Initiation au pilotage d'hélicoptères à turbine

Pour de nombreux pilotes de modélisme, une turbine est la « Mercedes » des moteurs, que ce soit dans un avion, un jet, un planeur ou, comme c'est le cas ici, dans un hélicoptère radiocommandé. En posséder une est souvent un rêve. Celui-ci a été exposé et présenté en vol en 2022 lors du rassemblement de printemps organisé par Miniature Aircraft USA à Loorholz, ce qui n’a fait que renforcer l’intérêt de mon client.

L'hélicoptère d'entraînement à turbine est propulsé par le TS 45i Whiplash Special Edition de la marque Turbine Solutions. Il existe désormais également une version d'entraînement dans laquelle il est possible d'installer le Xicoy X45, qui connaît un succès croissant. Avec la gamme Whiplash, Miniature Aircraft USA est le seul constructeur à proposer tous les types de motorisation pour hélicoptères RC au sein d’une même série : électrique, nitro, essence et, bien sûr, turbine. Il ne s’agit pas de « modifications ou d’adaptations », mais chaque modèle est spécialement conçu pour le type de motorisation correspondant et est également testé en permanence par le propriétaire de l’entreprise, Josef Schreiner, et ses pilotes d’usine. La TS 45i de TURBINE SOLUTIONS a été lancée début 2022 spécialement pour le Whiplash-Turbine II dans une édition spéciale adaptée. Le kit de montage ainsi que les accessoires correspondants sont disponibles en stock chez l’importateur suisse swiss-scale-helikopter.ch. Cette société est également responsable de l’importation en Suisse des turbines du fabricant TURBINE SOLUTIONS. Le délai de livraison moyen des turbines est d’environ quatre semaines.

Dès l'ouverture de l'emballage, on remarque immédiatement les grands panneaux latéraux en CFRP, qui semblent d'une qualité exceptionnelle. Les autres composants, à l'exception du tube de queue et de la transmission rigide correspondante, ainsi que les patins d'atterrissage et le réservoir, sont triés et emballés, selon leur groupe de montage, dans des boîtes en carton individuelles et étiquetées.

En y regardant de plus près, on remarque que les pièces en plastique ont été réduites au strict minimum et que presque toutes les pièces sont fabriquées en carbone massif de haute qualité (sans fibre de verre ni G10, comme c’est souvent le cas chez de nombreux autres fabricants) ainsi qu’en aluminium haut de gamme. On ne trouve que quelques pièces, telles que les rotules et les pignons d’entraînement, qui sont fabriquées en plastique, bien que de très haute qualité. Les engrenages usinés par CNC donnent une impression de grande solidité et de robustesse. Le capot entièrement peint comble également toutes les attentes. L'assemblage s'est déroulé en plusieurs étapes. La notice de montage, facile à comprendre, est, comme on pouvait s'y attendre, clairement structurée et ne pose aucun problème au modéliste ambitieux. La notice complète est disponible en téléchargement et est régulièrement mise à jour par la société Miniature Aircraft USA.

Sur le plateau cyclique pré-assemblé, il ne reste plus qu'à monter les billes en acier. Les roulements de butée des supports de pales sont déjà correctement pré-assemblés et graissés en usine ; il ne reste donc plus qu'à monter les bras de liaison. Dès l'assemblage des supports de pales et de la pièce centrale à l'aide de l'arbre de support de pales de 9 mm d'épaisseur, on remarque d'emblée la grande précision d'ajustage des différents composants. Le plateau cyclique anodisé noir offre un contraste agréable avec les supports de pales sablés et anodisés ainsi qu’avec la pièce centrale, ce qui en fait un véritable atout esthétique.

Tout comme sur la tête du rotor principal, ces pièces de la queue massive sont également sablées et anodisées, ce qui leur confère un aspect extrêmement robuste. La partie arrière séduit par un pignon fraisé en aluminium situé sur l’arbre du rotor de queue, qui est entraîné par un pignon en polyoxyméthylène (POM) monté sur l’arbre d’entraînement rigide. Le revêtement spécial en anodisation dure/téflon de la roue dentée en aluminium, associé à la roue dentée en POM, garantit un transmission arrière sans entretien. Afin d’obtenir un fonctionnement aussi silencieux que possible, le guidage de la transmission rigide dans le tube arrière a également été conçu de manière extrêmement sophistiquée et mis en œuvre à l’aide de plusieurs joints toriques par unité de roulement. Une fois le montage final de l’unité arrière terminé, on remarque immédiatement la souplesse de fonctionnement sans aucun jeu de l’ensemble de la transmission arrière.

Dans un premier temps, toutes les plaques intermédiaires destinées aux composants, les supports de roulements fraisés en aluminium et anodisés noirs, le superbe « support moteur » rouge ainsi que les supports de servomoteurs sont montés, puis vissés, avec les entretoises nécessaires, sur la première plaque latérale du châssis. Ce n’est qu’ensuite que le châssis est fermé à l’aide de la deuxième plaque de châssis.

Vient ensuite le montage du sous-ensemble de fond, dans un premier temps sans le fixer avec du frein-filet, car notre turbine doit encore être montée par le bas dans le mécanisme. Le montage « préliminaire » de la plaque de fond permet de vérifier la planéité et la perpendicularité du châssis avant l’installation de la turbine. Pour finir, l’ensemble composé de la roue dentée principale à denture hélicoïdale, du plateau et de la roue libre est assemblé, puis monté à son tour dans le châssis. Pour conclure, il reste à monter l’ensemble d’embrayage avec le pignon d’entraînement.

Une fois la roue de ventilateur montée et alignée avec le rotor d'accouplement sur l'« arbre moteur », l'ensemble de la turbine est inséré par le bas dans le mécanisme et monté sur le support moteur. La partie avant de la turbine (également appelée générateur de gaz), dans laquelle se trouve la chambre de combustion, est en outre soutenue par quatre éléments de fixation distincts amortis par du caoutchouc. →

Pour les composants supplémentaires de la turbine, tels que l'électronique, les soupapes et la pompe à carburant, des points de fixation fixes sont prévus ou déjà présents dans le châssis. On trouve par exemple des alésages fixes pour les soupapes, où celles-ci peuvent être facilement fixées à l'aide des vis fournies. Vient ensuite le montage du sous-ensemble de base ainsi que des patins d'atterrissage.

Une fois le châssis avec la turbine terminé, on installe comme d'habitude le tube de queue avec les entretoises de queue ainsi que la tête du rotor principal. Comme on pouvait s'y attendre, l'ensemble mécanique donne une impression d'extrême stabilité et de grande résistance à la torsion. On remarque avec satisfaction que tous les engrenages tournent de manière silencieuse et régulière, et que la roue dentée principale fraisée s'engrène parfaitement.

Le réservoir, d’une capacité de 0,9 litre, repose entièrement sur des amortisseurs en caoutchouc et n’est fixé à sa position prévue qu’à la toute fin. Le réservoir collecteur de 0,125 litre (également appelé « réservoir à trémie ») est inclus dans la livraison. Ce réservoir assure une alimentation en carburant « sans bulles » de la pompe à carburant.

De nombreuses petites pièces indispensables, telles que les bras oscillants du réservoir, les flexibles de carburant, les raccords, les raccords en Y, les bandes Velcro, etc., sont également fournies.

L'installation des composants électroniques ainsi que le passage de tous les câbles et flexibles de carburant sont simples, et l'espace disponible est suffisant.

Le Whiplash Turbine II intègre les composants électroniques suivants : trois servos BLS275V et un servo BLS276SV, ainsi qu'un système flybarless CGY 760R, tous de la marque FUTABA. Il faut également 2 batteries LiPo. L'une pour l'alimentation des servos et du système FBL, et l'autre pour la turbine.

Pour de nombreux pilotes de turbine, le nom WREN Turbines est depuis des années synonyme de fiabilité et de qualité de service. Début 2019, WREN Turbines a été rachetée par la société TURBINE SOLUTIONS, dont le propriétaire est Paul Hardman.

Un peu d'histoire : bien avant d'acquérir WREN Turbines, Paul Hardman travaillait lui-même au sein de la société Wren. Fort de son expertise grandissante, il s'est un jour mis à son compte et a fondé TURBINE SOLUTIONS. En 2019, l’occasion s’est présentée pour Paul d’acquérir WREN Turbines. TURBINE SOLUTIONS développe et fabrique des turbines pour avions et hélicoptères RC et propose des services liés aux turbines RC.

Fin 2019, la nouvelle est tombée : TURBINE SOLUTIONS allait proposer une turbine optimisée pour le Whiplash, baptisée « Whiplash Special Edition TS-45i-Heli-Turbine ». La TS 45i Heli est une évolution de la célèbre WREN 44i. La TS 45i Heli séduit par son temps de réponse court et par une dynamique élevée dans le déploiement de la puissance. Cela convient parfaitement aux styles de pilotage actuels. La puissance maximale à l'arbre de sortie est de 7 PS/5,2 kW à 190 000 tours par minute, et la turbine est conçue pour fonctionner à plein régime. Bien entendu, cette turbine est livrée avec un système de démarrage au kérosène. Toutes les pièces nécessaires au fonctionnement de la turbine sont incluses dans la livraison. C’est notamment le cas du système de commande électronique (appelé FADEC ou ECU). Celui-ci régule et surveille tous les paramètres et composants de la turbine nécessaires au démarrage, au fonctionnement et au refroidissement (par exemple : pompe à carburant, soupapes, régime, température…). Les données du système de commande peuvent être lues à l’aide d’un terminal de données ou via la télémétrie (grâce à un module de télémétrie disponible en option).

La turbine d'hélicoptère TS-45i est une turbine à deux arbres et repose donc sur le même principe que les turbines des hélicoptères pilotés.

Une turbine à deux arbres se compose de deux sous-ensembles/étages. Le premier étage, appelé « générateur de gaz », ressemble à une turbine à réaction et contient le premier arbre. C'est dans cet étage que le kérosène est brûlé et que la totalité de la puissance est disponible dans le jet d'échappement. Ce jet de gaz «souffle» alors sur le deuxième étage du moteur à turbine et entraîne ainsi un deuxième arbre via une roue de turbine. D’où le terme de «turbine à deux arbres». Ces deux arbres ne sont pas reliés mécaniquement entre eux. Le deuxième arbre reçoit ainsi la puissance d’entraînement mécanique provenant du jet d’échappement du premier étage. Le deuxième arbre tourne nettement plus lentement que le premier. La transmission mécanique couplée au deuxième arbre fonctionne ainsi à des régimes plus bas que si la puissance mécanique était prélevée sur le premier arbre, qui tourne à haut régime. Cela a un effet positif sur le rendement du moteur à turbine.

En réalité, une turbine est plus facile à mettre en service qu'un moteur nitro ou à essence. Il suffit de tout programmer, d'actionner l'interrupteur, et la turbine démarre automatiquement grâce au système de démarrage au kérosène.

Mais ce n’est tout de même pas aussi simple que cela. Une fois l’hélicoptère correctement réglé sur le plan mécanique, le Futaba CGY 760R peut être programmé. Le CGY intègre un récepteur, un système de stabilisation de l'attitude sur trois axes et un régulateur de vitesse dans un seul appareil, qui n'est que légèrement plus grand que les systèmes de stabilisation d'attitude classiques. La navigation dans les menus est très claire, et avec les valeurs prédéfinies, tout devrait se passer sans encombre. Les valeurs sont également reprises dans le régulateur intégré. Les valeurs de commande (FUTABA) et du FUTABA CGY 760R sont fournies sous forme de fichiers « Fail » par miniature Aircraft USA ou swiss-scale-helikopter.ch.

Une fois la programmation terminée et le contrôle prévol effectué, plus rien ne s’opposait au premier vol. La turbine démarre proprement et sans problème. Une fois la vitesse de rotation atteinte, le décollage peut avoir lieu. L’hélicoptère a tout de suite plané gracieusement devant nous en sifflant ; les premières commandes ont suivi pour passer en vol circulaire. Les commandes sont très directes, comme il se doit pour un appareil d’entraînement ; on remarque à peine les changements de charge. Dès le deuxième vol, des tonneaux et des loopings ont été effectués. Il faut ici veiller à ce que cela ne devienne pas trop « addictif ».

Comme nous l'avons déjà mentionné, le Whiplash-T II a été spécialement conçu et développé pour être propulsé par un moteur à turbine. Qu'il soit utilisé comme appareil d'entraînement pour le vol en circuit ou comme appareil de 3D « pur sang », le Whiplash-T II et le Whiplash Special Edition TS-45i-Heli-Turbine répondent à toutes les attentes.

C’est notamment pour cette raison que miniature Aircraft USA est entré dans l’histoire lors de l’IRCHA 2020 : Mitch Marozas (équipe miniature Aircraft) a été le premier pilote à participer à cette compétition avec un hélicoptère RC propulsé par une turbine. Au volant du Whiplash-T II, il a pris part à la légendaire compétition de 3D freestyle « Battle of the Brands » lors de l’IRCHA aux États-Unis. Son vol a enthousiasmé les spectateurs et démontré les performances de l’hélicoptère et de la turbine. Il a décroché une très belle 3e place.

Photos : Michael Peer, Anton Laube