• Résolu Optimisation Gee Bee R2


    Mardi 26 Mai à 17:39
    Bobbylebob

    Salut à tous,

    Je rêve de construire un bon gros Gee Be R2 dans les 2m. Ce modèle traîne une lourde réputation d'être méchant à poser mais je suis certain qu'on peut l'améliorer.

    L'aérodynamique me fascine mais je n'avais jamais creusé le sujet. J'ai enfin reçu la bible de Franck que je lis avec passion depuis quelques jours ! yes

    J'envisage une base de travail sur le plan Hostetler 25% (qui est plutôt 27%) : https://www.hostetlersplans.com/Plans/GeeBeeR2_25pct/geebee.html

    Il y avait déjà une discussion à ce sujet à laquelle Franck avait participé :

    https://www.modelisme.com/forum/aero-construction/207378-deja-construit-gee-bee-r2-plan-hostetler-gros-moteurs-electriques.html

    J'ai besoin de détails pour continuer cette réflexion.

    Voici ce que j'ai commencé à modéliser dans Predim : https://www.cjoint.com/c/JEAputuzSTX

     

    Plusieurs sujets me préoccupent :

    • Charge alaire

    Le plan est donné pour 10 à 11,5 kg pour 2m d'envergure. Sous Predim, j'obtiens une surface de 49dm², le plan indique 67. Le fuselage est tellement gros qu'il ne doit pas être vraiment négligeable sur cet engin.

    Ceci dit, ça nous donne quand même entre 150 et 200g/dm², ça me paraît énorme erf !

    Dans l'hypothèse basse, si je comprends bien, la vitesse de vol à Cz=1 serait de 15,5m/s (56km/h) (Cellule P7 onglet 1-)

    Je crois comprendre que si le profil accepte de travailler au-delà de Cz=1, on peut réduire encore la vitesse d'approche (par exemple à 13,6m/s avec Cz = 1.3) (est-ce que j'interprète bien ?)

     

    Cette vitesse minimale ne me semble pas si élevée finalement. Qu'en pensez-vous ?

    Par contre, si la surface aéro n'est que de 49dm² comme le dit Predim, la charge alaire devient énorme. Comment prendre en compte la portance du fuselage ?

     

    • Profil "autostable"

    Le Gee Bee grandeur utilise un profil Naca/Munk M-6 légèrement autostable. Franck disait dans le fil cité ci-dessus que ce type de stabilité était tout à fait intéressant sur ce modèle mais un peu moins tolérant à faible Reynolds.

    (Composite ARF utilise ce profil et lui attribue les "merveilleuses" qualités de vol sur leur modèle en 2,4m)

    Je l'ai comparé à FAD18_e13 (Cm0 négatif) et FAD23_e13 (Cm0 nul) pour essayer de maximiser le Cz max toujours dans l'optique de rendre l'engin plus gentil.

    (Le M-6 n'est pas très bon en Cz max).

    Bon, je crois comprendre que ça améliore le Czstabmax (J34 onglet 3-) mais ça ne semble pas si flagrant entre les 3 profils. 

    De même, le Cz aile stab neutre ne me parle pas trop, il est recommandé à 0,3, les valeurs obtenues avec les 3 profils sont complètement hors de cette recommandation.

    Qu'en conclure ?

     

    • Volume de stab

    Tel que dessiné, le Vstab est de l'ordre de 0,46, ce qui semble peu. On recommande une valeur élevée pour les modèles "amenés à voler aux grands angles". Est-ce un risque pour la phase d'approche à fort Cz ?

     

    Voilà, je suis complètement à l'écoute de vos conseils, c'est un projet risqué et j'ai beaucoup à apprendre !

     

     

    Mercredi 27 Mai à 10:01
    loloracer

    Salut

    Je suis ravi de lire ce sujet ! happy C'est moi qui avait commencé la discussion que tu cites sur l'autre forum. J'ai toujours le projet en tête mais les finances ont été consacrées à d'autres choses ces derniers temps (achat de 2 F3F). Le projet me revient en tête régulièrement, peut-être que tu vas le finaliser avant moi du coup.

    Le R2 est surtout difficile à poser car il est très haut sur pattes (tendances à passer sur le nez) et que la plupart des gens l'ont tellement alourdi, sur-motorisé et parfois mal centré qu'on obtient un truc dangereux. Mais va expliquer ça rationnellement sur un terrain ... sarcastic

     

    J'ai chez moi le plan Hosteler, je ne suis pas du tout convaincu par l'énorme profil proposé et les formes générales ne sont pas si maquette que ça.

    Je te recommande de choper le plan Adrian Page, bien plus exact à tous points de vue, et qui présente de bonnes qualités de vol. Faute de profil autostable le petit vrillage négatif des ailes aide bien. Mon R1 rétréci à 1m25 à partir de ce plan en a surpris plus d'un sur les terrains. Il touche le sol avec une vitesse vraiment raisonnable et surtout ne présente aucune, vraiment aucune tendance au décrochage violent ou intempestif. Donc franchement si en version rétrécie ça vole comme ça, je suis super confiant sur la version 2m.

    A. Page l'a d'ailleurs agrandi par la suite en à 1m90 (echelle 1/4, env. 75 inches)  mais je n'arrive pas à le contacter : 

    http://www.adrianpage.com/index.htm

     

    Moi aussi je suis en phase d'apprentissage sur Predim donc je vais éviter d'affirmer des trucs, mais pour faire avancer le sujet :

    Pour le Cz de réglage, à 160km/h pour une surface dans les 55dm2 (entre la surface réelle la surface projetée j'ai coupé la poire en deux) et une masse de 10kg (la construction légère est impérative) je calcule 0,15. J'aurais tendance à partir là-dessus vu que c'est un avion avec lequel on vole plein gaz la plupart du temps.

    Après même à 11kg et une surface réelle de 49dm2 ça me donne un Cz de 0,18, donc ça change pas grand chose.

    Reste effectivement la question des plus forts Cz, à vitesse réduite et forte incidence quand on pose...

    Pour le Vstab je trouve quelque chose plutôt à 0,5 avec les dimensions maquettes, ce qui n'est pas si faible que ça si je ne me suis pas gouré dans les cotes...

    J'ai hâte de lire les autres avis !

    à+

    laurent

     

    Mercredi 27 Mai à 12:09
    Bobbylebob

    Salut Laurent, 

    Je crois qu'on se croise régulièrement en ce moment, sur Facebook notamment (David Ardouin) !

    Ravi de t'avoir en direct ! Pour le moment ce projet n'est qu'une idée, mais j'aime beaucoup cet avion et je voudrais changer des VGM.

    Entre le plan Holstetler et le Adrian Page il y a un gouffre dimensionnel. L'envergure de 75" du Page correspond à un 25% réel alors que l'autre est plutôt un 27%. Sauf qu'entre les deux, le poids passe de 12 à 22lbs !

    De même, Page recommande un 26cm3, Holstetler est sur un 60 à 100 cm3 !

    En réalité, j'ai un titan 62 qui traîne à la maison, mais du coup, trop gros pour le Page, trop petit pour le Hosteler ?

    Sur le PredimRC que j'ai fait, le 60 tourne une 24x10 à 6500t/min, ce qui donne une vitesse max ridicule de l'ordre de 130 km/h...

    Mercredi 27 Mai à 13:40
    loloracer

    Ah oui tiens on se connait ^^

    Effectivement le plan Adrian Page est un peu plus petit. Si on considère que la masse d'un modèle augmente au cube, comme son volume, passer d'une échelle de 25 à 27% augmenterait la masse de +25% (Evidemment tout ça est très théorique et dépend de plein de choses mais je pense que ça donne quand même une petite idée)

    D'autre part le 26cm3 proposé doit être un moteur méthanol non ? Donc plus comme un 30-35cm3 essence. Du coup l'un dans l'autre, ça reste un gouffre dimensionnel mais ça le réduit un peu je pense.

    Je pense que 100cm3 pour le plan Hosteler c'est trop et aboutit aux modèles trop lourds et impossibles à poser que j'évoquais juste avant. Un 62cm3 me parait pas déconnant, je me souviens d'un Gee Bee Z de 2m20 qui volait parfaitement et de façon assez réaliste avec un bon vieux Titan 62cm3.

    (Celui de Max Marlier : https://mach34.fr/construction/Article_GeeBeeZ_RCM/Article_GeeBeeZ_RCM.pdf )

    Il est évident que ce n'était pas un racer F5D mais l'avion ne semblait pas poussif ni sous-motorisé. Enfin, c'est du moins le souvenir que j'en ai, ça date.

    Après pour la vitesse calculée, oui 130km/h ça fait chier ! sarcastic

    Frank disait que sur les grandes hélices la vitesse théorique de pas était souvent dépassée, il me semble. A confirmer par le maître des lieux...

    Si tu réussis à contacter Adrian page tiens moi au courant! Il avait un short kit en projet mais je ne sais pas si ça a aboutit. Il faudrait fouiller sur les forums genre RC groups, je ne m'y suis pas encore collé.

    à+

    Mercredi 27 Mai à 22:44
    Bobbylebob

    Intéressant ce GB Z ! Pour ma part j'avais contacté Alain Ronk qui propose un kit fibre de 2.20m pour 12 à 14kg (lien). Pour lui le 62 est trop juste, viser plutôt le 80.

    Finalement ça confirme ton hypothèse, le plan Hostetler est légèrement plus petit que celui de Ronk, le 62 devrait lui aller. C'est juste dommage que le plan soit si loin de la réalité !

     

     

    Jeudi 28 Mai à 18:39
    flip_Airboost

    Bonjour BBLB,

    Je crois comprendre que si le profil accepte de travailler au-delà de Cz=1, on peut réduire encore la vitesse d'approche (par exemple à 13,6m/s avec Cz = 1.3) (est-ce que j'interprète bien ?)  

    Ce serait trop beau, relis la page 34 de la bible de Franck ;o).

    Le Cz profil à allongement infini n'est pas le Cz de l'aile.

    Cordialement ,

    Philippe

    Dimanche 31 Mai à 23:10
    Bobbylebob

    Salut FiliP

     

    Ah oui, bien sûr, j'avais oublié que ce n'était qu'une valeur théorique... La valeur absolue de la vitesse n'a donc aucun sens, mais un profil avec un Cz max élevé sera forcément capable de voler moins vite, toutes proportions gardées.

    Lundi 1er Juin à 10:23
    Franck.A

    Bonjour à tous,

    Ce Cz n'est pas une valeur théorique, mais celle que rencontre le profil loin du saumon, tandis que le Cz aile est la moyenne des Cz le long de l'aile. On peut d'ailleurs remarquer que plus l'allongement est grand et plus le Cz moyen de l'aile se rapproche du Cz profil loin du saumon.

    De toute manière, c'est un faux débat, car les polaires de l'avion complet, que ce soit en palier ou à vitesse fixée, intègrent ces deux aspects. Autrement dit, on voit directement sur ces polaires la vitesse de décrochage pour le profil d'aile et la masse totale choisis, il suffit de faire quelques essais pour voir ce fonctionne le mieux.

    Concernant le choix du profil du point de vue du chargement du stab, il faut regarder la courbe de Cz de stab en fonction de la vitesse de vol. Pour un comportement le plus sain possible, en particulier aux grands angles, cette courbe doit être positive à basse vitesse puis décroître jusqu'à devenir légèrement négative à vitesse élevée. En page 27 de la notice, la courbe de Cz de stab la plus souhaitable est la bleue.

    Dans le cas de ce GeeBee, le FAD18 (courbes bleues ci-dessous) donne un chargement de stab acceptable, à défaut d'être idéal. On pourrait améliorer un peu les choses avec un profil à Cm0 plus proche de 0, voire positif, comme le FAD16 (courbes rouges ci-dessous) qui a déjà utilisé pour ce type d'usage. C'est au prix d'une dégradation de la vitesse mini (environ 60 km/h -> 65 km/h), qui me semble raisonnable pour un si gros appareil.

    On peut aussi agrandir le stab, à partir d'un Vstab de 0.6 le résultat correct avec le FAD18, sans avoir à recourir à un profil à Cm0 nul ou positif.

    Concernant le moteur, pour dégrossir les choses, il vaut  mieux raisonner en terme de puissance qu'en cylindrée. Avec une masse estimée de 10 kg, il faut (à l'arbre moteur) autour de 1 kW pour un vol pépère et 2 kW pour un vol dynamique, soit 1.3 à 2.6 CV.

    Un Titan 26 cm3 serait parfait mais il faut le faire tourner autour de 11000 tr/min pour sortir cette puissance, ce qui amène à une hélice certainement trop petite par rapport au capot du GeeBee :

    Un Titan 62 cm3 est de ce point de vue plus intéressant, et pèse 0.5 kg de plus, ce qui finalement ne change pas grand-chose à la masse totale :

     

    Reste à choisir la bonne hélice pour aller vite. Avec les données ci-avant (24x10 à 6500t/min + régime max moteur à 9000 tr/min), on trouve effectivement une vitesse de vol autour de 130 km/h. Mais elle est sous-estimée, car le pas donné par les constructeurs de ces hélices n'est pas du tout le vrai pas mais un pas géométrique (généralement déduit de l'incidence de l'intrados du profil de la pale). Or, PredimRC est basé sur des hélices type APC, Master, GWS, etc., pour lesquelles la convention de pas est plutôt l'incidence réelle du profil. Sur ces grandes hélices, on peut estimer que le pas réel est de l'ordre de 10 à 20% supérieur, soit une vitesse de vol autour de 150 à 160 km/h.

    Bien entendu, rien n'oblige à utiliser une 24x10, une 22x12 sera par exemple mieux adaptée pour aller vite, voire une 21x12 qui fera gagner un peut de tours. Un 20x14 pourrait aussi être testée.

    Franck

    Lundi 1er Juin à 11:14
    loloracer

    Hello

    Merci pour ces précisions. Tout ça est complètement cohérent avec la discussion commencée il y a 1 an et demi (ce qui est vachement rassurant ! )

    Pour les calculs de puissance avec PredimRC  j'étais tombé effectivement autour de 2kW, peut être 2,5kW (à cause de la traînée du fuselage), en partant sur une motorisation électrique. L'avantage étant qu'avec un choix judicieux du kV on arrive à faire cohabiter le grand diamètre nécessaire pour dépasser du capot, une vitesse de pas correcte et une utilisation du moteur proche de son rendement optimal. Je vais peut être dire une connerie, mais... une idée comme ça : un petit système de réduction sur le moteur 2T ? 

    Dans mon cas j'exclue complètement d'agrandir le stab, d'une part parce que je veux des formes 99% maquette et d'autre part parce que comme dit plus haut si mon R1 de 1m25 avec des formes maquette a un comportement complètement sain en vol je ne vois pas pourquoi "tricher" sur la version 2m. Mais ça c'est mon choix perso ;) 

    Pour les profils j'avais commencé des modélisations avec tes profils et notamment le FAD16 pour le Cm0 plus faible, sur tes conseils. Petite question : l'augmentation de la vitesse mini avec le FAD 16 est-elle due à son épaisseur relative légèrement plus faible ou strictement à sa forme un peu ""autostable"" à faible Cm0 ? (je sais que le mot est impropre)

    Un FAD16 légèrement épaissi présenterait-il un intérêt ??

    Une dernière question: l'aile du R2 a une forme qui lui donne naturellement un coef d'Oswald autour de 0,90-0,92. Quand on a peur du décrochage violent d'un modèle on a tendance à mettre un peu de vrillage négatif, c'est d'ailleurs le cas de ma version 1m25. Effectivement avec un peu de vrillage on voit que la répartition de portance la courbe rouge repasse un peu en-dessous de la courbe idéale bleue en bout d'aile et favorise donc un décrochage plus progressif partant du centre de l'aile, OK sur le principe...mais-est-ce vraiment judicieux ?

    Je veux dire, est-ce qu'il ne vaut mieux pas tabler sur une construction légère et partir du principe que bien conçu et bien construit l'avion volera normalement, plutôt que d'ajouter de la traînée avec cet artifice du vrillage qui fait chuter le coef d'Oswald ? 

     

    Cette discussion arrive à un moment où le projet de gros GeeBee était en train de me revenir en tête donc ça m'a complètement reboosté happy

    à+

    Laurent

     

    Lundi 1er Juin à 13:00
    Franck.A

    A iso-épaisseur, les performances à Cz élevé d'un profil sont principalement liées à sa cambrure, il est donc normal qu'un profil "autostable" soit moins bon à ce niveau qu'un profil classique.


    Pour la forme de l'aile, il y a deux choses différentes à regarder :

    - coeff. d'Oswald : il traduit le rendement de forme de l'aile (lié à la répartition de portance), qui joue sur la traînée induite. Cette dernière n'est significative qu'à fort Cz, donc on ne se préoccupe de ce rendement que pour les phases à forte incidence (vol lent, boucle, virage serré), une dégradation de ce coefficient à faible Cz est sans importance.

    - comportement au décrochage lié à la forme de l'aile (il y aussi l'effet du profil, on peut en parler si besoin, mais c'est moins critique que l'effet de la forme) : il faut regarder la courbe de répartition de Cz (et non de portance), qui doit être dégressive de l'emplanture au saumon pour un décrochage sain (sans engagement sur une aile et départ en vrille involontaire).

    Ce n'est pas le cas sur ce GeeBee, on voit une remontée de Cz à partir de la jonction avec les deux panneaux :

    Si on vrille la corde 2 de +1.5° et la corde 3 de -0.5° (ce n'est pas habituel, mais c'est ce qu'il faut ici...), on obtient un résultat plus satisfaisant :

    Avec en bonus une amélioration du coeff. d'Oswald à Cz moyen et élevé (bref, là où il y a besoin) :

    Franck




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