Projet pour remplacer la X8 : la "Frégate II"

Bonjour,

Comme toujours j'ai plusieurs lièvres à chasser. Le Canari-tourelle", (ou tourtourelle  ) le Zitoir...
Et maintenant une nouvelle aile pour remplacer ma X8  
Mais pour l'instant il ne s'agit que de réfléchir à la conception

Le postulat de départ : s'inspirer de la X8 et tenter de faire mieux.



J'ai essayé de la photographier le plus possible dans l'axe

Envergure hors dérives : 206cm
corde projetée à l'axe du fuselage 450mm
corde à 18cm de l'axe ( naissance du fuselage ) 400 +karman 50mm épaisseur 40mm profil autostable.
Corde saumon 180 épaisseur relative 11 ou 12%, profil autostable. bord d'attaque très cambré.
Flèche bord d'attaque 28°
Flèche bord de fuite   15°
Le karman commence dès 40cm de l'axe central et avec le fuselage, ajoute 4,5dm².
L'avant du fuselage, très aplati, ajoute 3dm² à l'avant.
Surface totale : environ 70dm².
Masse de la cellule sans radio ni moteur ni verrière et cadre avant faisant : 1200g

Cahier des charges :

• Je souhaite faire une aile volante destinée au même genre de vol que la X8 : croisière, éventuellement largage.
  La nouvelle aile volante devra en outre pouvoir servir à vérifier en vol quelle formule est la plus économe en carburant : dérives ou stabilité en lacet active par aérofreins
  

• Soute de largage
  

• bonne visibilité dans l'habitacle
  

• La motorisation sera récupérée sur la X8, les accus seront deux 3300 3s en parallèle contre 3600mAh pour la X8.
  

• Le volume et la masse devront être un peu diminuée par rapport à la X8 inutilement grosse et pour compenser la diminution de capacité des batteries, disons 3000g en ordre de vol contre 3300.
  

• les qualités voilières sont souhaitées meilleures que celles de la X8 pour garantir une autonomie confortable.
  

• le type de construction sera de préférence en "traditionnel" dans le but d'obtenir une finition lisse propice à une bonne "glisse", une rigidité correcte qui manquait à la X8, et une masse de cellule améliorée.
  

• Possibilité d'extrapoler une version de chasse.
  

• délai : premiers vols printemps 2015
  

A suivre

En revoyant les videos de vols en X8, elle croisait fréquemment à environ 60km/h voir plus, soit 17m/s
Le Cz moyen est alors de 0,28 . Nb moyen de Reynolds : 400 000. Saumon : 210 000.
Voilà qui finit de situer la X8  


En gros, mes pistes pour gagner en perfos ( garder à l'esprit que je n'ai pas de connaissances particulières en aérodynamique    Mais ça, je ne le mets pas en gras ) :

• 1 : Gagner 300g sur la cellule
  

• 2 : augmenter l'allongement
  

• 3 : Augmenter l'effilement
  

• 4 : Diminuer le volume et la surface totale de la cellule
  

• 5 : suppression pure et simple des dérives
  

• 6 : utilisation d'un revêtement lisse
  

Pour exemple, cette épave d'aile volante, dans le même état que la X8, pèse 420g pour environ 60dm².
Celle de la X8 est à 1200g pour 70dm².

Bien sûr, celle-ci a été construite légère, en ordre de vol elle pesait environ 1600g pour une envergure de 180cm. Il faudrait une construction plus solide, mais visiblement la construction à base de polystyrène expansé découpé au fil chaud coffré balsa et entoilé au thermorétractable, est avantageuse.
Elle était très robuste pour sa masse totale, ( je me disais d'ailleurs qu'elle volerait mieux un peu plus chargée ) mais je pense aussi que le profil épais y était pour quelque chose : plus l'aile est épaisse, plus il est facile de la construire rigide sans ajouter des kg de matière. Par contre, l'épaisseur et le Cx, ça ne va pas trop ensemble  

Donc à priori je suis parti pour une construction de ce type, (d'autant que je dispose depuis peu de polystyrène expansé d'assez bonne qualité 25kg/m3) et avec une surface alaire et un volume de cellule moindre.

L'allongement a une influence directe sur la finesse. Il est donc souhaitable de l'augmenter, mais avec certaines précautions.
Pour augmenter l'allongement, il faut augmenter le rapport envergure/corde. Si la corde la plus étroite, celle du saumon, diminue trop, il y a risque que la zone de l'aile proche du saumon, fonctionnant à un nombre de Reynolds faible, ( le nombre de Reynolds dépend de la vitesse et de la corde ) le rendement de cette partie de l'aile ne diminue. Cela dépend bien sûr aussi de l'effilement.

L'effilement ( rapport corde d'emplanture/corde de saumon ) permet de diminuer la traînée induite.La nécessité d'une corde d'emplanture importante pour y loger le matériel à bord de l'avion, implique, pour obtenir un allongement significatif sans une envergure démentielle, de donner à l'extrémité de l'aile une corde largement diminuée en compensation.
Mais là aussi il y a risque de diminuer le rendement par diminution du nombre de Reynolds.
Il y a aussi le risque d'un décrochage assymétrique violent, et si la stabilité longitudinale est obtenue en grande partie par vrillage, une trop faible corde de cette zone exigera en compensation que ce vrillage atteigne des valeurs importantes, ce qui risque de ne pas améliorer le Cx.

Fred

Pas de secret : si on diminue la surface mouillée et la quantité de matière, la traînée diminue ainsi que la masse.
La charge alaire devrait rester à peu près constante, puisque on pense pouvoir diminuer la masse de 300g

La suppression des dérives devrait diminuer la traînée, ( et gagner encore une cinquantaine de grammes ) mais je n'en suis pas totalement sùr
Il n'est pas impossible que les dérives en bout d'ailes ait un effet de winglet et ne permettent de diminuer la traînée induite, mais comment le savoir?

J'ai de toute façon l'intention d'installer mon système habituel d'aérofrein pour le contrôle actif du lacet, car même avec des dérives ça ne vole pas aussi bien qu'avec ce système.
Mais, dans le but de faire des mesures comparatives de courant en vol, j'installerai des dérives démontables, histoire d'en avoir le cœur net

Salut Fred,

Sympa ton projet !! mais dis moi, " plus d'effilement, plus d'allongement, moins de dérive" tu t'rapproche pas d'une Northrop, hein ?

@+
Spad

Je dois bien admettre que oui.
C'est même étonnant de voir que ce que je dessine en ce moment, à des proportions proches des N9M, XB35 et autres,  ( en fait c'est les mêmes : la N9M est la maquette au 1/3 des XB35 et YB49, qui diffèrent entre elles par les motorisations mais pas par  la conception leur cellule ) hormis le profil laminaire épais inutilisable en modèle réduit et l'effilement

Tu la motorise en bi-moteurs propulsif ?

A priori en monomoteur. Sinon il faut que je modifie la catapulte

Ah dommage !

Spaderman a écrit:Tu la motorise en bi-moteurs propulsif ?

Que dis tu de celle-ci?


En ce temps là j'étais jeune  



J'ai toujours aimé les ailes Northrop  
Celle-ci est une sorte de mélange de N1M pour le dièdre, N9M pour la disposition des moteurs, et B35 pour la verrière




C'est avec cet engin que j'ai fait mon premier vol intégralement en immersion ( décollage et atterrissage compris sans jamais lever la tête de mon écran ) en Aout 2004

l'avantage bi moteur c'est pour le lancé main cette dernière passe mieux entre les 2 hélices
mais bon en decollant depuis une piste y'a pas de soucis.

Très sympa cette "Mouette"
Ouahhh ! une vraie basse-cour ! Le Cormoran, le Canari/Dinde, la Mouette

Nan, plus sérieusement, étonnant cette géométrie....

Spaderman a écrit:Ouahhh !  une vraie basse-cour ! Le Cormoran, le Canari/Dinde, la Mouette

Ptérodactyle. Le nom de cet oiseau là  est Ptérodactyle.
Note bien qu'il y en a rarement dans les basse-cours : ça coûte trop cher à nourrir  

Spaderman a écrit:Nan, plus sérieusement, étonnant cette géométrie....

Le but était de donner de la surface latérale pour améliorer le comportement en lacet. Avec le vé inversé formé par les bouts d'ailes et portant les ailevons, les gouvernes braquées pour donner du roulis, donnent du lacet dans le bon sens    Ca marche... Un peu...  j'ai rajouté des moignons de dérives, quand même.
Cela dit, ça volait assez bien.
Un autre avantage, en logeant l'habitacle dans le creux du vé, était de donner une visibilité proche de celle d'un avion à aile haute sans autre fuselage qu'un simple renflement au centre. Ca par contre c'était pas mal.

Tiens, voici le vol du 15 Aout 2004. Un petit vol pour l'homme, un grand bond pour... hem...    Quand j'ai pu lâcher les commandes, j'ai sauté de joie  
http://vimeo.com/20972868

Je referais bien un truc comme ça un jour, mais avec un train rétractable  

Fred

10 ans déja !!!

pfff c'est comme si c'était hier !!!

Pour un premier vol, chapeau !! t'as assuré.....
Quand je regarde la vidéo, les armatures me paraisse tellement "énorme" qu'on se croirait dans la tourelle d'un bombardier !!
Pas évident l'immersion dans ces conditions ! mais t'as dus t'habituer.

J'aime bien justement le côté verrière  faudra bien que je m'y mette un jour...

Bon, t'as l'air bien lancé c'est cool ! toujours dans la phase conception / dessin ?

Pour ce qui est du profil et de son épaisseur et tout et tout. Probable que ça impact plus les performances de l'appareil dans son ensemble pour une aile volante que pour un avion classique non ?

Y a plein de méthodes (notamment Predim) pour se faire une idée, mais le soucis je trouve c'est le manque de preuves. On se fie à ses machins sans savoir la marge d'erreur. Bon, dans le cas de Predim ça doit être bien senti à mon avis, mais quand même... on reste dans l'inconnu vu qu'on a pas moyen de vérifier tout ça correctement.

Je sais que t'es pas trop calcul et tout, moi j'aime bien ! si tu veux je regarde ce qu'en dit prédim (c'est pas que j'y crois pas, c'est que ça me gêne d'y croire aveuglément).

yomgui a écrit: toujours dans la phase conception / dessin ?

Oui, je ne précipite pas. Il faut que je redémarre un vieil ordi sur lequel j'ai une page excel de calcul de vrillage d'ailes volantes, et que je me penche sérieusement sur le choix des profils.

yomgui a écrit:Pour ce qui est du profil et de son épaisseur et tout et tout. Probable que ça impact plus les performances de l'appareil dans son ensemble pour une aile volante que pour un avion classique non ?

Je pense aussi. Mais il y a le Cm0, qui est d'autant plus négatif que le profil est porteur, et nécessite donc plus de vrillage, bref pas si simple.
J'ai tendance à penser que la forme générale, le choix des Cm0 et du vrillage, de l'allongement, sont plus importants que d'avoir le dernier profil "de la mort qui tue", et que par exemple les bons vieux Eppler d'il y a 30 ans peuvent faire aussi bien qu'un moderne mal employé.
Il y a aussi la simple notion d'épaisseur ( même pas relative ) de l'aile, et de surface frontale, qui est une référence pour moi dans la mesure ou mon objectif est de faire mieux que la X8.
bref, pas mal de trucs que je ne maîtrise pas du tout de manière rationnelle et calculée, mais pour lesquels mon intuition me permet de ne pas me gourrer trop profondément, car c'est comme ça que je fonctionne

yomgui a écrit:
Y a plein de méthodes (notamment Predim) pour se faire une idée, mais le soucis je trouve c'est le manque de preuves. On se fie à ses machins sans savoir la marge d'erreur. Bon, dans le cas de Predim ça doit être bien senti à mon avis, mais quand même... on reste dans l'inconnu vu qu'on a pas moyen de vérifier tout ça correctement.

Je sais que t'es pas trop calcul et tout, moi j'aime bien ! si tu veux je regarde ce qu'en dit prédim (c'est pas que j'y crois pas, c'est que ça me gêne d'y croire aveuglément).

Je suis bien d'accord : j'admire ce que les pros sont capables de faire en matière de modélisation mathématique, mais ce que nous faisons avec nos petits doigts est déjà assez éloigné des jolis profils théoriques. Par contre, je suis sûr que ça permet de comparer objectivement différentes options. Mais c'est vrai aussi que je suis maladivement fermé à ces approches trop modernes Par contre, si tu veux t'amuser à ça, ce sera volontiers que j'étudierai les résultats

Fred

Finalement, je n'ai pas pu redémarrer mon vieil ordi, alors je suis obligé de faire mes simulations à la main, avec les doutes qu'on peut avoir sur les résultats de mes calculs

Pour l'instant, je suis partisan d'un Eppler 207 en emplanture, E186 au saumon.
Mon petit calcul me donne un vrillage de -3°, mais ça me semble peu  j'ai beau retourner ça dans tous les sens, le trouve toujours 3° négatif de vrillage géométrique  Ce serait plutôt bien

Le E207 est une version épaissie ( pour plus de résistance en emplanture ) du E205, profil bien connu des compétitions de F3B (durée vitesse ) d'il y a 30 ans.
Angle de portance nulle -2,33°  CM0 -0,05; 12% d'épaisseur

Le E186 est un profil connu pour son CM0 positif, adapté aux ailes volantes, même sans flèche ni vrillage.
Il porte à partir de 1° positif; CM0 +0,05. 2paisseur relative : 10%.

L'avantage d'un vrillage modéré, limité à 3 ou 4°, c'est entre autre que même en transition rapide, en bouts d'ailes le profil travaille sous un angle faiblement négatif, angle sous lequel il ne produit pas une traînée trop importante ( alors qu'en dessous de -2°, ça se dégrade vite ).
A incidence importante également, à la recherche de la finesse max, les deux profils sont à des angles pertinents.

... cela dit, ce sont là les cogitations sujettes à caution, d'un ignorant des subtilités de l'aérodynamique
Ca vaut ce que ça vaut, mais je pense ne pas trop me tromper

Fred

Envergure 210cm
Corde d'emplanture 45cm
Corde de saumon 17cm
flèche à 25% de la corde 24°

Je viens de trouver ça :

"Il y a six variables qui influencent la valeur du vrillage :

l'effilement :
Plus l'aile est effilée, plus elle devra être vrillée. Ceci est dû à la perte d'efficacité du profil quand la corde de saumon devient petite.

l'allongement :
Plus l'allongement est grand, moins il faut vriller l'aile. En contrepartie, lorsque l'allongement augmente, en proportion la corde diminue, et il devient difficile de construire une aile rigide en torsion ...

l'angle de flêche :
Plus il y a de flêche, moins il faut vriller. Cependant, au delà de 20° de flêche l'écoulement de l'air peut être perturbé entrainant des difficultés pour contrôler le vol ...

les coeeficients de moment des profils (Cm0) :
Le moment global de l'aile doit être positif pour garantir la stabilité. Une partie de ce moment est obtenue par le couple à cabrer issu des gouvernes mais il est également influencé par les moments en tangage des profils utilisés. Les ailes volantes contemporaines en flèche utilisent pour la pluspart des profils à Cm0 proches de zéro.

Le niveau de stabilité statique requis :
Augmenter la stabilité statique de l'aile (en avançant le centre de gravité) impose d'augmenter le vrillage de l'aile.

La valeur du Cz de vol au neutre :
Plus le Cz choisi est faible, moins il est nécessaire de vriller l'aile. C'est éuivalent à trimmer à piquer sur un avion avec stab pour voler plus vite.

Les angles de calage des profils à portance nulle (alpha0)
Si l'on utilise des profils d'emplanture et de saumon différents ou du moins dont les alpha0 sont différents, le vrillage géométrique devra être réduit de la valeur de la différence des 2 alpha0. Il est intéressant de choisir un alpha0 de saumon supérieur à l'alpha0 d'emplanture


La formule de Panknin est la suivante :

atotal = [(K1· Cm0empl + K2· Cm0saum ) - Cz·ms] / [ 1,4.10-5 · l 1,43 · g ]

ageo = angle de vrillage géométrique = atotal - (a0empl - a0saum)

avec :

b = 1/2 envergure

Cs = corde saumon

Ce = corde emplanture

moyC = moyenne des cordes = (Ce+Cs)/2

l = allongement = 2b/moyC

eff = effilement = Cs/Ce

g = angle de flêche calculé au 1/4 de la corde

K1 = 1/4 · (3 + 2.eff + eff2)/(1 + eff + eff2)

K2 = 1 - K1

a0empl = angle à portance nulle pour le profil d'emplanture

a0saum = angle à portance nulle pour le profil de saumon

Cm0empl = coeff de moment pour le profil d'emplanture

Cm0saum = coeff de moment pour le profil de saumon

Cz = coeffecient de portance

ms = marge statitique (facteur de stabilité)"

Elle est plus complète que celle que je connaissais, et puis ça va permettre de recouper les résultats  
Par contre, je vais attendre d'être mieux réveillé, pour m'y coller


Ca vient de cette adresse :
http://aeropic.free.fr/pages/modelisme/theorie/theorie.htm

Salut Fred,

Je me rends compte que j'y pige que dalle aux ailes volantes. Rien que les dessiner sous Predim je sais pas comment faire.

A+

Salut Guillaume,

Moi non plus, je n'y connais rien, mais je tente quand même ! et tu sais quoi? ça vole toujours

Si tu veux savoir, je pense qu'avec une compréhension superficielle de l'aéodynamique comme l'est la mienne, deux neurones et un peu de flair, en gros 10% de ce que seraient les connaissances et le travail d'un spécialiste, on fait 90% du chemin. Pour faire les 10% de chemin supplémentaire qui sont la différence entre une réalisation "standard", je veux dire un modèle dans la moyenne au niveau des performances, et un engin optimisé niveau compèt', il faut encore les 90% supplémentaires de connaissances et de travail du spécialiste. Moi je me contente très bien de modèles niveau standard, mes ambitions sont modestes sur ce plan. On ne peut pas tout faire.
Mais ça vole toujours, et je suis rarement déçu

Bref, il faut oser

Fred

Bon, eh bien avec la fameuse formule je trouve 3,5°. Donc tout ça colle assez bien