Essais en vol

Le capitaine Ferber ( 1905 ) disait que : « Concevoir une machine volante n’est rien, la construire est peu… mais l’essayer est tout ».

    Ce qu’il entendait par les essais était en fait la mise au point ! 

    « Pas à pas, saut à saut , vol à vol » 

    Les essais de modèles réduits radiopilotés se résument souvent à voir si ça vole et si la machine est aisément pilotable ; parfois on apprécie sa stabilité, sans vraiment préciser ce qu’elle comprend. 

    La mécanique du vol et la pratique du vol libre indiquent pourtant clairement la voie des essais de nos petites machines. Si le vol libre est devenu rarissime les planeurs radiopilotés sont une excellente école. 

    L’ingénieur pilote Jacques Lecarme fut un des premiers à vulgariser les méthodes pionnières du CEMA, devenu CEV après guerre. L’ingénieur Robert Boname nommait « ours » les prototypes parce qu’il fallait les approcher avec précautions. 

    De nos jours, l’association InterAction poursuit la sauvegarde du savoir aéronautique et de la méthode expérimentale bien adaptée au modélisme qui a le privilège en cas d’ânerie de rarement tuer le pilote. 

     Les essais ne peuvent commencer si radio et moteur sont capricieux, si les morceaux de l’appareil ne tiennent pas ensemble ou si des vibrations anormales subsistent. 

    On mesure les emplacements du CG, réservoir plein puis vide.

    Les charges alaires correspondantes, les calages, les excursions des gouvernes et volets … et toutes choses caractérisant l’état initial de la machine. 

     En piste on procèdera dans l’ordre : Essai, constatation, explication (tentative !), remède (s’il y en a !… une seule variable à la fois !), re-essai. 

     Quel cocher ? 

     Trop adroit il fera voler même une porte de grange inserviable au commun, peu expérimenté il y a danger que l’essai en vol conduise au décès en vol de la machine ( citation Inter Action ). La mesure est celle de la raison et de la méthode progressive avec une bonne connaissance de la mécanique de vol. 

     Roulage (ou hydroplanage ) 

     Moteur au ralenti la machine doit rester immobile ; facile sur herbe, moins sur goudron , impossible sur l’eau sauf avec moteurs électriques puisqu’on ne dispose pas encore de pas variable. Sur le dur les freins à électroaimants sont simples, légers et efficaces pour une faible consommation ; ils sont hélas passés de mode. 

    L’engin doit rouler droit sur un train fidèle dont le neutre doit toujours ramener à la ligne droite après virage, c’est une question de mécanique rigide. L’effort demandé au servo est très faible mais la réaction du sol violente sur atterro désaxé nécessite un accouplement de sauvegarde entre servo et orientation de roue. Le réglage du train pour un roulage droit ne doit EN AUCUN CAS affecter la gouverne aérodynamique de direction. Deux servos indépendants sont une facilité et une sécurité mais il existe des solutions mécaniques à un seul servo et réglages indépendants. 

    Pour qu’un train soit stable en direction il faut que son centre de traînée (réaction au dérapage) soit en arrière du CG. Un train classique peut remplir cette condition tant que sa roulette de queue, de bon diamètre, assez chargée et rigide en direction, est en contact avec le sol ; d’où pour ces trains l’avantage de l’ « assiette fixe » qui, grâce à une roulette de queue haute positionne l’avion à l’arrêt à l’incidence de décollage ; en cette occurrence ( surveille ton langage dirait la ptite Lulu ) l’ordre à cabrer devient inutile : le décollage intervient automatiquement quand la vitesse est suffisante. Au" posage " à bonne vitesse les trois roues touchent simultanément, retrouvant aussitôt la stabilité directionnelle. 

    Tout type de train, tricycle à roue avant ou tandem , peut satisfaire à cette règle souvent ignorée.  

    De même sur hydro la coque ou les flotteurs peuvent être dessinés de façon à ce que l’assiette à l’hydroplanage corresponde à l’incidence de décollage. La stabilité de route est liée à la position du redan peu en arrière du CG.  Elle augmente avec la surface du gouvernail hydro si celui-ci n’est pas rétractable comme sur les vrais. 

    Des courses à vitesse croissante seront effectuées jusqu’à obtenir l’allègement, suivi d’une réduction PROGRESSIVE de la puissance. Ce point est extrêmement important sur machine à axe de traction au dessus du CG et du centre des traînées ( hydros par exemple ), cette anecdote en témoigne : 

    Un magnifique bimoteur à coque subit ses essais d’hydroplanage à vitesse croissante ; tout se passe si bien qu’on peut, en équilibre sur le redan, faire des ronds sur l’eau au gouvernail comme un hors bord, en inclinant légèrement sans toucher les ballonnets. Ramenant la machine vers lui le pilote satisfait et déconcentré réduit brutalement les gaz. 

    Privée du couple piqueur fourni par les deux moteurs placés sur voilure haute cabanée ( genre Catalina ) la machine décolle tandis que les copains détalent en gueulant aux abris ! Heureusement il restait assez d’espace pour contrer l’envolée et effectuer un premier amerrissage imprévu. 

     Les roulages rapides sont extrêmement instructifs, si on dispose d’une longue piste on a le temps d’évaluer au soulèvement l’efficacité des gouvernes et les effets parfois insoupçonnés des volets. On se familiarise avec l’engin et on corrige ses errements éventuels. Le refroidissement moteur est testé. L’ingénieur Albert (1930) disait que si ça refroidit mal il est rare qu’il suffise d’agrandir l’entrée, de même façon que si une famille a la chiasse on n’agrandit pas le trou des chiottes ! 

Décollage !  

     Il va sans dire que les réglages aérodynamiques sont ceux prévus et avec lesquels ont été faits les essais de roulage, volets compris. 

    Au cours de ce premier tour de piste RIEN ne sera modifié, sauf trims SI NECESSAIRE. On vole en virant à faible inclinaison, monte suffisamment pour se donner le temps de respirer et pose comme on a décollé. 

Vol lent 

     Quand on a assuré l’exercice on peut essayer les vitesses lentes dans toutes les configurations centrages et volets, charge mini à max. On découvre souvent qu’un braquage supérieur à 30° n’augmente plus la portance mais brutalise le décrochage. 

     Poursuivre par ceux-ci en toutes configurations, à plat, en montée, en virage, avec et sans volets. La vrille surviendra… ou pas. Il faudra y aller voir et en sortir. Parfois la position des volets influe sur l’entrée et/ou la sortie. Si le comportement est douteux c’est l’aile, voire tout l’avion qu’il faut revoir… à moins qu’on ait flirté avec des charges alaires rédhibitoires ou un centrage arrière dépassé. Toutes choses égales par ailleurs un avion plus léger sera toujours meilleur ! Parfois agrandir les empennages et leurs gouvernes sauve l’avion. Les modélistes centrent souvent, surtout en voltige, plus arrière que les vrais, c’est parce qu’ils ont dans ce cas un foyer général plus arrière qui le permet. Il arrive, surtout pour les maquettes, que la sortie des volets sature la profondeur qui ne permet plus d’arrondi. Augmenter l’excursion de gouverne mène parfois à son décrochage ! Il faut augmenter sa surface ou consentir à moins baisser les volets. 

Vitesse 

     La stabilité diminue avec la vitesse parce que l’incidence, donc le V longitudinal , diminuent. Les grandes vitesses seront abordées progressivement en observant d’éventuels engagements en piqué ou flottements de gouvernes. Le remède à l’engagement est un centrage plus avant qui conduit à augmenter le V longitudinal. L’équilibrage des gouvernes lutte contre leur flottement. 

Stabilité 

     La notion de stabilité est un peu différente pour le modéliste et pour le pilote grandeur. Celui-ci considère son avion stable en profondeur quand dérangé de son équilibre par un mouvement brusque de la commande aussitôt lâchée il entame une oscillation nez haut puis nez bas puis nez haut… qui s’amortit lentement jusqu’à retrouver son vol horizontal stable originel. 

    Les lignes droites du modéliste sont trop brèves, sauf pour le vol libre ou les grands planeurs volant haut, pour observer cette lente oscillation s’amortir. 

    Le modéliste dit son avion stable quand mis dans une position celui ci parcourt sa zone d’évolution sans changer beaucoup d’assiette. Le voltigeur va même jusqu’à l’avion indifférent qui reste dans la dernière position où il l’a mis ! 

    C’est cette vision modéliste qui conduit à nos centrages aussi arrière. Il n’en reste pas moins qu’un avion de début lent est plus agréable lorsqu’il manifeste une stabilité classique. Notons que la stabilité diminue en montée pour les ailes basses, augmente pour les ailes hautes et inversement. 

    Autre différence : sur avion léger grandeur on doit pouvoir lâcher les commandes pour regarder la carte ou tripoter les boutons ; la stabilité commandes libres, moins forte puisque les surfaces mobiles libérées en font à leur fantaisie, pour demeurer suffisante, oblige à centrages avant et grandes surfaces fixes stabilisants. Le modèle réduit, aux gouvernes mues par servomoteurs irréversibles, comme les avions grandeur gros porteurs, échappe à ce cas de figure. 

Amortissement 

     L’amortissement est très important pour le modéliste, il veut qu’une vrille s’arrête instantanément lorsque les commandes sont remises au neutre car il ne dispose pas du délai que fournit l’altitude au pilote grandeur qui, gouvernes à contre, doit parfois attendre les longues secondes d’un tour ou plus pour voir la vrille ralentir. 

    L’amortissement est proportionnel aux surfaces amortissantes et inversement proportionnel aux inerties de rotations. La solution est dans une faible charge alaire et la légèreté des masses excentrées des ailes et de la queue. 

Stabilité spirale 

     La perfection, rarement atteinte sauf en vol libre, est quand l’engin mis en virage à faible inclinaison, revient très lentement à inclinaison nulle (spirale positive). On admet l’indifférence (spirale neutre) ou même la divergence (spirale négative) si elle est assez lente pour être vue et corrigée par le pilote. 

    On positive la spirale en augmentant le dièdre et diminuant la dérive, ce qui peut intéresser le vol libre ou les grands planeurs mais l’excès aboutit à l’autobalancement ( roulis hollandais) et la réduction de dérive compromet la sortie de vrille. 

Avenir 

     L’arrivée des caméras minuscules et de la télémesure chez les modélistes permet d’affiner ces essais et mises au point. Le groupe des GPR a déjà filmé les fils de laine témoin des décollements d’extrados et la girouette d’incidence associée sur planeur radiopiloté. La mesure aérodynamique de vitesse est au point ; combinée avec le chrono et l’altimètre elle a permis d’établir la polaire réelle de vol d’un planeur modèle réduit. D’autres ont filmé les désastres du flottement. 
    La consommation des servos mesure précisément leur effort ; l’accéléromètre les efforts subis par la cellule, le débitmètre et le compte-tours le rendement de moteurs et hélices … Nul doute que ces nouvelles techniques qui étaient réservées aux grands labos mais deviennent abordables vont permettre aux modélistes d’approcher les résultats des souffleries et des essais des grands, ce qui était naguère science fiction. La science rattrape le rêve ! Mais c’est toujours comme ça non ? On va s’amuser et apprendre ! C’est pas un beau programme ça Monsieur ? 

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