Tous mes petits canards

Non, le coronavirus n’est vraiment pas responsable de tout. Mais un tel confinement devient facilement un terreau fertile pour des projets qui avaient auparavant été sacrifiés par un prétendu manque de temps. Quand on ne peut pas prendre l’avion et qu’on manque globalement de divertissements à l’extérieur, on se met à envisager des projets de construction qui ne faisaient auparavant que mijoter dans un coin de notre tête. Dans mon cas, il s’agissait – je l’avoue, bien avant la pandémie – de quelques canards, ou plus précisément de « canards », des engins volants avec lesquels les frères Wright ont autrefois inauguré l’aviation motorisée, mais qui ont ensuite – l’ingratitude est la récompense du monde – fini par tomber dans l’oubli.

Les canards dans la construction aéronautique, comme on le sait sans doute, ont la commande de profondeur à l’avant. Les gouvernes s’actionnent donc exactement dans le sens inverse de celles des avions « normaux ». Et, pour ajouter à la confusion, leur hélice se trouve généralement tout à l’arrière. Bref : ils volent à l’envers. Cela suscite des perplexités, parfois même chez les modélistes, qui ont pourtant toujours été considérés comme innovants et ouverts aux idées inhabituelles. Mais il semble que les « gaufres en mousse » issues de la production industrielle, ainsi que les modèles prêts à l’emploi provenant d’Europe de l’Est et d’Asie du Sud-Est, n’aient pas manqué d’exercer une certaine influence normative : pourquoi encore apprendre à traire quand le lait frais est déjà disponible dans les rayons des supermarchés ? Les conseils occasionnels de certains membres du club, qui suggèrent de s’offrir enfin quelque chose de «digne» plutôt que ces «bêtises farfelues», ne manquent pas. Si vous souhaitez poursuivre votre lecture, vous devriez peut-être être capable de vivre avec ce genre de remarques.

Ce n’est pas comme s’il n’existait aucun modèle de référence pour les canards dans le domaine du transport de personnes. Citons, pour n’en mentionner que quelques-uns, le célèbre « SPEED Canard » de Gyroflug, qui fut le premier avion de sport au monde à obtenir une certification de type en configuration canard. Les concepts de l’Américain Bert Rutan, concrétisés sous les noms de « Varieze » et « Long EZ », sont également bien connus. Les amateurs d’avions particulièrement esthétiques se souviendront sans doute du « Starship », un avion bimoteur à hélices du constructeur Beech Aircraft. Selon Wikipédia, cet avion à configuration en canard compte parmi les appareils les plus avancés de l’aviation civile. Dans le domaine des avions de recherche, les concepteurs du « Voyager » ont misé sur la configuration en canard.

Même l’aviation militaire a expérimenté la configuration en canard sous la pression des événements de la Seconde Guerre mondiale. L’exemple le plus intéressant est sans doute le « Shinden », développé au Japon, qui est toutefois arrivé trop tard en 1945 pour pouvoir encore changer le cours de l’histoire mondiale. Parmi les projets ultérieurs, c’est surtout le Grumman X-29 qui retient l’attention avec son aile principale en flèche vers l’avant.

Sur les avions de combat modernes en configuration delta, l’aile en canard revient de plus en plus souvent sur le devant de la scène. Ici, cependant, elle a principalement une fonction de soutien. Elle est censée résoudre le problème de portance spécifique à la configuration delta, à savoir que lorsque la gouverne de profondeur est relevée, la corde du profil se déplace vers un angle d’attaque plus faible. Parmi les premiers exemples, on peut citer le « Saab Viggen », le légendaire « XB-70 Valkyrie » et – encore d’actualité – l’« EFA Eurofighter ».

La première infection par le virus du canard remontait déjà à plus de

Il y a plus de 20 ans, un modèle américain à monter soi-même en bois, appelé « Tristar » (distribué par Hölllein), a fait son apparition. Il s’agissait d’un modèle fonctionnel à l’allure futuriste, doté d’une aile fortement en flèche avec des winglets aux extrémités, ainsi que d’une hélice à l’arrière. À l’origine, cet engin était conçu pour accueillir de petits moteurs à combustion interne ; il n’était pas forcément très esthétique, mais il volait à merveille et, à la fin de sa carrière – peu après le tournant du millénaire –, il a servi de banc d’essai pour les premiers moteurs LRK. À un moment donné, j’ai remplacé le pied de table fonctionnel qui maintenait ensemble l’aile et l’empennage par un élément volumineux ressemblant à un fuselage arrondi. À l’intérieur du tube, une turbine de 90 mm pouvait désormais tourner à plein régime, aspirant l’air par le dessous, à la manière d’un F-16. Elle a permis à cette imitation de Tristar d’obtenir un son plus fidèle au style de l’appareil et une vitesse de vol impressionnante. Malheureusement, la résistance de l’aile, déjà vieillissante à l’époque et dotée d’un revêtement mince, n’a pas tenu le coup à long terme. Mais bon, ça valait le coup d’essayer !

Les restes, étonnamment bien conservés, ont été dotés d’une nouvelle aile, cette fois sans flèche, avec des winglets à hauteur des attaches des ailerons, ainsi que d’un nouveau design de film. Ce modèle a lui aussi décollé du premier coup après un lancement à la main maîtrisé et est devenu le modèle de référence pour plusieurs versions ultérieures…

des supports de recherche, tous conçus selon un principe de construction assez similaire : des avions à ailes hautes avec des ailes trapézoïdales, d'une envergure de 114 cm, d'une profondeur de profil de 25 cm à l'intérieur et de 15 cm au niveau de l'arc de bord, avec un profil similaire au RG 15. Conduit d’air compact avec un groupe de turbines situé à peu près à mi-profondeur (centre de gravité !) et un tube de sortie légèrement conique, se rétrécissant jusqu’à environ 85 % de la surface d’entrée. En raison de sa forme compacte, on a renoncé à une commande latérale. Au départ, l’aile en forme de bec de canard n’était pas profilée. Par la suite, on a utilisé des profils fins et symétriques, comme on en trouve souvent sur les empennages des planeurs. L’angle d’attaque (EWD) était d’environ 2 degrés. Pour faciliter le décollage, les versions ultérieures ont été équipées d’un crochet destiné à la fronde en caoutchouc, afin de ne plus dépendre d’un personnel d’assistance au décollage « d’élite ». Seule la phase d’atterrissage posait problème : la prise d’air ventrale avait en effet une fâcheuse tendance à se livrer à des activités de terrassement. Un ergot d’atterrissage en fibre de verre, ajouté ultérieurement à l’avant, a permis d’améliorer la situation.

Les décollages et les atterrissages gagnent en attrait, au sens large du terme, lorsqu’ils ressemblent à ceux d’un véritable avion. J’avais en tête un projet fidèle à l’original, capable de décoller du sol. Mon choix s’est porté sur le Kyushu J7W1 « Shinden ». Bon, c’est assez compli-

Il n'est pas forcément nécessaire de commencer par là. Mais, autant le dire tout de suite, c'était passionnant et cela a redonné du courage. L'original lui-même avait vu le jour au Japon dans des circonstances difficiles. Conçu pour intercepter les formations de bombardiers américains en approche, ce projet a vu les ingénieurs japonais lutter, à la fin de la Seconde Guerre mondiale, principalement contre la pénurie de matériaux. Le groupe motopropulseur, un moteur à double étoile de 18 cylindres de Mitsubishi, devait alimenter une hélice à pression. Il fallut pour cela payer le prix d’un train d’atterrissage extrêmement haut, afin que l’hélice à six pales, située derrière le pivot, dispose de la garde au sol nécessaire pour décoller sans effleurer le sol

. L’objectif final du développement était donc l’installation d’un réacteur de 900 kp, mais ce projet ne vit pas le jour en 1945, après Hiroshima. Il y a déjà un certain temps, on m’avait transmis un article paru dans un magazine japonais de modélisme, qui décrivait en détail ce projet extrêmement avancé pour l’époque. Seul petit bémol : tout était en japonais ! La vue en trois faces dépliable au format A3, sur laquelle au moins quelques chiffres étaient lisibles, semblait toutefois exploitable. Elle a servi de modèle de construction pour le projet de maquette du Shinden d’une envergure de 154 cm. Le profil de l’aile pouvait être estimé comme un Clark-Y légèrement aplati, dont la corde du profil était parallèle à la

L'axe longitudinal était orienté ainsi. Une plaque plane était prévue comme aile avant ; comme les chiffres sans indication lisible pouvaient parfois induire en erreur, je lui ai attribué un angle d'attaque de 3 degrés.

Il s'est avéré par la suite que cet angle était trop important, ce qui explique pourquoi le Shinden a toujours décollé avec une gouverne de profondeur légèrement inclinée vers le haut (c'est-à-dire vers le haut !).

Mais cela n'a dans un premier temps pas entamé le sentiment de réussite. Propulsé par une hélice de 90 mm (6 s), le modèle a volé pratiquement du premier coup et a fait preuve d'excellentes caractéristiques de vol, même si celles-ci demandaient un certain temps d'adaptation au début. Après un premier vol quelque peu turbulent, qui a toutefois pu être corrigé en déplaçant le centre de gravité vers l’avant, c’est surtout le comportement en vol inhabituel qui a nécessité un temps d’adaptation. De plus, dans cette version initiale, le décollage avait tendance à devenir incontrôlable. On a rapidement soupçonné que la cause en était la roue avant, initialement placée trop en avant

. En raison du long bras de levier entre la roue avant et le centre de gravité (situé ici juste avant le nez de l’aile), le modèle avait tendance à rebondir légèrement sur la piste d’envol en gazon et à dévier ainsi de sa trajectoire rectiligne. Conformément au plan, elle a alors été déplacée plus près du centre de gravité, c’est-à-dire plus en arrière, et s’avance désormais inévitablement vers l’avant. Le comportement de pilotage autour de l’axe transversal semblait également pouvoir être légèrement amélioré, ce qui était sans doute également dû à l’absence de profil sur l’aile en forme de canard. On pouvait s’habituer à tout cela – mais comme je l’ai déjà dit : la leçon

« Shinden » a été un succès encourageant, tout en étant intéressant et instructif.

Je l'avoue : je n'aime pas construire des ailes. C’est pourquoi les dernières créations Canard sont, à proprement parler, des projets de transformation ou de recyclage. Elles utilisent au moins l’aile de modèles traditionnels qui, dans leur forme d’origine, sont soit trop ennuyeux, soit devenus partiellement inutilisables à la suite d’une mise en service peu respectueuse.

Tout a commencé avec une Funtana de 1,4 m modifiée (anciennement distribuée par Staufenbiel), une trouvaille

En effet, outre les ailes, certaines parties de l'empennage horizontal et vertical étaient « réutilisables ». Il a toutefois fallu faire preuve de créativité pour concevoir un nouveau fuselage reliant ces trois éléments aérodynamiques afin de former un canard volant. Pour ce type de construction de fuselage, le contreplaqué de peuplier de 3 mm d’épaisseur a d’ailleurs fait ses preuves ; il supporte même parfois quelques perçages d’allègement aux endroits non critiques. Après une estimation approximative du centre de gravité, il est apparu clairement que le moteur devait céder sa place sur la banquette arrière confortable et être déplacé dans le fuselage—

Il fallait déplacer le centre de gravité pour éviter d'avoir à enfoncer de gros morceaux de plomb dans le nez. L'arbre extérieur entraînait désormais l'hélice arrière via un arbre creux en acier de 6 mm. On a opté pour une hélice à trois pales, tout simplement parce que le diamètre ne doit pas être trop grand si l’on ne veut pas risquer que les extrémités des pales touchent le sol au décollage. Une particularité peu courante pour un « canard », certes, mais qui, comme nous le verrons plus tard, ne semble pas nuire aux performances de vol.

L’avion volant à l’envers, monté sur un train d’atterrissage fixe, a été dès le début la fierté de ses créateurs. Sans caprices, il a décollé après quelques mètres, a pris de l’altitude avec puissance et s’est prêté à pratiquement tout ce que le Funtana, qui lui avait servi de donneur d’organes, avait déjà su faire. Non, il n’y avait rien à

, si ce n’est que le pilote de modèle réduit doit d’abord se réhabituer au comportement en vol, surtout lorsque, comme ici, l’aile avant et l’aile principale sont très proches l’une de l’autre (Canard à empennage court). Oui, et le vrombissement pouvait parfois devenir un peu bruyant, comme toujours lorsque l’hélice tourne si près derrière l’empennage horizontal.

Le projet suivant devait être réalisé sur une base similaire, mais être équipé d’un train d’atterrissage escamotable. Encore une fois, un concept à moteur central avec une hélice de poussée à trois pales (11" x 8"), cette fois-ci – parce qu’elle était disponible – une aile rectangulaire d’une envergure de 132 cm. Les stabilisateurs, désormais rigides, ont été déplacés vers l’extérieur jusqu’à la base des ailerons, principalement pour réduire le bruit. Pour l’aile en canard, j’ai d’abord opté à nouveau pour une plaque plane – cela avait bien fonctionné jusqu’à présent. La distance entre-

Les modèles de canards sont toujours équipés d’un empennage horizontal porteur, situé en avant du centre de gravité. On peut donc, en toute confiance, additionner les surfaces des deux ailes pour déterminer la charge alaire. Cet aspect clairement positif est toutefois tempéré dans la pratique par le fait que deux petites surfaces sont moins efficaces sur le plan aérodynamique qu’une grande (double résistance induite). De plus, l’aile arrière peut être influencée par le champ de sillage de l’aile avant. Il est donc préférable de placer l’aile avant plutôt haut, ce qui s’accompagne bien sûr de contraintes techniques en matière de conception. Un canard surélevé présente en outre l’avantage que, dans la zone de l’aile avant, la partie du fuselage située au-dessus devient ainsi plutôt plate. Cela empêche, en cas de vol en glisse, un effritement unilatéral de l’aile avant.

Les moteurs (nous n’avons pas d’expérience avec les canards à voile) bénéficient incontestablement de la poussée de pression. Les petites hélices gagnent ainsi en rendement, ce dont profitent notamment les modèles rapides. Il n’est d’ailleurs pas nécessaire d’utiliser des hélices « pusher » spéciales, car il suffit désormais de retourner les hélices, c’est-à-dire de les enfiler sur l’arbre par l’avant. De plus, les stabilisateurs latéraux des modèles ne sont pas exposés au flux d’air et ne subissent donc pas de forces asymétriques ; il n’y a donc pas lieu de s’inquiéter de la traction latérale exercée par l’hélice. L'inclinaison de l'hélice doit être réglée de telle sorte que l'axe du moteur, prolongé mentalement, passe par le centre de gravité dans la direction Z (sur l'axe vertical). Celui-ci est facile à déterminer en soutenant le fuselage latéralement avec le doigt. Au préalable, il faut bien sûr connaître la position du centre de gravité dans la direction X (voir ci-dessous). Comme celui-ci se situe généralement au niveau du nez de l’aile, il faut veiller à ce que la surface de la gouverne de direction soit suffisamment grande, car le bras de levier correspondant est plutôt court. Les winglets sont considérés comme une solution éprouvée pour la gouverne de direction.

La position du centre de gravité n’est pas non plus sans incidence sur la disposition du train d’atterrissage. En effet, lors du décollage, le point d’appui se déplace de l’axe de la roue vers le centre de gravité. Si le train d’atterrissage principal est situé trop loin derrière le centre de gravité, des forces de portance élevées sont nécessaires pour décoller en raison d’un bras de levier trop long. Les surfaces inutilisées des modèles qui, dans leur version d’origine, étaient équipés d’un train d’atterrissage à trois pieds sont donc moins adaptées. Un train avant trop avancé pose également problème, car il a tendance à rebondir sur les pistes en herbe accidentées, ce qui fait perdre le cap au modèle.

On sait sans doute que, lorsque les « canards » volent en survitesse, le flux d’air se détache d’abord au niveau de l’aile avant. Le modèle plonge alors brièvement la tête – si celle-ci est présente – dans des couches d’air plus denses afin de regagner de la vitesse. En vol, cela donne l’impression que

Continuez à piloter le modèle en hochant la tête. Si l'assiette est trop basse, cela ne fonctionne toutefois qu'une seule fois.

Souvent, la littérature recommande pour les ailes en canard un EWD de 3 à 6 degrés, ce qui, d’après mon expérience, est trop élevé. Cela peut s’appliquer à des modèles volant très lentement. Pour les modèles du type décrit ici, des angles compris entre 1,5 et 2 degrés se sont avérés adaptés. Même si des empennages plats sans profil ont fonctionné dans certains cas, les expériences avec des empennages à profil porteur sont globalement nettement meilleures.

Oui, et puis il y a le problème du centre de gravité dans l’axe X ou longitudinal. Même une estimation approximative n’est pas aussi simple qu’avec une configuration d’empennage classique, où il suffit de placer ses doigts à 1/3 de la profondeur de l’aile.

Il existe un programme de calcul graphique (voir annexe) qui, pour une géométrie d’aile simple – comme par exemple le modèle « Square » –, est facile à utiliser.

Sinon, des logiciels tels que « ENTEX » de Dieter Schall peuvent s’avérer utiles. Leur fiabilité dépend entièrement de la précision des dimensions du modèle saisies. Cela peut s’avérer quelque peu délicat pour les modèles dotés, par exemple, d’ailes elliptiques, car il faut alors approximer la géométrie à l’aide de formes rectangulaires ou trapézoïdales. Dans la pratique, il est alors impératif de prévoir une marge de sécurité d’un à deux doigts vers l’avant. Les « canards » à centre de gravité trop en arrière peuvent se comporter de manière extrêmement imprévisible. Dans le pire des cas, l’appareil peut entrer en vrille. Le centre de gravité est trop en avant lorsqu’il faut fortement compenser avec la gouverne de profondeur en virage. Ce phénomène peut alors être réduit progressivement en décalant le centre de gravité vers l’arrière.

tirer sur les rames, ce qui n'a pas manqué de produire l'effet escompté. Tête haute, décollage, ça marche ! Mais la joie fut de courte durée et prématurée, car à à peine 2 mètres d’altitude, le bec de cette bestiole sans plumes s’est rabattu comme par magie, pour s’enfoncer dans la boue quelques fractions de seconde plus tard. Qu’est-ce que c’était ? Eh bien, le sillage s’était probablement détaché de l’aile du canard (voir encadré). Quoi qu’il en soit, les dégâts étaient limités à cette zone ; mon canard a eu droit à une seconde chance, mais cette fois-ci avec un empennage au profil Clark Y. Et voilà, le coup de marteau sur le nez ne s’est pas produit. « Square » a pris de l’altitude sans encombre et était aussi maniable que le « Graupner Taxi », autrefois très apprécié des débutants. De même,

les atterrissages se sont déroulés sans le moindre drame.

Il s’est vite avéré qu’après cette correction du nez, le canard non seulement volait à merveille, mais était également capable d’une allure particulièrement vive. Propulsé par un moteur à rotor externe de type Pichler BOOST 50 (600 kv) et une batterie 6 s de 3 800 mAh, il file à toute allure dans toutes les directions dès qu’

si nécessaire, elle accélère à la verticale. Un appareil très ludique, avec lequel, après avoir longuement fait le tour du circuit, une seule question semble rester en suspens : quand la batterie va-t-elle enfin se vider ? De toute évidence, la propulsion arrière fonctionne très efficacement, même avec l’hélice à trois pales. Cela ne s’explique que par le fait que le flux de l’hélice ne génère ici aucune interférence avec le fuselage, mais s’écoule librement vers l’arrière

Le vol expérimental reste passionnant même à une époque où le modéliste soucieux de sa réputation va chercher son planeur de 9 mètres « Klapptriebwerk » et d’un système de retour par GPS inclus, généralement contre le paiement d’une somme modique à cinq chiffres dans un atelier de prestige, ou, en cas de moyens plus limités, sur la

Une version « plug-and-play » présentée dans un carton imprimé en quadrichromie. Trouver sa propre voie vers le sommet du bonheur n’est certes pas toujours la plus facile

, mais elles sont certainement plus intéressantes que les sentiers battus équipés d’une corde de sécurité pré-installée par des professionnels. Et, pour tenter à nouveau quelque chose par soi-même,

il n’y a pas vraiment besoin d’un nouveau confinement. ■

Photos : Ludwig Retzbach et Philipp Mattle