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En avant, en avant et en vol – De grands planeurs – une petite propulsion

von Emil Ch. Giezendanner
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J'avais depuis longtemps pour rêve de faire décoller un grand voilier depuis notre piste. J'ai suivi avec intérêt les avancées techniques dans ce domaine pendant plusieurs années. Je constate avec plaisir que de nouvelles possibilités intéressantes s'offrent désormais aux amateurs de décollage autonome.


Un retour en arrière plein de joie

Je me souviens avec plaisir de l’époque où les premiers modèles de grands voiliers ont fait leur apparition chez nous – cela devait être entre 1975 et 1985 – et où une véritable communauté s’est formée, à l’image de l’IGG fondée en 1982 par Peter Äberli et Georg Staub. De magnifiques modèles d’Ernst Tscheulin, puis de Christian Gierke et d’autres, ont conquis le ciel du vol à voile. Les modèles de Tscheulin et d’autres étaient disponibles en kit, avec un fuselage en fibre de verre et des ailes en polystyrène et en abachi. D’autres se contentaient d’acheter les fuselages et construisaient eux-mêmes les ailes. Un travail minutieux et exigeant. Cette technique est encore utilisée aujourd’hui, perfectionnée par quelques spécialistes. L’entoilage avec les films de l’époque était un véritable défi et m’a arraché de nombreux jurons. La plupart de nos sites de vol ne présentaient que de petites élévations. De plus, il fallait franchir des arbres et des buissons pour pouvoir profiter des courants ascendants de pente. Les décollages en hauteur et les treuils à moteur nous y aidaient.



Un grand pas en avant

Mais soudain, tout a changé : à partir de 1973, nous avons organisé les premiers rassemblements d'aviation électrique à Pfäffikon. Ces journées de vol sont progressivement devenues de véritables «salons de produits», au cours desquelles des moteurs électriques plus puissants (Fritz Geist et Heinz Keller) ont rapidement été utilisés. Tout à coup, il devint possible de faire décoller depuis le sol des modèles de voltige (Heinz Elsässer) et – ce qui nous a particulièrement surpris – d’assister aux démonstrations d’Ernst Tscheulin avec ses grands planeurs (Glasflügel 604, Kestrel, LS 2). Quelques pas pour le décollage à la main, et son modèle de 5 m s’élevait tranquillement dans le ciel. Le sort était jeté. Sans plus attendre, nous avons brutalement scié le nez des belles coques de nos modèles et, à partir de 1980 environ, y avons installé un « Keller 80 ou 100 ». Au début, nous utilisions des piles nickel-cadmium (NiCad, interdites depuis 2006), puis des piles nickel-métal-hydrure (NiMH). Les packs comprenant jusqu’à 20 cellules pesaient rapidement 1 kg, voire plus, en charge utile. Ce n’était pas un problème pour les grands planeurs (environ 3,5 à 5 m). Par moments, nous en faisions voler une demi-douzaine, voire plus, avec ces planeurs élégants et pratiquement silencieux.



Un régal pour nous – un cauchemar pour d'autres

Un beau dimanche (vers 1980), des visiteurs venus du lac de Zurich sont arrivés sur notre site de vol de pente avec leurs magnifiques modèles réduits de grands voiliers. Très vite, nos nez de coque sciés de manière barbare ont déclenché des discussions animées. Les amateurs de ces magnifiques « orchidées » du vol à voile étaient plus ou moins consternés – ce qui n’a toutefois pas entamé notre amitié. Lors du pot qui a suivi, nous avons appris que dans le milieu des grands planeurs, l’esthétique revêt une grande importance – d’ailleurs encore aujourd’hui –, tandis que chez nous, la priorité était donnée à un décollage sans encombre sur un terrain pas tout à fait facile. Pour les modèles plus grands et plus lourds, le décollage à la main s’est toutefois avéré être un véritable défi. Là encore, les « Seebuben » nous ont apporté leur aide en nous proposant leur « Katalpult ».


Les grands voiliers capables de prendre leur envol par leurs propres moyens sont arrivés

Depuis quelques années, les grands voiliers équipés de moteurs électriques sont acceptés. Dans les kits, les coques sont même conçues à cet effet. Dans le domaine du vol à voile habité également, la propulsion électrique a déclenché une « révolution silencieuse ». Outre les moteurs repliables largement répandus, on utilise également des moteurs électriques intégrés dans le nez du fuselage. Désignation technique « FES » = Front Electric Sustainer. Ce



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Lancement avec des moteurs électriques
Essai de typologieDescriptionCommentaire
Voiture

de départ à propulsion par hélice repliable à l'avant du fuselage
L'ancien concept de « voilier de départ » reste d'actualité et fait ses preuvesFabrication artisanale ou achat

: la hauteur ou la distance par rapport au sol de l'hélice peut être déterminée, ce qui permet d'utiliser des hélices de plus grand diamètre (à faible régime. Très silencieux !).
Moteur repliable avec héliceCapable

de décoller par ses propres moyens. Très performant, bons taux de montée
Les grandes découpes sur le fuselage doivent être renforcées. Train d'atterrissage standard
Moteur à hélice repliableCapable

de décoller par ses propres moyens. Solution techniquement élégante. Nécessite une vitesse initiale plus élevée au décollage (débit d’air de l’hélice)
Néccessite moins d'espace dans le fuselage. Les propulsions à hélice nécessitent généralement un vol plus rapide. Train d'atterrissage standard
FES « faible »Décollage au sol impossible.

Nécessite un décollage remorqué et sert de « propulseur par vent faible »
Réalisation et montage très simples. Coût modeste (moteur, variateur de vitesse, batteries). Train

d'atterrissage normal Une combinaison intéressante entre le décollage remorqué et l'aide au décollage avec moteur
FES « puissant »Capable

de décoller par ses propres moyens. Plusieurs montées rapides (selon la batterie)
Motorisation plus puissante (moteur, variateur de vitesse, batteries)

. Problème de garde au sol de l’hélice (les petites hélices à haute vitesse de rotation génèrent un bruit désagréable). Les trains d’atterrissage à deux niveaux constituent une solution. Corriger éventuellement la coupe longitudinale du fuselage – extrémités du fuselage légèrement plus hautes.


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propCalc - Calculateur d'hélice

Toutes les informations sont fournies à titre indicatif – Précision : +/-10 %

GénéralitésPoids du modèle : 12 000 g, propulseur comprisNombre de moteurs : 1 (alimenté par une batterie)Envergure : 6 000 mm / 236,22 poucesSurface alaire : 105 dm² / 1 627,5 pouces carrésCoefficient de traînée : simplifié (0,03 Cw)Altitude de vol : 500 m au-dessus du niveau de la mer / 1 640 ft au-dessus du niveau de la merTempérature de l'air : 25 °C / 77 °FPression atmosphérique (QNH) : 1 013 hPa / 29,91 inHg
Cellule de batterieType : LiPo 4 500 mAh - 30/45C (normale)Configuration : 6S 1PCapacité : 4 500 mAh (4 500 mAh au total)Décharge max. : 85 %Résistance : 0,0038 ohmTension : 3,7 VTaux de décharge : 30 C en continu / 45 C maxPoids : 113 g / 4 oz
ContrôleurType - Timing : CC Phoenix Edge Lite 100 (normal)Courant : 100 A en continu / 100 A maxRésistance : 0,0035 ohmPoids : 92 g / 3,2 ozRallonge vers la batterie : AWG10 = 5,27 mm²Longueur : 0 mm / 0 pouceRallonge vers le moteur : AWG10 = 5,27 mm²Longueur : 0 mm / 0 pouce
MoteurFabricant - Type : Leomotion LEO 4130-0490 V3 (490) (moyen)Kv : 490 tr/VCourant à vide : 1,8 A à 10 VPuissance maximale (15 s max.) : 2 280 WRésistance : 0,014 ohmLongueur du boîtier : 54 mm / 2,13 poucesNombre de pôles magnétiques : 14Poids : 392 g / 13,8 oz
HéliceType : GM (0°)Diamètre : 15 pouces / 381 mmPas : 10 pouces / 254 mmNombre de pales : 2PConst / TConst : 1,06 / 1,0Rapport de transmission : 1 : 1Vitesse de vol : 0 km/h / 0 mphCalculer
BatterieMoteur @ rendement optimalMoteur @ puissance maximaleHéliceSystème de propulsion completModèle réduit d'avion
Taux de décharge : 18,48 C
Tension : 20,30 V
Tension nominale : 22,20 V
Énergie : 99,9 Wh
Capacité totale : 4 500 mAh
Capacité utile : 3 825 mAh
Autonomie à plein régime : 2,8 min
Autonomie moyenne : 3,3 min
Poids : 678 g / 23,9 oz
Courant : 59,18 A
Tension : 20,64 V
Vitesse de rotation* : 9 359 tr/min
Puissance électrique : 1 221,7 W
Puissance mécanique : 1 113,1 W
Rendement : 91,1 %
Courant : 83,18 A
Tension : 20,01 V
Vitesse de rotation* : 8 875 tr/min
Puissance électrique : 1 664,6 W
Puissance mécanique : 1 506,0 W
Rendement : 90,5 %
Température (env.) : 79 °C / 174 °F

Mesure
au wattmètre Courant : 83,18 A
Tension : 20,3 V
Puissance : 1 688,6 W
Poussée au sol : 7 153 g / 252,3 oz
Vitesse de rotation* : 8 875 tr/min
Poussée en décrochage : - g / - oz
Poussée à 0 km/h : 7 153 g / 252,3 oz
Vitesse de pas : 135 km/h / 84 mph
Vitesse en bout de pale : 637 km/h / 396 mph
Poussée spécifique : 3,68 g/W / 0,13 oz/W
Composants : 1 278 g / 45,1 oz
Rapport puissance/poids : 154 W/kg / 70 W/lb
Rapport poussée/poids : 0,60 : 1
Courant @ max. : 83,18 A
Puissance d'entrée @ max. : 1 846,6 W
Puissance de sortie @ max. : 1 506,0 W
Rendement @ max. : 81,6 %
Couple : 1,62 Nm / 1,19 lbf·ft
Capacité de montée : 1 211 m / 3 973 ft
Masse au décollage : 12 000 g / 423,3 oz
Charge alaire : 114,3 g/dm² / 37,5 oz/ft²
Charge alaire cubique : 11,2
Vitesse de décrochage : 51 km/h / 32 mph
Vitesse horizontale : 103 km/h / 64 mph
Vitesse verticale : - km/h / - mph
Taux de montée : 7,3 m/s (~25...30°) / 1 440 ft/min

Propulsion selon e-Calc.



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Mon choix : Chocofly SB-14 (6 m)

Si l'on se renseigne auprès des nombreux vendeurs de grands voiliers, on découvre une offre gigantesque. Cependant, tous les modèles ne sont pas facilement disponibles : il faut donc s'armer de patience. J'ai eu de bonnes expériences avec Chocofly. Je commence donc par consulter l'offre des « vendeurs locaux ».


Mes critères étaient les suivants :
  • Permet un vol thermique lent – ce n'est pas un appareil de course « spécialisé »
  • Facilité de pilotage (d'après ce que j'ai entendu dire)
  • Propulsion FES (installation simple d'un moteur dans le nez du fuselage)
  • Train d'atterrissage à deux niveaux adapté
  • Configuration à ailes hautes (la distance entre les ailes et le sol facilite le décollage et l'atterrissage au sol)
  • La batterie doit pouvoir être logée devant le train d’atterrissage – ce qui explique également le choix de cellules 6b

Le calcul et l’équipement du système de propulsion chez Leomotion se sont révélés absolument sans problème et très efficaces en pratique. La distance de décollage sur une piste stabilisée est de 10 à 15 m. Le décollage se fait également sans problème sur des pelouses bien tondues. Deux ascensions avec une petite réserve pour «rentrer». Des vols qui valent le coup quand il y a des thermiques. Et les autres sont de belles expériences.


Caractéristiques techniques du Chocofly SB 14 et équipement
Envergure :6 000 cm
Longueur du fuselage :2 033 cm
Poids au décollage :10 360 g
Moteur :Leomotion 4130 (490 tr/min par volt)
Variateur de vitesse :Summit 100 light. BEC 8 A, récupération d'énergie
Batterie :Lipo 6S 3700 mAh
Hélices :15 x 10 pouces
Vitesse de rotation :8 875 tr/min
Courant :84 A
Puissance :1 700 W



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