Étude conceptuelle pour des modèles réduits de planeurs de haute performance

Fort de mes nombreuses années d'expérience dans la conception et la construction de modèles réduits de planeurs et de motoplaneurs, je sais qu'il faut d'abord définir précisément les exigences avant de commencer tout travail. Tout le reste n'a aucun sens si l'on souhaite obtenir des performances maximales dans la gamme de vol souhaitée.

Au début, j'essayais toujours de trouver, à partir de divers recueils de profils, celui qui convenait le mieux à mon projet, ce qui n'était pas toujours facile et ne donnait généralement pas les performances souhaitées. C'est ainsi que j'ai commencé très tôt à développer mes propres profils. Pour tester les profils, il faut disposer d’une aile adaptée montée sur un support d’essai (fuselage). C’est ainsi que j’ai conçu et construit diverses surfaces pour plusieurs fuselages, afin de tester les profils correspondants. Il y a bien sûr eu des échecs, mais comme on le sait, c’est en commettant des erreurs qu’on apprend. Cette étude conceptuelle ne prétend pas avoir une valeur scientifique. Il s’agit d’essais élaborés de manière empirique, qui s’appuient désormais sur de nombreuses connaissances issues du savoir-faire. L’une des principales leçons tirées est que même un concept de modèle sophistiqué ne peut pas compenser les erreurs du pilote, ce qui nous amène d’emblée à la première exigence fondamentale. Les modèles doivent être conçus et dimensionnés de manière à pardonner autant que possible les erreurs des pilotes. Une certaine stabilité intrinsèque sur les trois axes est donc requise. Les pilotes de voltige me contrediront à juste titre sur ce point, car ces modèles doivent être extrêmement maniables. Cependant, ces modèles ne sont pilotés que par les meilleurs pilotes, qui maîtrisent parfaitement leur modèle dans toutes les configurations de vol imaginables. Selon la discipline visée, les exigences en matière de résistance, de taille, de géométrie des ailes, de profil et de méthode de construction varient. Pour illustrer cela, j’ai défini deux exigences différentes à l’aide de deux exemples et j’ai établi les concepts de modèles correspondants. J’ai conçu, construit et piloté les modèles adaptés à ces exigences.

Un planeur pour vent faible, avec une charge alaire aussi faible que possible, un comportement en vol docile et de bonnes qualités de vol en cercle. Le modèle doit pouvoir exploiter les petits courants thermiques, même à proximité du sol, en effectuant des cercles serrés dans un espace restreint. Ce modèle doit pouvoir profiter de la moindre brise et la transformer en altitude, notamment à proximité du sol.

Un planeur haute performance offrant une excellente capacité de glisse et une grande stabilité en vol circulaire. Le modèle ne doit pas présenter une charge alaire trop élevée, tout en étant capable de rechercher et d'exploiter les courants thermiques sur une grande surface à une vitesse agréable. Il doit pouvoir voler à haute altitude et sur de longues distances.

Si l'on souhaite répondre à l'exigence d'une performance de vol maximale, ces deux profils d'exigences ne peuvent pas être satisfaits par un seul et même modèle. Les modèles polyvalents ont certes de nombreuses capacités, mais ils ne répondent malheureusement pas aux exigences élevées requises dans les disciplines spécifiques. Par exemple, un modèle F3B peut certes participer aux compétitions avec les modèles F3J, mais il leur est clairement inférieur (et inversement), etc. Compte tenu de ces considérations, j’ai dû élaborer deux concepts de modèles totalement différents, puis concevoir et construire les modèles correspondants.

Ce modèle est conçu comme un pur planeur destiné au décollage à l'élastique. La hauteur de décollage d'environ 100 m devrait suffire pour trouver de petits courants thermiques à proximité et en tirer parti.

Afin d'obtenir une surface alaire relativement importante, une profondeur d'aile de 280 mm a été choisie. Cependant, pour limiter la traînée aérodynamique du profil, on a opté pour une épaisseur de profil réduite pour cette envergure, soit seulement 8,8 %. Grâce à cette faible épaisseur de profil, on peut encore bien avancer même par vent modéré, sans pour autant renoncer à une portance suffisante. Pour un modèle aussi léger, une courbure de l'axe central de 2,11 % est tout à fait suffisante. Le profil UK 02 est une version du profil UK 01 dont l'épaisseur a été augmentée de 0,8 % ; ce dernier est toujours utilisé avec succès pour le modèle de compétition RES « Snappi ».

« Le beurre et l'argent du beurre », telle était la réflexion. Les essais en vol devaient encore le confirmer.

Ce modèle répond pleinement à mes attentes et, par conséquent, aux exigences fixées. Sa performance en vol plané est exceptionnelle. Dès son premier vol, le modèle a déjà

Ce modèle est équipé d'un moteur électrique à hélice repliable. Grâce à la hauteur de décollage réglable, il est possible de repérer et d'exploiter des courants thermiques sur de longues distances.

Afin d'atteindre une vitesse de vol plus élevée, une profondeur d'aile relativement faible, de seulement 200 mm, a été choisie. La courbure de l'axe central, de 2,71 %, garantit une portance suffisante. Toutefois, le profil d’une épaisseur de 13 % génère une traînée aérodynamique légèrement plus élevée, ce qui a été sciemment accepté. Un autre avantage de cette épaisseur de profil plus importante est qu’il permet de construire le longeron de manière nettement plus légère tout en conservant la même résistance. D'une part, en raison de leur faible profondeur de profil (seulement 80 mm), les extrémités extérieures de l'aile se situent totalement en dehors d'une plage de coefficients RE favorable. L'idée sous-jacente est de considérer les extrémités de l'aile comme des winglets rabattues, légèrement allongées et équipées d'ailerons. Ces ailerons ainsi allongés sont censés compenser la perte d’agilité autour de l’axe longitudinal due à l’allongement accru et, grâce à la forme en V supplémentaire de 4°, contribuer à une meilleure stabilité en vol circulaire. On obtient ainsi, pour ainsi dire, le

d'une légère poussée de la main, il parcourt près de 100 m, ce qui correspond à un coefficient de glisse supérieur à 60. Il n'est pas possible d'effectuer des mesures précises, car celles-ci devraient être réalisées dans un air parfaitement calme, ce qui n'arrive pratiquement jamais. Le modèle vole relativement lentement, ce qui permet d’exploiter sans difficulté même les plus petites bulles thermiques. Ce modèle permet également de repérer facilement et clairement les thermiques faibles. Il effectue des cercles plats tout seul. Pour les cercles plus serrés, il faut parfois l’aider légèrement à l’aide des ailerons.

Lancé à l’aide d’une corde de décollage, il s’envole tout droit vers le ciel, sans se laisser perturber par un léger vent de travers, ce qui est un véritable plaisir.

Avec le profil UK 17, je me suis aventuré en terrain inconnu. Je n’avais jusqu’alors aucune expérience avec des profils aussi épais. J’ai donc opté pour une approche prudente. Avec le Super Snappi, cela n’avait pas été nécessaire, car je connaissais déjà bien le profil UK 2. Le premier vol a été effectué à la main. Par mesure de sécurité, j’ai réglé le centre de gravité nettement en avant de la réserve d’épaisseur (mieux vaut prévenir que guérir). Il est évident que l’EWD et le centre de gravité sont directement liés à la réserve d’épaisseur du profil et doivent donc être parfaitement adaptés l’un à l’autre. C’est pourquoi des essais en vol sérieux, comprenant plusieurs vols, sont nécessaires. Le Mega Snappi étant équipé d’une gouverne de profondeur pendulaire, je procède comme suit : je règle d’abord l’angle d’incidence (EWD) à l’aide de la balance EWD, dans ce cas à $-1^\circ$ . Ensuite, je place le centre de gravité à 33 % de la profondeur de l'aile. Je fixe le bord d'attaque de l'aile au fuselage et j'équilibre le modèle en ajoutant du poids en conséquence.

Comme prévu, le modèle a nettement piqué du nez après l’arrêt du moteur. Donc : équilibrer le modèle, tester le frein (butterfly), atterrir et retirer du plomb (60 g pour commencer). Ce que j’ai déjà pu constater : les ailerons fonctionnent très bien et j’ai programmé 60 % d’Expo pour la gouverne de profondeur.

Redémarrage, moteur coupé : le modèle a toujours tendance à piquer du nez. Retirer encore 60 g de lest et redécoller. Le modèle suit désormais tranquillement sa trajectoire, sans qu’il soit nécessaire de réajuster l’assiette. Passons maintenant au test ultime du centre de gravité : piquer à un angle de $45^\circ$, lâcher les commandes et attendre la réaction du modèle. Il se stabilise lentement et passe en légère montée… C’est réussi.

Le modèle tourne à merveille, sans aucun stress. Une trajectoire de vol d’une élégance remarquable. En position « Speed », le modèle prend nettement de la vitesse sans perdre beaucoup d’altitude. C’est vraiment impressionnant de voir comment il convertit cette vitesse en altitude.

Les deux modèles répondent pleinement aux attentes placées en eux au regard des objectifs définis. Aucun des deux modèles ne pourrait, même de loin, atteindre les objectifs de l'autre. De ce point de vue, le modèle polyvalent capable de tout faire dans le domaine de la haute performance n'existe tout simplement pas. Certes, les modèles polyvalents ont de nombreuses cordes à leur arc, mais ils ne peuvent malheureusement pas tout faire à un niveau d'excellence. Dans les différentes disciplines spécialisées, les modèles de haute performance correspondants leur sont clairement supérieurs.

Les modèles polyvalents sont des modèles de tous les jours et ont tout à fait leur raison d'être dans ce contexte. On peut les emporter partout et les faire voler dans presque toutes les conditions météorologiques, mais avec certaines restrictions. Pour certains, cela suffit amplement.

Encore une remarque concernant les coûts. J’ai construit les deux modèles pour un total d’environ 500 francs suisses (coût des matériaux). Le Super Snappi coûterait au moins 1'300 francs (à vide) sur le marché et le Mega Snappi au moins 2'200 francs (à vide). Les construire soi-même en vaut vraiment la peine. Bien sûr, ce n’est pas pour tout le monde, mais cela vaut en tout cas la peine d’y réfléchir.