Résolu Morane Saulnier M.S.225

Bonjour

Depuis plusieurs mois je me suis lancé le défit de créer mon propre plan ''maquette ou semi-maquette'' d'un M.S. 225. à l'échelle 1/4 (envergure 2 640mm, poids 12/14kg). Ce model a très peu été représenté, le seul que j'ai trouvé est celui de Jacques Destelle sur RCM 1983 et à l'échelle 1/4.5 pour 2 400mm d'envergure. Dans le monde réel, il a été construit à 77 exemplaires.

Je bute en ce moment sur la motorisation et quelques collègues du forum modélisme.com m'ont recommandé de faire l'étude sur PREDIMRC.

http://www.modelisme.com/forum/aero-maquettes/199530-morane-saulnier-m-s-225-a-new-post.html

http://www.modelisme.com/forum/aero-thermique/201340-calcul-helice-et-moto-reducteur-devant-un-dle-40-twin-pour-un-ms-225-echelle-1-4-a.html

J'ai donc entré toutes les données disponibles sur les différentes pages de PREDIMRC. Mais voila, je suis maintenant incapable de faire une analyse cohérente des résultats.

Le profil retenu est un NACA23012 et je souhaiterai une motorisation réductée pour tourner une hélice proche de 30'' (750mm)

Le réducteur serait une construction perso, dans l'esprit de ce que l'on peu trouver dans le commerce, mais adapté au volume disponible. Le moteur espéré était un DLE 40 TWIN qui délivre 3.5 ch à 7500 tr/min (données constructeur 4.8 hp /8 500 tr/min) soit 2600 W. Je n'ai pas le couple, mais il tourne une hélice de 19 ou 20 x 10.

Comment puis-je procéder pour obtenir l'aide du forum.

Meilleures salutations

Daniel

Bonsoir Daniel,

Bienvenu sur ce forum :)

Concernant l'avion lui-même, je ne vois pas de problème particulier. Peut-être un volume de stab un peu faible (0.37), ce qui se traduit par une charge de stab un peu élevée à basse vitesse (Cz max = 0.3) pour le profil d'aile choisi, mais rien de critique. A vérifier, mais il me semble qu'un NACA2414 serait mieux adapté à cet appareil et au domaine de vol qui vous intéresse (plutôt cantonné aux basses vitesses).

A noter qu'un Cz de réglage de 0.3 me semble préférable, 0.5 donne une vitesse de vol à mon avis trop réduite pour être réaliste.

Pour la motorisation : votre moteur fourni 4 CV, soit environ 2.9 kW à l'arbre. C'est plus qu'il n'en faut pour un avion de 14 kg, donc on peut considérer que le problème est circonscrit au choix de l'hélice. Pour cela, il faut tricher un peu avec le module motorisation, conçu pour un moteur électrique : on choisit arbitrairement un accu 10 éléments lipo, soit une tension de 35 V et un moteur de rendement moyen (environ 75%). Il faut avoir 2900 W à l'arbre, donc on saisit une intensité de 2900 / (35 * 0.75) = 110 A.

Ensuite, on saisir le ratio de réduction (1.75 ici) pour intégrer au calcul le rendement réducteur. Reste maintenant à jouer avec les dimensions de l'hélice pour avoir le bon régime à l'hélice (4000 tr/min), puis on vérifie que l’enveloppe de vol au moteur est correcte, suivant ce principe :

Franck

Bonjour et merci pour la rapidité de la réponse.

J'ai appliqué les modifications, mais trois questions subsistent :

A/ Comment modifier le volume du stabilisateur ? Quoi que je fasse il reste invariablement à 0.37. Le profil est un NACA0008

B/ Rapport de réduction : Quand j'entre la valeur 1:1.75, cela signifie que pour un tour moteur l'hélice parcourt 1.75 tours ou l'inverse pour 1.75 tour moteur, l'hélice parcourt 1 tour. Je souhaite augmenter le couple pour tirer une hélice de grand diamètre donc pour 1.75 tour moteur, l'hélice doit parcourir 1 tour.

Ce qui me surprend c'est qu'avec le paramètre 1:1.75 le régime au sol est de 5465 tr/min, je souhaite 4500 tr/min. Et cela influe forcément sur le graphique réserve de puissance.

Si je renseigne le GMP connu avec 4500 tr/min au sol et 5000 tr/min à vide, les courbes ne se croise pas.

C/ comment puis-je savoir si l'avion volera correctement ou si il volera mieux avec tel ou tel profil?

J'ai superposé trois profils NACA 23012, NACA 2414 et NACA 2415. LE NACA 2414 affiche une finesse un peu plus importante entre 50 et 80 km/h mais chute plus vite. En revanche le Cz est nettement au dessus sur toute la plage de vitesse.

J'ai réglé le Cz de réglage à 0.3 et le calage de l'aile de façon à obtenir un calage de stabilisateur à 0° sur la ligne neutre du fuselage, comme sur le 3 vue. J’obtiens 4.1° pour le NACA 2414 et 3.2 pour le NACA 23012, ce qui est proche de ce que j'ai mesuré. Est-ce correcte? En revanche sur la représentation graphique l’allure est plutôt queue haute.

Pour obtenir une allure de vol correcte, il faut 2° pour l'aile on obtient alors -2° pour le stabilisateur. 

J'ai ensuite fait des simulations sur l'analyse dynamique après avoir calculé le moment d'inertie (il correspond à celui calculé sous SolidWorks) Avec le NACA2414,  500m pente 0° vitesse 80 km/h puissance 0% Cz 0.3 et marge statique 5%, il plane (-100m sur 700m)

A 70% de puissance vitesse 80km/h il descend un peu pour trouver sa vitesse d'équilibre à 90km/h et se stabilise en palier régulier

A 80% il se cabre doucement et monte...

A 60% il descend doucement en ondulant légèrement autour de sa vitesse d'équilibre

En revanche pente -90 et 0% moteur (test centrage) il remonte très rapidement.

D/ J'ai lu sur le forum la parution imminente d'un ouvrage ''Mécanique du vol & Conception aérodynamique", il me semble que c'est ce qui manque à ma bibliothèque!!! Est-ce à la porté intellectuelle d'un candide comme moi?

Si c'est le cas, je mets une option pour en réserver un exemplaire.

Meilleures salutations

Daniel

Bonsoir Daniel,

Mes réponses dans l'ordre :

A. Le volume de stabilisateur est un nombre sans dimension égal à : surface stab * bras de levier de stab / (surface aile * corde moyenne aile). Il traduit au premier ordre l'efficacité du stab relativement à celle de l'aile, et est indépendant des profils.

B. Le rapport de réduction est bien 1:1.75 (on voit bien le KV moteur, donc son régime, qui augmente d'autant. Le régime d'hélice dépend de la puissance à l'arbre et de... l'hélice. Il faut donc ajuster les dimensions de l'hélice jusqu'à avoir le régime correspond à ta motorisation. Dans le cas présent, tu as mis une hélice trop petite, qui tourne donc plus vite (pour la puissance saisie). Il est donc normal que les courbes soit différentes avec un régime imposé et cette hélice : étant trop petite, elle fournit bien moins de puissance à un régime inférieur.

C. Vaste question, qui ne se résume absolument pas aux perfos (mis à part la vitesse de décrochage, elles sont même anecdotique dans le ressenti aux manches). D'une part ça dépend du centrage et des calages, mais là aucun souci puisque PredimRC les optimise directement. Ensuite, il y a la répartition de Cz de l'aile, qui doit être dégressive de l'emplanture au saumon. Puis la linéarité en Cz et la constante du Cm du profil, ce qui se vérifie avec la polaire de sensibilité au Reynolds, dans l'onglet 1-Profils (cf. notice). Puis enfin vient la "sécheresse" du décrochage, que l'on vérifie sur les polaires Cz/Alpha. Et pour finir on peut jeter un oeil à l'analyse dynamique, mais là c'est vraiment trop tôt, réglons d'abord les paramètres de base.

Attention aux comparaisons de profil, à cause de l'effet du calage aile / fuselage : il faut travailler à iso-calage aéro, c'est à dire avec un calage égal à l'incidence profil calculée au Cz de réglage (indiquée juste au-dessus).

Il y a maldonne : c'est la même courbe de Cz aile pour tous les profils. C'est un mythe qui a la vie dure, en réalité le Cz de l'aile ne dépend pas du profil, mais de la géométrie et de la masse de l'avion. Ce qui change est le Cz stab, qui dépend du Cm de l'aile.

L'allure donnée par PredimRC en vol dépend du contexte : avion ou plané. Avec la vue avion, au Cz de réglage le fuselage est toujours horizontal.

D. Mon livre est destiné autant aux "newbees" curieux qui veulent comprendre les principes de base qu'à des personnes plus expérimentées voulant creuser un peu plus. Si tu en veux un, envoie-moi un mail de réservation. Tout est expliqué ici : http://rcaerolab.eklablog.com/livre-mecanique-du-vol-conception-aerodynamique-p1157624

Franck

Bonjour Franck.

A/ effectivement j'ai augmenté la surface de 10% et le volume du stabilisateur est dorénavant à 0.45. Sur le réel le stabilisateur avait la réputation de n'être pas assez efficace, il est masqué par le pilote et l'aile dès que l'incidence augmentait. Les modèles de la patrouille d'Etampe avait été augmentés et était devenu disgracieux.

Est-ce Mieux???

B/ Ok, je pensais avoir compris comment cela fonctionne, Mais...

Maintenant je ne suis pas certain d'avoir trouvé le compromis acceptable. Le pas maximum que l'on trouve dans le commerce pour une hélice en diamètre 30'' est 16" qui produit 41 cm/tr, et 28.45 cm/tr si j'applique un rendement d'hélice de 0,7.

Pour voler à 100Km/h l'arbre d'hélice doit tourner à 5860 tr/min donc un rapport de réduction de 1.28 si le régime maxi est de 7500 tr/min (8000 tr/min donnée constructeur) - Que penses-tu de cette configuration ?

Si maintenant j'entre ces valeurs dans PREDIMRC, le régime au sol calculé est plus bas, soit : 4392 tr/min soit x 0.93 Est-ce le rendement du réducteur? Est-ce la puissance moteur qui n'est pas suffisante pour le pas et la vitesse moteur qui tombe? 

Hors 4392 tr/min me rend un rappord de réduction de 1.71 toujours par rapport à une vitesse de vol de 100 km/h et 7500 tr/min moteur. Si je modifie le rapport de réduction à 1.71 dans PREDIMRC, çà me change obligatoirement le régime au sol.

Et là… je coince… Ça tourne en rond…

Mon objectif est toujours de calculer le réducteur, donc l'hélice optimale...

Je souhaitais également une hélice qui tourne "Maquette" c'est à dire au environ de 3500 tr/min, c'était l’intérêt du réducteur. Mais ça me semble impossible à obtenir!!!

Comment puis-je te transmettre mon fichier?

Merci de ton aide

Daniel Dutilleul

Bonsoir Daniel,

Oui, c'est nettement mieux pour le volume de stab, le stab travaille nettement mieux.

Quelques rappels avant de poursuivre :

• Le rendement d'hélice n'intervient pas dans le régime ou la vitesse d'avancement, mais uniquement sur la puissance transmisse par l'hélice (ou sa traction, c'est idem).
• Non, changer le rapport de réduction ne change pas le régime d'hélice, puisque ce dernier n'est conditionné que par les dimensions de l'hélice et la puissance à passer (plus le rendement du réducteur, s'il y en a un). Seul le régime moteur en dépend, tout simplement.

A mon avis, tu te poses trop de question, puisque PredimRC calcule directement tous les paramètres du vol.

Dans ton cas, on a un moteur de 2.6 kW à l'arbre, soit un équivalent électrique de 3 kW (avec un rendement de 87%, relevé sur le graphique de rendement moteur). On a choisit a priori un accu LiPo 10S, ce qui donne une consommation électrique de 86 A pour être équivalent à ton moteur thermique.

Avec ton hélice 30x16 et cette puissance, on a :

On relève sur ces graphiques les éléments suivants :

• vitesse de second régime : 45 km/h, soit 5 km/h de moins que la vitesse de décrochage => ok
• vitesse de vol moteur plein gaz : 100 km/h => ok
• réserve de puissance max :  500% @ 65 km/h => ok
• taux de monté max : 6 à 6.5  m/s => ok
• pente de montée optimale : 20° à 25° => ok

Donc, pas de souci particulier, la puissance et l'hélice sont adapté à cet avion, du moins pour un vol plutôt calme (ce ne sera certainement pas un racer).

Reste la problématique du régime moteur (c'est ce régime qui est affiché par PRC) : avec cette hélice et cette puissance, on a un régime d'hélice de 3148 tr/min (astuce : on l'obtient directement en mettant un rapport de réduction très proche de 1 mais non identique, par ex. 1.000001, qui permet d'intégrer aux calculs le rendement réducteur). Ton moteur délivre sa puissance max à 7500 tr/min, il faut donc adapter le rapport de réduction pour avoir ce régime. Ici, c'est 1:2.38

Bien sûr, tu peux faire le parcours inverse en imposant un autre rapport de réduction. Mettons 1:1.75 comme tu voulais le faire au début. On ajuste alors la dimension d'hélice pour obtenir le régime moteur de 7500 tr/min, ce qui donne par ex. : 26x13. Peut-être est-ce une meilleure solution pour la garde au sol ?

Franck

Bonjour et Merci!!!!

Pour le volume de Stab, c'est super, j'avais donc bien compris.

Pour la détermination du GMP, ce que je n'avais pas compris c'est que le régime au sol dans le cadre "Détermination du GMP" correspond au régime d'arbre moteur. Je cherchais à le faire correspondre au régime d'arbre d'hélice.

Je pense donc partir sur une hélice de 26"x 14" avec un rapport de réduction de 1:1.88.

Par rapport à la 30" x 16 " et au delà de la garde au sol, la vitesse max obtenu est de 110 km/h au lieu de 100 km/h; la pente et le taux de monter semblent très proche, en revanche dans l'analyse dynamique avec 100% de puissance - un poids de 12 150 kg - une marge statique 5% et un Cz aile de .35 j'obtiens une pente de 13.5° stabilisée contre 11.7°, même si la traction statique est moins élevée 10 146 (26" x 14") contre 11 202 (30" x 16"). Bon pour être honnête je ne m'explique pas vraiment le pourquoi du comment.

Alors effectivement je me pose beaucoup trop de question, mais je pense que c'est comme cela qu'on progresse, et puis c'est tout le charme de ce genre de projet!! Et j'adore ça!!!

Sur l'analyse dynamique, je m'en pose une de plus!!! avec toute les configuration que j'ai essayées et également sur les deux dernières, pour stabiliser le vol en palier il me faut entre 70 et 80% de puissance moteur. et en dessous de cette puissance le vol prend une pente stabilisée plus ou moins négative. Est_que cela veut dire qu'en vol réel je n'obtiendrai une plage de réglage de vol que entre 70 (ou 60%) et 100 % et qu'en dessous je ne produirai pas assez de traction pour un vol exploitable. Ou est-ce que là encore il y a un truc que je n'ai pas compris?

En tout les cas MERCI pour ton implication passionnée et patiente dans toutes nos requêtes, c'est juste impressionnant le nombre de pilotes que tu aides dans nos forums!!! Merci!!!

Daniel

Bonjour Daniel,

De rien, ce n'est pas grand-chose :)

Concernant le module d'analyse dynamique : son rôle n'est pas de simuler les perfos mais d'étudier la stabilité dynamique de l'axe de tangage en fonction de diverses conditions initiales. On ne peut donc y voir que les conséquences -dont une trajectoire équilibrée n'est qu'un cas particulier- d'un jeu de paramètres, ce qui ne permet pas de faire de comparaison de perfo (puisque que pas forcément au même point d'équilibre).

Pour cela, l'analyse en condition stabilisée de l'onglet motorisation est bien plus pertinente, toute l'enveloppe de vol au moteur y est décrite, notamment les pentes et taux de montée associées. Idem pour la réserve de puissance, entre les deux points d'équilibre (croisement entre la courbe de puissance hélice et celle du modèle) que sont le second régime et la vitesse max en palier.

Franck

Bonjour à Tous

L'étude semble terminée. J'écris ''semble'' car au bout d'un moment il faut bien le décréter car sans cela çà peut durer des années!!!!

Je vous expose les données et je prendrai les critiques constructives pour les dernières modifications.

Le modèle : M.S. 225 semi-maquette à l’échelle ¼ soit 2640 d’envergure. Construction classique : contreplaqué – balsa – revêtement fuselage avant alu 0.15 ou 0.2 mm – entoilage des autres surfaces certainement en DIACOV (ou autres *tex) Semi-maquette car je suis obligé de modifier les proportions arrière pour garantir la qualité de vol (PredimRC)

Structure fuselage contreplaqué bouleau 3 plis 3 mm + lamellé-collé de samba 10x10 (5 lames 2x10 mm) + baguettes balsa 6x6 mm. Cockpit semi-maquette au plus proche des sources qui m’ont été transmises. Structure cockpit 4 tubes alu de diamètre 8x6 mm (fonctionnelle : elle renforce l’avant du fuselage et reprend les efforts des haubanages et du train d’atterrissage), couples décors + accessoires cockpit en impression 3D et balsa. Construction sur chantier découpé une fois assemblé (voir pièces jointes)

Aile en structure classique entoilée. Partie centrale fixe sur le fuselage + deux demi-ailes démontables. Les haubans principaux restent sur les demi-ailes et seront assemblés au fuselage et au train sur le terrain. Clé d’aile carbone diamètre 22/20 mm traversant la partie centrale. Clé d’alignement arrière diamètre 6/4 mm traversant la partie centrale. Construction sur deux poutres de section rectangulaire baguette 10 x 4 mm balsa + flancs contreplaqué 1mm. Nervures balsa 3 mm et nervure d’articulations des ailerons (une sur cinq) en contreplaqué bouleau 3 plis de 3 mm. Construction sur talon intrados. Profil NACA 2414, Envergure 2 640 mm, corde 425 mm, calage +1.7° (PrédimRC)

Stabilisateur en structure classique entoilée. A l’identique du réel. Surface augmentée de 15% pour augmenter le volume du stabilisateur (0.51 PrédimRC) Nervure Balsa 3 mm sur poutre diamètre 10 mm en bois dur. Construction sur talons intrados. Profil NACA 0008, Envergure 900 mm, corde 300 mm, calage +1.4° (PrédimRC).

Dérive en structure classique entoilée. A l’identique du réel et non démontable, profil A77. Nervure en balsa de 3 mm, bord d’attaque et de fuite contreplaqué de 3 mm + balsa.

Capot moteur, dit ‘’NACA’’ construit en structure sur trois couples en contreplaqué de 3 mm + coffrage en balsa + peinture. Ouïes d’échappements latérales fonctionnelles (ou presque, à voir)

Motorisation DLE 40 TWIN, réducteur maison 1 :1.88, hélice 26x14 (premiers vols, à mettre au point par la suite) Réservoir 800 ccm3 au centre de gravité. Axe de traction à peine en dessous du centre de gravité.

Train suspendu à l’identique du réel, amortisseurs maison, roue de 200 mm (origine fauteuil roulant) Je dois charger un peu en partie basse pour baisser le CG au plus près de l’axe moteur.

Platine radio sous le siège pilote accessible par le dessous.

Poids estimé (calcul de mon logiciel de dessin qui a la réputation d’être fiable) entre 10.5 kg et 11.5 kg selon finition. Le moins lourd sera le mieux !!!

Finition semi maquette, fonction du poids atteint en fin de construction. Couleur à définir, je cherche de l’information sur le sujet.

Merci de vos remarques…

Voilà maintenant, je trace les plans d’assemblage.

Daniel

PredimRC M.S.225

Bonjour Daniel,

Au vue de nos dernière discussions, cela me parait pas mal du tout concernant l'aéro :) Pas d'avis par contre sur le mode de réalisation, je n'ai pas d'expérience sur ce type d'appareil.

Juste un détail : est-il possible de mettre ton fichier PredimRC sur un autre support (cjoint.com, etc.) qui ne nécessite pas un compte Microsoft (je n'en ai pas...) ?

Franck