tag:blogger.com,1999:blog-20075420432316511852024-03-14T10:51:05.001+01:00L' OrnithoptèreCe blog fait le point sur les idées qui tournent autour de l'Ornithoptère, puis je présenterai les miennes propres : un projet de biplan ultra-léger avec une surface réduite d'aile battante .Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.comBlogger20125tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-26598268873171667052011-10-02T17:35:00.009+02:002011-10-02T20:05:43.774+02:00HENRI MIGNETL'HM 8, qui précéda le Pou.<br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgyS4YlDKsNduggmIAnWKsMA6iSivAQDjVigKBXx6AV11fO-9yQKXZfklOkKV-XWO5h2tlLpiMZGyzY2hHhupc_ICKuOYPIAoY0xdNs_Ejj8ycMP4kGLaOYNvwCcDwnPUuNUy75hjLP1Ec/s1600/hm8+2.jpg"><img style="cursor:pointer; cursor:hand;width: 400px; height: 240px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgyS4YlDKsNduggmIAnWKsMA6iSivAQDjVigKBXx6AV11fO-9yQKXZfklOkKV-XWO5h2tlLpiMZGyzY2hHhupc_ICKuOYPIAoY0xdNs_Ejj8ycMP4kGLaOYNvwCcDwnPUuNUy75hjLP1Ec/s400/hm8+2.jpg" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5658956279453044178" /></a><br />La soufflerie de l'amateur nécessitait ses balances, comme toutes les autres.<br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjVv7bWAx5rE-rOjvTzaUjUWHV5bU3_LpFIE-LTPHQDT4a_pH7lnxw8Z13IrM29tTtY1RUU2axDpa6qm2W103XgHE_9t4ntzZfJUnNmSmVF2L7FxM7XJbaaF2AzINmzAJWMkeXhbrniA8Q/s1600/001+%25282%2529.jpg"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 320px; height: 221px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjVv7bWAx5rE-rOjvTzaUjUWHV5bU3_LpFIE-LTPHQDT4a_pH7lnxw8Z13IrM29tTtY1RUU2axDpa6qm2W103XgHE_9t4ntzZfJUnNmSmVF2L7FxM7XJbaaF2AzINmzAJWMkeXhbrniA8Q/s320/001+%25282%2529.jpg" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5658951839653823474" /></a><br />SAINT PATRON ET PÈRE DES POUX<br />Bien que la matière ne manque pas, il ne s'agit pas de faire ici la biographie de Henri Mignet, père du Pou du Ciel et Saint Patron d'une tendance originale de l'aviation d'amateurs, mais d'examiner quelques unes de ses idées qui ont laissé une trace plus profonde qu'il ne semble. <br />C'est une figure qui séduit, actif, obstiné, original bien qu'il se définisse comme un Français moyen, populaire et même populiste, il est un aventurier des temps modernes.<br />Après avoir publié dans l'hebdomadaire « Les Ailes » puis avoir écrit à la main sur les plaques ou sur des calques son premier « Bouquin », « Comment j'ai construit mon avionnette » où il décrit par le menu un bois et toile, le HM 8 qu'il a expérimenté, Mignet déclare la guerre à l'Avion et s'engage en 1933 dans la bataille du « Pou du Ciel ». <br />Il lance aussi la campagne pour le Réseau de Amateurs de l'Air qui préfigure le Rassemblement du Sport de l'Air qui existe toujours et où cohabitent des constructeurs amateurs de diverses tendances dont des Poucellistes. Il écrit en 1934 le manifeste pour l'Avion de 100 Kilos. <br />Autant dire que Mignet a inventé l'ULM !<br />COMMENT MIGNET EN VIENT À L'IDÉE DU POU DU CIEL ?<br />A la fin des années 20 Mignet a tout lieu d'être content même fier de son HM 8 qui aura été précédée de 7 autres expérimentaux moins heureux (sauf l'HM 5 qui plût tant qu'il obtint un joli prix pour son petit planeur pliable !). Cette avionnette a des centaines de constructeurs. Beaucoup terminent leur machine et volent dans une semi-clandestinité ou payant de lourdes amendes. La législation est restrictive et la certification est difficile à obtenir. On est encore loin de la certification restreinte d'aujourd'hui. <br />Le moteur Chaise, bien connu des motards collectionneurs est le propulseur recommandé, mais il est bigrement lourd avec sa boite 3 vitesses et son embrayage : 71 kg avec la transmission le réservoir et l'hélice.<br />Mignet cependant recommande de garder ces organes superflus. Il changera de point de vue pour le Pou. Il leur voit une utilité dans les manœuvres au sol et pour soulager la chaine. L'hélice est en effet démultipliée, autre conception qui fera long feu jusqu'à « prendre » et se confirmer presque récemment. <br />Mais le problème n'est pas là. Ce qui gène Mignet dans l'Avion ce sont les ailerons. <br />En 1929 il expérimente une aile pivotante sans ailerons. Cette HM 9 est essayée à Orly sans autorisation de voler et malheureusement Mignet se plante. Son hébergement par l'Aéro Club de France est mis en danger. La solution ne doit pas être très satisfaisante et Mignet cherche encore.<br />Il construit sa soufflerie où pétarade le moteur Anzani de ses premiers avions. Et c'est là qu'il découvre l'intérêt des ailes à fente. Il leur attribue à tort ou à raison des qualités de stabilité et se lance dans la construction du Pou nº1. On est encore assez loin du petit biplan en tandem court. Le fuselage est presqu'aussi long que celui de l'HM 8 et le plan arrière n'est pas encore très développé. <br />Mignet construit vite ses machines : 1 mois passe et il part en sidecar, accompagné de son épouse, passer l'été 1931 en camping pour expérimenter. Il rencontre de grosses difficultés de centrage et finalement casse l'appareil HM 11 qui est suivi de l'HM 12 , guère plus satisfaisant mais plus nettement triplan. L'HM 13 se rapproche du Pou définitif quand aux voilures mais il est conçu comme une conduite intérieure selon les termes de Mignet. Il l'a ainsi créé mais ne lui va pas : « Pas assez sport » écrit-il ! De plus la carlingue est mal centrée sur ses roues. Difficile de modifier cela. Mignet récupère ce qu'il peut et passe au HM 14. Le 10 Août 1933 il plante le premier clou du nouvel appareil. Le 10 Septembre il décolle pour la première fois à proximité de son lieu habituel de camping, le Bois de Bouleaux, dans l'Aisne. Il faudra encore bien du travail pour que le Pou puisse être considéré comme terminé. Mignet recoupe l'aile arrière, puis retouche les queues de nervures des deux ailes, découvre les particularités de pilotage de sa création et le 21 Octobre obtient finalement inclinaison et virage. Les vrais essais peuvent commencer et il faut faire vite car vient le froid et l'humidité.<br />Ces essais vont bon train et le 16 Novembre Mignet et son Pou du Ciel survolent Soissons où Pierre Collin et d'autres amis peuvent le voir avant qu'il ne retourne au Bois de Bouleaux à la nuit tombante. Enfin le 21 Novembre volant de conserve avec Pierre Collin et son Potez 43, il atterrit sur le terrain de l'Aisne Agricole (Soissons), entreprise de Collin. Les essais continueront jusqu'au 3 Décembre quand le Pou et son constructeur pressés par le froid et la pluie prendront le chemin de Paris.<br />Mignet peut écrire son second « Bouquin », le Sport de l'Air, composé en typo cette fois : le temps presse et cela vaut le coup de mettre les moyens. <br />Le Pou subira encore quelques petites modifications. Son double dièdre sera acquis, une aile avant de 4 m sera essayée avec succès. Le Pou peut voler ainsi. Mais il est chargé excessivement et il ne peut qu'à peine monter. Le dimensions recommandées se stabilisent donc à l'envergure avant de 6 m.<br />MOTORISATION<br />Le HM 11 est arrivé au Bois de Bouleaux doté d'un moteur de triporteur. Le Harrissard 500 est un deux temps deux cylindres de 15 ch à 4.000 tours. Selon son habitude Mignet le dote d'une démultiplication par chaine. <br />Ainsi l'hélice peut travailler dans de bonnes conditions. Mais ce moteur est capricieux, s'arrête en vol, serre. Bref s'il s'est converti au deux temps le père des Poux n'est pas encore au bout de ses peines. Il rencontre au Salon de la Motocyclette Messieurs Aubier et Dunne qu'il convainc de l'existence d'un marché potentiel de l'Aviation Ultra Légère. Et à vrai dire il conquiert deux enthousiastes. Ils construisent déjà un 500 bicylindre destiné aux motos, sidecars et cyclecars. Il reçoit l'habituelle démultiplication par chaîne sur un moyeu de Harley. Ainsi il équipe le HM 12. Les ingénieurs d'Aubier-Dunne se rendent souvent sur le terrain car l'aviation se montre un banc d'essais très exigeant. Dans le même temps ils mettent au point un bloc moteur doté d'un réducteur à engrenage qui fait sa première apparition sur le HM 13. Ce sera le moteur des Poux, léger et sûr, avec une puissance stable de 20 ch (on dit aujourd'hui 17 ch, les normes ont du changer). La firme a récemment accroché à son palmarès le record de l'heure en 100 cm3. Puis ce « vélo-moteur » de 10 ch a gagné le Bol d'Or dans sa catégorie tournant 24 heures à la moyenne de 52 km/h. « Ce qui représente de jolies pointes » commente Mignet. Aubier-Dunne a donc résolu correctement quelques problèmes comme la perle à la bougie, le serrage etc. Le graissage du 500, par mélange et par pompe séparée consomme quelques 6% d'huile. Bien peu pour l'époque.<br />L'étonnant de cette affaire est qu'il faudra attendre des dizaines et des dizaines d'années pour que Rotax (et d'autres) retrouvent le secret de la formule.<br />Aubier-Dunne avait un atout dans sa manche : le cylindre alu fondu autour des chemises. DKW puis MZ utilisèrent la même technique dans l'immédiat après guerre et beaucoup d'autres jusqu'aujourd'hui. L'invention ayant passé au domaine public elle peut maintenant être largement utilisée mais elle a été dépassée par les cylindres chromés dur et d'autres techniques encore plus efficaces et peut-être moins coûteuses. Le piston à déflecteur du balayage ancien a fait place au piston plat du balayage Schnürle et de ses dérivés. La consommation des deux temps a sérieusement baissé et ils peuvent atteindre en toute sécurité de hautes puissances spécifiques. Le bruit peut être amorti aussi bien que celui d'un 4 temps, voire mieux. Il ne faudrait qu'un rien d'effort technique pour résoudre correctement les défauts actuels des 2 temps (consommation et pollution principalement) et les remettre à égalité avec leurs collègues 4 temps. Le poids étant l'ennemi, l'aviation légère est intéressée ! Certes de tels moteurs avancés auraient un coût nettement plus élevé que les plus simples de nos moteurs actuels. De là à dépasser celui des 4 temps, je préssent que non.<br />Certes il y a d'autres chemins que les moteurs à combustion. Mais tout ne peut pas être électrique soit grâce au lithium soit par la filière solaire. L'avion moins que l'automobile car la masse du générateur ou accumulateur est de première importance. Et quelque soit l'évolution de ces choses à moyen terme, nous allons voir quelques années encore, des avions légers à moteurs thermiques.<br />LA FORMULE : L'AILE VIVANTE<br />Les Mignet ont ceci de particulier qu'ils suivent un patron, une formule aérodynamique qui leur est propre. Peut-on la résumer en quelques termes bien choisis : Biplan-Tandem court-Sans Empennage.<br />Ah mais non ! Car ainsi se gomme le point le plus important : l'Aile Vivante. La profondeur est en effet sur l'aile avant et l'intéresse dans sa totalité. Le pilote est en contact direct avec la sustentation, les turbulences, la rafale. Ici l'on touche à un dada de Mignet, le vol à voile cinétique ou dynamique. Ses observations des buses de Saintonge lui font penser qu'il y a beaucoup à apprendre de la manière de pratiquer le vol à voile des animaux. Définir ce vol en deux mots n'est pas facile. Voler en orbes, rencontrer la rafale et grimper sur l'énergie cinétique puis accélérer vent dans le dos avant d'enter dans l'air calme. Deuxième coup de raquette dit Mignet, le premier étant celui de la rencontre avec la rafale. Qui pratique cela ? Sûrement pas les actuels classe libre de 30 m, ni les planeurs de performance de la Rhur des années trente. Le Pou de dimensions réduites et par là très maniable le pourrait et Mignet s'adresse à ses lecteurs comme à des vélivoles dotés d'un moteur auxiliaire, les incitant à chercher comme lui dans ce domaine. Je n'ai pas l'impression que nous ayons beaucoup avancé, mais il faudrait connaître tous les petits secrets des pilotes du vol libre delta pour en être vraiment sûr.<br />Ceci dit l'aile vivante à ses propres conséquences. Tout d'abord il faut pouvoir la manoeuvrer et ceci requiert un profil autostable ou un flettner si le profil n'a qu'un Cm 0,25 légèrement négatif. En tous cas il est impossible de penser à des profils porteurs. Pour des raisons de stabilité la portance de l'aile arrière ne peut guère dépasser le tiers de celle de l'aile avant (l'envergure réduite de cette aile arrière m'interpelle quand à la gestion de la trainée induite). Cela non plus n'aide guère à une sustentation efficace. On voit ainsi que les Poux modernes ont des surfaces totales de 16 m2 ou plus contre 10 m2 pour des classiques comparables en charge au ch. C'est dommage pour une machine destinée à tourner avec les buses ! Je gallège, les partisans actuels pensent au voyage, à la sortie dominicale, pas tellement au vol à voile dynamique.<br /><br />STABILITÉ DES POUX<br />Le premier but de Mignet est d'éliminer le risque de décrochage. Le succès dans ce sens est total. On peut aller jusqu'au vol parachutal, de peu d'intérêt d'ailleurs comme dans le cas de la KasperWing car arriver au sol à 3 m/s … ne vaut rien à la colonne vertébrale ni au train d'atterrissage. L'autre, celui de se passer d'ailerons est également atteint. Les Poux inclinent franchement au gouvernail. Ils sont cependant gênés par le vent de travers.<br />De tous temps les Poux ont certes atterri court, mais décollé long relativement à des aéronefs de même masse et de même puissance. En revanche ils sont plutôt rapides, ne souffrent pas de leur grande surface sous cet aspect des choses.<br />Autre versant du même problème : si le vol horizontal, dans une large plage de vitesse est pratiquement sans conséquence sur l'inter-inclinaison, le maintien d'un Pou en position très cabrée demande une position de l'aile avant telle que diminue l'effet de fente et le Cz max. Deux ailes en tandem ont un fort moment piqueur qui oblige à un ordre à cabrer très franc. A l'autre extrême le piqué s'obtient en diminuant l'angle d'attaque de l'aile avant, donc en augmentant l'inter-inclinaison. Le moment piqueur augmente de ce fait pour la manoeuvre, quand malheureusement il serait bon qu'il diminue et s'annule. Néanmoins avec peu d'inter-inclinaison ou pas du tout les Poux volent en sécurité à toutes les vitesses permises. Tenez en compte que déjà avec 1º d'inter-inclinaison deux NACA 23112 décalés ne sont plus ce que l'on peut appeler en toute rigueur un ensemble auto-stable, du moins c'est ce que me dit JavaFoil, le Cm 0,25 passe très vite négatif. Mais si l'on ne peut parler d'une machine stable aux petits angles elle reste tout à fait pilotable. Or de ce point de vue les avions classiques ne sont pas très différents.<br />Tel est l'état des choses et si les profils ont évolué en bien, si l'entreplan a augmenté ainsi que le bras de levier, ce qui semble être une amélioration, les Poux sont bien définis et plaisent ainsi à leur public. Certains constructeurs ont envisagé le troisième plan stabilisateur, la flèche avec un vrillage ad hoc, les variations d'incidence du plan arrière (Mignet lui même a réalisé cette disposition) avec ou sans flettner d'aile avant coordonné, les volets d'aile arrière, etc. <br />Mais plus on en fait moins c'est un Pou !<br />LES ACCIDENTS<br />Ce n'est pas un sujet à aborder à la légère. Trop de constructeurs de l'HM 14 ont perdu la vie, souvent ils étaient de bons amis de Mignet, et des Poux modernes récemment ont piqué sans pouvoir rétablir. Les avions classiques ne sont pas exempts de ce type d'instabilité. Pour l'analyse de la stabilité des Poux je vous renvoie au Pou-Guide facile à consulter grâce à Internet. L'analyse de Louis Cosandeau me semble particulièrement lucide.<br />Dans certaines conditions un Pou qui semblait parfaitement réglé et que son pilote a voulu accélérer, mettre en piqué, passe brusquement sur le dos. Le Pou est petit et léger, son centrage est sensible au poids du pilote, les constructeurs ont pu être tentés d'améliorer les performances en longueur de décollage notamment, en reculant le CdG. Qu'à cela ne tienne il y avait un défaut et le Services Techniques de l'Aviation Civile interdirent les Poux de vol.<br />Ils imposèrent un changement de profils, l'augmentation de l'entreplan, l'augmentation du débattement de l'aile dans le sens à cabrer et une plage de centrage plus avant. Ce dernier point était le plus douloureux car il grévait les performances : centrage avant signifiant moins de portance arrière et moins d'effet de fente. Le malheureux Robineau avait augmenté le débattement à cabrer mais pas l'entreplan. Il fut l'une des premières victimes. Mais dans le fond pourquoi donner raison aux ingénieurs qui corrigeaient le Pou. Il y avait en effet un petit défaut caché dont on ne parle qu'aujourd'hui : un unique câble commandait l'aile. C'était avoir trop de confiance sur le sandow piqué au bord d'attaque et sur la constance des forces aérodynamiques. Y-avait-il une inter-inclinaison où l'aile avant restait « collée » en butée de cabré et où l'aile arrière de manière surprenante portait plus que l'aile avant ? Ou tout simplement le malheureux pilote ne trouvait-il rien de mieux à faire que de tirer désespérément le manche vers lui ? Ainsi l'on passe en vol dos s'il reste un peu de hauteur et plus d'un s'en est sorti en faisant un demi-tonneau. Le Pauvre Robineau n'eut pas le temps : piquant en approche pur raccourcir, il se planta en entrée de terrain.<br />Le profil Mignet à bec pointu facile à réaliser a finalement été mis hors de cause. Les ingénieurs étaient trop contents de pouvoir taper sur le « vieux rossignol » puis finalement quand des polaires fiables ont été tracées il a fallu reconnaître que le profil n'était pas en cause, à moins qu'il ne se soit déformé après construction. Le centrage bien sûr ! Mais j'ai l'impression que le plus gros du boulot a été dû à l'augmentation de l'entreplan, du débattement de la commande à cabrer ainsi bieb sûr que de la commande rigide de l'aile vivante, le centrage ayant tout de même un sérieuse importance. Mignet a cru à tort que sa création était très tolérante quant au centrage, peut-être tout simplement parce qu'il n'était pas un fou du badin. Effectivement les incidences porteuses voient les Poux réagir très sainement. C'est à vitesse élevée que les choses se compliquent. Il y a pourtant des Poux centrés très arrière et parfaitement pilotables.<br />Le HM 14 ou Pou Bouquin peut être construit sans modification, à condition de respecter sa vitesse à ne pas dépasser, comme tous les avions et planeurs d'ailleurs. Butée du manche à piquer ? Oui mais ce n'est pas la panacée. Il faut non seulement penser à l'air calme mais à la perturbation.<br />Cependant de meilleures performances peuvent être obtenues avec des profils à bord d'attaque arrondi et d'autres plans plus élégants existent en nombre, à commencer par l'HM 293 ULM, successeur de l'HM 290 dessiné par Mignet, qui garde un succès certain auprès des constructeurs.<br />A peine moins « Mignet » le Criquet d'Émilien Croses répond au même objectif, en biplace cette fois. Et signalons les belles créations des descendants de Mignet le HM 1000 Balerit et récemment le HM 1100 Cordouan.<br />AU FAIT ? OU VOULAIS-JE EN VENIR ?<br />Certes les Poux ne battent pas des ailes. Bien qu'il y ait des similitudes la disposition de l'aile à fente de l'Orni n'est pas celle des Poux. Cependant un collègue de l'URVAM qui se fait appeler Papillon nous fait voir son projet de Pou à ailes battantes. Ce n'est pas que son idée m'enthousiasme mais le fait est qu'un chercheur est sur cette voie.<br />D'un autre côté nous parlions de modèles réduits, or les plus petits Poux ont l'envergure d'un Petit-Gros ! Il parait que l'HM 16 n'est pas un engin pour débutant, d'ailleurs Mignet n'en a jamais publié les plans. Cependant une bonne poignée en a été construite. Avec de la puissance sûre et quelques modifs (surface de gouverne de direction) cela doit voler et vole semble-t-il. Or ce Baby Pou ne fait que 4 m. Ça se construit à la maison et se range dans le garage !<br />Par ailleurs Mignet, s'il n'a pas été plus loin qu'un modèle réduit, s'intéressait au vol battu. Je vous donne en illustration sa succulente équation du vol de la mouche ! Mignet donne d'ailleurs d'autres preuves d'intérêt pour le vol battu, au delà de ses observations des buses … en vol plané, en vol d'orbes. Je retrouverai ces petites phrases et les copierai en illustration. Elles se trouvent en particulier dans le premier « Bouquin », manuscrit.<br />C'était donc où je voulais en venir ? Non, au delà des aspects techniques je voulais rappeler une figure haute en couleurs de l'aviation d'amateurs, le profil d'un type passionné qui a dû surmonter bien de difficultés et a connu des malheurs comme l'assassinat de sa femme « par erreur » par la résistance quand lui-même travaillait au « Pou-Maquis » avec le Général Éon. Bavure? Sectarisme? Mignet n'obtint pas justice! Ce fut certainement la raison de son exil en Argentine, puis au Brésil, au Japon puis au Maroc avant de revenir en France et d'y mourir en 1965.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-21106709470603396932011-09-04T12:49:00.001+02:002011-09-04T12:49:19.202+02:00<a href="http://www3.clustrmaps.com/counter/maps.php?url=http://www.lornito.blogspot.com" id="clustrMapsLink"><img src="http://www3.clustrmaps.com/counter/index2.php?url=http://www.lornito.blogspot.com" style="border:0px;" alt="Locations of visitors to this page" title="Locations of visitors to this page" id="clustrMapsImg" onerror="this.onerror=null; this.src='http://www2.clustrmaps.com/images/clustrmaps-back-soon.jpg'; document.getElementById('clustrMapsLink').href='http://www2.clustrmaps.com';" />
<br /></a>Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-80358014567330415192011-09-03T18:34:00.001+02:002011-09-11T11:26:08.616+02:00La conception de l'OrniLa conception de l'Orni est une autre histoire. Il y a un proverbe allemand qui dit : Pourquoi faire simple quand compliqué ça marche ? Eh bien là réside mon aventure ! Et je n'en démords pas !<br /><br />PARTIEL, BIPLAN ENTRETOISÉ ET À EFFET DE FENTE<br />En résumant : <br />1/ Il y a ce choix du « partiel » qui nous invite à concevoir une aile fixe capable de supporter les efforts que lui impose l'aile battante. Une aile épaisse, une aile haubanée ? Il y a une autre solution, l'aile mince haubanée par sas sœur jumelle, à l'imitation du biplan expérimental « Colab ». <br />2/ Il y a l'effet « Nenadovitch », du nom d'un physicien Tchèque des années 30 ... du siècle dernier, ça fait un bout, qui a travaillé sur les ailes décalées et rapprochées. Kroo qui nous est contemporain reprend l'idée et donne comme espérance que la couche limite reste beaucoup plus longtemps laminaire sur le profil avant d'une paire d'ailes et que la diminution de la corde soit compensée plus ou moins largement par cette amélioration de l'écoulement.<br />3/ La disposition ne pourrait-elle pas provoquer un augmentation de l'efficacité envergure pour les mêmes raisons que dans le cas des « WingGrids LaRoche » ? Ceci du moins dans le cas d'une disposition « ouverte » au bord marginal, non avec le « bouclage » de la disposition originale du proto Colab. D'ailleurs le recouvrement et le demi-tunnel ne me convenaient guère pour implanter une paire d'ailes battantes. Mais rien n'est impossible et je me réserve le droit de changer d'opinion.<br />Pour être prometteuse la solution n'en est pas moins délicate et difficile à explorer.<br />Comme instruments nous avons au niveau amateur X-Foil, Xflr5 et JavaFoil. Seul ce dernier permet d'analyser une paire d'ailes en inter-action. Et en effet à certaines conditions se manifeste une amélioration de l'écoulement qui donne un « drag bucket » très intéressant puisqu'il permet de comparer les résultats de profil à ceux des As de la catégorie. Aux petits angles la trainée augmente mais notre paire d'ailes est mieux placée que les DAE 11- 21-31. Aux grands angles également mais j'espère que la réalité soit plus favorable que la simulation dans le sens où par prudence Martin Hepperle aurait pu surestimer la trainée du venturi. Il y a également que les meilleurs résultats sont obtenus avec une aile arrière dont on ne sort rien sur JavaFoil, alors qu'elle est excellente dans son genre sur Xflr5. Mais si nous accouplons deux fois le même profil semi-laminaire nous n'avons plus de « drag bucket ». Ceci me confirme dans le fait qu'il faut essayer les deux solutions, en modèle réduit tout d'abord pour ne pas générer des coûts excessifs.<br />Or j'étais réticent jusqu'ici à essayer un modèle réduit de l'Orni, car les petits Re risquaient de donner des résultats sans signification. <br />Puis sont apparus les BE qui non seulement conviennent aux 40.00 rugissants mais se révèlent supérieurs à ce que je connais (FX-63-100) jusqu'à 300.000 et même plus si l'on prend en considération la trainée en pied de courbe. Les FX de cette série qui conduit au célèbre FX-63-137 donnent en effet environ10 points de finesse supplémentaire dans cette zone, il faudra les tenir en compte pour affiner les performances à 500.000 Re, il faudra également analyser le DAE11 suivi d'un profil accélérateur de couche limite, il semble qu'il devienne encore plus brillant dans ces circonstances. Mais pour l'instant nous cherchons un avantage même léger aux alentours de 100-200.000, ce qui n'est pas la même chose. Ainsi je peux envisager une maquette de dimensions raisonnables et non un monstre à l'échelle ½. Et pour le Grand on pourra travailler ces BE ou les FX 62 ou 63 qui pour différents n'en sont pas moins proches et pourraient donner la solution mi-épaisse au même problème pour des Re un peu plus élevés, sans oublier les Drela.<br /><br />L'ASPECT MÉCANIQUE DE LA CHOSE<br />Bien ! Du côté « mécanique » de la chose nous avons aussi des choix à faire. Il y a la solution qui permet de construire plus léger qui voit s'écarter nettement les ailes. Il y a aussi celle qui favorise l'effet Nenadovitch sur toute l'envergure, mais qui ne parvient pas aussi bien à étayer l'aile la plus chargée. Sur l'allure finale de la machine cela se répercute par une aile basse et une aile très haute pour favoriser la triangulation ou par une aile médiane et une aile haute pour favoriser l'effet Nenadovitch. Tous les intermédiaires sont envisagés et dans la vue d'ensemble il faudrait voir également où nous allons placer l'empennage ?<br />Car bien que parente notre machine n'est pas un Pou et nécessite un plan stabilisateur horizontal (les Poux aussi, mais c'est là un sujet tabou).<br /><br />STABILITÉ D'UN BIPLAN RAPPROCHÉ<br />Le calcul des portances respectives ou la simple observation de la courbe de Cm 0,25 nous montre un fort couple piqueur aux grands angles. C'est excellent et pourrait nous faire croire que nous pouvons nous passer d'empennage. Cependant ce couple piqueur se maintient aux petits angles et ne nous permettrait pas le contrôle à vitesse élevée. Il serait imprudent d'instituer une vitesse à ne jamais dépasser et de bloquer le manche en une position limite de piqué. Qu'une perturbation intervienne et la machine entre de son plein gré dans le domaine interdit, d'où elle n'a guère de chance de sortir … quoiqu'en vol dos pour qui le sait … et ne perd pas les pédales !<br />J'insiste sur le fait qu'il s'agit d'une machine capable de sortir de la pente, comme les ailes Delta et les parapentes. Elle ne peut donc avoir un domaine de vol intouchable comme si elle volait à 4 mètres du sol au petit matin. Nous verrons plus tard pour la machine des records !<br />Cet empennage pourrait être original puisqu'il devra travailler aux grands angles négatifs lors d'un piqué et être prié de ne pas trop décrocher. Pour cela il faudra envisager de mettre le profil à l'envers, (rien de nouveau le Velair utilisait ce truc, preuve de l'intérêt du constructeur pour les vitesses « élevées ») et d'utiliser une forme en plan favorable aux grands angles. Un peu de LEV nous ferait pas de mal. Pour mémoire un LEV est un tourbillon de bord d'attaque qui permet aux formes en Delta ou en croissant d'afficher un Cz max et des angles d'attaque qui ne leur correspondent pas à première vue.<br />La place de cet empennage pourrait être dans la déflexion des ailes, comme la queue des oiseaux, puisque cette déflexion s'atténue aux faibles portances la portance négative tendra à croître à mesure de la prise de vitesse. Il faudra tenir compte de la gêne au décollage que représentera cette queue.<br /><br />COMMENT TERMINER LES AILES<br />La disposition choisie ressemble à un WingGrid sur l'aile avant. Cependant pour éviter les plaques ou dérives qui maintiennent ce dispositif dans sa version originale j'envisage une évolution de profil entre la racine des ailettes et leur partie libre. Cette parti subissant un fort vrillage sera realisée en mousse. Comme dans les slats et flaps de l'aviation commerciale ces ailettes rapprochées peuvent provoquer beaucoup de trainée et un pic de portance locale qui pourrait troubler l'écoulement transverse. Aussi les racines des ailettes doivent s'écarter rapidement et les venturis être amplement ouverts. Suivent « les plumes », parallèles entre elles au repos et jusqu'à 1G. A plus de 1 G elles commencent à s'écarter et à perdre de l'angle, en commençant par la première, la seconde dans une moindre mesure et la troisième s'il y avait lieu, presque pas. Certes la courbure générale du dispositif augmente mais il a également perdu beaucoup d'AOA. Entrant un aile dans l'ascendance ou bousculé par une rafale notre planeur perd de la portance et son assiette diminue, le dispositif articulé est ainsi une protection contre les surcharges.<br />Maintenant, je n'envisage pas de battre des ailes avec ce dispositif. Il n'est pas fixe mais bouge assez peu. L'aile arrière seule comporte une aile battante. <br />Lorsque celle-ci commence son abaissée elle accélère la masse d'air en amont et surcharge donc les ailettes avant, qui s'échappent. Leur portance est alors redirigée vers l'avant, elles participent de la traction provoquée par le mouvement de battement. Rien de nouveau sous le soleil, je m'inspire des coléoptères ! Cette disposition compense la petitesse des ailes battantes.<br />Rien n'intedit pas de penser à 4 ailes battantes. Elles pourraient battre en phase, brassant beaucoup d'air, mais il serait préférable pour leur rendement de leur donner un déphasage. Pour une machine motorisée ce pourrait être le bon choix, pour une machine de moteur musculaire ce serait une solution bien compliquée rendant nécessaire un mécanisme qui assure le déphasage à partir d'un mouvement continu type bici. Sans compter que les mouvements en flèche et dièdre devraient être calculés et imposés par des servos comme le vrillage. L'avantage de l'Orni est dans la simplicité de la transmission, ne le perdons pas de vue.<br /><br />MOUVEMENTS<br />Le pilote pousse un chariot qui est à l'origine du battement principal, en gros vertical. Un ressort compound équilibre grosso modo la portance de telle manière qu'au plané le pilote n'a guère d'effort à faire. Au relevage, si. Pourquoi ne pas utiliser cette force que le cycliste apprécie quand il use de cale pieds ? Elle sera restituée pendant l'abaissée. Je crois d'autre part que le quadriceps bénéficie de cette relaxation du type stretching et que son stress diminue. Si l'on veut accentuer l'utilisation de cette force il faudra adjoindre un blocage plané et renforcer le ressort compound.<br />Les bras s'occupent du dièdre et de la flèche. Lorsque le pilote pousse sur ses jambes il avance le centre de masse. Son mouvement d'abaisser du dièdre dans le cadre du déphasage se fera donc en tirant des bras. Le pilote est donc le maître du déphasage et lui donne approximativement la meilleure valeur expérimentée jusque là. Dans le même temps il se pendra aux cornes pour provoquer l'avancement dans le sens de la flèche. Au relevage il tirera des jambes et poussera des bras pour obtenir relevage et inversion du dièdre, il poussera les cornes vers le haut pour reculer la flèche qui devrait céder facilement grâce à la trainée.<br /><br />COMMANDES<br />Le vrillage pourra être programmé selon la vitesse air, la cadence, et le taux de montée … s'il y en a. Le calculateur ne devrait pas être très compliqué mais on pourrait cependant le simplifier en résumant le problème à deux ou trois régimes de vol : lent, moyen et rapide. Les ailettes qu'elles battent ou non servent aussi de commande de gauchissement. Le pilote intervient sur un mini-manche qui entre les données dans le mélangeur. Ainsi quelque soit le vrillage choisi par le programme l'intervention sur l'axe de roulis est possible.<br />Le mini-manche commande également la profondeur classique, éventuellement asservie à un pilote automatique qui maintiendra la ligne de vol contre les distractions du pilote à l'effort et contre les mouvements de galop dus au vol battu.<br />Mais il me paraît essentiel de pouvoir trimmer le centre de masses. La sellette est suspendue assez haut. Si elle était libre en balancement elle entraînerait des changements du CdM. On la fixe donc d'avant en arrière (latéralement elle est enserrée mais reste libre entre les pièces maitresses du fuselage) et son point de fixation peut être choisi grâce au levier de trim. Ainsi centrage arrière aux grands angles et très peu d'action de l'empennage, centrage avant lors des prises de vitesse et une notable portance négative de ceux-ci, ce qui en fin de course pourrait conduire à augmenter le taux de chute par augmentation entre autre de la trainée d'empennage. Dans le fond il ne faudra pas trop chercher à réduire la trainée des ailes en pied de courbe car ce serait un bon moyen de faire des approches précises et rapides. Voire ensuite si la structure encaisse la ressource ? Dans le fond la vitesse de piqué de perte d'altitude pourrait ne pas dépasser le double de la vitesse de plané, bien inférieure à la vitesse de transition à faible Cz que nous voudrions la plus élevée possible, piqué à grande finesse si l'on veut. En approche il faudra veiller à ne pas ré-accélérer avant l'arrondi, je crois que cela se fait. Sinon il faudra concevoir des aérofreins plus doux, je dois dire que j'y répugne.<br /><br />FUSELAGE ET STRUCTURE<br />Les pièces maitresses du fuselage sont constituées une paire de T à l'envers. Verticalement elles vont rejoindre l'aile haute. Horizontalement elles vont vers l'arrière et supportent l'aile basse. En avant elles comportent la coulisse du pédalier.<br />Une coque légère profile le pilote qui en vol est enfermé. Au décollage et à l'atterrissage il sort les jambes par des trappes. La verrière se soulève un peu pour dégager la tête. Pour cette raison la section ne sera pas ovoïde mais en trapèze aux angles arrondis. Mieux vaut cette imperfection et une bonne fermeture des portes, il y a gros à gagner sur la trainée en affinant la question des fuites, de la pression intérieure et en dotant la machine d'entré et de sorties d'air moyennement étudiées.<br />L'appareil étant baratté, avec des aides éventuels qui soulèvent la queue, le pilote se glisse dans l'habitacle par ces trappes. Il attrape des poignées de levage sur les T et s'approche de la pente. Il peut piloter en tangage grâce à ces poignées tant qu'il n'a pas bloqué la sellette comme indiqué auparavant à propos du trim de centrage. Il ne saisira les commandes que lorsqu'il sera en plané, le plus tôt possible bien entendu car il va lui falloir un contrôle de roulis et de lacet. De celui-ci nous n'avons pas parlé. Tiens ! Faudra-t-il une dérive, cela servirait-il à quelque chose de tilter l'empennage ? Le modèle nous instruira de cela.<br />Les emplantures des ailes sont définitivement solidaires du fuselage. Les ailes s'articulent sur ces pièces qui leur permettent un débattement de haut en bas. Une broche traverse chaque ferrure. En bout d'aile avant un caisson reçoit le petit mât. L'ensemble longeron-mât ne constitue alors qu'une seule pièce mécanique. Il faut soigner la conception l'assemblage et la réalisation car ici se vont concentrer bien des efforts. L'aile avant est un peu plus courte que l'aile arrière et le mât rejoint cette dernière sur l'avant où le mât s'articule. <br />Les longerons peuvent être de simples tubes mais je verrais bien de concentrer la structure sur un I en structure treillis de bois servant de support à des lames composite, le véritable longeron. Au BA soit des becs de nervure rapprochés recouverts d'un D de composite tendu à la volée ainsi que par des poids, soit ce qui revient mécaniquement au même, une peau moulée sérieusement collée aux nervures et longerons. Le choix entre les deux versions est d'ordre aérodynamique : le profil aimera ou n'aimera pas un léger grenu au BA ? Dans les deux cas la participation à la résistance en torsion est certaine quand un dépron de 3mm n'apporte rien. Et de plus il peut troubler l'écoulement car il est difficile d'avoir une pose parfaite. Quand à son état de surface, guère mieux !<br /><br />LES AILES BATTANTES<br />Pour cette part il faudra toute l'expérience des modèles réduits pour décider définitivement … car les choses se compliquent. En effet elles prolongent des ailes au profil à l'extrados tendu, qui ne va pas se laisser vriller facilement. Changer de profil ? Pour ma part j'éviterai, la circulation en souffrirait. Il va donc nous falloir une peau souple tendue sur une structure articulée.<br />Dans la partie la plus proche de l'aile fixe je crois pouvoir envisager la disposition classique avec des nervures orthogonales au longerons. Dans la partie distale je pense essayer une structure de longeronnets parallèles, des lisses très minces soulevant le revêtement. Dans le cas d'un modèle réduit de relativement petites dimensions on pourrait bénéficier d'un profil à facettes déterminé seulement par l'épaisseur des longerons et la courbe de leurs deux nervures extrêmes. Pour une machine pilotée il faudra certainement de nombreuses lisses, bâtons légèrement courbes engagés dans le profil à l'avant et recevant le revêtement comme celles d'une aile delta.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-64197573806019608422011-08-16T03:13:00.011+02:002011-08-18T17:02:21.898+02:00LA CONCEPTION D'UN ORNITHOPTÈREAu moment de concevoir un ornithoptère l'amateur autant que l'ingénieur ou le scientifique sont confrontés à des choix très vastes. Quels sont donc les bons choix, ceux qui feront de la machine un succès ?
<br />Et je ne pense pas seulement à des choix de forme. Notre engin suivra-t-il l'exemple libellule ou sera-t-il plutôt inspiré des aigles ?
<br />Je ne peux m'empêcher de prêcher pour ce que je vais construire (si je le peux). Les idées dont je suis presque sûr, ne prétendent pas vous être des conseils. Je veux simplement vous informer de ma démarche et serai content qu'elle puisse tant soit peu vous servir.
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<br />COMMENT VOLENT LES OISEAUX … ET LES ORNITHOPTÈRES
<br />Sans entrer dans les détails les animaux et engins à aile battante ont en commun le mode de propulsion. Lorsque l'aile s'abat elle porte et procure une traction. Elle a alors un fonctionnement similaire à une hélice, à une différence près, la portance n'est pas annulée par l'autre moitié de l'hélice. Reste à relever les ailes, soit à portance nulle, soit avec un peu de portance : alors l'aile retrouve une trainée. La traction et la trainée doivent s'équilibrer et vaincre également la trainée parasite. C'est du bon traitement de ce problème que résulte le succès d'un ornithoptère, notamment son rendement énergétique.
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<br />LES ALLURES
<br />Dans tous les modes de locomotion animale on remarque des allures : chez le cheval, pas, trot et galop ainsi qu'accessoirement l'amble qui est plutôt caractéristique des dromadaires ! Nous mêmes humains avons le pas et la course avec des variantes qui peuvent être considérées comme une autre allure (trot ou footing, marche des marcheurs de compétition). Et ces allures ont leur contre-partie en marche arrière. Oui même le galop arrière s'obtient du cheval … c'est exceptionnel mais je l'ai vu de mes yeux au cirque Zingaro. Le même travail musculaire qui conduit à ces mouvements contraires sert également à freiner l'animal quand il le faut.
<br />Pour le vol battu il en est de même. Nos chers oiseaux qui sont plus faciles à observer que les insectes et les chauve-souris, nous montrent :
<br />0/ Le vol stationnaire propre aux colibris. L'aile porte à l'aller et au retour, moins de toute évidence lorsque l'intrados devient l'extrados (rapport 60/40), car l'aile du colibri reste une aile d'oiseau. Le succès énergétique de ce vol vient très probablement de phénomènes transitoires : portance accrue et moindre trainée, résultats du "clap and fling" ainsi que, peut-être, de la "wake-capture", sinon le pauvre animal ne pourrait pas se nourrir de quelques gouttes de nectar. Je l'appelle allure « 0 » pour la séparer nettement des autres. La translation est obtenue en inclinant le « rotor » comme le font les insectes et les hélicoptères. Si la translation est rapide commence à apparaître une portance semblable à celle d'une aile fixe. En translation économique les colibris que je vois de ma fenêtre mexicaine reprennent les "allures" classiques, le vol à l'allure 0 ne leur sert qu'à butiner.
<br />1/L'envol. Les grands oiseaux l'évitent et préfèrent s'approcher du bord de la falaise. Ainsi les aigles les vautours et les condors. Les plus grands des albatros, plus chargés, ne peuvent guère l'utiliser et doivent donc nicher perchés. Les pélicans qui pourtant n'ont pas de forces à revendre sont contraints à l'utiliser mais courent sur l'eau comme les oies et les cygnes avant de s'envoler. Quand l'envol est bien caractéristique (pigeons par exemple) l'oiseau soulève ses ailes pour les abattre brusquement, le temps suivant ne comporte pas de portance et doit être le plus court possible, dans la limite où les faibles muscles releveurs le peuvent. Au premier coup d'ailes il n'y a guère de vent relatif qui puisse être exploité pour le relevage. Ce temps de relevage est critique car s'il s'allonge la perte d'altitude s'accroit. Les petits et moyens volatiles n'ont pas de problème et même les condors de Californie peuvent répéter plusieurs envols successifs. Les condors andins, plus grands, s'économisent, même quand ils sont parfaitement capables de décoller. Les vautours surpris pendant la digestion doivent régurgiter pour fuir. On peut se demander : Quelles étaient les stratégies des très grands ptérosaures ?
<br />2/ L'accélération. Dès que la vitesse est acquise et tant que l'oiseau vole en dessous de sa vitesse de sustentation la portance au relevage est faible. Elle sert essentiellement à faciliter cette phase. La surface est diminuée et la vitesse de relevage est supérieure généralement à la vitesse de l'abaissée. Au prix d'une intense dépense d'énergie le vol peut s'effectuer à une vitesse inférieure à la vitesse minimum de plané.
<br />3/ Le vol de croisière. A une vitesse égale ou supérieure à la vitesse mini de plané on peut constater que l'oiseau a une aile qui porte aux deux phases Up and Down. Pour y parvenir le travail de l'articulation entre bras et avant-bras est essentiel. Plus l'oiseau est fin, moins la différence de portance entre la phase de remontée et la phase d'abaissée est importante, le temps de remontée peut aussi s'allonger un peu et la trainée induite peut ainsi diminuer sérieusement. Intervient également la réalisation de la boucle qui nous le verrons joue un rôle dans le rendement.
<br />4?/ Je ne m'aventurerai plus dans la description d'une quatrième allure, celle du vol à tire d'aile, car elle pose divers problèmes.
<br />De cette description des allures animales je tire une conclusion que tous ne partagent pas. Nous ne sommes pas en mesure de reproduire correctement les deux premières allures pour les combiner avec la troisième. Il faudrait une machinerie hydraulique compliquée et de commandes complexes ainsi qu'un bonne analyse de ces deux premières phases pour y parvenir. Ce sera pour plus tard. Nous avons principalement à prouver l'efficacité du vol battu en croisière. Le décollage presque sur place et le vol à très basse vitesse sont très intéressants mais d'une part exigent de efforts structurels importants et une grande dépense énergétique et d'autre ne sont vraiment réalisables que par des machines relativement petites.
<br />C'est la domination du vol économique qui permettra la réalisation du vol à moteur humain. Le décollage sera plus difficile s'il se fait en plaine, on pourra penser utiliser un accumulateur soit électrique, soit élastique pour avoir de quoi monter un peu. Mon idée est que des machines destinées à décoller de la pente auront plus de succès. Qui vivra verra !
<br />C'était dirais-je le premier choix du concepteur : a ou les allures de sa machine.
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<br />Beaucoup veulent encore expérimenter dans le domaine de l'allure « 0 », je conseille de ne s'intéresser qu'à l'allure « 3 » !
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<br />LE TYPE D'AILE
<br />Ensuite il nous faut déterminer le type d'aile que nous voulons construire.
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<br />0/ L'aile membrane est le choix facile. L'emplanture est généralement raide et la partie qui encaisse les variations d'incidence suit les mouvements avec plus ou moins de bonheur. Elle est raidie par des lattes. De toute manières il faut se rendre à l'évidence que l'AOA sera plus ou moins le même à l'abaissée et à la remontée. Du coup il faudra récupérer de la portance ou pour mieux dire, la tirer de la traction en inclinant fortement le nez vers le ciel, la queue sera à angle négatif prononcé. Du fait de l'inversion, je doute de l'intérêt de l'articulation bras-avant-bras dans ce cas. L'avantage est que avec quelques pièces de fibre de carbone et un bout de toile de spi on a réalisé une aile. Il y a bien des variantes à de telles ailes , je suis certain que toutes n'ont pas encore été essayées systématiquement, les ailes que je connais semblent un peu « simplifiée ». Kjell attire l'attention sur l'intérêt de la souplesse au bord de fuite. Cela me semble une bonne idée fondée sur des recherches sur l'aile d'insecte. L'attention peut maintenant se porter sur la mécanique. Un vrillage commandé simple et léger serait bienvenu. Le WingDrive à plateau incliné de Kjell serait bienvenu s'il perdait des grammes.
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<br />1 et 2/ Si nous décidons de suivre le modèle « chauve-souris » nous bénéficions d'un profil simplifié : la plaque creuse. Pour les petits modèles elle est satisfaisante. Les plus grandes roussettes mesurent 1,50 m , mais notez qu'elles sont essentiellement planeuses avec des performances suffisantes mais modestes : finesse 7 ou 8. Je crois qu'elle devra s'accompagner d'un contrôle de l'incidence et d'un système bras-avant bras. Le repliement est la manière de diminuer la trainée à la remontée et de tendre à voler à l'allure « 2 ». Les chauve-souris ont une membrane très souple qui accepte des variations de torsion et de tension importante. Nous aurons du mal à trouver une baudruche qui vaille le vivant. Qu'à cela ne tienne nous pouvons accepter une remontée avec une toile faseyante, détendue par la position du bras et de l'avant bras, voire de la main qui pourrait être tendue puis détendue au cours du battement. Un seul "tendon" est nécessaire.
<br />Il est certain qu'un bord d'attaque profilé pourra améliorer une telle aile, mais les plus petits exemplaires du genre se contenteront d'un BA très rustique créateur de turbulence.
<br />Déjà la chose se complique et bien peu ont dessiné ou réalisé un telle aile car la simplicité du profil ne donne pas simplicité de réalisation. Notamment les leviers et servos ne trouvent aucune épaisseur où se cacher. Ce serait pourtant un terrain d'expériences du plus haut intérêt, on pourrait modifier un ornithoptère du commerce dans ce sens et faire quelques mesures sur l'efficacité gagnée.
<br />3/ Les ailes profilées souples. Elles sont adaptées au régime de vol économique. Le profil double surface a l'avantage si l'on soigne le choix, de trainer peu aux faibles portances, donc convient à la remontée. La première idée est de réaliser une structure libre en torsion et de lui poser un film souple (de polyuréthane p.ex.). C'est la voie explorée par H. Raëbiger et ses modèles EV.
<br />L'autre solution est représentée par les machines motorisées de Toronto. L'aile est revêtue assez classiquement mais le BF reste discrètement ouvert, ce qui rend indépendantes la peau d'extrados et la peau d'intrados. Ainsi on se passe de revêtement souple mais cette disposition ne peut convenir à tous les profils. Pour cet usage Michael Selig a crée le S 1020 doté de courbes qui facilitent la torsion. Dans le cas de Big Flapper la torsion atteinte était faible. Cette solution proche d'une construction classique en structure est elle capable de nous donner la torsion requise par une aile d'ornithoptère du "21º siècle" ? Avez vous essayé de vriller une tôle ou une plaque de contreplaqué ? Une bosse se forme en diagonale. Si le profil choisi était un UI 1720 l'indépendance des BF ne suffirait pas. Un Clark Y ne serait pas mieux venu pour son intrados plat. En revanche un morceau de gouttière se peut vriller dans une grande mesure.
<br />Restent les plumes. Chacune est relativement rigide mais peut glisser sur les autres, c'est la voie choisie par Georges Fraisé, la difficulté étant de construire léger avec des matériaux « humains ». D'ailleurs même construites en vraies plumes, les ailes des oiseaux sont relativement lourdes D'autres projets suivent ce mode de torsion. Il convient à des profils simple surface sur une assez grande proportion, qui ont l'inconvénient d'avoir beaucoup de trainée aux faibles portances et plus encore en portance négative. Ce choix impliquerait donc une remonté très améliorée, donc pour le moins une articulation bras-avant-bras.
<br />Puisque nous y sommes il est tentant de terminer l'aile par des rémiges. Ce n'est cependant pas facile et elles peuvent provoquer beaucoup de trainée, notamment par les venturis étroits à l'endroit où elles commencent à s'écarter, ensuite si leur disposition est erronée comme je l'ai constaté sur un projet d'un citoyen US qui les a fait se recouvrir première rémige en-dessous de la seconde etc. Pour faire des rémiges il faut réfléchir, expérimenter et regarder l'aile d'oiseau : des tectrices couvrent les rémiges tant qu'elles ne sont pas franchement séparées, le profil des rémiges primaires est un S accentué vers la hampe, cela empêche sans doute la circulation, puis il s'aplatit, et n'oublions pas que les plumes sont contrôlées par des muscles, ce qui n'est pas si facile à imiter.
<br />Les WingGrids LaRoche sont inaptes au vol battu par leur masse et par la répartition rectangulaire de portance. Le projet Jon Howes ne dit rien de la répartition de portance mais le léger trapèze en bout d'aile fait penser que J. H. ne suit pas à la lettre les recommandations LaRoche en matière de répartition de portance. La trainée à faible portance n'en reste-t-elle pas excessive ? L'articulation prévue par J. H. permet-t-elle de pallier à ce défaut ? Ne retrouve-t-on pas la question de l'aile souple non contrôlée ? Pour tout cela mes projets évitent les rémiges sur l'aile battante : pour plus tard.
<br />Si ce ne sont pas des plumes les éléments de l'aile feuilletée de Lenoir glissent les uns sur les autres. Ils constitueraient par leur état de surface un turbulateur énergique ce qui ne serait pas malvenu pour une machine de dimensions modestes. Une peau souple vient-elle améliorer cet état de surface ?. Pour un HPO je doute de la validité de la solution.
<br />Il reste que toutes les bonnes idées sont bienvenues et les mauvaises aussi d'ailleurs, corrigées elles vaudront peut-être de l'or !
<br />Or il y a l'embarras du choix : aile moulée en mousse ; peau de mousse (genre Festo) ; peau en flm relativement épais ; structure recouverte en film élastique (solution Raëbiger) ; division de l'aile en éléments indépendants en incidence (il faudrait soigner l'aérodynamique à la jonction) ... Et je n'ai pas tout en tête !
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<br />LE CHOIX DES PROFILS
<br />Quand à moi j'en reste au profil double surface ou simple surface sur très peu de profondeur. Pour cela je dois choisir un profil dont la courbure d'extrados et le S d'intrados soient assez prononcés. Mes BE amincis seront-ils apte à la torsion ? C'est une question qu'il va falloir résoudre rapidement. A partir d'une certaine diminution d'épaisseur faut-il changer de mode de réalisation et avoir une partie moulée en mousse élastique, polyuréthane probablement ?
<br />La construction selon la méthode H. Raëbiger apporte le choix maximum de profils mais notez que ce constructeur Allemand, après bien des modèles équipés du Clark Y a essayé le S1020. L'intrados du Clark Y faisait-il des plis ?
<br />L'oiseau n'a d'autre choix que ses profils très creux. S'ils fonctionnent c'est grâce aux plumes. Circulation sous les tectrices selon l'hypothèse Murray, turbulateur automatique au bord d'attaque de l'intrados quand les premières tectrices se soulèvent, mahutte, rémiges primaires, état de surface, transparence contrôlée, tout est là pour nous éviter de considérer l'aile d'oiseau comme si elle était en bois. Elle permet de bonnes performances, cependant les profils créés par l'homme devraient donner des ailes de performances supérieures en régime stationnaire. Quoique devant le décrochage elles soient plus brusques. C'est pourquoi mon choix se porte sur une aile de hautes performances.
<br />Les profils simplifiés sont plein d'intérêt pour les petites machines. Cependant les plaques creuses entraînent la nécessité de parfaire le mouvement pour avoir une remontée compatible avec la trainée de ces profils, malheureusement importante aux petits angles.
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<br />LE MOUVEMENT
<br />Pour voler à l'allure 0 je pense que pour l'instant nous ne sommes pas en mesure de définir les subtilités de mouvement qui procureraient une augmentation du rendement. A basses vitesse l'inversion est totale c'est à dire que la portance qui s'exerçait sur l'extrados vient à s'exercer sur ce qui était l'intrados. La paire de tourbillons qu'engendre le modèle doit alors changer de sens de rotation. La trainée induite qui en résulte est maximale. Si la translation s'accélère la portance à l'abaissée devient supérieure à la dé-portance de la remontée, le centre d'aile est alors porteur et une portance négative se développe sur les parties distales. L'écoulement n'est pas meilleur car l'envergure effective se trouve réduite par une circulation transverse qui tend à s'inverser.
<br />Par ailleurs le type de profil apte à cette « allure » est la plaque plane ou un profil symétrique si l'on veut raffiner. La trainée générale du modèle étant importante, une forte traction doit être générée. Il en découle que la portance négative-traction est nécessaire au vol, quoique néfaste au rendement.
<br />Bien que l'entrée d'un modèle conçu pour l'allure 0 dans le domaine des allures 1 et 2 soit manifeste je ne pense pas qu'il y ait beaucoup à gagner si nous améliorons le mouvement par une articulation bras-avant-bras. Celle-ci ne peut être efficace que si l'on a pris soin de réduire la trainée de l'aile et les trainées parasites car elle suppose une baisse de traction.
<br />Comment fonctionne donc aérodynamiquement l'aile articulée ?
<br />Premièrement elle permet le déphasage. Quand commence la remontée de la partie centrale la partie distale continue de s'abaisser. Grâce à ce mouvement vers le centre la traction peut se maintenir et compenser la trainée accrue de la partie centrale. Quand la mi-course est atteinte l'ensemble de l'aile suit sa remontée jusqu'au point mort haut. Commence l'abaissée mais seulement pour la partie centrale. La partie distale remonte en trainant puis plane enfin s'abaisse à l'unisson de la partie centrale jusqu'au point mort bas.
<br />Ce déphasage est fort utile à l'amélioration de la répartition de portance mais nous verrons qu'elle nous complique la détermination du vrillage et sa commande. Un vrillage mécanique simple ne suffirait pas !
<br />L'articulation peut aussi réaliser total ou partiellement le balayage dans lequel l'aile avance pendant l'abaissée et recule à la remontée, dont on tire deux avantage.
<br />1/ La vitesse un tant soit peu accrue donne une portance accrue (et réduite à la remontée) avec un changement d'AOA moindre. Le tourbillon de changement d'angle est réduit.
<br />2/ D'autre part l'accélération qu'implique la traction est d'abord donnée à l'aile même, puis transmise au corps. Ce balayage serait intéressant s'il partait de l'articulation principale, près du corps, mais la réalisation se complique singulièrement. Par ailleurs la chose se complique plus encore quand on examine les mouvements de galop dus à ces changements du centre de gravité. Ceci pourrait nous faire provisoirement écarter le balayage pour le réintroduire quand nous saurions mieux l'utiliser.
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<br />LE VRILLAGE
<br />La question du vrillage est de la première importance. Comme une hélice ou une paire de pales d'aéro-générateur l'aile battante doit respecter les incidences où le profil donne son rendement. Les AOA resteront sans aucun doute plus élevés à l'abaissée qu'à la remontée. Mais nous avons intérêt autant que se peut à réduire cette différence, par la finesse de l'engin et par le balayage s'il s'avère réalisable ! En tout état de causes ces AOA favorables vont de quelques degrés positifs à 6-8º pour des profils de modèle réduit. Beaucoup me diront que je ne fais pas assez de cas des phénomènes transitoires ! Certes je préfère les ignorer dans cette première approche et les rechercher plus tard quand nous aurons une meilleure idée de ce qu'il se passe. La démarche sera alors assez simple : augmenter l'AOA au début de l'abaissée et voire s'il y a amélioration des performances ! Mais pour les raisons évoquées ci-dessus comme pour des raisons de mécanique du vol le contrôle est indispensable.
<br />Lenoir a obtenu une amélioration de l'économie de vol d'un modèle du commerce par ce contrôle. Avec une aile profilée et articulée il donnera des résultats encore plus détachés des 100 w par kg des ornithoptères actuels.
<br />Car la chose se complique. J'ai vaguement évoqué le vrillage complexe au début de la remontée. De l'emplanture jusqu'à l'articulation le vrillage est du type « moulin à vent ». Après l'articulation cette torsion diminue et passe à la torsion hélice car la partie distale prolonge l'abaissée. Puis vers la mi-course l'aile devra repasser en torsion moulin à vent. En fin de remontée nous aurons à retarder le retour à la position hélice. De même les passages au points morts hauts et bas nous feront passer par des incidences et AOA de plané.
<br />Si l'on veut maintenir le rendement sur une bonne plage de vitesses il faudra changer ces « dosages » pour chaque vitesse et selon que l'on veut grimper ou descendre. Par la même occasion il faudra adapter le vrillage à la fréquence de battement.
<br />Si nous rentrons un peu plus dans les détails il faudra savoir quelle est la déflexion de l'air à chaque instant du battement. Cette correction n'a l'air de rien mais les complexes variations de la répartition de portance vont changer l'angle induit constamment. Les vitesses se composent : repliement et dépliement ainsi que balayage ajoutent ou soustraient à la vitesse air. Et les accélérations-freinages amènent à faire d'autres corrections.
<br />Certes pour analyser profondément tout cela il faut comme Hamdaoui et Lenoir élaborer des algorithmes qui permettent de faire entrer toutes ces variables. Pour des ingénieurs il n'y a pas d'autre voie. Nous nous plaçons sur un autre terrain. Certes je ne suis pas de ceux qui pensent qu'il faut tout essayer et que nous verrons bien ! Je propose de calculer une dizaine de points de chaque phase, en tenant compte des compositions de vitesses et incidences. La déflexion instantanée devra être appréciée le plus précisément possible mais nous devrons être surtout attentifs aux changements d'attitude de l'engin et aux accélérations. En répétant ces calculs pour 5 ou 6 tranches de l'aile nous aurons une loi de vrillage que nous tenterons de faire imiter par l'électronique d'un servo ou par une came. Ce seront les données de départ d'un modèle de vol libre à vitesse constante, la meilleure pour le taux de montée (d'où l'intérêt de notre régulateur, dans le cas du Wake). En les répétant quelques 4 autres fois pour des vitesses différentes nous aurons les données pour une machine déjà complexe télécommandée ou pilotée.
<br />Certes les algorithmes de Hamdaoui poursuivent un autre but : faire dire à l'ordinateur quel est le meilleur mouvement à un instant donné. Mes calculs d'amateur ne pourront pas déterminer le meilleur déphasage ni faire entrer la trainée induite. D'ailleurs l'investigation sur la trainée induite des surfaces portantes non-planaires n'en est qu'à ses débuts et l'aile en mouvement est un objet non-planaire ou je me trompe. Et je veux bien croire que la trainée induite ne se constitue pas instantanément, quoique je sache que le sujet est pointu. Mais les algorithmes sont en plein développement. Ils progresseront en intégrant plus de données. Les calculs seront plus longs mais les résultats plus intéressants, plus proches de la réalité. Et ainsi on pourra concevoir un ornithoptère efficace avec son électronique d'adaptation au vol en différentes conditions … en quelques heures !
<br />Nous n'en sommes pas encore là. J'ai l'impression que nous sommes toujours à égalité avec les ingénieurs les mieux armés, qui en plus de leurs préoccupations de haut niveau ont à résoudre les mêmes problèmes pratiques … que nous, les amateurs !
<br />Nous allons tatonner dans les réglages de vrillage faute de calculs plus approfondis, mais les premiers résultats ne devraient pas trop tarder si nous en avons la patience.
<br />
<br />L'ARTICULATION : SKEW HINGE OR NOT ?
<br />Un dispositif qui nous devons à Jon Howes présente un intérêt certain pour le contrôle du vrillage : l'articulation inclinée que nous avons pris l'habitude d'appeler skew hinge.
<br />Elle provoque une différence d'incidence entre la position en dièdre et la position anhédrale. Pour cela il faut et il suffit que le plan de l'articulation restant horizontal dans la direction du mouvement soit à angle ouvert sur l'avant. Tout le vrillage pourrait venir de ce mouvement mais nous avons des vues plus complexes et visons les très hauts rendement de propulsion. Aussi il faudra compléter ce vrillage par un contrôle du bord marginal.
<br />Cette charnière peut aussi nous donner l'occasion d'obtenir le balayage. Cette fois l'axe n'est plus horizontal mais pique dans le sens de la progression de l'engin. Cela fait avancer l'aile quand elle est en train de passer en dièdre et la fait reculer quand elle passe en position anhédrale.
<br />Une petite différence de dièdre permet d'avoir un AOA inférieur à la remontée. Cette charnière concerne les ailes externes mais une liaison entre les queues de nervures de la partie centrale et celles de la partie externe assure que le vrillage soit transmis.
<br />Il y a d'importantes difficultés de réalisation, notamment pour profiler correctement la séparation entre les panneaux, surtout s'il y a balayage. Le couplage incidence-dièdre-balayage est contraignant car il limite le temps du déphasage en début de remontée. C'est néanmoins une disposition intéressante pour sa simplicité. Je tenterai de l'appliquer à un modèle réduit.
<br />Dans le cas d'un HPO je verrais plutôt que le pilote tout en poussant et tirant le chariot qu'animent ses jambes (un ressort compound venant freiner la remontée il faut bien l'animer) rame avec les bras pour positionner les ailes en dièdre et en flèche, les incidences étant calculées à bord selon les paramètres du vol.
<br />
<br />PLANS OU FORME
<br />Je veux entrer dans les choix de forme. Pour l'instant nous éviterons les grands allongements. Nous nous méfierons des empennages trop petits ou portés par un faible bras de levier, tout en sachant qu'il peut être intéressant de rechercher une stabilité à la limite pour avoir un meilleur comportement. Il sera plus facile dans un premier temps de reculer progressivement le centre de gravité.
<br />Reste une immensité de choix. Deux ailes battantes ou quatre ? Dans le type libellule, le déphasage qui pourrait varier au cours du vol joue un peu le même rôle que l'articulation avec déphasage du vol de la chauve-souris et des oiseaux, je passe sur les ptérosaures que je n'ai jamais vu voler. Probablement ils faisaient au moins jouer leur articulation du coude, sinon également les articulations du doigt.
<br />Il faut aussi choisir entre orni total ou partiel. Et la notion de partiel est confuse. Elle peut inclure des machines où une hélice ou un réacteur donne partie de la propulsion. Elle peut également inclure des planeurs propulsés par un dispositif alternatif avec clap ou sans clap. Mon idée est qu'il faut choisir ceci de façon opportuniste. Dans le cas d'un HPO, de mon « Orni » précisément, je crains que nous ne sachions pas faire des ailes battantes de 20 m d'envergure qui de plus abaissent la fréquence de battement. Le rendement musculaire est mieux assuré à 90 coups minute qu'à un rythme plus lent. La difficulté est d'avoir une base rigide pour ces ailerons. Il faut soit étayer les ailes par des mâts profilés, soit concevoir un biplan proche du projet Colab, un biplan entretoisé.
<br />Pour ce qui est du Wake la raison de sa conception en partiel est toute différente : c'est la solution que j'ai trouvé pour avoir une section de fuselage raisonnable et une mécanique entièrement cachée.
<br />Remarquez que dans les deux cas l'aileron suit les règles de battement «oiseau» que je préconise dans tous les cas, peut être même dans le cas d'une solution "libellule". Ce pourrait être le cas si un Orni faiblement motorisé voyait le jour. Pourrait-on envisager une aile arrière de plus grande envergure et profiter du déphasage à la façon des oies sauvages ?
<br />Bien d'autres dispositions sont dans l'air et nous verrons si elles apportent en efficacité, l'imagination a tous les droits d'investir un domaine nouveau et il peut être passionnant d'assister à une explosion de formes.
<br />Maintenant il nous reste à établir un dossier de calculs, du point de vue aérodynamique et du point de vue résistance des matériaux s'il s'agit d'un engin piloté ou de dimensions déjà importantes. A cela ajoutons quelques calculs de stabilité statique et dynamique en plané qui nous garantiront d'une machine incontrôlable et définiront des choses très utiles comme la vitesse maxi autorisée.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-58208516542864544202011-07-29T01:33:00.010+02:002011-08-06T02:24:33.128+02:00DU CÔTÉ DE LA SCIENCEDans ces pages j'ai présenté un point de vue de modéliste ou de constructeur amateur tentant d'accroître ses moyens pour résoudre le problème du vol battu. <br />Il y a aussi des ingénieurs de haut niveau qui travaillent là dessus. Voici deux exemples en français ... ce qui vous faciltera peut-être la lecture !<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Optimisation Multicritère de l'Efficacité Propulsive d'Ornithoptères: Algorithmes Evolutionnaires et Data-Mining pour l'Optimisation Multicritère<br />Auteur : Mohamed Hamdaoui</span><br />Voici ce qu'en dit l'éditeur :<br />"Ce travail met en exergue l'utilité de l'emploi combiné d'algorithmes évolutionnaires multicritères et d'outils de data-mining pour identifier les cinématiques de battement d'ailes les plus efficaces pour des ornithoptères en vol de croisière. La mise en évidence, par une approche multicritère, de cinématiques efficaces de battement d'ailes articulées et leur caractérisation, par des méthodes issues du monde du data-mining, constitue une étape vers la compréhension des mécanismes présidant aux hautes efficacité propulsive rencontrées dans le monde aviaire. Une comparaison avec des paramètres cinématiques d'oiseaux réels a notamment permis de montrer que les résultats obtenus sont réalistes et que l'approche employée est valide, ce qui ouvre la voie vers l'exploration d'autres configurations pertinentes pour l'étude du vol aviaire et le développement d'ornithoptères efficaces." <br /><span style="font-style:italic;">Mohamed Hamdaoui, Ingénieur de l'Ecole Polytechnique (X01), s'est spécialisé en aérodynamique à Sup'Aèro. Il est également Docteur en Mécanique de l'UPMC (Paris 6) et titulaire d'un Master recherche en Dynamique des Fluides et Transferts de Sup'Aèro. Il est actuellement en Post-Doctorat. </span><br />Hamdaoui a publié également avec Stéphane Doncieux :<br />http://www.httpisir.upmc.fr/files/2011COS1865.pdf<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Evolutionary Algorithms to Analyse and Design<br />a Controller for a FlappingWings Aircraft</span><br />Stéphane Doncieux and Mohamed Hamdaoui<br /><br />L'autre auteur est Yves Lenoir, Ingénieur des Mines. Son travail porte à peu près sur le même sujet, mais présente un débouché pratique puisqu'il y a eu experimentation d'un système de contrôle du vrillage de manière active-passive.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Vers un contrôle de vol d’un oiseau artificiel<br />Yves LENOIR<br />Centre Automatique et Systèmes, Mines Paris Tech<br />35 rue Saint Honoré, 77305 Fontainebleau Cedex, France.</span><br />Je le cite :<br />"Depuis la seconde moitié du XIXe Siècle on sait faire voler<br />des engins à ailes battantes, dénommés ornithoptères, mus par<br />des moteurs à caoutchouc, thermiques ou électriques.<br />Cependant aucune des tentatives réussies n'a pu approcher les<br />performances énergétiques des oiseaux.<br />Pour fixer les idées, les ornithoptères, que leur masse<br />dépasse plusieurs kilogrammes ou avoisine 10 g, demandent<br />une puissance de l'ordre de 100 W/kg, rarement moins, pour soutenir un vol stabilisé à quelques 10 m/s. Les données biologiques sur les oiseaux montrent qu'il leur faut<br />nettement moins de 20 W/kg pour exécuter des vols de<br />plusieurs heures à 20 m/s, voire plus. Un oiseau aussi peu<br />performant qu'un ornithoptère ne pourrait pas voler plus de<br />quelques secondes : ainsi une oie bernache de 4 kg devrait<br />fournir une puissance biologique de 1,6 kW pour que ses<br />muscles produisent la puissance mécanique de 400 W qu'il lui<br />faudrait alors délivrer durant sa migration !<br />Comment expliquer un tel écart de performances ?"<br /><br />L'article est public et se rencontre sous cette direction : <br /><br />http://hal-ensmp.archives-ouvertes.fr/docs/00/49/20/04/PDF/YL_Definitif.pdf<br /><br />Si vous aviez quelque difficulté à le trouver, cherchez dans les pages "Ornithoptères" de la web. Ce matin chez Google il était en page 12. Ce qui semble dire qu'il n'est pas très lu. Pourtant il est très intéressant et relativement abordable pour qui n'est pas vraiment ingénieur.La référence de la page est :<br />http://www.google.es/#q=ornithopt%C3%A8res&hl=es&prmd=ivns&ei=ugMzTr6XD6KzsALSoNjjCg&start=110&sa=N&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.&fp=c5f94250b907dce&biw=956&bih=444<br />Voyez aussi cette adresse :<br />http://cas.ensmp.fr/~petit/site-oiseau-np/main.htmDominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-51149195822592443342011-07-16T02:00:00.003+02:002011-08-18T15:27:23.255+02:00Pourquoi faut-il un contrôle du vrillage des ailes d'un orni ?Kjell Dahlberg essaye une aile articulée. Il avait déjà une certaine expérience avec son accélérateur de Wingtip. Cette fois il applique un déphasage du même type que celui du SmartBird. Excellent ! Ses essais permettront peut-être de comparer cette aile avec la même aile bloquée. Il serait intéressant de voir si la traction ou la portance augmentent avec ce dispositif, avec bien sûr la même tension d'alimentation et la même intensité.
<br />Ceci dit le choix de Kjell est d'esayer une aile membrane sans contrôle actif de la torsion (vrillage), voyons à quoi cela nous mène ?
<br />La critique de l'aile membrane est relativement simple. Si je me fie aux données courantes cette aile n'aura guère que 0,5 de Cz et l'efficacité ne vaudra pas mieux : 10 de finesse/aile en allongement infini. Que restera-t-il en réalité avec la trainée induite et les trainées parasites : tout au plus 5, voire moins. Ceci dit du point de vue du plané, le rendement du vol battu pourrait-il ne pas en souffrir ? On peut espérer beaucoup des phénomènes transitoires, mais si on ne les aide pas un petit peu … D'ailleurs de récents essais dans des dimensions assez nettement inférieures donnent un accroissement de Cz jusqu'au double, dont on ne saurait profiter qu'en battant assez vite des ailes. Ce n'est pas le quadruple comme à l'échelle de la mouche. Sans précaution, dans ce cas l'usage d'un profil, les performances vont être assez mauvaises. Néanmoins ce type d'aile est facile à construire et on commence à savoir placer les raidisseurs, encore que des progrès puissent encore survenir dans ce domaine. Aussi je comprends que Kjell et beaucoup d'autres soient fidèles à ce type de construction.
<br />Le thème de la torsion est plus compliqué. En premier lieu nous devons l'examiner du point de vue de la mécanique du vol.
<br />Un ornithoptère du type Park Hawk ou un de ses parents est un deux axes par définition. Il peut virer et incliner grâce à son dièdre. Maintenant, pour avoir du dièdre en vol battu le modèle doit avoir plus d'amplitude vers le haut que vers le bas. Ce n'est pas la meilleure solution pour l'efficacité du battement, mais nécessité vaut loi. La dérive donne la possibilité de changer la direction où s'oriente le « bec », le dièdre induit une inclinaison qui permet l'engagement dans la courbe et non un dérapage. Bien ! Ceci vaut pour une aile rigide. Si l'aile est hautement flexible, le dièdre déterminant une augmentation de l'AOA du côté opposé au virage, ce côté va vriller plus. L'effet du dièdre sera diminué ou annulé. En conséquence la manœuvre sera difficile, impossible voire catastrophique.
<br />Cette rigidité minimum que nous devrons rechercher ne convient pas au vol battu. Le dilemme est : avec une voile qui s'adaptera aux vrillages optimum du vol battu le contrôle sera impossible et les perturbations ne pourront pas être combattues efficacement. Avec une voile plus rigide les AOA dépasseront la bonne valeur et le rendement baissera.
<br />Une torsion mécanique comme celle du TrueFly est le minimum nécessaire. Si l'on veut avoir un peu de plané un arrêt moteur dans la position optimum est conseillé. Mieux vaut ne pas atterrir en piqué !
<br />Si on dispose de servos, l'électronique de commande permet de positionner les ailes pour le meilleur AOA. Si l'on raffine le système on aura des AOA variant selon la vitesse de vol. S'il y a télécommande le troisième axe est tout trouvé. Il faudra bien entendu un mélangeur qui interprètera les ordres pour les combiner avec les variations automatiques. Il n'y a là rien d'impossible.
<br />Pour le wake je dois choisir entre la torsion mécanique et sa version électronique. J'aurais alors seulement le contrôle à bord, vol libre oblige, si possible avec une adaptation à la vitesse de vol. Pour l'Orni ma position a peu changé. Le contrôle de flexibilité proposé au début permettrait de reprendre les commandes mais avec retard s'il s'agit d'une perturbation. Il faudra donc un contrôle actif, peut-être aidé par un assouplissement ou raidissement pendant les manœuvres. Ainsi les bras ou les mains du pilote, ou encore les servos de contrôle, auraient moins d'effort à fournir.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-46184282613773480162011-07-15T20:05:00.014+02:002011-09-11T16:36:11.334+02:00L'AILE DU WAKE ET MÊME PLUS, LA DESCRIPTION COMPLÈTE<span style="font-weight:bold;">Premières approximations sur les dimensions et le choix des profils.</span><br /><br />Les Be 9744 et 9745 sont du plus haut intérêt pour leur faible trainée. En revanche ils semblent rétifs à descendre en dessous de 50.000 Re. Il faut donc faire attention à ce qu'on en fait. Voyons où nous en sommes pour une aile de 1,30 m d'envergure.<br />Puisque l'allongement est faible, de l'ordre de 10, j'évalue la portance générale de l'aile à Cz 1. Peut-être la surestimai-je? Certes le profil peut nettement plus (Cz1,4 et plus) mais ce n'est vrai que pour la partie centrale de l'appareil et non pour ses parties distales. Et ce Cz ne pourrait être utile qu'avec un allongement plus grand. Avec Cz 1 je calcule une vitesse de 5 m/s, ce qui me paraît tout à fait réaliste. La vérité est qu'avec ce Cz et une surface de 16 dm2 la portance serait de 244 g. Avec 230 g, ce qui serait un miracle pour un premier modèle, la vitesse à peine va changer.<br />Ainsi le profil central de 160 mm de profondeur serait à 56.000 Re et le suivant de 140 mm serait à 49.000 Re. Cela est satisfaisant pour la partie fixe. Si elle est très courte nous pourrions avoir une corde de 150 mm ce qui nous monterait les Re à 52.500.<br />Bon ! La partie battante a pour elle la vitesse ajoutée de son propre mouvement. Pourtant je veux faire une machine qui grimpe, fait son arrêt moteur et plane. Un flop ne serait pas une base de comparaison intéressante en face des wakefields à hélice. De plus nous souhaitons une machine capable d'échapper aux turbulences qui règnent près du sol, grimpant franchement au début du temps moteur.<br />Nous n'avons rien à perdre. Nous avons vu que pour construire léger à résistance égale nous avons intérêt à diminuer le moment à l'emplanture. Ainsi bien qu'elles aient une répartition de portance sub-elliptique les ailes donnent une meilleure performance globale. Cela ne s'applique pas entièrement aux wakes et nordiques de masse fixée par le règlement. Mais ce qui se gagne en inertie transversale se repercutera sur le plané, les récupérations étant plus agiles.<br />D'autre part le moment à l'emplanture est directement responsable de la force nécessaire au battement. Si nous le diminuons nous pourrons et devrons battre un peu plus vite des ailes, ce qui diminuera le heaving et bénéficiera au rendement des profils.<br />Cependant si nous respectons cette règle nous allons avoir des bords marginaux fonctionnant à des Reynolds très faibles. Y-a-t-il des profils aptes à voler à 20.000 Re ? Oui, il y a des profils creux avec des rapports L/D de 20 environ une perte de vitesse brutale et une trainée prohibitive en dessous de Cz 0,8 ou au mieux 0,7. Ils ne sont donc pas aptes au vol battu et à ses portances faibles lors de la remontée.<br />Quels Reynolds atteignent les extrémités de nos ailes à une vitesse de 5 m/s ? <br />Si elles mesurent 60 mm : 20.000 Re,<br /> 70 mm : 24.500 Re,<br /> 80 mm : 28.000 Re,<br /> 90 mm : 32.000 Re.<br />Pour le moins elles n'atteignent pas les 50.000 Re et nous ne devions pas passer au-dessous!<br />Il y a une solution qui consiste à diminuer la portance de ces extrémités par vrillage ou par vrillage aérodynamique. La différence est que dans le second cas il y a évolution du profil avec ou sans torsion géométrique. Alors la corde peut rester à 90 mm. Mais nous sommes toujours en dehors du domaine d'utilisation des BE 9744 et 9745.<br />Il se trouve que ces sections supportent bien une petite intervention. En réduisant leur épaisseur à 6% et en diminuant leur cambrure à 3% nous obtenons des profils de peu de portance qui ont cependant une faible résistance aux petits angles (jusqu'à -2º, très près de la portance nulle) et cela nous va bien pour le projet en question. Les profils intermédiaires semblent excellents.<br />On peut craindre de rencontrer les inconvénients de ailes elliptiques. Le décrochage des bords marginaux peut se produire avant celui du centre d'aile. Du coup la stabilité en roulis souffre aux grands angles. On peut penser à différentes solutions : vrillage, flèche de bord d'attaque, bord marginal elliptique ou en forte flèche, profil au nez à la retroussette comme le BE5055VN1. Cela peut-il s'appliquer à notre BE9744-9745 modifié ? Cela reste à essayer et ne concernerait que quelques centimètres en bout d'aile. Il y a une autre solution peu utilisée actuellement en modélisme : la fente qui imite la mahutte de la plupart des oiseaux. Fixe ou automatique ? Voilà la question ! En tous cas si je me fie de la simulation je n'ai pas beaucoup de raisons de douter du décrochage bénin de ces profils minces. Ils ont peu de différence d'angle de meilleure performance avec les BE d'origine mais commencent à décrocher un peu plus tôt : 8º au lieu de 10º. Vrillage ? Ou simplement turbulateur pour gagner un peu de portance tout en haut ? L'alula (nom latin de la mahutte) est tentante mais risque de trainer beaucoup. Et le réglage d'une fente automatique sera difficile à cette échelle. <br />Maintenant que se passe-t-il si nous voulons caser un petit servo de contrôle du vrillage comme ceux du SmartBird ? Bien, selon certaines analyses cela serait possible, selon d'autres la trainée devient énorme en dessous de 40.000 Re. Il semble que l'aérodynamique comporte un part d'incertitude ! Mieux vaudra tolérer une petite nacelle profilant ce servo à l'intrados, si du moins le contrôle de vrillage est électrique/électronique.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Les plans.</span><br />De ce qui précède je déduis des plans.<br />La partie centrale contient le mécanisme. Elle fait partie du pylône ou cabane. Elle a une profondeur de 160 mm et elle est large de 100 mm.<br />Le reste de la partie fixe a 150 mm de demi envergure et sa profondeur passe de 160 mm à 150 mm.<br />A l'emplanture nous nécessitons toute l'épaisseur du BE 9744-5. En s'approchant de la partie battante le profil peut déjà avoir perdu un peu d'épaisseur puisque les câbles ou tirants ont pu être rapprochés et qu'il n'y a plus de clef à intégrer. Je chois en effet une clef plate en fibre de carbone, passant entre les platines du mécanisme pour assembler les ailes au fuselage.<br />La première partie de l'aile battante mesure 150 mm d'envergure et les cordes passent de 150 mm à 135 mm. La dernière partie mesure 300 mm d'envergure. Sa profondeur va de 135 mm à l'articulation à 90 mm, 200 mm plus loin. Ensuite elle perd de la surface avec un BA en flèche à 30º. A l'emplanture de cette portion le profil est le BE mais il a déjà perdu de l'épaisseur (8%). Quand nous arrivons aux 90 mm il n'a plus que 6% d'épaisseur et sa cambrure est de 3%. C'est le moment d'essayer un profil de BA à la retroussette et de perdre encore en épaisseur. Cette partie pourrait aussi avoir un BA sans flèche si au cours de la construction nous voyions que le poids est en augmentation. Nous en profiterions pour simplifier le dessin de l'aile qui ainsi serait entièrement sans flèche de BA et aurait gagné un peu de surface.<br />La construction de la partie centrale est en structure. Ensuite il faut avoir une construction destinée au vrillage. Dans tous les cas la « peau » sera moulée. On peut penser à la réaliser en résine imprégnant un tissus comme la soie par exemple. Un autre choix serait de faire cette peau d'une fine feuille de polycarbonate moulée à chaud. Cette peau repose sur une structure assez lâche de nervures et longerons. Les nervures ne sont pas collés aux longerons. Le mini servo de torsion est placé à l'emplanture de cette partie distale et transmet ses ordres à la dernière nervure par le longeron (tube FdC). Ouverte au bord de fuite, simple surface sur quelques %, la peau d'intrados doit être contrainte à presque se fermer par quelque élastiques ou des pinces la rapprochant de la peau d'extrados.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">La cabane. </span><br />Cette partie prend un grande importance. Elle n'est pas destinée à éloigner l'aile du fuselage, encore que si secondairement, mais à inclure le mécanisme de battement et déphasage. Ses dimensions sont déterminées par le tambour vertical en avant de l'aile. Celui-ci est conique et la bobine même est elliptique, presque plate. Ainsi le couple est à son maximum aux changements de direction du battement, quand l'inertie des ailes joue un rôle important et le couple reste plus ou moins constant du début à la fin du déroulement. Il faudra beaucoup de constance si le vrillage est commandé mécaniquement, moins … et l'opportunité d'une montée plus franche si le contrôle est électronique et tient compte de la vitesse de translation. Alors, une minuterie ou un anémomètre, commande une réduction du « pas » qui correspond à une montée puissante.<br />Cette bobine est prise entre deux roulements inclus dans deux platines. Elles sont maintenues sur le fuselage par deux pièces verticales. La bobine porte un petit vilebrequin à deux manetons. Chaque bielle attaque une des deux paires secteurs soit de battement principal soit de battement décalé. Seul est entrainé un des deux secteurs de la même fonction. L'autre engrène comme s'il avait des dents, mais pour minimiser les frottements ce sont des câbles ou des lames croisées qui mettent les deux côtés au diapason. Sur les bords externes des secteurs viennent s'accrocher par des chapes de télécommande (p.ex.) les tringles de battement et déphasage. Le montage consiste, carénage de cabane ôté, à engager ces liaisons aile battante au PMB, puis à rapprocher la demi-aile qui se solidarise à la cabane par la clef plate. L'aile battante passe alors au PMH, et se conforme à la position du vilebrequin pendant le montage.<br />La bobine , en avant de l'aile et bien que cela ne corresponde pas à mon orientation, pourrait voire sa place prise par un moteur électrique et sa démultiplication. Mais elle reçoit dans mon projet un petit câble inextensible (fibre aramide gainée) qui allonge le caoutchouc et donne à la bobine la capacité d'enrouler presque deux mètres d'extension du caout'. La gomme en effet a quelques 300 mm au repos et je compte qu'elle s'allonge plus de 6 fois si elle est bonne. Il est d'autre part peu souhaitable qu'elle sorte du fuselage (trainée) au début du déroulement. <br />Des croquis viennent qui rendront tout ceci plus explicite. Mais patience, je suis en panne de scanner.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Le fuselage.</span> <br />C'est un simple tube, d'aluminium par exemple ou de fibre de carbone. Il doit être un peu plus gros que celui d'un wake et aussi un peu plus long. L'écheveau au repos est réparti autour du centre de gravité. Il part vers l'avant et passe sur la première des poulies. Alors nous pouvons compter deux allers et retours. Avec un entre-axe des poulies de 600 mm, plus la première extension vers l'avant nous avons presque deux mètres. S'il le faut lors d'un remontage « de concours » nous tirerons un peu l'écheveau en dehors du fuseau (il pourrait bien n'être en rien un écheveau si nous trouvons du caout' correct en rond de quelques 10 mm ou moins, gomme d'arbalète de chasse sous marine peut-être) … et le tour est joué. Les essais se feront avec du 6x1 mm, 6 brins puis 8 et dix, etc. Il faudra en effet régler l'appareil à faible puissance avant de pouvoir le doter de ses 30 g de gomme. Les variations du CG seront aussi moindres si l'écheveau est faible. Plus avant il nous faudra peut-être inventer un système de lest mobile compensant les variations de CG. Olives sur le câble tout simplement ? Ou faudra-t-il quelque chose de plus sophistiqué ? Sort le câble près de l'arrière du fuselage, il se dirige vers le pylône. Le profilage de ce dernier s'arrête de façon à laisser passer le câble quelque soit la hauteur où il s'enroule sur la bobine, d'abord en haut sur la partie de faible diamètre puis de plus en plus bas. Aucun problème particulier au remontage, il suffit de surveiller le bon enroulement du câble sur la bobine. A l'arrière de ce fuselage vient se fixer sur le cône de fermeture, un tube de moindre diamètre qui porte les empennages. <br /><br /><span style="font-weight:bold;">Les empennages.</span><br />Les empennages pourront être en premier lieu de facture classique. Grand bras de levier et stab rectangulaire. Néanmoins je m'intéresse de près à la version de plus ou moins court bras de levier et stab « Delta » chargé de réagir aux très grands angles aussi bien négatifs que positifs. Elle serait plus conforme à ce que nous désirons pour une machine décollable à pied.<br />Tout se tient et réciproquement !Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-49934020875244552932011-07-07T01:30:00.004+02:002011-07-08T00:55:28.859+02:00KJELL DAHLBERG A ESSAYÉ UNE ARTICULATION TYPE SMARTBIRDToujours sur la brêche Kjell a essayé une aile membrane sans vrillage commandé mais il reprend la disposition du SartBird pour ce qui est de l'articulation et du déphasage.<br />Il dit:<br />I have copied the mechanism to see if it works well<br />with membrane wings without forced wing twist.<br />http://www.youtube.com/user/wingdrive#p/u/2/X8sj8-HAenk<br />http://www.youtube.com/user/wingdrive#p/u/1/M7ziwrscoW8Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-61884676742199045872011-06-19T02:59:00.003+02:002011-07-03T03:14:54.665+02:00LES TURBULATEURSLes turbulateurs sont bien connus des modélistes de vol libre, et tentent parfois ceux du ceux du F3. Ils sont aussi connus et pratiqués par les aérodynamiciens qui doivent faire des expériences à petits Re qui simulent d'assez près le vol de l'aéronef « grandeur » qu'ils étudient. Les maquettes pour les souffleries sont quelquefois trop petites.<br />Le problème vient des caractéristiques de l'écoulement lorsque le terme visqueux prend une certaine importance.<br />Tant que la couche limite est peu épaisse <span style="font-weight:bold;">relativement</span>, le schéma dit qu'elle est tout d'abord laminaire, puis qu'après une courte transition elle devient turbulente, enfin lorsque son énergie décroit encore , très grands angles d'attaque pour une aile par exemple, elle décolle, au bord de fuite tout d'abord. Mais lorsque diminuent les Re la transition devient plus difficile et se produit un décollement laminaire et une bulle avant que la couche limite devienne turbulente. Aux petits Re survient également plus facilement la séparation de bord de fuite, ainsi l'angle de décrochage diminue. La bulle laminaire change le profil de vitesse autour de la section, il en résulte beaucoup de trainée. La séparation complète au bord de fuite (extrados) et de plus en plus profondément à mesure que l'angle d'attaque augmente détruit la portance et engendre une énorme trainée. Pour dominer ces deux phénomènes il se révèle avantageux de provoquer et d'entretenir la turbulence fût-ce avec un dispositif lui même créateur de trainée, le turbulateur. On considère le plus souvent que cet artifice vaut en dessous de 100.000 Re. Ce peut être le cas pour les extrémités d'un aile d'HPO à grand effilement, ce sera également le cas des « plumes » s'il utilise un bord marginal divisé. Mais nous verrons que même le DG 300 peut tirer bénéfice d'un turbulateur.<br />Et puisque des profils tels que l'UI 1720 nous intéressent, qui ne passent pas facilement au dessous de leur Re critique (élevé), pourquoi ne pas déclencher la turbulence d'abord à 20% ou un peu avant pour les Re de l'ordre de 1.000.000, puis de plus en plus près du BA si l'on cherche à récupérer de l'efficacité vers 500.000 Re et en dessous. <br /><br /><span style="font-weight:bold;">LES FILS !</span><br />On en voit de eux sortes ; premièrement les fils tendus en avant de l'aile. La place du fil en hauteur devant le bord d'attaque est très importante. Assez haut il conviendra à un profil peu cambré utilisé à de faibles AOA. En effet la perturbation n'atteindra la couche limite qu'assez loin du BA. Si au contraire le profil est bien cambré et qu'on l'utilise à de forts AOA le fil sera tendu plus bas que le BA ce qui fera que sa perturbation rendra la couche limite turbulente beaucoup plus tôt. La distance en avant du BA importe également ainsi que la fixation du fil et son diamètre. Sur les Nordiques on utilisait volontiers un élastique de 1 mm de diamètre environ, modérément tendu entre de rares supports, la vibration du fil concourant à la création du flux turbulent. Le dispositif étant fragile il n'a plus guère d'usage.<br />La deuxième manière d'utiliser des fils est de les coller sur le profil à quelque distance du bord d'attaque. Souvent un premier fil est collé vers 10% ou moins et un second plus profondément, à 25% environ. Xenakis montrait un seul turbulateur placé à l'extrados de son stabilo assez profondément, cela s'explique par le Cz d'utilisation très en dessous de celui de l'aile permettant donc de confier en un écoulement laminaire du BA au fil. Notez que les fils de Xenakis sont carrés ! D'autres modélistes se servent d'adhésifs très étroits superposés, faciles à coller et déplacer. En effet la mise au point requiert des essais multiples. La hauteur usuelle est de l'ordre du demi millimètre. Les modélistes sont généralement plus discrets que Xenakis sur les dimensions et la place de leurs turbulateurs et sur le fait qu'ils les utilisent ou non. Ils montrent plus volontiers leurs profils préférés.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">LES TURBULATEURS EN DENT DE SCIE</span><br />Très efficaces ils constituent un relief du même type que les fils mais se développent en 3D. Imaginez un revêtement de BA qui n'aille que jusque vers 20% de la profondeur. En sur-épaisseur placez un deuxième coffrage qui aille un peu plus profond, jusqu'au longeron typiquement. C'est celui-ci qui sera taillé de manière à présenter des dents. La pointe avant se placera à 5 ou 10% et le creux vers 15% et plus. Ceci sur les modèles réduits comme les moto-modèles F1C. Jon Howes pour son proto de voiles rigides l'avait placé à 20% sur un UI 1720. Je suppose que ces 20% correspondent au fond des dents de scie et que ce turbulateur était moins profond relativement que ceux des F1C. En effet le modèle était assez grand ce qui justifiait de déclencher la turbulence plus tard. A l'extrème limite un tel profil issu du 1720 mais beaucoup plus mince (7 ou 8%) a été essayé par Jean Wantzenreither, modeliste alsacien dans les années 70 ou 80 sur un Coupe d'Hiver, c'est à dire à 30.000 Re ou moins. Le turbulateur en dents de scie commençait très tôt. Des essais systématiques et des calculs montrai qu'il donnait moins de trainée mais aussi moins de portance que le meilleur des profils classiques (à facettes) utilisé alors par Georges Matherat. Au bout du compte le plané était un peu plus rapide mais plus tendu et les modèles étaient équivalents.<br />Je ne sais rien du turbulateur en dent de scie des DG 300, destiné à remplacer des pitots d'intrados et des conduits qui s'encrassaient. Mais voyez le domaine d'application est large !<br /><br /><span style="font-weight:bold;">LES PICOTS</span><br />Dans le catégorie turbulateurs 3D nous avons un autre dispositif simple. Il consiste en une rangée de picots d'environ 1 mm de hauteur ou plus et 1mm de diamètre modérément rapprochés suivis d'une autre rangée en quinconce. Moins de trainée sans doute qu'avec les dents de scie ! De plus ils peuvent être envisagés sur une aile sans coffrage. Cependant ils ne sont pas très utilisés à ma connaissance. J'ai moi même experimenté avec des petits cubes de balsa 1x1mm collés au BA d'un profil plat à flèche avancée. Le résultat n'était pas mauvais mais je n'avais pas comparé avec d'autres dispositifs. Ces turbulateurs à picots ont une certaine parenté avec les dispositifs utilisés sur les ailes en flèche pour stabiliser l'écoulement transverse. Mais il ne s'agit pas du même domaine de vitesse ni du même problème.<br />Les modélistes qui experimentent avec le profils Eggleston sont intéressés par ces picots et leur attribuent de meilleurs résultas qu'aux fils et rubans.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">LES TROUS DES BALLES DE GOLF</span><br />Placés là par la tradition de même que les coutures des balles de hockey ces trous se remarquent par leur efficacité. Bonne turbulence et peu de trainée propre. Ils sont cependant difficiles à réaliser sauf sur des ailes moulées, un film muni de ces petites demi-sphères en relief étant introduit dans le moule.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">LES ÉTATS DE SURFACE</span><br />Si dans la gamme des Re supérieurs à 100.000 un état de surface lisse (¿poli? peut-être pas), est préférable, un peu de grain ne nuit en rien aux performances aux bas Re. Papier, toile, papier émeri sont parmi les moyens d'entretenir la turbulence et d'améliorer l'adhérence de la couche limite. On voit sur beaucoup de deltas une toile plus grossière au bord d'attaque. C'est la gaine du renfort qui est constituée côté visible d'un revêtement renforcé proche des toiles de bâche. Les fils de renfort sont relativement apparents. Sur les Wakefields on voit certains BA réalisés en tissus de fibre de carbone . C'est le cas des modèles d'Andriukov dont le BA en D est réalisé en FdC 80 g. Un grain assez apparent doit en résulter et puisque le profil est camus au bord d'attaque le modèle se passe de turbulateur.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">LES LOCUST GROVES DU CABINET LAROCHE</span><br />Constatant que les ailes des insectes sont pleines d'irrégularités, que les ailes des criquets migrateurs sont d'une rare efficacité et qu'ils sont même capables de plané, le Cabinet LaRoche a étudié un dispositif qui n'est pas présenté comme un turbulateur mais qui a cependant un air de parenté avec ceux-ci. Des canaux obliques sont creusés au bord d'attaque, le petit mur de séparation suivant les définitions du profil. L'inclinaison recommandée atteignant 60º, la profondeur des sillons étant impressionnante (des méthodes de calcul sont indiquées qui tiennent compte de l'épaisseur de la couche limite), je me demande si ces cuvettes ne déclenchent pas la turbulence ? Malheureusement le site qui donnait ces caractéristiques n'est plus disponible.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">LES BOSSES DE BORD D'ATTAQUE TYPE BALEINE</span><br />Des études destinées à améliorer les rendements des pales d'éoliennes ont été menées au Canada qui ont conduit les chercheurs à imiter les ailerons des baleines. Ils semblent contents des résultats mais je n'ai pas vu de publication à ce sujet.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">ASPIRATION ET SOUFFLAGE DE LA COUCHE LIMITE</span><br />L'aspiration et le soufflage forcés sont étudiés en laboratoire pour les avions et engins en particulier pour les machines à décollage court, mais nous nous intéressons auau soufflage passif. Sur nos machines ultra légères il ne faut pas rêver, les grammes sont comptés ! Ainsi des planeurs télécommandés F3B et consorts on reçus des turbulateurs à soufflage passif ; ils consistaient en une série de trous coniques allant de l'intrados à l'extrados. Percés dans le coffrage et le foam ils allaient de 3 ou 4 mm à l'entrée à 1mm à la sortie ; ils étaient inclinés d'avant en arrière. Je donne les dimensions de mémoire, n'ayant pas vu d'articles récents dans la presse modéliste. Également de mémoire les trous débouchaient vers 50% de la corde à l'extrados, un peu en avant peut-être mais guère. Ils n'empêchaient donc en rien la couche limite d'être laminaire jusque là, donnant juste un coup de pouce à la transition pour des angles d'attaque assez faibles et des Re plutôt élevés. Espacés, ils n'augmentaient la trainée que dans une faible mesure.<br />Du même genre mais conçue pour récupérer par une légère aspiration une couche limite laminaire perdant de l'énergie, la disposition discutée par Murray et Jon Howes présentée dans ces lignes dans l'article sur la stabilité des oiseaux devrait souffler très légèrement au bord d'attaque pour ne pas être un turbulateur involontaire. Dans la discussion les auteurs envisageaient une toile destinée également à éviter l'encrassement des canaux par les moucherons. Je rappelle qu'il s'agit d'un dispositif qui établit un courant inverse à la translation sous le revêtement s'inspirant de ce qui doit se passer sous les tectrices des oiseaux.<br />Dans le cas de l'Orni et du Wakefield à ailes battantes dont les ailerons auront un profil ouvert au bord de fuite j'envisage de mettre l'intérieur de l'aile à la pression d'intrados et de laisser l'air s'échapper à l'extrados (si nécessaire) et au bord de fuite-intrados là où il s'ouvre. Ainsi j'espère améliorer l'écoulement, un simple surface étant toujours délicat même s'il ne l'est que sur 10% ou moins. Cet artifice existe ou a existé sur des deltas.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">TURBULATEURS D'INTRADOS</span><br />On oublie parfois de penser à l'intrados qui aux petits angles souffre des mêmes maux que l'extrados aux grands angles. Souvent un fil est nécessaire pour contrôler la couche limite et permettre de diminuer la trainée lors des prises de vitesse.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">CONCLUSION</span><br />Chaque aile, chaque profil est un monde et l'inventivité ne suffit pas. Ce qui donne satisfaction dans un cas n'apportera plus rien dans un autre. Il faut absolument expérimenter pour être certain du résultat, La place des fils est un bon exemple de cette recherche. Et la facilité qu'il y a à les déplacer explique leur succès pratique. Pour ce qui est du Wake à ailes battantes le profil choisi (BE 9745)devrait se passer de turbulateur au centre d'aile vu sa profondeur généreuse (160 mm) mais les bouts d'ailes pourraient en bénéficier. Mon choix irait alors à un léger soufflage de l'extrados.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-33348639680400987002011-06-07T00:54:00.002+02:002011-06-07T01:06:11.167+02:00ce ne sont pas des ornithoptèresMais regardez tout de même ce vidéo des machines à vent de Theo Jansen !<br />http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=HSKyHmjyrkA<br />Cliquez sur le titre ou entrez cette direction de youtube dans votre browser.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-52785585371126420592011-05-26T23:39:00.004+02:002011-05-29T12:23:41.671+02:00FESTO et le SMARTBIRD.Festo est une entreprise d'hydraulique et d'automation. Même dans ces domaines courants elle mise sur des matériels sophistiqués et de haute précision et reproductibilité. Elle étudie des systèmes dits bioniques inspirés de la trompe d'élephant, des méduses et des raies. Ces deux dernières innovations nous concernent un peu car la méduse et la raie sont gonflées à l'hélium et se déplacent dans l'air. La raie est un dirigeable à ailes battantes au vol très élégant, voire acrobatique. <br />Ci-dessous je donne l'adresse et la web de l'usine puis les caractéristiques techniques du goéland :<br /><br />Festo AG & Co. KG<br />Ruiter Strasse 82<br />73734 Esslingen<br />Germany<br />Phone +49 711 347-0<br />Telefax +49 711 347-21 55<br />cc@de.festo.com<br />www.festo.com/bionic<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Données techniques</span><br /><br />Longueur: 1.07 m<br />Envergure: 2.00 m<br />Poids: 0.450 kg<br />Structure: légère structure de fibre de carbone<br />Recouvrement: mousse de polyuréthane extrudé<br />Batteries: accumulateurs lithium polymère, 2 éléments,<br />7.4 V, 450 mA<br />Servos de contrôle: 2 servos digitaux de 3,5 kg/force agissant sur la tête et l'empennage <br />2 servos digitaux pour le vrillage de l'aile avec une réponse de 45 degrés en 0.03 s<br />Puissance électrique recquise: 23 W<br />Microcontroller: MCU LM3S811<br />32-bit microcontroller@50 MHz<br />64 kByte flash, 8 kByte RAM<br />Radio transmission: 868 MHz/2.4 GHz two-way radio transmission<br />based on ZigBee Protocol<br />Moteur: Compact 135, brushless<br />Sensors: Motor positioning 3x TLE4906 Hall sensors<br />Accéléromètre: LIS302DLH<br />Power management: 2x LiPo accumulator cells with ACS715<br />voltage and current monitoring<br />LED activation: TPIC 2810D<br />54760 en 4/2011<br /><span style="font-style:italic;">23 W c'est vraiment peu pour faire voler un ornitho de 2 m, même s'ilest très léger.</span> D.B.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-63485610337628057212011-05-25T19:38:00.007+02:002011-06-02T08:07:38.565+02:00RÉCAPITULONS !Je me rends compte du fait que ce « carnet de bord » a fait un survol de nombreux problèmes et qu'arrivés à ce point les lecteurs peuvent avoir perdu le fil … d'Ariane, tiens un autre moyen de sortir du Labyrinthe, car dans le fond là est le vrai problème. <br />Depuis le petit historique et la description d'un orni partiel biplan il y a eu des incursions dans l'histoire de l'aérodynamique et sur l'intérêt du moteur à vapeur directement utilisé en mode alternatif. Plus l'analyse du Snowbird et bien d'autres choses encore.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Récapitulons donc !</span><br />Le vol battu dans la nature est étendu des insectes aux mammifères, et son succès est indéniable. Il ne faut jamais perdre de vue qu'il était à peu près impensable de faire autre chose, le travail musculaire ne se transforme pas facilement en mouvement circulaire pour animer une hélice ou un rotor. Cela les humains peuvent le faire mais « l'évolution » a du mal, et même s'il y a un poisson des grandes profondeurs qui me fait mentir, son organe giratoire n'est pas l'arbre d'une hélice mais une sorte d'appât, de canne à pêche si je me souviens, la puissance manque ! Forcés par Dame Nature les animaux qui ont voulu atteindre le vol propulsé n'avaient donc rien d'autre à faire que de battre des ailes. Cela ne faisait pas que le vol battu soit favorable. Il fallut certainement de nombreuses tentatives et échecs pour que les animaux volants soient bêtement et simplement efficaces. Pour autant les merveilles que nous voyons évoluer dans le ciel ne sont en rien des miracles. Il faut en particulier écarter l'idée d'un rendement exceptionnel, tendant à la finesse infinie. Les animaux ont très souvent des muscles beaucoup plus puissants que ceux de l'homme. Le muscle reptilien, celui des oiseaux également, sont dans ce cas. Et même si nous découvrons le secret des grimpettes quasi verticales des pigeons (wake capture?) il reste que la meilleure des aérodynamiques ne diminuera pas la puissance nécessaire pour monter une côte de 10% à 10 m/s : 1 ch (750 W) pour un homme de 65 kg montant une bicyclette de 10 kg qui n'offriraient aucune résistance à l'air ni au roulement ! Cette puissance l'homme, l'athlète entraîné veux-je dire, ne la développe que sur un temps assez court. La conséquence ? Très simple : quand nous aurons la machine la mieux étudiée, admettons même que la maintenir en vol horizontal soit gratuit (!) nous aurons bien du mal à la faire grimper ne serait-ce qu'à 30 m en un temps raisonnable. Je ne m'engagerai pas aujourd'hui dans l'étude des solutions, il s'agissait seulement de situer le problème.<br />Pensant sincèrement que les oiseaux ont bien résolu la question des mouvements à réaliser je remarque que non seulement ils battent l'air mais qu'ils réalisent un mouvement de balayage. C'est ce que je vois chez le martinet et le pigeon dans nos villes. Leurs ailes sont plutôt raides, il y a probablement un changement de dièdre avec déphasage comme chez beaucoup d'autres oiseaux sauf les oiseaux-mouche mais ce n'est pas ce qui apparaît le plus. D'autres oiseaux pratiquent un court plané au cours de la remontée des ailes, le hirondelles par exemple. Les cigognes remontent les ailes rémiges serrées avec un fort déphasage, mais on voit celles des aigles et des corneilles encaisser une portance certaine durant cette phase de remontée. Et sans plus entrer dans les détails j'aimerais vous convaincre qu'il y a bien des manières de battre des ailes. Chaque oiseau a d'ailleurs plusieurs allures, le battement est nettement différent selon qu'il vole lentement ou rapidement.<br />Il nous faut donc avoir une approche bionique mais puisque l'objet que nous envisageons n'est ni un insecte, ni un reptile du secondaire, ni un oiseau, ni une chauve-souris, nous n'allons pas copier la nature mais chercher ce qui rend le vol naturel efficace. En effet de nombreux détracteurs de nos recherches sont prompts à constater que ni les modèles réduits expérimentés jusqu'ici ni les prototypes de Toronto n'ont démontré l'efficacité du vol battu.<br />Festo fait précisément changer quelque chose. Le rendement aérodynamique calculé de leur machine serait de 80%. Quel regret que le petit moteur électrique et ses engrenages soient là pour nous gâcher le plaisir. Il ne lui faut que 24 W pour se maintenir en l'air, c'est peu pour un modèle réduit de cette taille, c'est beaucoup pour 450 g à une vitesse de l'ordre de 10 m/s. Mais dans le fond si la même machine ou à peu près était propulsée par une hélice lente nous aurions la même amertume et des résultats assez proches voire inférieurs. 80% serait en effet un rendement jamais atteint pour une hélice de modèle réduit qui perdrait en gros la même chose côté moteur (efficacité de 70% si tout va bien), par les engrenages et dans la restitution de batterie. Festo donc, est dans le vent ! Et comment ? Par rapport à ses confrères « ornithoptères à aile membrane » il a trois atouts :<br /><br />1/ L'aile est dotée d'un profil.<br />2/ L'aile vrille en prenant une forme d'hélice de propulsion à l'abaissée et de rotor d'éolienne à la remontée.<br />3/L'aile se casse en dièdre inverse à la remontée assurant un déphasage favorable à la continuité de la portance et de la traction ainsi qu'à la réduction de la trainée induite qui représente l'essentiel de la trainée du vol lent. A ceci s'ajoute une augmentation de l'envergure effective lors de la remontée dont la trainée générale est forte. Bienvenue donc à ce déphasage !<br /><br />Si cela suffit pour atteindre 80% de rendement aérodynamique, je jurerais que l'addition du mouvement conique ou balayage devrait permettre d'approcher les 100%. Peut-être le balayage compliquait-il trop la réalisation ou l'analyse ? <br />De mon point de vue Festo change tout, en confirmant ce que Jon Howes nous a enseigné sur les mouvements corrects du point de vue du respect des lois qui conduisent à un sillage économique. Je répète donc ce que montre l'analyse : pour réussir un ornithoptère il faut que ses mouvements reproduisent le déphasage le vrillage et si possible le balayage. La réalisation compte également beaucoup, l'aile vrillée ne doit pas avoir de vagues de revêtement entre autres (cf. ce qu'a dit Reichert dans l'interview q'il a accordé à Aviación Deportiva pour son nº 158 à propos du Snowbird), et trouver des solutions à chaque problème technique est un gros travail, travail d'équipe très certainement. Il faudra des moyens à cette équipe, peut être moins qu'à une lourde équipe universitaire. Du moins je le souhaite.<br />L'autre point très important que j'ai développé est qu'il faut tenir compte dans l'analyse d'un grand ornithoptère aux mouvements lents, des hauts et des bas qui font que la partie centrale des ailes et le fuselage réalisent le mouvement inverse de celui des extrémités. Si "j'entrevois" ce que cela signifie sur la circulation, donc sur la trainée induite, (je ne suis qu'un étudiant tardif : « Dieu que n'ai-je étudié au temps de ma jeunesse folle »), j'avoue ne pas dominer la question. Et sans tourner autour du pot je propose ma solution qui est simple : réduire l'aile battante et avoir une notable partie fixe. Il en résulte qu'avec le même « moteur » on peut battre des ailes plus vite, ce qui laisse moins de temps à la gravité dans ses actions peu souhaitables et réduit la perte momentanée de portance à celle que perd l'aileron sustentateur-propulseur. L'aile fixe garde grosso modo sa force de sustentation durant tout le cycle. L'effet Katzmayer intervenant il faudra veiller à ce qu'il soit positif, c'est d'ailleurs un joli sujet d'études.<br />Le « partiel » par ailleurs préfigure mieux les machines d'un futur lointain que je n'ose moi-même imaginer mais que d'autres préconisent. Des transports aériens battant des ailes, figurez-vous ? Quoiqu'utopique je ne trouve pas l'idée ridicule.<br /> <br />Faisons cependant ce qui est à notre portée. En dehors des facilités aérodynamiques qu'il nous donne c'est un des avantages du partiel que d'avoir des ailes battantes plus faciles à réaliser. Nous saurons bientôt faire des ailes de modèles réduits qui fonctionnent parfaitement. Festo le fait déjà avec une bête peau de mousse de polyuréthane et une structure de fibre de carbone très réduite. Appliquons de telles ailes à l'échelle triple à un planeur ultra léger. Seront-elles trop petites pour assurer la traction nécessaire ? Beaucoup plus grandes que les pales de l'hélice d'un HPA elles pourront certainement donner deux fois la traction nécessaire à la conservation d'altitude pour que le temps mort de la remontée soit annulé. C'est en réalité un peu plus compliqué mais restons sur cette équation simplifiée du bilan des forces dans le temps. Leur conception et leurs mouvements peuvent favoriser la traction en réduisant un peu la portance à la remontée. Ce qui compte, c'est le rendement de ce propulseur et la puissance du pilote. Ce qui compte également c'est la traction que demande la machine pour se maintenir en vol horizontal, soit-elle un planeur agrémenté d'ailettes, soit elle un ornithoptère complet. Certes le complet profitera mieux de l'accroissement de l'allongement effectif dû au vol battu, mais les ailettes distales seront en bonne position pour le faire en faveur de l'aile fixe : comme le fait un Winggrid, comme le font les rémiges primaires des rapaces, elles transmettront une partie de leur propre allongement à toute l'aile.<br />D'un autre côté cette aile très souple nécessaire au rendement de l'aile battante doit être soigneusement contrôlée. Les très grandes ailes d'un Snowbird seraient difficilement prises en charge par le pilote, plus souples comme semble le souhaiter Todd Reichert elles devraient inclure des servo-moteurs. Les ailerons que Blériot et beaucoup de constructeurs du début du 20º ont imposé contre le vrillage cher aux frères Wright, minimisent (encore aujourd'hui) les forces mises en œuvre pour leur action. Les ailettes modestes du partiel seront rapidement à l'angle d'attaque requis et ne demanderont que peu d'énergie pour leur contrôle. L'idée d'un contrôle de la souplesse que j'ai présenté auparavant est certainement critiquable car il faudrait anticiper le durcissement avant de ressentir la perturbation. Le combiner avec un contrôle actif réduirait encore la dépense énergétique due au vrillage commandé, soit comme contrôle d'attitude, soit comme commande nécessaire au vol battu.<br />Cette manière de voler n'était pas à la portée des pionniers de l'aviation. Certes l'observation, les connaissances acquises par Clément Marey, auraient permis de faire mieux si autant d'énergie humaine avait été mise au service de l'ornithoptère 1900 qu'à celle de l'avion à ailes fixes. Cela ne fut pas le cas, entre autres parce que l'on préparait une grande tuerie. Allez mettre en batterie une mitraileuse lourde sur un ornithoptère (le heaving toujours le heaving!), encore moins facile que de tirer à travers l'hélice! L'ornithoptère d'attaque risque de jamais exister que dans « Dune ». Le débouché MAV est même incertain, rien que l'étude est d'un coût prohibitif et la réalisation risque d'être beaucoup plus chère que celle d'un modèle à hélice ou d'un quadricoptère. Pourtant le gain d'autonomie que les résultats du Festo laissent augurer devraient intéresser les États Majors. Je crains qu'ils n'en aient rien à foutre ou plutôt j'en serais ravi ! Malheureusement on n'arrête pas le progrès. « Du lithium, encore plus de lithium, car c'est la guerre » aurait dit Groucho en pareil cas. Je dois avouer que si je suis marxiste, c'est à la tendance Harpo que j'adhère.<br />Au début du 20º siècle le choix des matériaux était restreint. Nous avons maintenant des tissus élastiques, des composites, des mousses, des aciers et des alus spéciaux, le titane, les matériaux auto-lubrifiants, les matériaux céramique. J'arrête ! La liste serait interminable et je n'évoque pas les moyens d'animer les ailes, ils sont nombreux également. <br />L'étude d'une telle machine sur ordinateur autorise l'optimisation des formes en plan, des mouvements et des sections pour le meilleur rendement. Certes un programme détaillant suffisamment de positions et forces élémentaires pour en calculer les conséquences dans le sillage va être lourd et demander du temps à l'exécution ou de grosses puissances de calcul. Cependant ce travail est concevable.<br />Alors ? Qu'est-ce qui empêche de le faire ? Le marasme social actuel ? L'innovation est un bon moyen de sortir du marasme, toutes les crises l'ont démontré. Je crains plutôt qu'à l'ère des managers ceux-ci aient déterminé que l'ornithoptère ne faisait pas un rond. Au mieux ils envisageront de nous soutenir quand il n'y aura plus une goutte de pétrole ni un gramme de lithium.<br />Respectueux des grandes valeurs de l'humanisme je ne vous inciterai pas à la violence mais tous ensemble nous pourrions faire honte aux grands décideurs sur ce sujet et sur beaucoup d'autres d'ailleurs.<br />Ainsi démoralisés certains changeront peut-être leur fusil d'épaule, je veux dire changeront de style et d'objectifs. Du moins je l'espère !<br /><br /><span style="font-style:italic;">P.S. Mon projet d'Orni grandeur est un biplan pour plusieurs raisons: recherche d'une faible trainée induite pour une envergure et un allongement modérés, montage et démontage facile d'éléments de taille réduite, et bien sûr la partie fixe devant supporter les efforts de portance et de traction des parties mobiles distales, les ailes d'un tel biplan, proche en cela du projet Colab, sont mutuellement haubanées. Vous noterez cependant les différences suivantes : il n'y a pas ou peu de recouvrement au bord marginal; l'Orni n'utilise pas le "bouclage" car les ailerons doivent prolonger les ailes et parce que je pense que l'efficacité-envergure d'un tel biplan est de la même nature que celle d'une aile à rémiges ; il peut d'ailleurs être doté de telles rémiges ; le dièdre de l'aile arrière est limité ainsi que sa flèche avant, le mât de liaison entre les deux ailes est soumis à plus de contraintes que le panneau ou demi-tunnel Colab, mais l'effet Nenadovitch s'exerce ainsi sur toute l'envergure ; enfin étudiant les biplans Nenadovitch depuis 1980 je suis persuadé que les profils avant et arrière doivent être différents : laminaire à l'aile avant, à bosse avancée à l'aile arrière, ainsi le venturi prend toute son efficacité pour donner une aile avant profondément laminaire jusqu'à des Cz importants, l'aile arrière étant volontairement sacrifiée puisqu'elle travaille de toute façon en air perturbé. Le projet présenté comporte deux ailettes battantes, les essais et les recherches pourraient éventuellement conduire à une disposition à quatre ailes battantes. Le cahier des charges est celui d'une machine sportive. Les capacités de l'être humain ne peuvent viser que le vol horizontal, encore faut-il préciser, si le pilote est un athlète de haut niveau. J'envisage donc une petite machine qui descendrait inexorablement ... sans les ascendances. Elle devrait avoir le même usage que les Athos et leurs parentes, ayant encore plus de finesse que ces ailes surtout quand le pilote se charge de diminuer la chute ; départ sur les sites de vol libre parmi les deltas et les parapentes, mais des vols de longue durée pour qui saura s'en servir. Quand à renouveler ou dépasser les records existants il faudrait alors de plus grandes ailes de très haute technologie. Voila le budget de l'amateur dépassé. A l'autre extrême des choix, il faut tenir compte du fait qu'un ornithoptère légèrement motorisé autorise des matériaux moins sophistiqués, donc, malgré le coût du moteur, une économie pour le constructeur. C'est moins brillant mais c'est sans doute la voie pour que des amateurs, éclairés bien sûr, se glissent dans cette recherche complexe.</span>Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-28827163224412788472011-05-08T19:08:00.008+02:002011-05-18T11:50:17.884+02:00Deux ou trois choses que je sais d'ailes.Étudiant les plans du Wakefield à ailes battantes je me suis penché de nouveau sur la question des profils. Je suis retourné sur Javafoil et ai essayé quelques profils destinés aux très petites dimensions et petites vitesses, en avant je dirai Reynolds ou Re. <br />Tout d'abord j'ai dû écarter les profils de Wakefield. Ils sont optimisés pour le plané et présentent une trainée importante aux petits angles. Étonnant d'ailleurs car la montée s'effectue à portance quasi nulle. Certains travaillent le sujet tel le Canadien Brian Eggleston, afin d'obtenir une faible trainée aux petits angles sans perdre aux grands angles d'attaque. Le même travail intéresse les Nordiques et des sections telles que les BE 9745 et bien d'autres sont à l'essai. On pourrait croire que les Nordiques n'ont rien à faire de la trainée à vitesse élevée. Mais ils sont en sur-vitesse en fin de treuillage et c'est une réserve d'énergie pour gratter quelques mètres au lâcher. De plus les perturbations chahutent le petit planeur, ainsi un modèle ayant moins de trainée se récupèrera plus facilement par temps fort. <br />Mais quant à nous, pour des réalisations dont les ailes passent à chaque remontée à portance faible, les créations de Brian Eggleston sont une heureuse nouvelle car elles répondent à nos besoins même si le mouvement en avant à l'abaissée et en arrière à la remontée limite le changement d'angle d'attaque. <br />Par ailleurs nous sommes bien conscients du fait que des profils de Nordiques ne sont pas exactement adaptés à un modèle plus petit et moins lourd. Qu'à cela ne tienne, nous limiterons l'allongement et l'effilement, ce que l'aile battante devrait compenser. En passant cela me fait penser que le déroulement devra être assez long. Une montée verticale serait hors de notre propos de recherches sur le vol à faible puissance et d'ailleurs la réalisation et le réglage seraient plus difficiles.<br />Ainsi, puisque j'ai révisé pour moi quelques notions je vous communique ce que je sais dans ce domaine.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">DÉFINISSONS QUELQUES LIGNES !</span><br /><br /><span style="font-weight:bold;">La ligne moyenne.</span><br />Elle va déterminer les caractéristiques de portance d'un profil. Plate, elle correspond à un profil symétrique : NACA 0012 p ex. Plus ou moins cambrée elle apporte plus de portance et permet d'augmenter les performances aux basses vitesses, pour un planeur réduire la vitesse de chute, pour un avion réduire la puissance nécessaire au vol horizontal en croisière.<br />On la trace selon des critères favorisant telle ou telle qualité. Elle pourrait être une portion de cercle mais c'est assez rare, ou composée de deux cercles raccordés, ou de génération plus complexe. Chaque série NACA a sa propre loi de détermination de la ligne moyenne ainsi que sa loi d'épaisseur.<br />L'angle de la ligne moyenne au bord d'attaque et au bord de fuite sont deux valeurs importante pour celui qui observe les profils en vue d'un choix. Les deux sont importants pour la portance, mais … si l'angle de cette ligne au bord d'attaque est élevé les angles d'attaque peu porteurs seront pénalisés et si l'angle au bord de fuite est augmenté le moment piqueur du profil croîtra ce qui rendra plus difficile la recherche de la stabilité longitudinale.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">L'épaisseur.</span><br />Il faudra bien placer un longeron à l'intérieur de l'aile. Si le profil est mince ce longeron devra comporter plus de matière pour obtenir la même résistance et sécurité. Il sera donc plus lourd. Pourtant en première analyse ce sont les profils minces qui ont de bonnes performances aux petits Reynolds. Or nos inventions, HPO c'est à dire ornithoptère à moteur humain, ornithoptère légèrement motorisé ou modèle réduit sont destinés à voler à des Re de 20.000 à 500.000, ce qui est précisément la zone critique.<br /><br />La cambrure d'extrados.<br />Pour obtenir des profils qui ne souffrent pas trop de décollement laminaire ou de séparation au bord de fuite on devra modérer la courbure de l'extrados, un profil trop épais autour de la même ligne moyenne étant médiocrement résistant aux faibles Re. Pourtant le centre d'aile ayant souvent une profondeur accrue il est souhaitable d'employer des profiles plus épais là ou les Re sont plus élevés. C'est à cela que sont destinés les Eppler 207 et 209, leur proche parent nommé 205 continuant l'aile quand la corde diminue. Ils restent cela dit des profils de grands modèles réduits. Je ne crois pas me tromper en disant que le 205 devrait convenir avec une corde de 200 mm, le 207 avec 240mm et le 209 encore plus. Mais son épaisseur, si on l'utilise à l'emplanture favorise une construction plus légère.<br /><br />L'intrados. <br />Moins cambré en règle générale l'intrados est souvent plus apte aux petits Re. Dans le cas des profils biconvexes dissymétriques il est assez facile d'obtenir un intrados laminaire jusqu'assez loin dans la profondeur. Les intrados plats passent plus tôt en régime turbulent aux petits angles. Quand aux profils creux ils risquent fort de souffrir de beaucoup de trainée aux faibles portances. U coup les planeurs de performance pilotés ont des profils dont l'intrados en S offre peu de trainée aux petits angles. Mais il y a peu de miracles, si le S est très prononcé la trainée revient dès des angles d'attaque modérés. Du côté des grands classiques on peut remarquer que les FX 62k131 et k153 voient se relayer écoulement laminaire et turbulent de telle manière que la trainée est toujours maintenue dans des limites plus que raisonnables. Ce sont des profils anciens mais ils donnent encore de bons résultats. De proches parents recalculés sont utilisés avec profit sur des créations récentes. Des modélistes on adopté avec succès le FX 62 k 131 pour leurs grandes plumes, quoiqu'ils aient été créés pour d'autres usages. C'est un exemple un peu ancien et la mode a changé. Mais les expérimentateurs du biplan en diamant « Colab » ont utilisés ces profils de préférence à tous les autres, sachant qu'il donnaient de bons résultats dans le cas où les deux ailes sont rapprochées. De plus les essais modèles réduits s'approchaient mieux du projet maintenant réalisé d'avion grandeur. Pour l'instant je ne connais que l'ULM mais une deuxième version ne devrait pas tarder.<br />Bien différent d'aspect le UI 1720 réussit le même tour de force ou quelque chose d'approchant. Son intrados creux devrait le pénaliser aux faible portances, mais non, le « drag bucket » se prolonge jusqu'à Cz 0. Comment ? Grâce à un bord d'attaque très futé, à un creux très modéré et puisque l'extrados est laminaire … à 20% dans tout le domaine d'utilisation il est aussi turbulent à 80% ce qui lui donne un haut de courbe très intéressant. Il est bien sûr moins brillant sans son Gurney Flap. Voire si un petit GF fait dans le réel les merveilles que lui attribuent les simulations ! Mais il n'y a pas besoin de ce détail pour savoir l'intérêt de ce profil et de ses parents proches. Ils se sont imposés sur les Deltas et sont aussi ceux du Swift. Bien sûr ce ne sont pas exactement des UI1720, il aura fallu faire quelque chose pour qu'ils travaillent à 1.000.000 Re et moins. Car la définition originale de ce profil ne lui permet guère la fantaisie de rentrer dans le domaine petits Re. Un turbulateur l'aide et on peut aussi le modifier. Judicieusement diminué en épaisseur mais en gardant presque le même nez il descend à 500.000. Avec un turbulateur en dents de scie Jon Howes l'apprécie pour ses expériences de voiles rigides en modèle réduit. D'un autre côté il perd de l'intérêt passés 6.000.000 Re. Tiens voilà un bon exemple du fait qu'un profil peut difficilement être universel. Sauf le Clark Y que l'on voit partout !<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Rayon de bord d'attaque.</span><br />C'est la zone proche du point d'arrêt. Ici l'accélération commence. Pour maintenir longtemps la couche limite en régime laminaire il faudra limiter cette accélération donc utiliser un petit rayon de bord d'attaque. Mais dès que l'angle d'attaque sera tant soit peu élevé ce petit rayon aura l'effet contraire, il provoquera une forte accélération et la couche limite passera au régime turbulent. Cependant un rayon de BA supérieur fatigant la couche limite plus tôt aux angles modérés fera perdre cette caractéristique recherchée que l'on appelle laminaire et par ailleurs diminuera la capacité à aborder les petits Re. Il s'agit de trouver un compromis.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Profils laminaires.</span><br />Considérant comme connues les notions qui définissent la différence entre une couche limite laminaire et celle qui a un écoulement turbulent, je vais mettre les pieds dans le plat. On nous rebat les oreilles avec les merveilles que promettent les profils laminaires, et lorsqu'on examine leurs couches limites on se rend compte qu'ils ne le sont qu'aux petits angles d'attaque. L'appellation laminaire doit donc être contrôlée. En tous cas elle ne s'applique que lorsque le profil maintient un domaine de vol porteur (Cz au moins égal à 0,4 p. ex.) avec une couche laminaire s'étendant sur quelques 60% de la corde. Sur la courbe des Cz cela se manifeste par ce que l'on appelle un « drag bucket », baisse caractéristique de la trainée qui vient de ce que l'extrados et l'intrados sont en même temps profondément laminaires. Si l'angle d'attaque augmente l'extrados passe plus ou moins brusquement en régime turbulent. De même aux petits angles c'est l'intrados qui va passer en turbulent, la plus belle fille du monde ne pouvant donner que ce qu'elle a ! Mais il est faux de croire que tout est alors perdu : une couche turbulente est souhaitable pour que puisse s'accroître le gradient de vitesse donc la portance ou ¡la destruction de portance!... lorsque c'est l'intrados qui passe en turbulent et qu'il doit contrer ce qui reste de portance due à l'extrados. Ceci pour arriver au plus vite à portance nulle, si du moins on en a besoin.<br />Notez, contradiction de la contradiction, que le Clark Y mériterait ce titre de laminaire si son intrados plat ne passait turbulent quand justement l'extrados mérite « l'appellation ». Il a d'ailleurs un petit drag bucket. Notez qu'aucun profil que je connaisse n'est laminaire à 100% dans le domaine que nous étudions. <br /><br /><span style="font-weight:bold;">Profils super-critiques.</span><br />Les besoins de l'aviation commerciale on conduit à étudier des profils dont le nombre de Mach local soit le plus faible possible devant le nombre de Mach général. Les profils super-critiques ont donc des lois de courbure très prudentes notamment à l'extrados, car même à vitesse élevée le Cz de vol reste relativement haut. Vous pouvez avoir une idée de la gueule de ces profils en consultant le catalogue de profils de Michael Selig, UIUC airfoils data base, plus de 1500 profils, une mine ! Allez voir par exemple les profils des Boeing 707 et 737 à la lettre B du catalogue UIUC. Mais depuis les origines assez lointaines comme vous le voyez, la mode super-critique s'est étendue et des profils plus ou moins laminaires ont été créés pour l'aviation générale, notamment par Withcomb le regretté créateur des « Winglets » du même nom. C'est ainsi qu'on a vu s'enrichir avec les GA(W)-1 et 2, la gamme des profils de l'aviation légère grâce à une retombée de l'aviation transsonique. Il y a des parents proches issus des laboratoires de la NASA à Langley. Mais attention, souvent les profils Withcomb ont été appliqués à des Re trop faibles et (ou) la réalisation trop approximative n'a pas permis de retrouver les résultats de soufflerie. Ils ne s'appliquent en aucune manière à nos projets ultra légers. Vous pouvez les étudier sous le nom de LS 413 et LS 417 au catalogue UIUC. <br />Pourtant les créations de Brian Eggleston, BE 9049-9050-9749-9750 sont définis comme CLF selon les initiales de Controlled Laminar Flow, et quelque chose doivent au concept super-critique appliqué en dehors du domaine transsonique. Ils ont des rayons de bord d'attaque supérieurs à ce que l'on voit en modèle réduit et leur courbure d'extrados très prudente récupère un couche limite déjà travaillée sans trop d'excès. Ils ont été crées en 2008, l'expérimentation est toujours en cours.<br />Tiens ! Je n'étais pas si loin de la solution du problème quand il y a deux ans je cherchais à modifier l'ARA-d-13, je forçais la dose car je suis un peu brute et cela explique que mes créations fussent de résultats trop instables pour avoir un intérêt. Mais la voie transition naturelle plus ou moins précoce est pleine de promesses.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Les profils Liebeck.</span><br />Dans la même optique de contrôle de la couche limite laminaire... pendant un certain temps ! Liebeck, Lissaman, Chen et pprobablement beaucoup d'autres ont cherché aux limites ce que pouvait être un profil trè porteur de faible trainé et de faible moment ! Gageure ipossible direz-vous avec quelque raison. Néanmoins ils ont cherché. Peu d'applications à première vue. Si la tondeus à gazon de Kiceniuk avait un Liebeck pour son aile basse destinée à faire voler en effet de sol un HPA des années 80. Lissaman dessina pour l'équipe du Gossamer Condor le l 7769 qui correspond plus ou moins au même concept, mais avec modération. On trouve les prémisses de l'UI1720 dans son dessin mais il a une bosse d'extrados à 30% et non à 20%. Il est aussi conçu pour des Re beaucoup plus faibles.<br />C'est d'ailleurs une sorte de modération osée qui a produit le UI1720. C'est le meilleur de ce qui a dérivé du concept Liebeck et le seul qui a trouvé des applications concrètes.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">ET MAINTENANT : LA FORME EN PLAN.</span><br /> La recherche du meilleur profil pour un usage déterminé est légitime et nécessaire. Maintenant voilà, dans beaucoup de conditions de vol les performance du profil ne vont pas être très importantes devant la trainée induite entre autres choses. C'est le cas en particulier dans les conditions de vol lent, quand on recherche la vitesse de chute minimum ou la finesse maxi. Ainsi, bien que les petites cordes fassent baisser le rendement des profils, les modèles réduits en viennent à avoir des allongements énormes. Dans leurs conditions habituelles de vol orientées vers la Vz mini pour obtenir plus de durée de vol, la trainée induite a un rôle dominant.<br />Allons nous faire la même chose pour notre Wakefield-Oiseau ? Nous ne serions pas à l'aise avec des ailes de 1,80 mètre terminant avec 6,5 cm d e profondeur au bord marginal. Nous aurions du mal à les dominer en vol battu. Pour plus tard peut-être ? Ou bien jamais car le vol battu devrait apporter un allongement fictif. Pour le vol battu je ne vois pas la nécessité d'utiliser de grands allongements. Cependant on peut perdre beaucoup en battant mal des ailes. Je dis ceci en relation avec le rendement de propulsion. Évidemment moins de trainée est toujours bienvenu, mais nous n'en sommes qu'au début. Beaucoup d'oiseaux volent économiquement avec des allongements de 7 ou à peine plus, les ailes dotées de rémiges étalées pour atteindre une haute envergure effective et les ailes de grand allongement servent surtout aux grands planeurs : cigognes, aigles, vautours et par ailleurs les oiseaux de mer. Pour ne pas desservir trop le plané je propose un allongement de 10. Ce serait le cas d'un aile de 1,30 m et de 13cm de corde moyenne. Cela donne une surface un peu forte pour un véritable Wake, mais nous n'en sommes pas encore à construire une bête de concours et de plus l'envergure projetée sera inférieure vu le dièdre que nous allons devoir laisser au plané pour sa stabilité. Si nos ailes étaient en simple trapèze elles auraient un centre de 16 cm et un bord marginal de 10 cm. Abaissons cette dernière dimension à 9 cm ce qui va nous permettre d'avoir une forme en triple trapèze sans augmenter la surface. Quand nous décrirons la construction nous verrons que cette forme en triple trapèze ne nous coute pas beaucoup de travail. Nous aurons une partie centrale fixe, non que ce soit indispensable pour un modèle de ces dimensions mais parce que cela sera plus commode pour placer le mécanisme du battement et faire en sorte que tout soit interne ou presque. Par un autre côté la charge alaire réduite va conduire à un battement lent et les phénomènes de « heaving » vont prendre une nouvelle importance. Bien que le partiel ne résolve pas entièrement le problème je confie en ce que ma solution rende son traitement plus facile en permettant d'accélérer le battement entre autres. Bien entendu la partie mobile sera relativement plus importante que celle de « L'Orni ». Je propose que la partie centrale fixe et la partie de battement vertical aient un bord d'attaque sans flèche et un bord de fuite en flèche avant. La partie externe aura une flèche variable, en avant à l'abaissée, en arrière à la remontée. A l'arrêt moteur s'établira un dièdre entre la partie centrale et l'aile battante. Un léger dièdre entre la partie de battement vertical et celle du battement conique laissera un petit vrillage négatif au bord marginal. De plus pour ajouter un peu à l'effilement on pourra faire évoluer le profil autour d'une ligne moyenne homologue et en suivant la même loi d'épaisseur le réduire notablement. Ainsi le Cz pourra diminuer et la résistance au petits Re augmenter. Ainsi on adaptera la répartition de Cz au vol battu ou on fera un compromis entre vol battu et plané qui suppose moins de réduction de portance au long de l'envergure. Je ne vois pas la possibilité d'entrer dans des calculs au stade où nous en sommes car pour optimiser l'aile battante nos devrions faire une analyse en divers points du mouvement et le programme n'est pas encore écrit !Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-85142117416462711852011-03-27T22:36:00.006+02:002011-03-29T18:00:55.195+02:00L'AÉRODYNAMIQUE NOUVELLE EST ARRIVÉE<span style="font-style:italic;">Et aussi le Beaujolais nouveau!</span><br /><br /><span style="font-weight:bold;">Cz instantané et décrochage retardé.<br /></span><br />L'aérodynamique in-stationnaire annonce des Cz instantanés très élevés. Ils valent pour des temps courts, de petits Reynolds et il ne faut pas oublier que c'est à de très grands angles d'attaque qu'ils se produisent. Je crois me rappeler qu'à 45º Cz et Cx minimum théorique sont égaux, en ce cas si l'on a Cz 4 on aura aussi Cx 4. Est-ce que je me trompe, cela est dû à une simple question mécanique à première vue? La trainée de frottement, elle, peut tarder un instant à s'établir. Il semble que pour les insectes et les colibris ce fort Cx ne soit qu'un détail, dans leur type de vol portance et trainée … portent. Mais de notre point de vue qui traite de grands, voire de très grands oiseaux, c'est prohibitif. Même en supposant des effets in-stationnaires très bien exploités le vol économique en translation se fera à des angles d'attaque modérés.<br /><br />D'autre part Alfred Jabes dans les publications de l'URVAM, « Le Vol Naturel » en l'occurrence, fait état d'affirmations de Marcel Chabonnat sur la finesse infinie en régime transitoire. Je cite :<br /><br /><span style="font-style:italic;">« Finesse transitoire »<br />“Nous retiendrons textuellement la remarque très importante suivante, citée par Mr. M. CHABONNAT :<br />*'La finesse transitoire" : lorsqu'une aile est mise en mouvement dans un fluide au repos la moitié de la portance s'établit instantanément et elle augmente ensuite pour atteindre sa valeur totale en régime permanent.<br />Dans le même temps la trainée qui est nulle au départ croît comme la racine carrée du temps.<br />Il suffit donc de rester en régime d'écoulement non permanent pour améliorer les qualités de l'aile.<br />Au départ la finesse est presque infinie et elle diminue avec le temps pour arriver à sa valeur normale dés que l'écoulement permanent est obtenu.<br />Il faut donc rompre l'écoulement périodiquement pour profiter des propriétés des écoulements in-stationnaires. C'est ce que font les oiseaux depuis des millénaires.”</span><br />En effet c'est alléchant. Il faut et il suffit de battre des ailes pour l'obtenir ! Et si, par les dimensions de l'appareil, par les forces mises en jeu, celles du pilote par exemple et celles de la résistance de la machine devant ses efforts, nous n'arrivons qu'à des rythmes très lents ! Que reste-t-il de ce merveilleux phénomène ? Le bénéfice sera en tous cas d'autant plus faible que la lenteur du battement laissera la trainée revenir au galop ... de la racine carrée du temps. <br />En fait je ne m'en fais pas, de toute façons ce cadeau de la nature est toujours bon à prendre. Grappillons donc quelques instants de trainée nulle. Cependant même si le phénomène est du plus haut intérêt, il concerne surtout les insectes et les petits oiseaux. Donc les MAV et drones sont de la partie. <br />Le « colibri » d'AeroVironment bénéficie certainement de Cz instantanés élevés mais sa sustentation est due aussi à tous les paramètre du phénomène éventail, force Magnus, centrifuge et résistance aérodynamique.<br />Quand à la manière de concevoir un appareil qui profite au mieux des bontés de l'aérodynamique transitoire, je sèche. Ou bien on se cantonne aux petites machines qui battent vite à plaisir, ou bien on accepte l'ornithoptère partiel, de bon cœur ou non. Sinon les phénomènes in-stationnaires qui ne durent qu'un instant par définition n'aident guère à faire voler un Snowbird ou son successeur, s'il en a un jour !<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Autre problème Strouhal :</span><br /><br /> Alfred Jabes attire également notre attention sur le nombre de Strouhal. Il dit :<br /><br /><span style="font-style:italic;">« En effet, en théorie, Villat et Karman disent qu'en régime stable : le rapport (sans dimensions) A/VT = 0,28, où<br />A est l'Amplitude<br />V la Vitesse horizontale de déplacement <br />T le Temps d'une période<br />Ceci est corroboré en pratique par l'observation de la nage des poissons : on cite le nombre de Strouhal : A/VT = 0,30<br />Enfin, personnellement, lorsque des valeurs dignes de bonne foi ont pu être utilisées, soit pour des insectes, soit pour des oiseaux, soit même pour la maquette volante du ptérodactyle de Mac Cready, nous avons trouvé des valeurs très proches de 0,28 et même pour le True‑Fly.<br />Remarque : A / VT= 0,28 Si l'on fait intervenir que A = v.T/2<br />où v est la vitesse verticale d'abaissée ou de relevée de l'aile, il s'ensuit que<br />v/2 V = 0,28”</span><br /><br />Il est vrai que derrière un cylindre en mouvement ou plongé dans un courant le fluide est perturbé de telle manière que se forme une rue de Karman dans son sillage. Son rythme dépend très peu de la turbulence et des Reynolds. Strouhal avait constaté que les fils télégraphique chantaient et ses mesures donnaient un St de 0,20 ou presque. Tout le monde derrière lui a toujours trouvé un St de 0,20 dans l'air. Dans d'autres gaz le St serait différent. Laissons de côté les poissons, les dauphins et les baleines non parce qu'ils sont dans l'eau mais parce que nous pensons ornithoptère. <br />Revenons à l'air libre et à nos oiseaux et ne laissons pas que les baleines nous encombrent. <br />Or nos oiseaux n'évoluent pas toujours à 0,28 St. A l'Université de Lund, Rosen, Spedding et Hedenström donnent comme « reduced frequency » de l'hirondelle des fenêtres 0,31 certes à 4 m/s, 0,21 à 6 m/s, 0,15 à 8 m/s et 0,11 à 10 m/s. Je sais que reduced frequency (k=Fc/V, où c est la corde moyenne de l'aile) et St sont deux choses différentes. Mais quand l'amplitude est à peu près constante ces nombres se suivent de près ou de loin. Et il me paraît dans l'ordre des choses que les oiseaux expérimentent des St différents dans leurs diverses allures et vitesses. Alors je calcule que nos petites hirondelles volent à St 0,21 à 4 m/s. C'est la vitesse où elles emploient le St le plus élevé. Dans le reste de leur domaine de vol elles sont à des St faibles : 0,12 St à 8 m/s et 0,11 St à 10 m/s. Si le rythme propre de la perturbation dans l'air à pression et température ordinaire est de 0,20 St, alors la réponse de l'oiseau à 0,28 St est « un accord » 4/3 d'onde qui me semble bizarre. Je préfère les 0,11 Rf ou St de l'hirondelle c'est un accord demi/onde, plus musical, non ?<br />Car s'il s'agit bien d'élasticité du milieu, nous devons raisonner en termes d'acoustique et trouver pourquoi des St de environ 0,30 sont le comble de l'efficacité. Dans le cas des animaux marins, le milieu ? Ou simplement qu'à 0,20 St le rendement de propulsion est au top niveau mais la traction encore insuffisante. Certains essais de palettes oscillantes ont montré un pic de rendement à 0,10 St dans l'eau, mais avec une traction très faible donc de peu d'intérêt en pratique.<br />Mais franchement il nous faut pénétrer plus avant dans le phénomène acoustique qui accompagne le vol battu pour dire quelque chose de construit à ce sujet ... Et pour confirmer ou infirmer ce St de 0,28 dont parle Jabes pour le vol battu. La p'tite hirondelle ne semble pas suivre les conseils de Jabes. Au point de vue théorique il nous faudra étudier Villat et Karman, je vous préviens, c'est pas du gâteau.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Recapture.</span><br /><br />Déjà a la moitié du siècle passé l'ingénieur et éthologiste Etienne Oemichen supposait que les animaux se servaient du tourbillon comme d'appui, récupérant ainsi une part de son énergie. Cela suppose une synchronisation difficile à imaginer. Que les animaux avec leur débauche de senseurs y arrivent, je veux bien, mais qu'elle puisse servir à un ornithoptère j'en doute du moins dans un proche avaenir.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Limites à la mise en pratique de l'aérodynamique transitoire.</span><br /><br /><br />Quand à la manière de concevoir un appareil qui profite au mieux des bontés de l'aérodynamique transitoire, je sèche. Ou bien on se cantonne aux petites machines qui battent vite à plaisir, puissantes et possiblement fragiles, ou bien on accepte l'ornithoptère partiel, de bon cœur ou non. Sinon les phénomènes in-stationnaires qui ne durent qu'un instant par définition n'aideront guère à faire voler un Snowbird ou son successeur, s'il en a un jour !<br /><br /><br />Ceci dit ne croyez pas que je déprécie à Chabonnat et à Jabes. Le premier m'a beaucoup appris et Jabes lance une conjecture certes osée mais qui risque d'être juteuse quand nous aurons vraiment compris tout cela, ce n'est d'ailleurs qu'une question de chiffres, 0,20 contre 0,28 ne retirent rien au phénomène d'accord que suppose Jabes. <br /><br /><span style="font-weight:bold;">Les systèmes de portance hautement non-planaires.</span><br /><br />C'est le titre que donne Ilian Kroo à son long article passant en revue les progrès possibles et probables dans l'aérodynamique des ailes. Il considère que la réduction de la trainée induite est la voie la plus prometteuse. <br />Ilian Kroo a tout pour nous plaire. Encore enfant il a mis ses efforts dans la mise au point des premiers Deltas à structure de bambou. Depuis il a contribué largement à leur développement puis à la naissance du Swift en optimisant son aile. Par la même occasion il a démontré scientifiquement que l'aile volante peut atteindre des performances égales à celles du planeur en T. Auparavant les ingénieurs considéraient que le planeur Horten était mal venu et ne profitait guère de ses vertus quand aux résistances parasites. Kroo a su faire que le vrillage soit à la fois stabilisateur et établisse la répartition de portance optimale. Ajoutez à ce savoureux cocktail des Winglets très hauts qui sont par la même occasion les dérives-timons de direction. Il les fallait pour cette obligation primordiale, en prime ils augmentent l'efficacité/envergure. Le planeur Horten bien que critiqué postérieurement était plutôt bien vu, il lui suffisait de renoncer au grand effilement qui lui venait de années trente. Le planeur canadien BKB 1A auquel Kasper contribua peut-être quelque peu annonçait ce virage, de même la Kasper-Wing, mais elle est mise en valeur surtout pour ses dérives originales permettant de garder le contrôle en décrochage complet. <br />L'article de Kroo date de 1994. A mon avis c'était une incitation à ses étudiants de Standford pour qu'ils fassent leur thèse sur un des sujets proposés. Le texte pose les grands jalons de la recherche de la trainée induite minimum.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">Dièdres.<br />Systèmes fermés.<br />Aile en C. <br />Biplans et multiplans.<br />Sillage non-planaire d'une aile planaire.</span><br /><br />Pour le 4 premiers points reportez-vous à l'illustration. A peu de chose près, les chiffres ont été confirmés par d'autres travaux. Les biplans sont considérés sans décalage longitudinal, donc avec une seule ligne de portance. Nous reverrons cela avec les WingGrids dont le décalage vertical est faible et le décalage longitudinal supérieur à une corde. Pour le 5º Kroo cite 2 exemples. Celui du sillage non planaire d'une aile planaire simple mais au bord de fuite incurvé (la nature préfère les bords d'attaque incurvés, aile de martinet p.ex.) et celui des travaux de Smith pour la NASA sur les "split tips", une aile à deux plumes pour résumer. Les calculs classiques donnent dans le cas du modèle une amélioration de 5% et en réalité le gain est de 11% ce qui a étonné les chercheurs et les a obligé à affuter les simulations les plus pointues. <br /><br /><span style="font-weight:bold;">Les WingGrids LaRoche.</span><br />On a dans ce cas en bout d'aile une série d'ailettes qui résultent plus efficaces que tous les autres systèmes proposés. Les conditions de la réussite si l'on écoute le cabinet LaRoche sont très strictes. Espaces, inclinaisons, profils et Cz max des ailettes doivent être sérieusement optimisés. Dans les meilleures conditions, une grille d'envergure et de nombre d'éléments modérés peut multiplier l'efficacité envergure par 2 ou 3. On croit rêver, mais non. Des essais en vol de modèles réduits assymétriques, de planeurs et avions grandeur, puis des maquettes en vol circulaire ont confirmé les résultats. Le même modèle de VCC a été testé par des mesures de vélocité de particules qui confirment les précédentes expériences. Nous avons là le bord marginal de l'aile d'oiseau réalisé par des techniciens. C'est très laid! mais ça marche. Alors pourquoi les WingGrids LaRoche ne sont pas devenus monnaie courante ? Gourmandise des auteurs en royalties ? Je ne pense pas, bien plutôt un problème d'ingénierie, le moment à l'emplanture étant en nette augmentation relativement à une aile de même envergure les conséquences sur la masse à vide sont plutôt mauvaises. La définition du système LaRoche concerne une répartition de portance rectangulaire. Notez que cela ne semble pas le cas des cigognes. Il faudra du temps avec de préférence une approche théorique nouvelle et confirmée pour l'adapter à une répartition de portance favorable au devis de masses. Il ne restera alors qu'à trouver le moyen de construire léger, ces ailettes me font peur!<br />Il faudra aussi attendre que les avionneurs renoncent au transsonique car même s'il est envisagé par les auteurs des publications LaRoche, ce n'est pas dans ce domaine-là que le système peut donner tout ses fruits. En effet les gains d'un système non planaire ne sont réels que lorsque le Cz est élevé. En croisière rapide les WingGrids sont un fardeau. Vous me direz que c'est aussi le cas des winglets les plus rustiques. Oui! Mais ils grèvent beaucoup moins la trainée et le moment à l'emplanture, alors le bilan sur un cycle de vol est bénéficiaire, les gains apparaissant quand le Cz est important.<br />Comme c'est le cas pour le "split tip" de Smith, la théorie en vigueur est prise en défaut. On parle de systèmes non-Munk, de lignes de portance, de l'analyse dans le plan de Trefftz. La conception du sillage de Prandtl et Munk n'est pas fausse, elle a seulement ses limites comme bien des théories physiques. D'ailleurs elle contenait en germe la résolution d'une partie du problème et pouvait s'attaquer à la trainée induite des biplans et multiplans. Des chercheurs ont certainement attaqué la butte, les conditions sociales et économiques actuelles ne favorisant pas les avancées théoriques. En tous cas depuis la fin du siècle dernier, 1994 pour être précis, « Silence Radio ». Ce n'est pourtant pas un domaine « Secret Défense », en tous cas moins que les drones qui font fureur sur Yahoo. Kroo fait-il des MAV ? Faut bien gagner sa tune ! L'Einstein de l'aérodynamique du 21º Siècle n'est sans doute pas né, nous avons pourtant bien besoin de lui.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">De l'aile fixe à l'aile battante.</span><br /><br />En effet je n'ai pas étudié puis écrit tout ça pour montrer que les beautés de l'aile fixe sont impénétrables. J'ai plus à dire, et ceci me vient d'une « Illumination » !<br />Bon sang mais c'est bien sûr, une aile battante, non contente de créer un tourbillon de départ à chaque point haut et point bas ce qui serait bénéfique selon Chabonnat et Jabes , par son perpétuel changement de dièdre est un système hautement non-planaire, comme dirait Kroo.<br />Je m'explique : le tourbillon de départ est généralement considéré comme un phénomène qui ne détourne pas d'énergie. Le sillage en revanche, tout le monde est d'accord, il faut le traîner. Les ailes non-planaires étalent le sillage sur la hauteur, ce que fait également l'aile battante.<br />Auparavant j'ai insisté dans ces colonnes sur le fait que la force centripète-centrifuge modifiait la circulation transverse et donnait ainsi une efficacité envergure accrue. Cela se complique à la remontée des ailes car la répartition de portance peut devenir mauvaise voire très mauvaise, et il faut le déphasage pour récupérer de l' efficacité envergure. Mais ce gain qui peut être très important, l'est encore plus si le sillage est non planaire du fait des mouvements des ailes et pourquoi pas si leur bord marginal est non planaire comme celui des corneilles.<br />Si l'on commence à comprendre comment les ailes battantes peuvent espérer atteindre de très hauts rendements on devrait pouvoir commencer à construire des expérimentaux intéressants qui permettraient des mesures pertinentes. <br /><br />Cela permettrait de sortir de l'ornière et de faire un pas dans le sens d'ordonner nos vues théoriques. Car entre les lignes de portance, le diamètre des tourbillons induits, et un tas d'autres éléments très sérieux mais qui jetés en vrac sur la table font désordre, on a du mal à retrouver ses petits. De nouveaux résultats permettraient peut-être d'envisager de nouvelles simulations valables autant pour l'aile fixe de hautes performances que pour l'aile battante en vol économique.<br />Car il est une chose qui va de soi : je laisse le vol du colibri aux militaires !<br /><span style="font-style:italic;">À suivre : les méthodes de réduction de la trainée de frottement.</span>Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-76879619228411422402011-02-27T10:02:00.002+01:002011-03-29T15:21:12.196+02:00L'AVENIR EST EN MARCHE!<iframe title="YouTube video player" width="640" height="390" src="http://www.youtube.com/embed/_5YkQ9w3PJ4" frameborder="0" allowfullscreen></iframe><br />Ceci n'est que simulation. Elle montre le genre de jouets que désire L'Armée de l'Empire pour sortir du bourbier Afghan. AeroVironment ne peut pas encore exploser son engin mais ce n'est qu'un détail. La firme est en route vers cette arme létale.<br /><iframe title="YouTube video player" width="480" height="390" src="http://www.youtube.com/embed/Cov7-XWUa18" frameborder="0" allowfullscreen></iframe><br />Pour l'instant ce colibri ne fait pas exploser la tête d'un snipper !méchant, méchant, méchant!, mais il est sur la bonne voie. Un seul petit inconvénient, il ne vole que huit minutes.¿"Reversed Wake"? Les martinets volent en "Continuous Wake", et à basse vitesse (2-4 m/s) beaucoup de petits oiseaux usent de la "Discontinuous Wake". En tous cas le vol stationnaire et ses variantes ici illustrées (on bouge, mais la portance provient majoritairement du "battement colibri") est dispendieux par nature, qu'il soit obtenu par rotor ou par aile battante. La "Wake Capture" et le "Delayed Stall" bien dominés permettront des progrès. Mettons cependant les pendules à l'heure: huit minutes obtenus avec les meilleures batteries ainsi que des moteurs et transmissions top-niveau, ce seraient 1, 2, 4 minutes avec le matériel modéliste courant! C'est la Misère, quoi! Misère dorée, car le joujou doit coûter un beau paquet de biftons!<br />Ce second vidéo montre les capacités d'évolution hors-vue de ce colibri, dans sa robe d'apparât cette fois. Il faut avouer que le résultat en capacités d'évolutions est impressionnant.<br /><iframe title="YouTube video player" width="640" height="390" src="http://www.youtube.com/embed/96WePgcg37I" frameborder="0" allowfullscreen></iframe><br /><span style="font-weight:bold;">L'avenir est en marche disai-je, et il fait froid dans le dos!<br /><br />D'autres recherches sont en cours. Elles concernent la robotisation de gros insectes. Je ne vous montrerai pas les vidéos, ils en disent long sur le sadismse de leurs auteurs.<br />Puisque l'epérance de vie de l'animal est très courte (plus de 8 minutes pour être concurrentiel avec le colibri), on peut lui ôter les tripes, ainsi augmente sa capacité d'emport: caméra ou explosifs, au choix. C'est le triomphe du délicieux Doktor Mengele! Bon ce ne sont pas des animaux très sympathiques, mais l'éthique est mise à mal tout de même.<br /><br />D'ici peu les militaires vont faire campagne (de propagande) contre les insecticides!<br />D'un autre côté ils vont "breveter" divers grands insectes susceptibles d'être de petits Robot-Cops, comme les firmes pharmaceutiques ont breveté des milliers et des milliers de plantes. Dans certains cas les villageois qui faisaient leurs médecines traditionnelles avec ça se voient mettre des amendes, à la récolte ou à la vente au marché indigène. Quand ce n'est pas la justice expéditive si courante aux Amériques, en Afrique et en Asie qui s'exerce. <br />Certains de ces insectes sont de bons comestibles ... un autre bon truc pour afammer les populations, à rajouter aux trans, aux semences qui donnent une plante stérile, dont il faut racheter les graines l'année suivante, aux bio-carburants, au lait en poudre Nestlé à diluer dans l'eau du marigot et autres "Crimes de Paix".<br />Permettez-moi de dénoncer ces misérables, mais je dois faire mon mea-culpa:<br />Enfant j'ai attaché un fil à la patte d'un hanneton, je le confesse. Il s'agissait d'en faire un bestiau de vol circulaire! Il y avait encore beaucoup de hannetons, depuis ils ont quasi disparu! Peut-être ai-je contribué à cette disparition?<br /></span> <span style="font-style:italic;">(Je vous jure que je n'invente rien des projets militaires. DB)</span>Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-52913342984960099812011-02-27T09:49:00.052+01:002011-05-04T23:05:20.207+02:00UNE GAGEURE!<a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjFkAoxAjeYZZgWmflwlQ6-mmKuxKljtgBBgzxeDsqFSAv0WvfTbENJCqiGt1brTph9XrXzpiXvFH0_jW7qOUTS2Bbfvff9SPHmkU_KKoLRQyiMBpfCfKz2srlqD-oi3r7FaNoTl32Yi58/s1600/orni+partiel+lippish.jpg"><img style="float: left; margin: 0pt 10px 10px 0pt; cursor: pointer; width: 320px; height: 238px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjFkAoxAjeYZZgWmflwlQ6-mmKuxKljtgBBgzxeDsqFSAv0WvfTbENJCqiGt1brTph9XrXzpiXvFH0_jW7qOUTS2Bbfvff9SPHmkU_KKoLRQyiMBpfCfKz2srlqD-oi3r7FaNoTl32Yi58/s320/orni+partiel+lippish.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578289169746106082" border="0"></a>En cliquant sur l'image vous obtiendrez un plan plus lisible.<br />"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. <br />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.<br /><http://www.ornithopter.org/birdflight/freebird.shtml><br /><iframe title="YouTube video player" width="480" height="390" src="http://www.youtube.com/embed/gG_F-YfoBV4" frameborder="0" allowfullscreen></iframe><br />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.<br /><br />"c'était la toute première sortie du modèle et seulement son troisième vol, ...... "<br />"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.<br />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."<br /><br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQxZ4HTJfSGoxzIsg-VpL8t_erI4etRot6WrzPscqk-hLf_auxdJ5QT8Th6wWr7msX1je9SlRyOfi1DIywYEzCFbAvWr9LliQN56A0ISiP_TkO6awJcjo09r51SUkUwqXYsI6FRAGWUNk/s1600/attachment.jpg"><img style="float: left; margin: 0pt 10px 10px 0pt; cursor: pointer; width: 320px; height: 226px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQxZ4HTJfSGoxzIsg-VpL8t_erI4etRot6WrzPscqk-hLf_auxdJ5QT8Th6wWr7msX1je9SlRyOfi1DIywYEzCFbAvWr9LliQN56A0ISiP_TkO6awJcjo09r51SUkUwqXYsI6FRAGWUNk/s320/attachment.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578326343466277666" border="0"></a>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!<br /><br /><iframe allowfullscreen='allowfullscreen' webkitallowfullscreen='webkitallowfullscreen' mozallowfullscreen='mozallowfullscreen' width='320' height='266' src='https://www.blogger.com/video.g?token=AD6v5dx5k95SpcKnkvDB8m-7gG1kO4sOUkkH7y-7HUJqof9e50024lPx_Xzfm7Dvs2yqJ1utqBld9ub0iRFU66ByMg' class='b-hbp-video b-uploaded' frameborder='0'></iframe><br /><br />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!<br /><br />Partant du succès du modèle de 1994 Jon Howes a développé le projet d'ornithoptère à moteur musculaire qui figure ci-desssous.<br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjj-9hAeKMzwnila2qYLC9Kf7Mag2fx0YvxGrnV0X1jQ0czRwImpYqoslXupoarG-4IQxJkMytmdQ9XY9UNoLZPlhRjL61dW3BE1LYJM4GJzBmgCO97QsES66UZKr6gx7_b4qqC-3cOz4w/s1600/attachment.jpg"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 197px; height: 320px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjj-9hAeKMzwnila2qYLC9Kf7Mag2fx0YvxGrnV0X1jQ0czRwImpYqoslXupoarG-4IQxJkMytmdQ9XY9UNoLZPlhRjL61dW3BE1LYJM4GJzBmgCO97QsES66UZKr6gx7_b4qqC-3cOz4w/s320/attachment.jpg" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5579200474643717922" /></a><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><span style="font-weight:bold;">Et alors, la gageure?</span><br />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.<br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjCdYdCCEQ7maxVpRRHUKweXbMWhUoxHWK0VfgJh2DkkUJyIlrCHzVItbAnzVmjRMGGo4I3xngJexujCuPE3Pc5rCld39t1VHmiTwaazRXb-KIOP34vBIpt7Bvl_Vse_o_ecniwBRjp4uo/s1600/Vivchar-F1B.jpg"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 244px; height: 320px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjCdYdCCEQ7maxVpRRHUKweXbMWhUoxHWK0VfgJh2DkkUJyIlrCHzVItbAnzVmjRMGGo4I3xngJexujCuPE3Pc5rCld39t1VHmiTwaazRXb-KIOP34vBIpt7Bvl_Vse_o_ecniwBRjp4uo/s320/Vivchar-F1B.jpg" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5579225015278897314" /></a><span style="font-style:italic;">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.</span><br /><br />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.<br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhHxhj-d4yN1BofcFAAVbv4tXRFLW_Pgd7fvwpfmEwHQAX04FwJtNz-H9EPy9hDUqMdyLL1l8LHvgME9oQMu0i999Sy1725biLEjsP4TvSqJiTUtvOFS7_jaW5UpSGKg7MUxXJqYNm6YfE/s1600/3dqmdwgl.bmp"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 320px; height: 230px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhHxhj-d4yN1BofcFAAVbv4tXRFLW_Pgd7fvwpfmEwHQAX04FwJtNz-H9EPy9hDUqMdyLL1l8LHvgME9oQMu0i999Sy1725biLEjsP4TvSqJiTUtvOFS7_jaW5UpSGKg7MUxXJqYNm6YfE/s320/3dqmdwgl.bmp" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5579230973662918290" /><span style="font-style:italic;">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.</span><br /><br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgZ1L4IidA-2aePB1NZ0M9mtQc8C594pUCelSPB_1Yh0yByDo5Ro1_RSCh0rg3qKAghQZ6CnJiLNbdkCrOoQKbGkyTfxkUdI5zeJEBqRjg-s7MleG0BGb7H5LVIesyknfXILx9M7DDmsUM/s1600/6+panel+3-view+2011.jpg"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 320px; height: 247px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgZ1L4IidA-2aePB1NZ0M9mtQc8C594pUCelSPB_1Yh0yByDo5Ro1_RSCh0rg3qKAghQZ6CnJiLNbdkCrOoQKbGkyTfxkUdI5zeJEBqRjg-s7MleG0BGb7H5LVIesyknfXILx9M7DDmsUM/s320/6+panel+3-view+2011.jpg" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5580203426610416978" /></a></a><span style="font-style:italic;">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.</span><br /><br />Mon idée donc est de construire des Wakefields F1B à ailes battantes!<br />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.<br />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 <span style="font-weight:bold;"> «d'une gageure»</span>.<br />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.<br />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?<br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgKw8pWoEISCRI9ZG79KYtyxxCiFcgN4t_6m1LaayfXHseOJeYDtpFhdw57VxTznOEq7R_LdaJQqbdQ7kAc9Jvu-qLhkCk4fvgGCsdh_MnIiPLU5DCL7EcC27ViXV6zjCE3L80XhMk99iI/s1600/Nishizawa-F1B-2009-World-Ch.jpg"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 240px; height: 320px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgKw8pWoEISCRI9ZG79KYtyxxCiFcgN4t_6m1LaayfXHseOJeYDtpFhdw57VxTznOEq7R_LdaJQqbdQ7kAc9Jvu-qLhkCk4fvgGCsdh_MnIiPLU5DCL7EcC27ViXV6zjCE3L80XhMk99iI/s320/Nishizawa-F1B-2009-World-Ch.jpg" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5579915579817947890" /></a><span style="font-style:italic;">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.</span><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />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!<br />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.<br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEilTC25CJF7t4I7bfrMTtFoDpOXpOU4DxXY7sk4xSM6zGWsWyn-c2_dxQS0oYR-l0TVOqKH34dyJeOxFDROSTRfj4yuwhiExJQdgGPEMQE8paTAFGWIHlOexaiLpI8gP6erBnIKtqqz3yw/s1600/d200007.jpg"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 320px; height: 214px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEilTC25CJF7t4I7bfrMTtFoDpOXpOU4DxXY7sk4xSM6zGWsWyn-c2_dxQS0oYR-l0TVOqKH34dyJeOxFDROSTRfj4yuwhiExJQdgGPEMQE8paTAFGWIHlOexaiLpI8gP6erBnIKtqqz3yw/s320/d200007.jpg" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5580286567063934210" /></a><span style="font-style:italic;">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.</span><br /><br /><br /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhTzBiaWRE2FmofgUz0JFlHojqWDSRn-_PWwb930Bh02qha2jcBT6jki11hSkg6MvxMR-HnJ2epKQFUyjjvG81mKY8EAYTn1qKvhl_Z7TS1qJtVGRzNsC8volvNlzrS3X4FLmhW5XIA99o/s1600/schwan_g.gif"><img style="float:left; margin:0 10px 10px 0;cursor:pointer; cursor:hand;width: 247px; height: 320px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhTzBiaWRE2FmofgUz0JFlHojqWDSRn-_PWwb930Bh02qha2jcBT6jki11hSkg6MvxMR-HnJ2epKQFUyjjvG81mKY8EAYTn1qKvhl_Z7TS1qJtVGRzNsC8volvNlzrS3X4FLmhW5XIA99o/s320/schwan_g.gif" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5580243262899458290" /></a><span style="font-style:italic;">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.</span><br /><br /><iframe title="YouTube video player" width="480" height="390"src="http://www.youtube.com/embed/VdrwOs9owuM" frameborder="0" allowfullscreen></iframe><br /><br />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!<br /><span style="font-weight:bold;">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!</span>Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-10120590213889621622010-10-27T18:50:00.022+02:002011-02-06T19:11:35.040+01:00NIKOLA TESLA OU LA FACE CACHÉE DU RÊVE AMÉRICAIN<span style="font-style:italic;">cliquez sur le titre pour avoir la biographie de Tesla par Wikipédia</span><br /><br />Tesla était-il un physicien, un ingénieur ou un inventeur ? Il se définissait comme un découvreur. Et considérait sa turbine comme la son invention majeure ! Innocemment je croyais que c'était le moteur à induction, l'altenateur polyphasé ou le montage en étoile !<br /><br />Serbe né dans l'actuelle Croatie en 1856, étudiant brillant dépendant des bourses attribuées avec un élastique par l'Empire Austro-Hongrois aux étudiants pauvres des régions periphériques, il dut travailler jeune. Son père, prêtre orthodoxe n'avait guère pu l'aider, ayant peu de moyens économiques. D'abord il travailla à Maribor (Slovenie), puis à Budapest ou il contribua plus que largement, à créer le central de la Compagnie Nationale de Téléphones (1880), puis à Paris (1882), chez Edison "même" et il tenta en vain de convaincre ses collègues de l'intérêt du courant alternatif. C'est alors qu'il conçut son premier moteur AC.<br />A 28 ans, en 1884, il émigra aux Etats Unis. Seulement muni d'une recommandation de Charles Batchelor, ami d'Edison et qui était son patron à Paris, il prit contact avec Edison. Avec la promesse 50.000$ et un salaire hebdomadaire de 18$ il perfectionna les machine DC Edison. Mais en 1885 quand il réclama sa prime et que son salaire soit porté à 25$ hebdomadaires, Edison rétorqua « qu'il n'avait rien compris au sens de l'humour des Américains (des Etats Unis) ». Il quitta ce travail pour creuser des tranchées avec d'autres ouvriers ... d'Edison. Puis il créa sa propre compagnie, mais les banquiers l'écartèrent de l'enterprise qu'il avait créée. La banque et la finance ayant investi dans les mines de cuivre (du Chili ou de Bolivie) pour câbler le pays (la métropole) voyaient mal les recherches de Tesla pour transmettre l'électricité sans fil, et même l'innocent courant alternatif, qui allait nécesiter moins de cuivre que le continu ! De nouveau il travailla comme ouvrier pour ses besoins quotidiens et pour réunir le capital nécessaire à la construction de son moteur sans balais qu'il présenta à l'Institut Américain d'Ingénieurs Électriciens en 1888. Ce fut aussi l'année de l'énoncé des principes de la bobine Tesla. <br /><br />Ces succès l'amenèrent à travailler avec Georges Westinghouse qui était convaincu de l'intérêt du courant alternatif. Mais les ingénieurs de Westinghouse en tenaient pour un courant de 133 Hz, quand Tesla était convaicu que ses machines fonctionnaient mieux à 60 Hz. La coopération dura peu et Tesla retourna à son labo particulier de New York, avec quelques sous en poche. <br />Certaines expériences tournèrent mal, le feu détruisit une grande partie de son laboratoire et de ses travaux. L'intervention de la police fit cesser une autre, sur plainte des voisins. Il s'agissait d'une expérience de résonance qui ébranlait les murs d'immeubles assez éloignés !<br /><br />Ses recherches, ses inventions et son intervention dans l'industrie le situaient dans le domaine de l'électromagnétisme, des ondes, des rayons X. Il eut avec une grande constance des idées très originales, justes ou fausses qui parfois le faisaient agir comme un hystrion. Par exemple, il proposa d'installer un éclairage public au Sahara pour montrer aux extra-terrestres qu'ily avait des êtres intelligent sur la planète Terre. Jusqu'à ce que Roëntgen le convainque du contraire, il crut que les brulures qu'il souffrait au cours de ses expériences, étaient dues à l'ozone ou à l'acide nitreux parce qu'il interprétait les rayons X comme une onde longitudinale, une onde de plasmas ! Pus tard ayant construit une voiture électrique, il la pilota à vitesse élevée durant quelques jours. Devant le manque d'intérêt flagrant de la presse et des financiers, il retira de la voiture une caisse étrange qui disparut dans son atelier. Comme nous sommes des rêveurs nous pouvons tout imaginer. Mise en scène d'un faux mystère, ou proto de pile à combustible ? La première hypothèse me parait plus solide, quoiqu'en repassant les inventions visionnaires de Tesla il ne faut s'étonner de rien. J'envisagerais aussi que son automobile eusse un moteur de courant alternatif, un brushless avant la lettre et qu'il cacha l'électronique de commande qu'il devait encore breveter.<br /><br />Il inventa le "Rayon de la Mort" : un faisceau ionisant rend l'air conducteur... et le courant passe jusqu'à la victime. C'est nouveau, ça vient de sortir, et les policiers du monde entier se voient dotés d'une version « soft » qui ne tue que les cardiaques ! Tesla en avait déjà fait la théorie au début du 20ºsiècle. Il décrivit le principe du radar avec 20 ou 30 ans d'avance. J'ai déjà évoqué son idée de transmission de l'énergie électrique sans fils, qui fait partie du même domaine de physique appliquée. Il décrivit le principe du radar avec 20 ou 30 ans d'avance. <br />Il inventa également la télécommande paralèlement avec Branly, présentant en 1898 au Madison Square Garden le premier bateau télécommandé. Son idée était que la Marine serait intéressée, c'était le temps de l'intervention Yanki à Cuba, et de la guerre contre l'Espagne. Pacifiste, Tesla voulait racourcir la guerre par des moyens techniques. Les États Unis semblaient avoir le beau rôle, on ne sut qu'ensuite que c'était pour couvrir Cuba de bordels et de casinos, je passe sur les aspects politiques et économiques. Le jeune immigrant voyait l'intervention comme un acte des plus désintéressés.<br /><br />Il fit des démonstrations de transmissions électromagnétiques dès 1893 devant la Convention de l'Association Nationale d'Éclairage Électrique de St Louis. Il breveta cela en Europe et en 1897 aux Etats Unis. Lorsque Marconi en 1900 voulut breveter la même invention il fut débouté. Cependant Marconi prit Tesla de vitesse dans l'établissement de la première communication transatlantique. La lutte épuisante pour être reconnu comme le prédécesseur de Marconi n'a rendu ses fruits qu'en Juin 1943, 6 mois après la mort de Tesla, quand le Tribunal Suprême des États Unis trancha enfin en sa faveur. Tesla voulait donner son savoir à l'humanité, Marconi pensait aux affaires! Cependant Marconi prit Tesla de vitesse dans l'établissement de la première communication transatlantique. La Tour Wardenclyffe avait coûté très cher au banquier Morgan et dès 1903 les travaux ne pouvaient plus guère avancer. Cette fois Tesla n'avait pas su simplifier selon un principe qu'il a très bien énoncé ? Ou bien voulant faire d'une pierre deux coups tentait-il la transmission d'énergie sans fil, son projet étant de la distribuer dans le monde entier ?<br /><br />Tesla refusa-t-il le Nobel en 1915 ? Marconi l'avait obtenu en 1909 ... pour la radio ! Ou est-ce Edison qui le refusa pour ne pas être associé symboliquement à son ex-employé passé chez Westinghouse ? Un peu plus tard Tesla reçut de la société des ingénieurs électriciens la médaille Edison. Il se fit prier pour l'accepter et ne se présenta pas à la cérémonie. Ruiné, Tesla avait grand besoin d'un peu de fraîche. Ses créanciers guettaient tout ce qui pouvait lui être une rentrée ! Profita-t-il un peu du prix attaché à la médaille et de la pension de l'État Yougoslave ?<br /><br />Étonnez vous que Tesla soit à l'origine d'un légende urbaine ! La gazette prétend qu'il est né un jour d'orages terribles et son Europe de l'Est natale, évoque les vampires ! Il aimait lui-même étonner avec des histoires de Martiens et de Vénusiens. Est-il vrai qu'il en vint à truquer les films de certaines de ses expériences pour les présenter de façon plus illustrative ? Mais d'autres, à faire se dresser les cheveux sur la tête au sens propre, sont réelles et reproductibles.<br />Reproductible aussi est la turbine Tesla brevetée en 1909, qui nous intéresse autant comme moteur, comme source d'inspiration pour des échangeurs et des condenseurs, que comme témoin d'un phénomène aérodynamique. Mais les très hauts rendements prédits par Tesla ne sont pas au rendez-vous ! Il faudra chercher encore et encore, car même si Tesla avait écrit à ce sujet, ses papiers ne sont pas faciles d'accès, s'ils existent encore.<br /><br />A la mort de Tesla, solitaire, à 86 ans dans une chambre d'hôtel*, le gouvernement des États Unis se saisit de tous les documents de son bureau qui concernaient ses études et recherches. Ce fut beaucoup plus tard que sa famille et l'Ambassade de Yougoslavie purent les récupérer. Ils se trouvent aujourd'hui exposés au Musée Tesla de Belgrade.<br />*Il vécut une grande partie de sa vie à l'hôtel, de préférence dans des hôtels luxueux, mais en 1943 il ne fréquentait plus le Waldorf Astoria!Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-68931857975283786562010-10-04T23:38:00.010+02:002010-10-20T19:30:17.865+02:00LA QUESTION DES PROFILS DU SNOWBIRDLe profil de l'aile centrale du Daedalus, le DAE 11 a été calculé par Drela sur X-Foil, pour Re 500K. Effectivement Javafoil, en général plutôt pessimiste par rapport à X-Foil, m'indique qu'il est possible de gonfler le BA du DAE 11 dont la portance peut ainsi être augmentée. <br />Cependant, à Re 500K, on est en pleine crise ! Beaucoup de profils s'écroulent à ce moment. Un profil laminaire est pensable, à condition de ne pas essayer d'aller trop loin dans la recherche de l'écoulement laminaire. Sinon on risque de trimballer une bulle laminaire importante au "lieu" de la transition.<br />Drela et l'équipe du Daedalus avaient fait des essais en vol en "peignant" l'aile du « Light Eagle » le proto du Daedalus, avec un produit qui "marquait" l'endroit de la transition. La laminarité était obtenue, même à l'intrados sur la partie centrale, en dépit d'un défaut du revêtement qui par endroit touchait le longeron. Mais des décollement attribués à l'état de surface du foam de BA sous la peau de film transparent, se produisaient à l'extrados dans la partie distale. Pour construire le(s) Daedalus ils choisirent un foam plus dense. Ce travail leur permit d'atteindre une finesse de l'ordre de 40 et une vitesse de chute de 0,17 m/s , la moitié de celle du Snowbird.<br />En gonflant le BA (ils ont peut-être diminué le diamètre de celui-ci pour compenser) les gens de Toronto ont risqué gros. Sans nul doute leur profil a été étudié sur ordinateur, puis probablement passé en soufflerie, mais a-t-il gardé ses performances sur le Vrai. Ou lui est il arrivé ce qui est arrivé à beaucoup de HPA anciens avec le Wortman FX-63-137 ? Le pôvret ne tolérait pas les déformations des revêtements de balsa de l'époque. Pourtant grâce au foam et au film thermo-rétractable il réussissait fort bien sur le Velair 88 et fut remplacé par un profil analogue, un poil plus mince, sur le Velair 89 : le PF 25 de 12,9% d'épaisseur. Y avait-il un problème ? Ou tout simplement le Velair 89 de plus grand allongement devait résister à des Re plus bas. Et Peer Frank a peut-être voulu faire d'une pierre deux coups gagner sur la trainée induite par l'allongement et aussi en diminuant légèrement le Cz ?<br />Il est tentant pour le concepteur d'essayer de profiter des petits et moyens Re por tirer la quintessence de la couche limite laminaire, mais la bulle laminaire doit rester très réduite sinon la trainée augmente de façon prohibitive.<br />Todd et Cameron avaient besoin de plus de portance et l'ont cherchée en prenant ce risque.<br />L'autre point délicat de l'aile du Snowbird réside dans l'évolution de profil qui est imposée par l'avancée du longeron, nécessaire à l'obtention de la souplesse propre au vol battu. Le choix s'est porté sur un profil à l'ancienne qui évoque certain Goettingen. La transition précoce est une des voies pour obtenir un bon rendement de l'aile aux petits Re. Ce qui m'inquiète est ce qui se passe en écoulement 3D à la jonction ou dans l'évolution de l'un à l'autre. Les documents à notre disposition n'autorisent pas à parler d'évolution, ni de changement brusque d'ailleurs.<br />Les évolutions réussies sont extrêmement profitables. Le plus souvent elles se font par une famille de profils. C'est le cas du DAE 11, DAE 21 et DAE 31. Voyez ces profils sur le site Michael Selig : UIUC Airfoil Coordinate Database. <br />http://www.ae.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html <br />que vous obtenez également en cliquant sur le titre.<br />Mais l'évolution sur le Snowbird ne s'arrête pas là, elle concerne aussi les extrémités qui si je vois bien ont un profil planche. Pourquoi ? Portance négative à la remontée ? Où va l'envergure effective dans ce cas ? De même à l'abaissée le faible Cz de cette planche n'est elle pas un problème pour la répartition de portance ? En effet on peut admettre qu'il faut réduire la portance dans la partie distale d'une aile battante, pour des raisons mécaniques en premier lieu (voir les travaux de Jones) et on propose une répartition sub-elliptique pour y parvenir, mais le profil planche ne laisse pas d'étonner.<br />¡¡¡¡¡ D'ailleurs si on utilise une quelconque sorte de wingrid il ne sied pas rechercher une répartition elliptique, alors ...<br />que faire dans le cas de l'aile battante ¿ une répartition sub-rectangulaire ?¿ ou pour mieux dire trapezoïdale ? !!!!!<br />J'interpelle l'équipe de Toronto pour qu'elle élaircisse ces points ¡¡¡¡¡Et même le petit délire si ça les amuse !!!!!Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-19883770310513590052010-10-03T23:22:00.009+02:002010-10-08T09:30:34.087+02:00COMMENTAIRES SUR LE SNOWBIRDPenser sur le Snowbird n'est pas aisé. D'un côté il y a l'exploit qui n'est pas à dédaigner. De l'autre il ne faut pas se tromper. Cet "Aérodyne Oscillant" ne s'est pas approché des performances des aviettes à hélice tels que le Gossamer Albatross ou le Daedalus. Cliquez sur le titre pour accéder au document technique de l'équipe de l'UTIAS.<br /><br />A cela plusieurs raisons. D'abord la masse à vide de l'appareil était importante, ensuite la conception quoique soignée a peut-être souffert d'un loupé, choix du profil, déformation due à la construction, déformations dues au vrillage, centrage très avant car pour l'effort le pilote veut un appareil très stable mais ça coûte de la portance et de la trainée, et bien entendu câbles et mât qu'il a fallu ajouter. Bref pour voler horizontalement le Snowbird nécessite 620 W., quand avec le même pilote le Daedalus aurait nécessité à peine plus de 200 W. Il faut dire que les 31 kg de ce dernier étaient un détail qui comptait fort et qui lui permit le voyage de Crète a Santorin. Le Velair, que j'aime bien, plus petit, plus rapide, et très léger également (30,5 kg) s'en serait tiré avec 265 W. Mais avec un pilote de 60kg il ne lui fallait que 225 W. Ceci avec un facteur de charge confortable, plus de 3, qui lui permet de supporter les rafales. Félcitations à son constructeur, Peer Frank.<br /><br />Todd Reichert a donc fourni un bel effort pour lequel il s'entrainait depuis 2006. Cependant ces mouvement lents que nécessitait l'Aérodyne Oscillant impliquaient un fonctionnement musculaire anaérobique. Le meilleur athlète testé sur un tel effort est plus ou moins à égalité avec Todd mais notez que Eddy Merckx arrivait à développer 800 W. sur 20 secondes. Le pédalage est plus efficace semble-t-il, à condition de pédaler relativement vite, autour de 80-90 t/mn. pour l'effort continu, un peu moins peut-être sur 20 secondes … en danseuse? Il faut noter que si l'avant-projet utilisait une sorte de rameur où les bras et le dos participaient à l'effort, le dessin final n'utilise que la poussée des jambes. Le cycliste entrainé et avec des cale pieds, doit tirer la pédale qui remonte, ce qui sollicite d'autres muscles. Tant qu'il faudra 600 W. pour voler les choix de mouvements seront difficiles. Il n'est donc pas certain qu'on ait intérêt à mobiliser plus de muscles avec un mouvement de ramé. En tous cas l'équipe de Toronto est passé d'un rameur utilisé sur un vélo-chaise-longue à un simple pousseur. L'effort est plus proche de celui d'un althèrophile ou d'un culturiste que de celui d'un rameur. Le clampin moyen est loin de cette puissance. Et pour que les aviettes et les ornis aient un intérêt sportif il faudrait qu'ils volent de manière soutenue pendant une heure ou plus. Dans ce cas je pense que le vélo allongé est un bon exemple. Il permet une bonne respiration notamment. Faudra-t-il assumer les déplacements du centre de masse que signifie le mouvement synchrone des jambes ou construire un mécanisme alternant poussée d'une jambe et tirage de l'autre ? Qu'elle était belle pourtant la transmission très simple du Snowbird ! En tous cas il me paraît évident que les muscles releveurs de la jambe doivent être sollicités sans crainte. Ils entrent pour beaucoup dans l'efficacité du cycliste, dès qu'ils sont entrainés. Les cales et les cale-pieds ne sont pas faits pour les chiens ! On a maintenant encore mieux avec les pédales à verrouillage automatique. <br /> Avec des accumulateurs, plus que de simples ressorts ou avec une composition de ressorts (sandows+lamed'arc, comme sur l'Avielle de Jean Marie) un mécanisme absorbant et restituant une force heureusement répartie sur toute la course, on pourra utiliser ces muscles. Il faut que ces accumulateurs absorbent beaucoup de force au relevage des ailes qui ne devient possible qu'avec le tirage des jambes. Ces forces sont resservies au moment de l'abaissée qu'elles facilitent. Le variateur qui assure cette super progressivité des ressorts peut être très simple, une came, un excentrique ferait l'affaire si les ressorts sont des bandes de caoutchouc. Mais si elles ont beaucoup d'avantage en poids ces bandes sont inconstantes dans le temps et restituent avec pertes. Il faudra explorer ce domaine, les ressorts en composite de verre ou de carbone sont une voie, mais il ne faut pas oublier les métaux, alliages d'aluminium ou de titane en particulier. Bien utilisés ils apportent une longue durée de vie et une restitution proche de 100%. Leur problème, le poids !<br />Donc le ressort de l'aile du Snowbird est son longeron. C'est un tube de carbone comme il est maintenant classique sur les HPA-HPO. Les concepteurs ont choisi de le laisser prendre un dièdre important sous la charge de vol et c'est le pilote qui le ramène à la position "sans dièdre" à la force de ses jambes. Ceci fait qu'il y a un effort minimum à fournir pour travailler ce ressort, sauf à le laisser entrer en résonance. Mais à vue de nez la fréquence propre d'un tel ressort doit être basse. Et je doute que ce type de tube puisse résister longtemps à ce régime, c'est à dire sans butées. D'autre part si le carbone est un matériau élastique, la matrice l'est moins, amortit un peu le mouvement et fatigue.<br />L'autre handicap que Jean Marie Dellis a noté avant moi, est qu'il y a un seuil au dessous duquel la force est insuffisante pour bouger ce ressort du premier millimètre. Il en tire un raisonnement selon lequel les 620 W. du vol horizontal sont à partager, tant pour la propulsion, tant pour simplement bouger les ailes. Voyez son texte sur le site de l' URVAM-publications. Il me faudra revenir sur ce sujet que je dois murir.<br />D'un autre côté un ornithoptère se soulève à chaque abaissée des ailes, du moins son centre de masses s'élève. Rien n'est perdu du moins si les vrillages et autres mouvements ont accompagné correctement ce changement. La remontée des ailes devrait être un plané un peu particulier avec plus de perte d'altitude que la finesse plané de la même machine ne laisse prévoir. De même qu'à l'abaissée c'est le centre de masse qui va bouger, en descendant cette fois. Le bilan entre les deux phases doit être nul pour que le vol soit horizontal. En soi il n'y a pas de raison de perte. Le Snowbird serait un HPA lourd et peu performant avec ses 20,9 de finesse et ses 42,6 kg à vide. Mais doté d'une bonne vieille hélice comme on savait encore les faire dans les années 80-90, au siècle dernier, le bon vieux temps quoi, il volerait avec 400-500 W. Ça vous rend nostalgique ... et prouve que « la partie » du vol battu n'est pas gagnée. <br />Où sont les pertes donc ? Un peu ¿ ou beaucoup ? dans le « travail » du longeron et du revêtement, mais je suis persuadé qu'il faut aussi les chercher dans l'aérodynamique. J'ai crainte que le revêtement n'ondule au cours du vrillage, il faut une baudruche pour couvrir un orni ou il faut une conception apte au vrillage comme c'était le cas de Big Flapper le premier orni de l'UTIAS. D'autre part l'aile aéro-élastique n'est pilotable que si elle est assez « raide », surtout si elle équipe un deux axes sans ailerons. Si elle comporte des ailerons les réactions qu'ils induisent sont difficiles à compenser mais disons qu'on y arrive. Si on doit virer à la seule dérive le vrillage que prennent les ailes avec la différence de charge risque de ne pas laisser l'engin manoeuvrer. Nécessité donc d'avoir des ailes plus raides que celles que le vol battu réclame. Et si vous avez bien regardé les vidéos publiés, le contrôle pour simplement rester dans l'axe de la piste par temps de calme-plat total, était déjà un peu juste. Ce compromis vient de la conception même. La solution qui permet de l'éviter est d'avoir une aile très souple que toutefois on n'abandonne pas à tous ses désirs ! Commandes de vol dans l'aile et commande du vrillage de battement conjuguées, c'est la même d'ailleurs ! Me revient l'idée des lames obliques que j'ai dessiné auparavant, me reviennent les dessins de Jean Marie pour le contrôle de ce même vrillage. La raideur est diminuée en vol lent et accrue en vol rapide. De plus le pilote peut raidir un aile plus que l'autre et obtenir le même effet que des ailerons. Je suis peut-être méchant en qualifiant le Snowbird de 2 axes. Les rallonges ont peut-être un volet mobile ? Mais au bout d'une aile très souple que fait cette partie mobile : tordre l'aile dans le sens non désiré !<br />Si comme je le crains l'aile du Swnowbird était plus raide que souhaité, les incidences n'étant plus respectées, les caractéristiques déjà décevantes de l'appareil (finesse 20,9) se dégradaient encore plus lors du battement.<br />Bilan : <br />1/ un profil un peu risqué si je ne me trompe pas quand je vois le choix d'un DAE 11 un peu modifié au bord d'attaque(voir les photos de 2009).<br />2/ des ondulations probables du revêtement.<br />3/ une petite ou grosse perte mécanique dans le travail du longeron ... et du revêtement.<br />4/ de grosses pertes aérodynamiques pour devoir concilier un peu de manoeuvrabilité et la souplesse nécessaire au vol battu. <br />Je crois que c'est assez pour expliquer les 620 W.<br />D'un autre côté tant que les ornithoptères ne se décideront pas à faire la boucle comme les oiseaux, ils auront un rendement d'autant diminué qu'ils sont très grands. Pourquoi ?<br />Parce qu'il coûte accélérer et freiner constamment un véhicule. Bien entendu un avion ou un planeur montent s'ils accélèrent et descendent s'ils ralentissent. Le bilan d'énergie devrait être assuré, mais il y a toujours une circonstance qui fait qu'il y a perte. <br />Le mouvement en avant à l'abaissée permet d'accélérer l'aile avant que l'ensemble "n'attrape" cette accélération. De plus il augmente la vitesse-aile lors de cette phase. Le mouvement en arrière à la remontée la diminue et ainsi diminue efficacement la trainée qui lui est due. De plus l'accélération négative est assumée par l'aile avant que le corps perde de la vitesse. Le coup de fouet ou pronation de toute l'aile au début de la remontée est aussi un moyen de transformer la vitesse en prise de hauteur, brutal peut-être, mais les oiseaux en font usage du moins dans certaines circonstances. La boucle est, je pense, la clef du succès du vol battu. Tous les problèmes ne sont pas résolus par ce fait, notamment le « heaving » complique bien les choses. Par ailleurs toutes les astuces possibles pour augmenter l'allongement effectif grâce au battement doivent être explorées, définies, et mises en oeuvre.<br />Avant de voir une équipe penser tout cela sérieusement je crois qu'il faut convaincre, ce que tente de faire. Je n'ai pas les moyen à l'heure actuelle de réaliser quoique ce soit, pas même un modèle réduit. Mais j'espère que ces circonstances vont changer et que je pourrais faire des expériences profitables.<br /><br />Ceux de Toronto ont eu beaucoup de courage, de sérieux et des moyens exceptionnels, mais ils nous laissent sur notre faim du point de vue de la démonstration de l'efficacité du vol battu à cette échelle.<br /><br /><span style="font-weight:bold;">LE PROJET DE JON HOWES</span><br /><br />Jon Howes propose un ornithoptère bien différent. Avec une aile d'allongement réduit mais avec des ailettes distales qui augmentent l'efficacité envergure, le projet est destiné à une montée puissante ... s'il se peut. Le pilote pompe ou plutôt rame durant un temps assez court et profite de l'énergie hydrolitique de départ. L'aile est articulée au tiers de la demi-envergure. Elle peut prendre du dièdre et de la flèche inverse à l'abaissée. Elle peut aussi prendre de la flèche arrière et du dièdre inverse lors de la remontée. Le « skew-hinge » ou gond incliné donne en même temps une torsion. Cela suppose que Jon ne veut pas se risquer à construire une aile très souple et préfère un contrôle mécanique du vrillage. L'aile externe se charge en même temps de vriller la partie centrale, les bords de fuite ou (et) les longeronnets étant solidaires. Jon Howes a prévu de bloquer l'articulation pour pouvoir contrôler la machine. Ce point comme tant d'autres demande à être développé. En particulier le contrôle devrait être étendu au vol battu par une régulation différentielle des ressorts très élaborés qui sont au programmme. Le faible allongement et la corde généreuse permettent d'envisager un profil d'aile connu mais relativement peu résistant aux petits Re : le UI 1720. Dans le cas du projet de Jon Howes il serait utilisé autour de Re 800K. Il se peut qu'à ce régime il nécessite un turbulateur. On peut aussi envisager de réduire la flèche d'extrados pour l'adapter aux moyens Re. Les « plumes » sont articulées, non pas tant pour suivre le vrillage qui est donné principalement par le skew-hinge, mais pour qu'elles échappent à une surcharge due par exemple aux turbulences.Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-2007542043231651185.post-23090433303049686232010-04-12T23:07:00.000+02:002010-04-12T23:08:10.938+02:00LES PRECURSEURSJe reviendrais peut-être en arrière plus tard pour donner qelques repères dans la mythologie, mais cela me semble moins de ma compétence que le thème des précurseurs . D'ailleurs, pour l'instant je n'ai que quelques noms à donner pour que vous regardiez en vitesse ce qu'ils ont à voire avec le sujet .<br />Le premier que je connaisse est un grec de la Grande Grèce, c'est à dire l'Italie, Archytas de Tarente (428-347) . Il construisit avec succès une colombe mécanique qui ne pouvait se soulever quand elle était au sol . Cela signifie-t-il qu'elle continuait à battre des ailes ?<br />Au moyen-age, Abbas ibn Firnas (810 Malaga-887 Cordoba) vola avec succès, mais se brisa les jambes et le dos à l'aterrissage . Quoique, en général, les gens de ces époques reculées ne doutaient pas quil fallait battre des ailes pour voler, il accomplit peut-être sa performance avec un planeur .<br />En Angleterre, un peu plus tard, Roger Bacon (1214?-1294), écrit sur la possibilité pour l'homme de voler avec une machine qui battrait des ailes, et l'apelle … devines quoi : ornithoptère ! Le terme s'utilise aujourd'hui aussi bien pour des machines que pour une classe de papillons énormes (30cm) dont le dessin des ailes mimétise les plumes des oiseaux .<br />Nasreddin Hodja (1208-1284) est un conteur Turc connu jusqu'en Chine et en Afrique du Nord en passant par l'Asie Centrale et se voit attribuer tant d'exploits que j'ai lu, il y a lontemps, qu'il avait été capable de voler . Ceci dit, un de ses 378 contes raconte peut-être quelque chose comme ça . Certains le voient vivre nettement plus tard (XVº) . Les Turcs écrivent Hoca (même prononciation : dja), dans le monde Arabe on trouve Joha, Juha, Goha, Djeha . Il est connu en Sicile et aussi par les shépharades .<br />Turc également, Hezarfen Ahmet Celebi (1609-1640) se lança de la tour de Galata en 1638 et traversa le Bosphore .<br />Kircher fit une maquette en l'honneur d' Archytas . Une petite colombe de papier volait et battait des ailes gràce à un aimant. Je n'ai pas trouvé d'illustration sur cette curiosité. Il semble que la colombe était suspendue à un fil et donnait son battement en passant au dessus de l'aimant ... du vol circulaire en quelque sorte.<br />Jean-François Boyvin de Bonnetot, marquis de Baqueville, traversa la Seine en 1742, mais il volait depuis longtemps déjà (1700) . Cette longue expérience ne lui évita pas d'être pris dans un tourbillon et d'être plaqué sur un bateau qui abritait un établissement de bains . Il se brisa les jambes et se rétablit . Jean-Jacques Rousseau assistait à l'évènement . Un journaliste de l'époque affirme que sa chute fut la conséquence du bris d'un ressort de l'aile, preuve de la complexité de l'appareil et indice de que ce fusse un ornithoptère . Mais il ne reste rien sur la construction de la machine : le marquis perdit ses plans et la vie en se précipitant dans les flammes lors de l'incendie de son Hôtel le 7 Octobre 1760 . Il avait voulu sauver «ses précieux papiers».<br />La fin du XVIIIº et le début du XIXº siecle son consacrés à l'aérostation,mais en 1871 Alphonse Penaud faisait voler un léger ornithoptère à moteur caoutchouc . À la même époque il essayait avec succès avion à aile fixe et hélicoptère et les vendait comme jouets . Le père des Wright offrit à ses fils un de ces jouets, ce qui les fixa peut-être dans leur vocation . Le dédain des aéronautes pour le projet de Penaud et Gauchot d'un aéronef piloté poussa le premier au suicide . À la même époque voient le jour des mécaniques sophistiquées : à Lyon, Pompeien Piraud expérimente des ornithoptères à vapeur qui impressionnent Gabriel et Charles Voisin . Piraud connait et fait connaître les travaux de Lilienthal qui au début de ses expériences exérimente un ornithoptère .<br />Il me faut citer quelques noms d'autres chercheurs et rèveurs :<br />Leonardo da Vinci bien sûr, Giovanni Batista Danti (vole à Perouse en 1503), Paolo Guidotti, Francis Bacon, John Damian, Kaspar Mohr, Friedrich Herman Fleyder, Pierre Besnier, Emanuel Swedenborg, Restif de la Bretonne, l'Anglais Muller, Guillaume Resnier de Goué général révolutionnaire qui espérait contribuer ainsi à l'avènement de «la République Universelle», Pierre Desforges, Letur, Degroof, Walker, Delouvrier, Gustave Trouvé, Delprat, et au début du XXº siècle, Louis Eugène Perrier, thermaliste connu qui dépose un brevet délivré en 1910 .Dominique Bernardin,e.mail: lafoldu5@gmail.comhttp://www.blogger.com/profile/04921439615465645571noreply@blogger.com0