Aérodynamique amateur. Soufflerie perso

Aiguillonné par Yomgui et Rémy60, j'ai terminé ma soufflerie que j'avais commencé il y a 10 ans.

Sa veine fait 33x33cm, et la vitesse de l'écoulement est de 43km/h à vide, mais descend à 40 quand il y a un objet un peu encombrant dedans, ce qui donne 11,11m/s

Extérieurement, ça ressemble à ça :

Elle mesure 2m de long et est surmontée d'une porte qui sert de table à une hauteur qui permet de bricoler debout sans se faire mal au dos. C'est toujours ça, vu que sa principale utilité depuis 10 ans, a été en tant que table.

Le principe de fonctionnement est à veine ouverte, genre Eiffel :


Le but que je poursuis avec cet engin n'est pas d'inventer le profil super performant de la mort qui tue, il y a des professionnels et des passionnés qui font ça très bien, avec du matériel sophistiqué et des connaissances pointues.
Mais les études qui sont habituellement réalisées par les cadors, dans le domaine de l'aéromodélisme, portent toujours plus ou moins sur les mêmes choses, avec des maquettes quasi-parfaites. Donc, si les besoins des compétiteurs sont pris en compte, de nombreux besoins spécifiques ou tout simplement l'évaluation des conséquences de nos choix ( états de surfaces, réalisations approximatives, trains rétractables ou fixes, profilage de capot et diverses protubérances, efficacité d'aérofrein etc ) sont rarement abordés.
De plus, j'ai beau voir de jolis documents scientifiquement argumentés et sérieux de partout, j'ai toujours tendance à avoir besoin d'essayer moi même pour voir si la théorie colle avec la pratique.
Alors voila : Les moyens sont modestes, mais je pense que dans certains cas, même des moyens limités, avec les pieds dans la réalité, ça peut être intéressant.




Pour les premiers essais, j'ai choisi de tester des échantillons de divers profils de 30cm d'envergure par 150mm de corde découpés à la CNC par LOMA.
But de la manoeuvre
- comparer les polaires qui seront obtenues avec celles établies par les pros, pour voir quel est le degré de concordance. Je ne me fais pas trop d'illusions, mais si la gueule générale est comparable et les valeurs pas trop fantaisistes ce sera déjà ça.
-voir si ma machine est assez sensible pour détecter les différences entre des profils proches afin d'avoir une idée de sa sensibilité.

la manière dont je pense exploiter ensuite cette soufflerie est extrèmement simple :
"Mieux ou moins bien"
Telle solution est meilleure que telle autre, ou moins bien, dans une proportion de l'ordre de X%.

Mais je n'en suis pas encore là. Des problèmes de stabilité de l'affichage de la mesure de traînée sont immédiatement apparus. De toute évidence, les turbulences, les vibrations, la flexibilité des éléments ou que sais-je encore, font constamment varier l'info. Il est alors difficile de connaitre la valeur réelle mesurée.
J'ai essayé un amortisseur entre le plateau sur lequel est mesurée la traînée et le bâti, mais la perte de sensibilité est trop importante. En attendant mieux, j'ai lesté le plateau pour augmenter l'inertie, mais c'est un pis aller

A suivre

Vue sur le système de variation d'incidence



Vu comme ça ça en jette, hein?


Les balances. Portance à gauche, traînée à droite. Là, ça en jette déjà moins.Il faudrait encore ranger les cables et installer la balance de droite sur un support.


Vue générale. L'étau à gauche sert à lester le plateau de traînée.

C'est bô ! j'admire le servo pour le réglage de l'incidence ! par contre j'ai du mal à saisir où sont placés les capteurs de forces ? tu transmets la traînée par un levier ?

Beau, c'est pas le mot, mais content que ça te plaise.

Pour le règlage d'incidence, c'est pas un servo, c'est simplement un moteur réducté récupéré dans une imprimante ou une photocopieuse. Il fait tourner une tige filetée utilisée comme vis sans fin. Le tout forme une sorte de vérin électrique.

Je ferais des photos des jauges de contrainte. L'une est sous le support de profil, qui est directement posé dessus. L'autre est visible à droite sur la dernière photo. Le plateau de traînée est la planche mélaminée blanche légèrement plus haut que le plancher. Il est suspendu et peut osciller d'avant en arrière, sauf qu'il est en butée vers l'arrière contre la jauge de contrainte.

Fred

Les incessantes variations de la valeur de la traînée m'empoisonnent vraiment la vie.

J'ai essayé de les limiter en installant un amortisseur à graisse, ( deux tubes coulissant avec du jeu l'un dans l'autre avec de la graisse entre les deux ) mais si le procédé est efficace, la balance perd en sensibilité.

J'ai essayé d'intercaler de la mousse souple entre la jauge et le bâti, en me disant que de toute façon la pression serait la même et que le plateau reculerait simplement un peu plus loin, mais même résultat

Du coup, je me demande si je ne vais pas construire une balance mécanique à aiguille. Il est bien plus facile de visualiser quelle est la tendance. Autour de quelle valeur ça oscille.
La balance électronique servirait à l'étalonner.
A quoi sert d'avoir une balance précise au gramme près si, quand on veut mesurer la traînée de quelque chose, on a jusqu'à 15g entre la valeur la plus basse et la plus élevée
Bon, je vais aller faire des croquis...

Tes variations se font à un rythme plutôt rapide (bien moins d'une seconde) ou plutôt lent ? je vois que ta soufflerie est très courte, possible que ça joue pas mal sur le niveau de turbulence, peut-être que l'air est plus pulsé que calmement aspiré.

Je vois aussi les charnières Celles que j'ai du même genre ont pas mal de jeu.

Les balances font des moyennes de toute façon, donc c'est difficile de dire vraiment quel est le rythme des variations. Ca peut être de l'ordre de la seconde par moments, la mesure peut aussi se stabiliser plusieurs secondes à d'autres, mais sans pouvoir être sur que la valeur alors affichée est la bonne.

Je ne pense pas que les charnières dont tu parles soient en cause. Il n'est pas gènant qu'elles aient du jeu ou pas. Elles servent juste à permettre au plateau de reculer de quelques mm, lequel plateau est suspendu. Au contraire, mieux vaut qu'elles aient du jeu pour que les mouvements soient libres. l
La jauge agit par déformation, donc sur quelques dixièmes de déplacement seulement.

C'est pas faux ! mmh... le problème c'est que si ça vient de la qualité du flux d'air, c'est pas une bonne nouvelle. Peut-être qu'en essayant avec une plaque plate directement montée sur le capteur tu pourrais te faire une idée de la qualité du flux.

Ah et je pense à autre chose, ton installation est à la fois dans le flux et en dehors non ? parce qu'il est probable que l'air passe de 43 km/h à 0 (turbulent autour de 0) en quelques centimètres seulement, c'est très brutal et donc très turbulent.

J'ai eu, et j'ai toujours, de grosses frustrations avec la soufflerie... c'est loin d'être simple

yomgui a écrit:
Ah et je pense à autre chose, ton installation est à la fois dans le flux et en dehors non ? parce qu'il est probable que l'air passe de 43 km/h à 0 (turbulent autour de 0) en quelques centimètres seulement, c'est très brutal et donc très turbulent.

C'est surement vrai. Je m'arrange pour que le support soit en dehors, à part deux bouts de CAP de 4, et la section d'aile avec ses cloisons est dans le flux. A peine quelques cm entre les deux.
Mais j'espèrais que les tourbillons engendrés soient trop petits pour créer des secousses d'assez grande amplitude pour faire osciller les valeurs affichées.
J'ai pensé un temps faire une veine fermée, mais j'ai eu peur que la proximité des parois limite la dimension des formes à tester, alors que la soufflerie est déjà de section modeste.
Peut être qu'il aurait fallu que la veine soit fermée sur les côtés et ouverte dessus et dessous, avec la mécanique dehors. Ca n'aurais pas simplifié l'accessibilité

La mesure de portance est assez stable, et les valeurs mesurées sont élevées, ce qui amoindrit les conséquences des imprécisions. c'est vraiment la traînée qui pose problème.

Par exemple, sur mon E197 brut de découpage ( même pas un coup de papier de verre ) de 4,35dm² à 40km/h,
J'obtiens 35g de portance à 0°, avec 11g ( sous réserve, bien entendu) de traînée.
175g à 5° 20g de traînée
275g à 10° 32g
305g à 12° 40g
etc. La traînée a du culminer vers 75g à 25° au dela desquels la mesure n'a plus de sens. Il faudrait une balance bien amortie qui soit précise jusqu'à 150 ou 200g. Ca suffirait
La portance c'est vraiment pas un problème à mesurer.
J'ai tracé des polaires, mais j'ai trop honte des résultats pour mettre ça ici
Il faut absolument affiner le truc en traînée, tes expériences montrent dailleurs que les valeurs à mesurer sont fines.
La solution mécanique me semble intéressante, mais il va falloir que je me bricole ça moi même. Les balances mécaniques, dans le commerce, ça ne doit plus exister. Quand je pense au pèse lettre qui tronait pendant des années sur le bureau de mon berau père...

En fait il y a autre chose qui ne va pas.

Mon système prend une partie de la traînée pour de la portance. En voulant simplifier la mécanique la semaine dernière, j'ai supprimé un support et deux biélettes qui avaient plus d'importance que je ne le pensais. C'est pour ça aussi que mes polaires actuelles sont moins conformes que les premières sur lesquelles le décrochage était plus visible. Retour à la bricole, mais le ciel est bleu...

Je vais peut être dire un truc bête mais pour avoir une idée des turbulence pourquoi ne pas mettre un fumigène ou quelque chose dans le genre à l'entrée de la soufflerie pour les visualer? Je pense que vous avez déjà eu l'idée
Je vais essayer ça prochainement dans la mienne... d'ailleurs samedi dernier on a reréaliser l'expérience et on a réussi à avoir des résultats assez propres avec le volet de courbure. Maintenant faut essayer le volet d'intrados mais il faut qu'on récupère l'anémomètre...

Le fumigène, c'est pas que ce n'est pas tentant, c'est surtout que la pièce deviendrait irrespirable en quelques minutes.

J'ai remodifié ma mécanique, et obtenu une polaire moins optimiste, plus réaliste. Par contre, toujours autant de soucis pour lire la traînée. Pire qu'avant, même

Remy, fais quelques photos de tes expériences et un petit compte rendu dans ton post, ça nous intéresse. Il y a toujours à apprendre de ce que font les autres

Comment occuper un grand enfant un jour de pluie?

... à force de cogiter sur le Zitoir, de faire patiner le cerveau dans le vide, je me suis dit que c'est vraiment trop con d'avoir bricolé cette machine à faire des courants d'air pour finalement ne s'en servir que comme table.

Résumé du dernier épisode : problèmes de stabilité de la mesure de traînée.
Finalement, la balance concernée refuse désormais tout service. Il faut la remplacer, mais pas question de faire subir les mêmes modifs à la balance de l'atelier qu'à la défunte balance de traînée de la soufflerie.


J'ai donc bricolé un petit renvoi pour transformer les efforts horizontaux en efforts verticaux, ce qui permet d'utiliser à volonté la balance dans la soufflerie simplement en la glissant en place, ou pour les usages habituels.
Par contre, encore quelques soucis d'instabilité de la mesure, qui cette foi ont été vite solutionnés en intercalant simplement un petit tampon de mousse.



A y être, j'ai ajouté un dispositif pour détecter les efforts de rotation autour de l'axe du tangage.


Finalement, bien que tout fait à l'arrache, ça a l'air de fonctionner plutôt correctement. Du coup, ça m'a pris comme une envie de pisser : j'ai sorti les échantillons de différents profils d'ailes que m'avait fait LOMA voici bientôt  dix ans, et je les ai essayés pour voir si mon odieux bricolage serait capable de faire la différence entre eux.

Eppler 182, 186, 374, 197, et même un Wortman FX49 915. Bruts de découpe, (tout juste à peine si j'ai pris le temps de passer un petit coup de papier de verre pour atténuer les irrégularités ) imparfaits car visiblement l'épaisseur du fil de découpe n'a pas été prise en compte, ils ont en tout cas le mérite d'exister.
Je n'ai pas pris le temps de tracer de jolies polaires, et j'aurais honte de publier ici les ignobles griffonnages que j'ai tiré des mesures de cet après-midi.
Mais ils m'ont permis de me faire une première idée très intéressante :   Comparées aux polaires dont je dispose de ces différents profils, les tendances, les différences sont visibles :  Le E186 par exemple, traîne plus que le E182 et sa portance maximum est plus faible, mais le couple autour de l'axe de tangage est moins important, suggérant un centre de poussée plus proche des 25% de la corde, où passe l'axe en question.
Le E197, comme on peut s'y attendre, donne une portance généreuse au prix d'une traînée un peu plus forte.  
Bref, mes polaires ont un air de famille avec celles tracées par les pros. Pour moi, c'est déjà beaucoup    Je ne demande pas à trouver avec précision des valeurs exactes, simplement à ne pas être trop dans les choux, et surtout à pouvoir comparer par "mieux ou moins bien". De ce côté là, ça s'annonce plutôt bien   .

Fred

En regardant de plus près, si les "tendances" sont visibles d'un profil à l'autre, certaines valeurs sont notoirement différentes de celles affichées sur les polaires des pros, mais on pouvait s'y attendre vu l'état de finition de mes échantillons.
Le décrochage, sur les 4 profils Eppler essayés, intervient pratiquement au double de l'angle annoncé sur ces polaires. Dans les 12 à 15° au lieu de 6 ou 7°. Les stries (je le répète, je n'ai pas poncé les profils. Trop feignant!) font turbulateurs, peut être?
Les différences de portance et de traînée, en revanche, sont moins marquées. Un peu logique, vu le nombre de Reynolds et les imperfections de mon attirail
Il ne me reste plus qu'à réessayer après avoir poncé tout ça, et recouvert d'un "entoilage" genre Vénilia ou scotch d'emballage.

Sinon, petit essai par curiosité : une vieille roue Kavan diamètre 83mm traînait ( c'est le cas de le dire ) par là, elle a été montée avec une jambe de 6mm de diamètre et installée dans la soufflerie. Résultat : une résistance de 20g. Un train tricycle = 60g à 40km/h.
240g à 80km/h, comme par exemple sur un gros trainer . Si la roue est un peu en crabe, on passe vite de 20 à 25g.

Je sens que ça va être instructif, cette soufflerie

Fred Van.H. a écrit:

Je sens que ça va être instructif, cette soufflerie

A Toulouse il ont mis des parapentistes dans une souflerie, pour dire qu'ils s'amusent aussi, en tous cas c'est pas avec notre matos que l'on volera à 150km/h

a+

T'as pas une balle de golf ?? 

Ou juste une sphère... un truc connu pour calibrer la machine ?

Génial que tu reprennes ça.

Je viens de démonter la mienne, pour un bon moment c'est sûr !

M'enfin...

Si tu peux facilement le faire, ce serait bien d'avoir du style :
- vitesse,
- grammes mesurés,

A quelques vitesses entre 40 et 80 km/h, ou comme tu peux. Tout ça sur une sphère toute bête, comme ça on peut se faire une idée de comment ça se goure ou pas.

La perfection, mieux vaut pas trop y croire, si ça y arrive c'est tout bénef.

yomgui a écrit:T'as pas une balle de golf ?? 

Ou juste une sphère... un truc connu pour calibrer la machine ?

Une sphère? ça doit se trouver.

J'avais pensé à une plaque d'1 dm² face au flux...

yomgui a écrit:
Génial que tu reprennes ça.

Je viens de démonter la mienne, pour un bon moment c'est sûr !

Je fonctionne comme ça. Je n'abandonne que très rarement, mais je laisse tomber le temps que ça me reprenne. Là, je vois la possibilité d'applications concrètes. Ca motive!
Dommage que tu ais démonté la tienne. Elle prenait de la place, sans doute?

yomgui a écrit:
Si tu peux facilement le faire, ce serait bien d'avoir du style :
- vitesse,
- grammes mesurés,

A quelques vitesses entre 40 et 80 km/h, ou comme tu peux. .

La vitesse est très limitée, de l'ordre de 43km/h. Pour avoir plus, il faudrait remotoriser. Je peux avoir moins, grâce au variateur, mais le nb de Reynolds...

yomgui a écrit:La perfection, mieux vaut pas trop y croire, si ça y arrive c'est tout bénef.

Je n'y crois pas, vu mon système. Mais en sachant de quel ordre je me gourre, ça sera déjà très bien. Et puis pour comparer deux formes, tant que les balances sentent une différence, c'est bon.

Au sujet de la sensibilité, la traînée c'est souvent des pouillèmes. Je me demandais si je n'allais pas reprendre l'idée du renvoi mais en incluant un bras de levier -deux fois plus long par exemple- pour que la balance détecte des efforts plus fins. Il suffirait de diviser ensuite les valeurs de traînée par deux.

Il y a aussi la traînée de la tripaille elle même : les supports des profils trainent. Normal, une partie est dans le flux.

Fred

Demain au boulot je vais me faire une aile droite de Zitoir au 1,6 ième

Bonjour
Je viens dans cette discussion
.. si on place (dans la veine d'air) une hélice "folle" sur axe avec roulements à billes (frottements faibles) ..
Est ce que la vitesse de rotation d'équilibre correspond à la vitesse "zéro puissance" ?
Proche de la "pitch speed" nominale et de la vitesse "zéro traction" ?
A relier avec le rapport J (d'avancement)
Louis

Salut Louis,

C'est Yomguy le spécialiste des questions d'hélices ici, et je ne serais pas étonné qu'il n'ait déjà fait l'expérience dans sa propre soufflerie. Si ce n'est pas le cas, je m'engage à la faire moi-même
*
D'instinct comme ça, j'aurais tendance à penser qu'elle tournerait moins vite à cause du rendement du profil, mais le mieux est vérifier in situ.

Fred

*Euh...
j'espère n'avoir pas ouvert ma grande g...e trop vite : il faudrait déjà que j'aie un compte tour en état de marche, et qu'il mesure autre chose que le 50 Hertz de l'éclairage

Arg, j'en ai aucune idée, je ne me suis pas trop intéressé à l'hélice en mode rotation libre. 

Je dois pouvoir tirer des choses de mes enregistrements en vol, mais alors c'est hélice montée sur un moteur, pas sur roulements.

Bon, alors je vais m'y coller. Il faut que je trouve un compte tour en état, et que j'éclaire avec une lampe sur pile

A priori, l'angle d'attaque moyen le long de la pale sera négatif, vu qu'on a une hélice propulsive. On sera plutôt en dessous de la vitesse de pas alors.

A moins que je ne me mélange la cervelle. Probable avec ces histoires d'hélice qui traîne...

En tout cas, sur quelques enregistrements avec mon bon vieux "Myrtille", ça montre clairement que ça tourne lentement (rapport d'avancement plus élevé que le rapport P/D). Mais bon, y a le moteur qui frotte, et toutes les imprécisions sur la vitesse GPS, surtout en pente...

Je n'ai pas eu beaucoup de temps, mais j'ai improvisé deux petites expériences :

Primo, une aile droite de Zitoir à l'échelle 1/1.6 montée sur un support libre en rotation en tangage. La gouverne se braque à la main au pif.
L'axe de rotation est situé au niveau du CG. En fonction de l'angle de braquage de la gouverne, l'aile pivote et prend une position d'équilibre dont je peux relever l'angle. En multipliant les angles, j'ai obtenu assez de points pour gribouiller une petite polaire.


Deuxio, la même expérience en ajoutant en bec. Un coup de cutter, ont abat un peu le bord d'attaque, et on a un bec acceptable

Deux constatations :
-Il n'est pas nécessaire de braquer autant la gouverne de profondeur, pour obtenir un angle d'incidence important. Le bec abaissé et la gouverne relevée, proportionnellement nettement plus larges au saumon qu'à l'emplanture, donnent un vrillage négatif suffisant pour induite un couple cabreur.
-la nouvelle polaire montre que la finesse est améliorée entre 11 et 20°, ( je continue à considérer l'axe du profil lisse comme référence) bien que la portance maximum soit en retrait.

Bon, tout ça est à prendre avec de grosses pincettes, vu que tout cela a été fait dans la précipitation et le manque de méthode le plus total. De plus, un seul angle de bec a été essayé. Mais bon, je trouve tout ça très instructif

Fred

Fred Van.H. a écrit:Bon, alors je vais m'y coller. Il faut que je trouve un compte tour en état, et que j'éclaire avec une lampe sur pile

Bonsoir
Ce serait super de mesurer pour une (ou qq) hélice(s)
** la vitesse en m/s (ou km/h) de la veine d'air
** les rpm de l'hélice, mise dans le bon sens (et son sens de rotation)
** éventuellement les rpm de l'hélice , à l'envers !!
** ensuite petit dépouillement (J)
Louis