouvement rectiligne de l'écheveau en mouvement rotatif sur une petite bobine transversale au fuselage. Il nous faudra trouver le moyen de réduire la section de fuselage, sans doute en plaçant la bobine verticale dans la cabane. Un jeu de poulies permet la tension dans l'espace d'un fuselage raisonnable. L'écheveau au repos doit être court. Les égalisateurs à la Jon Howes seraient placés horizontalement à hauteur de la clef d'aile.



Quoiqu'il s'agisse d'une machine de 200 grammes la conception, si elle avance bon train reste encore lacunaire. Les ailes, leur profil, leur souplesse, leur revêtement, les matériaux qui doivent supporter de constantes déformations ... Beaucoup reste à résoudre concrètement et le plus simplement possible. Je vous tiens au courant de mes dessins et de mes essais. Bien que ce sous-projet ne soit guère ambitieux il anime l'esprit et apporte de l'expérience. Rien n'empêche qu'avec à peine plus de "caout" le modèle soit télécommandé, rien n'interdit de penser ensuite à une maquette volante de grande envergure représentant l'Orni!
Et puis cette expérience d'ornithoptère à moteur caoutchouc visant à préciser les conditions du vol battu économique ne risque guère d'être reprise par le DARPA et les militaires!