MRA n°838 fév/mar 2014
MRA n°838 fév/mar 2014
  • Prix facial : 6,80 €

  • Parution : n°838 de fév/mar 2014

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Rigel Éditions

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 120

  • Taille du fichier PDF : 71,9 Mo

  • Dans ce numéro : le Viper Jet de Skymaster.

  • Prix de vente (PDF) : 1 €

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TECHNIQUE ENTRÉES D’AIR Sur les petits modèles, des conduits légers en rhodoïd sont efficaces ce faire il faut connaître la FSA de la turbine. LA FSA… … ou Fan Swept Area. C’est la surface balayée par les pales du rotor, qui correspond à la surface frontale du rotor de laquelle on déduit la surface de son cône. Il n’y a rien de compliqué, il suffi t de savoir calculer la surface du cercle (π x Rayon²) et faire une soustraction. Une fois la FSA connue, il faut calculer la surface totale de la ou des entrée(s) d’air qui doit en être voisine, et leurs dimensions (hauteur x largeur, diamètre…) qui vont déterminer l’échelle de réalisation du modèle. Les dimensions et le poids estimé de ce dernier devront être compatibles avec la poussée de la turbine. Ainsi, un rapport poussée/poids de 0.3 ou 0.25 est adapté à un avion de ligne qui n’est pas destiné à la performance. Un rapport de 0.5 convient au vol réaliste d’un jet ancien comme le Me 262, tandis que 0.7 et au-delà sont indispensables au vol rapide des chasseurs modernes et autres sport jets. Pour compléter la réfl exion, il faut aussi savoir que la Des masters en styro recouverts de scotch d’emballage suffisent pour mouler les manches à air en fibre de verre de petites dimensions poussée statique ne fait pas tout, la vitesse de la veine d’air est au moins aussi importante (cf. article sur les turbines dans ce numéro) et que ces deux valeurs se dégradent dès lors qu’on adjoint des accessoires à la turbine (conduits d’air en amont et tuyère en aval). Les pertes de poussée peuvent facilement atteindre, voire dépasser 30%... SURFACES DES ENTREES D’AIR ET DE LA TUYERE Voici venu le temps de tordre le cou à certaines idées reçues… De grandes entrées d’air (1.5 x la FSA et plus), ne garantissent pas forcément des performances optimales. Certes, la turbine sera bien alimentée avec de telles « écopes » surdimensionnées, mais elle travaillera parfois en pression et la traînée de la cellule sera importante. De plus, la surface de la sortie de tuyère devra être en rapport… et ne pourra forcément pas excéder celle de la FSA. Le pouvoir d’accélération sera bon, le décollage depuis le sol facile mais la Des entrées d’air « maison » peuvent améliorer un kit bon marché au rendement médiocre 112 MRA 838 vitesse maxi assez faible. L’expérience de beaucoup de modélistes (dont votre serviteur) a montré que la surface des entrées d’air peut descendre jusqu’à 90% de la FSA, pour peu que celle de la tuyère soit voisine de 85-90% non pas de la FSA, mais de la surface des entrées d’air. Ceci est applicable sur des avions très rapides, mais ne fonctionne pas très bien à basse vitesse. Les accélérations sont médiocres, le décollage depuis le sol est quasiment impossible et l’emploi d’une catapulte devient obligatoire. De plus, la turbine doit être adaptée à cet emploi et le moteur « pointu » (donc cher)… La valeur optimale pour les entrées d’air semble être comprise entre 100 et 110% de la FSA et la surface de la sortie de tuyère vers 90% de la surface des entrées d’air. Ce compromis assure des performances honorables dans tout le domaine de vol. Le décollage depuis le sol est tout à fait possible, les accélérations sont satisfaisantes et la vitesse maxi élevée. La conception de cet élément du jet n’a donc rien de compliqué, il suffi t juste de savoir ce que l’on veut et ne pas chercher à concilier des choses incompatibles. N’oublions pas qu’en dehors de leur motorisation qui n’a pas grandchose à voir avec nos turbines, les jets grandeur sont munis de raffi nements diffi cilement réalisables sur nos modèles, comme les entrées d’air à géométrie variable et les tuyères à section variable pour faire face à des besoins très différents. Il suffi t de comparer deux photos d’un mirage 2000, par exemple, pour s’en convaincre : Au décollage, le besoin de poussée statique pour accélérer l’emporte sur celui de la vitesse maximale de l’air éjecté. Les cônes d’entrée d’air reculent pour que l’admission d’air soit maximale et la tuyère est largement ouverte. A grande vitesse, les cônes avancent pour modifi er l’écoulement dans les manches à air et le diamètre de la tuyère diminue. La vitesse augmente. LONGUEUR ET FORME DES CONDUITS ET TUYERES C’est l’autre « nerf de la guerre », car le montage d’une turbine entre des conduits et une tuyère entraîne forcément des pertes de poussée dues aux frottements de l’air sur les parois, aux turbulences internes et aux variations de section et/ou de surface. Ce problème est facilement résolu en réduisant le plus possible la longueur des conduits ou en ouvrant des prises d’air additionnelles, mais ce n’est pas tou-
Mirage F1 perso à côté du master de ses entrées d’air dont le rendement est excellent jours souhaitable si l’on veut conserver son aspect à une maquette. LES CONDUITS D’ENTRÉE D’AIR La position de la turbine dans la cellule n’est pas seulement dictée par des considérations d’effi cacité. Elle est, elle aussi, le fruit d’un compromis. La position du train, du CG etc. interviennent également. Il faut essayer de la placer « le moins loin possible » des entrées d’air de manière à obtenir des conduits aussi courts que possible. D’une manière générale, les conduits doivent suivre le cheminement le plus direct, avec aussi peu de changement de direction que possible (ou alors aussi progressifs que possible). Leurs parois doivent être très lisses et les variations de la surface et de la forme de leur section très progressives de manière à perturber l’écoulement au minimum. La section de l’entrée d’air a donc aussi son importance. Le cas le plus favorable est l’entrée d’air circulaire, suivie d’un tuyau circulaire au diamètre constant, très court, comme sur le Mig 15 ou le Saab Tunnan. A l’inverse, un avion comme le Jaguar cumule les inconvénients : Ses entrées d’air rectangulaires en plus d’être petites, culminent plus haut que les tuyères et sont décalées dans le plan horizontal. Les conduits doivent donc avoir une forme de S dans les plans vertical et horizontal, en même temps que leur section évolue du rectangle vers le cercle… Pas top ! Une turbine logée dans un fuselage étroit, alimentée par des conduits et des entrées d’air semi-circulaires, représente le meilleur compromis. Les changements de section et de direction sont limités. Les exemples ne manquent pas : Mirage, Etendard, BAE Hawk, Viper Jet, etc. Là encore l’expérience a montré que les deux conduits devaient rester séparés par une paroi verticale jusqu’à la turbine et que l’air devait être canalisé autour du cône (cf. plan encarté Etendard, dans ce numéro). REALISATION Elle doit être très simple. Un tube fait d’une feuille de rhodoïd roulée peut suffi re. Il sera renforcé par une mèche carbone qui évite l’écrasement. Les pièces plus complexes de petites dimensions pourront être stratifiées sur un moule perdu en styro recouvert de sotch d’emballage tendu au décapeur thermique et ciré. Pour les conduits plus longs et plus gros, il faudra confectionner de véritables masters (cf. Etendard IVM). Dans tous les cas, la solidité et la rigidité devront être suffi sants pour supporter la dépression causée par l’aspiration. Les tuyères, faites de la même manière, peuvent être plus légères car elles travaillent en pression et sont situées à l’arrière de l’avion. CONCLUSION Les jets sont des machines passionnantes qui apportent beaucoup de plaisir pour peu qu’ils soient bien conçus et construits, mais ils ne sont pas aussi complexes qu’on pourrait le penser. Il n’est pas nécessaire d’être ingénieur pour réussir leur aérodynamique interne et en faire des machines performantes. J’espère que ces quelques lignes vous aurons convaincus que quelques trucs, un peu d’astuce et des techniques de construction bien maîtrisées suffi sent à utiliser de la meilleure façon un matériel donné sans avoir à se lancer dans une coûteuse course à l’armement. Bons vols ! MRA 838 113



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