Le Forum Avions Piel, consacré aux Pierres Précieuses. Super Emeraude, Beryl, Saphir, CP80 etc

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 Sujet du message: contrepoids sur articulation d'ailerons
MessagePosté: Dim 27 Jan, 2008 11:29 am 
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Bonjour à tous.

L'hiver étant peu propice au collage, même si j'ai un peu investit le salon :oops: ... je me consacre dans l'atelier à la préparation de quelques pièces métallaiques.

A propos du contrepoids sur une des ferrures d'articulation d'aileron, mon plan d'aileron indique clairement que ce contrepoids est à placer sur l'articulation centrale. Or, quand je regarde toutes les photos de diamant ou d'émeraude, je constate que ce poids est toujours placé sur la première articulation (la plus proche du fuselage) :annoyed: . Comment cela se fait il ? est ce une modif du plan pour placer ce poids au plus près de la ferrure de commande de l'aileron pour une meilleure efficacité ?

Merci de vos avis éclairés sur le sujet.

Chris


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 Sujet du message: emplacement contrepoids
MessagePosté: Mar 29 Jan, 2008 12:56 pm 
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Bonjour,
Pour lever le doute sur l'emplacement, je pense qu'il faut regarder la date à laquelle le plan a été dessiné. Si la date parraît récente, par rapport au reste des plans, c'est qu'une amélioration a certainement été apportée. Sur les Emeraudes, le contrepoids est plutôt sur la première ferrure côté amplanture de l'aile. Sur le cap 10, de conception plus récente, le contrepoids est sur la ferrure du milieu. Dans tous les cas, il vaut mieux suivre les indications de la liasse de plan qu'on a récupéré (sur le Pinocchio, il est sur la première ferrure...mais c'est le Pinnochio).

Si les ailerons ne sont pas encore entoilés et peints, il vaut mieux laisser un petit excédant de poids, lors de la fabrication des contrepoids. On pourra en enlever par la suite, lors de l'équilibrage final.

Myriam.


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 Sujet du message: Re: emplacement contrepoids
MessagePosté: Mar 29 Jan, 2008 5:33 pm 
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Satanas a écrit:

Si les ailerons ne sont pas encore entoilés et peints, il vaut mieux laisser un petit excédant de poids, lors de la fabrication des contrepoids. On pourra en enlever par la suite, lors de l'équilibrage final.

Myriam.


Salut Myriam

Comment on équilibre les ailerons en final avec le contre poids ?

Câbles débrochés et ailerons devant tenir le neutre en équilibre ?

Merci

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MessagePosté: Mer 30 Jan, 2008 11:49 pm 
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Merci,
Le plan des ailerons est de 1970 (le plan où est indiqué la position du contrepoids sur la ferrure centrale).
Le plan de l'aime par contre est de 1981, mais pas d'indications.

A+
Chris

ps : pour la peinture j'ai pas trop ce soucis ... mes ailerons se présentent à ce jour sous la forme d'un longeron, de nervures et de becs, le tout pas encore assemlé ! :Jumpy:


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 Sujet du message: équilibrage
MessagePosté: Jeu 31 Jan, 2008 5:27 pm 
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Comment on équilibre les ailerons en final avec le contre poids ?

Câbles débrochés et ailerons devant tenir le neutre en équilibre :

Si j'ai bien interprété la littérature que j'ai trouvé à ce sujet, on nous dit que les ailerons devraient être équilibrés par rapport à leur axe d'articulation. C'est comme cela que j'ai prévu de faire.

Myriam.


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 Sujet du message: Re: équilibrage
MessagePosté: Ven 01 Fév, 2008 12:42 pm 
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Bonjour,

Satanas a écrit:
Comment on équilibre les ailerons en final avec le contre poids ?

Câbles débrochés et ailerons devant tenir le neutre en équilibre :

Si j'ai bien interprété la littérature que j'ai trouvé à ce sujet, on nous dit que les ailerons devraient être équilibrés par rapport à leur axe d'articulation. C'est comme cela que j'ai prévu de faire.

Myriam.


Pour l'équilibrage statique, c'est logiquement la seule manière de procéder, et c'est effectivement ce qu'on trouve dans la littérature.

Si on veut "peaufiner" le réglage, il faut compenser une partie de la masse de la commande débranchée (boulon et quelques rondelles) car elle peut contribuer à l'effet "contrepoids" si le point de raccordement est suffisamment en avant de l'axe. (C'est surtout vrai pour la commande de profondeur)

Pour l'équilibrage dynamique, où on remplace les contrepoids par des "pelles" en avant de l'axe pour compenser aussi les effets du vent relatif, les dimensions et le calage des dites "pelles", je n'ai pas trouvé de méthode simple (sauf l'approche itérative essai-erreur-correction :wounded1: )

Il semble d'après la littérature que même la forme des "pelles" a son importance :
- Une plaque à bord de fuite sans flèche décrochera "net" un peu avant l'aileron et aura un effet diminué aux forts braquages. Si elle est trop prononcée, cette non-linéarité peut faire apparaitre des vibrations. (au niveau des équations, ce phénomène ressemble un peu à la ferrorésonnance des transformateurs :annoyed: )
- Par contre, une plaque en forme de flèche (ou d'aile delta) n'aura une baisse de son coefficient de portance qu'après le décrochage de l'aileron, et donc aura tendance à "aspirer" la gouverne en butée. :dizzy:

Cet effet est est cité dans la littérature, mais je n'ai trouvé aucune méthode pour déterminer la bonne "flèche" des pelles de compensation dynamique.
C'est d'autant plus difficile que cette surface est très proche, et à une distance variable de l'intrados de l'aile, et que l'incidence de celle-ci varie indépendamment du braquage de la gouverne...

Si quelqu'un connait une méthode de calcul (simple si possible) des "pelles", ou a une idée à ce sujet, je suis preneur.

Merci d'avance

Philippe DEJEAN

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 Sujet du message: équilibrage ailerons
MessagePosté: Jeu 10 Avr, 2008 4:53 pm 
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Bonjour,
J'ai demandé à un ingénieur des bureaux d'étude de Airbus. Il me confirme que l'équilibrage statique doit se faire autour de l'axe d'articulation, les ailerons étants finis. A priori, les commandes doivent être débranchées, puisqu'il s'agit de limiter les problèmes de torsions et de flexions de l'aileron qui pourraient entrer en raisonnance, dûs aux effets du vent.
Pour le Pinocchio, je pense que les ailerons seront suffisament légers pour ne pas avoir à les équilibrer en dynamique. Ceux des deux Emeraudes que non avions à Muret (le F-BJVD, qui y est toujours et le F-BISN qui a été vendu à un constructeur amateur pour restauration) sont assez léger et le pilotage est trés agréable.

Myriam.


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 Sujet du message:
MessagePosté: Mar 02 Déc, 2008 3:59 pm 
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La légèreté des ailerons n'a rien à voir là dedant .... un aileron non équilibré risque en survitesse d'entrer en Flutter, c'est à dire qu'il se met brusquement à "battre" de haut en bas très violemment et très vite, le mouvement est entretenu par l'autre aileron qui, braqué en sens inverse, repousse le premier et inversement : c'est l'effet bien connu du flottement des drapeaux dans le vent.... le phénomène est brusque et violent, et s'il démarre (par exemple) à 300 kM/h, il ne s'arrêtera qu'à une vitesse nettement inférieure.
Dans la cabine, le manche bat avec la même vitesse, violence et force, les pilotes qui ont subit ce phénomène (et qui sont encore là pour le dire) ont souvent eu des fractures des genoux.... il existe une photo du CEV qui représente un avion ayant subit un flutter d'ailerons : il a perdu la moitié des ailes, en fait toute la partie située en avant des ailerons....
Heureusement le flutter n'apparait que lors des survitesses, et Claude Piel, dans sa grande sagesse avait prévu de protéger les pilotes imprudents de ce risque... Merci Claude.
L'équilibrage est bien entendu indispensable pour un avion de voltige, qui flirte souvent avec la VNE...
J'ajoute que j'ai vu personellement un avion entrer en flutter d'ailerons, c'était aux Mureaux, lors d'un passage avec pas mal de badin, le phénomène s'est déclenché brusquement, le pilote a eu le très bon réflexe de tirer très fort sur le manche avec l'avant bras (il ne pouvait pas saisir le manche qui vibrait trop vite) ceci afin de "casser" la vitesse au plus vite.... l'avion a brusquement cabré vers le ciel, le cabré à été si brutal que .... le moteur (et la cloison) sont descendu de quelques centimètres.... tout ceci pas très loin du sol, le plus étonnant de l'affaire est qu'il s'en est tiré (avec une grosse frayeur tout de même) il a pu poser l'appareil dont le moteur était arrêté ... il a réussi à éviter un décrochage bas... en rendant la main aussi rapidement ..quel sang froid !!! heureusement, car le RSA aurait perdu son futur Président ..


Dernière édition par AFFLARD Jean-Claude le Jeu 04 Déc, 2008 12:39 pm, édité 1 fois.

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 Sujet du message: Statique ou dynamique ?
MessagePosté: Mer 03 Déc, 2008 6:44 pm 
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Bonjour à tous,

Je suis d'accord avec toi, Jean-Claude, sur le fait que "La légèreté des ailerons n'a rien à voir là dedans..."
(En fait, ça pourrait même être le contraire : sous certaines conditions, dans la mesure où la légèreté de la commande de roulis signifie de très faibles frottements solides ou visqueux, et donc un très faible amortissement, ce qui est plutôt favorable au flutter ! :akuma: )

Par contre, quand on parle de "flutter d'ailerons" on mélange en fait plusieurs phénomènes sous le même vocable. :ala:

Si on considère le moment du poids d'un aileron autour de son axe de rotation et l'élasticité de sa tringlerie, on voit déjà un premier phénomène apparaître (pour la suite, je l'appelle le "flutter statique")
Si l'aile est accélérée (par exemple vers le haut par une turbulence) selon un créneau, le flutter statique va être excité, dans la mesure où le poids apparent de m'aileron augmente en rapport et donc comprime le ressort que constitue la tringlerie. C'est un système oscillant dont la fréquence propre est proportionnelle à la racine carrée du de la raideur du ressort divisée par l'inertie de l'aileron autour de son axe de rotation.

Si la fréquence propre du mode de torsion de l'aile est proche de celle du mode de l'aileron, qui en fonction de son braquage pousse son axe vers le haut ou vers le bas, il peut se créer une oscillation couplée, qui pour peu d'il y ait assez d'énergie apportée par le vent relatif, s'amplifie...
L'excitation d'un aileron excite également l'autre dont la fréquence propre est identique :weight_lift2: et on se retrouve avec le manche qui bat "avec la même vitesse, violence et force, les pilotes qui ont subit ce phénomène (et qui sont encore là pour le dire) ont souvent eu des fractures des genoux..."
A moins de pouvoir introduire un facteur d'amortissement (frottement solide ou mieux visqueux) et/ou de réduire l'énergie d'excitation (réduire considérablement la vitesse) la vibration s'amplifie jusqu'à ce que... quelque chose cède !
(Le phénomène est clairement décrit par le nom de "flutter explosif" :bye2:)

La première réponse évidente à ce problème, c'est l'équilibrage statique : on rajoute une masse à l'aileron, en avant de son axe afin que le poids total passe toujours par l’axe de rotation. Si l'aile est accélérée, cela n'engendre aucun moment de rotation pour l'aileron. Ce lui-ci ne comprime donc pas le ressort que représente sa tringlerie, et son mode propre de vibration n'est pas excité.
La mise en oeuvre de l'équilibrage statique doit être très précise, elle doit notamment prendre en compte le guignol et même une partie du bout de tringlerie dont le poids l'applique à la rotule du guignol. (déconnecter les gouvernes nécessite de rajouter sur le guignol, un poids qui représente environ la moitié de la tringle de commande entre le guignol et le renvoi d’angle.
Ce qui décrit ici pour les ailerons est également valable pour la profondeur et la « symétrie ».
La solution adoptée pour l’empennage papillon du Fouga Magister - un secteur de couronne mince tenu en compas - est de toute beauté, et à mon sens dans la mesure ou elle permet de placer la masse réellement à l’opposé de celle de l’aileron à compenser : à copier sans modération ! :lol: :Jumpy:
Un autre avantage de cette solution, c'est que le secteur de couronne ressemble à un bout de disque de frein. En cas de flutter "dynamique" - voir plus loin - on pourrait noyer une machoire de frein dans l'aile pour arrêter le flutter, quitte à perdre l'usage des ailerons pendant quelques secondes... (en manuel ou en automatique sur détection de vibrations excessives) :prop:

A-t-on résolu le problème de flutter pour autant ?
L’équilibrage statique des gouvernes supprime une cause de l'apparition du flutter, et en pratique pour nos avions légers, ça suffit souvent...
Mais ça n'est pas tout, ça serait trop beau ! :ablow:

L'équilibrage statique empêche que le mode propre de vibration soit excité par une accélération de l'aile, mais ne le supprime pas.
En rajoutant les masses d'équilibrage statique, on fait baisser cette fréquence propre d'un peu plus de 25% environ.
En cas de turbulence autour du profil de l'aile qui se produit :
- aux grands angles à l'approche du décrochage (mais en général ce phénomène se produit à une vitesse suffisamment faible pour que l'énergie d'excitation reste faible)
- à incidence très faible (négative pour les profils cambrés) et à des Reynolds assez élevés, zone de décollement dans des derniers 25 à 30% de la corde (à l'arrière du profil, là justement où se trouve l'aileron). Cette zone est propice à l’apparition de tourbillons alternés de Von Karmann. Ce phénomène apparaît plus facilement avec les profils dont l'épaisseur maximale est reculée vers l'arrière (profils "naturellement" laminaires = NLF, notamment) à cause de l’implosion répétée de la bulle laminaire à très faible incidence.
(Voir figures)

On peut arriver à un résultat similaire avec un profil quelconque (non laminaire) sous facteur de charge négatif. Mais même sans arriver à ce cas de vortex, le spectre fréquentiel des turbulences « normales » est assez étendu pour exciter le mode propre de vibration de l'aileron et, pour peu que la fréquence d'un des modes propres de torsion de l'aile, le décollement oscille également et l’amplitude des vibrations augmente dès qu’assez d’énergie (carré de la vitesse) est introduite dans le système... C’est le flutter dynamique.
(Voir la suite du cas du flutter statique ci dessus, la cause est différente, mais pour le résultat, c'est pareil!)

La solution est assez facile à trouver, mais nettement moins évidente à mettre en œuvre !
L’idée c’est toujours de compenser l’effort appliqué à l’arrière de l’axe de l’aileron par un effort en avant de l’axe afin que la somme des moments résultante soit nulle.

Pour contrer une force aérodynamique, il faut une autre surface dans le même écoulement, mais en avant de l’axe… et c’est à que le bât blesse : dès qu’on s’éloigne de l’aileron, les caractéristiques de l’écoulement changent. :akuma:
Pour un avion de voltige où la zone affectée par les turbulences est plutôt à l’intrados, la solution classique est de placer des « pelles » en avant de l’axe, sous la voilure. La solution consiste souvent utiliser une tôle d’acier dont la masse constitue l’essentiel de la masse de la compensation statique.

Mais les avions de sport rapide reviennent à la mode (il suffit de comparer les performances un D113 et un MCR avec 100 HP également) pour voir ce qu’on gagne déjà !
Le flutter dynamique derrière un profil laminaire à toutes les chances d’apparaître sur les avions CNRA : :annoyed:

Supposons un monoplace de type racer F1, avec d’aussi bonnes qualités aérodynamiques (SCx0 = 0,1 m²) mais pesant 450 kg en ordre de vol motorisé avec un 200 HP injection à échappement et admission accordée (C'est à dire capable de maintenir ses 200 HP jusqu'au niveau 95) et bien sûr muni d'une hélice à pas variable.
Au niveau du sol, 200 HP, ça fait 40% de puissance plus que les 140 HP du 90 CV continental poussé à fond. Au niveau 95, ça représente le double.
Si on compte que le racer vole à 400 km/h au niveau du sol, on peut en déduire que l’avion à 200 HP volerait à l’horizontale plein gaz à 450 km/h au niveau du sol, et à 500 km/h au niveau 95.

Mais ce n’est pas tout, qui aurait la drôle d’idée de ne jamais évoluer dans le plan vertical avec un avion de sport ?
Calcul de la vitesse en fonction de la pente
(Attention pour les puristes, je donne ici la pente en % mais il s'agit du sinus de l'angle avec l'horizontale et non sa tangeante. Aux petits angles, ça ne change pas grand chose, mais 100% représente un piqué à la verticale et non un angle de 45 degrés)

Toujours au niveau 95, une prise d’assiette à piquer sur un sage plan de 5% le ferait monter à 532 km/h… et déjà une Vz de 1477 ft/min !

Mais pourquoi s’arrêter en si bon chemin ?

On pousse un peu plus sur le manche et : plan de10%, 570 km/h et 3165 ft/min.
Les 600 km/h sont à portée de main : plan de 12% et 4000 ft/min.
Pourquoi ça va si vite ? Juste parce qu'au taux de descente de 4000 ft/min, les 450 kilos de l’avion travaillent comme un moteur additionnel de 150 CV doté d’une hélice de rendement 80%.
On pourrait croire que si l’avion était plus lourd, ça irait encore plus vite : c’est faux. Plus de masse au décollage nécessiterait plus de surface de voilure pour satisfaire les performances au décollage, et au mieux, le gain serait négligeable…
Pour les 700 km/h, il faudrait y aller vraiment fort : prendre une pente de descente de 47,5%, mais avec une Vz de 9500 ft/min, le sol arrive vite ! :yikes:

(Je me suis amusé à calculer la vitesse d’équilibre en piqué à la verticale, référence d’atmosphère standard au niveau 95 : mach 0,91 => même en supposant les problèmes de compressibilité et de propulsion résolus, pas moyen de passer le mur du son ! Et même si c’était possible, je n’essaierais pas : plonger vers le sol à plus de 1000 pieds par seconde, ce n’est plus de mon age… :wish: ...sauf peut être sur flight simulator ! :joystick:)

Mais en considérant qu’un avion CNRA, même en se limitant à 200 HP, pourrait bientôt atteindre 600 km/h, il est évident qu’on ne pourra pas faire l’économie d’un traitement sérieux du flutter dynamique. Une solution, sur ce genre de monstre, serait de remplacer les ailerons par des spoilers d’extrados qui peuvent êtres munis d’amortisseurs hydrauliques à partir d’une certaine vitesse, quitte à en limiter progressivement le braquage pour un même débattement du manche. Cette solution permettrait aussi de doter toute l’envergure de volets pour bénéficier d’un Cz élevé à basse vitesse, et d’une réduction de traînée par un braquage négatif sans avoir une répartition de la portance dégradée (comme sur certains Lancairs où la portance est produite par les extrémités de l’aile – super pour le longeron et les tourbillons marginaux !).

Heureusement, en un sens, les CP sont moins performants. (Pardon :oops:, ce n'est absolument pas une critique :bangin: , juste une constatation... :angel_not: )

Il me semble que dans ton message, Satanas, tu n’envisageais pas de ne pas équilibrer tes ailerons, mais de ne le faire qu’en statique.

D'après lesdonnées que j'ai trouvé sur le site, ton pinocchio II devrait avoir un SCx0 de 0,35 m² - Pour faire simple, ça fait trois fois et demie la traînée d'un racer F1 de classe internationale volant à la même vitesse -
Avec les 97 HP de ton O-200 non préparé pour la course, une masse de 450 kg (qui me semble raisonnable avec un(e) pilote léger(e) quand le MTOW est à 505 kg), et avec une bonne hélice adaptée à la vitesse, tu devrais atteindre (toujours au niveau 95...)
- 230 km/h réels, 197 indiqués, en palier à 75% (gaz à fond compte tenu de l'altitude)
- 254 km/h réels, 217 indiqués et 738 ft/min en piquant de 3°
- 273 km/h réels, 234 indiqués et 1323 ft/min en piquant de 5°
- 319 km/h réels, 274 indiqués et 3082 ft/min en piquant de 10°
- 357 km/h réels, 306 indiqués et 5128 ft/min en piquant de 15°
- 395 km/h réels, 338 indiqués et 7500 ft/min en piquant de 20°
- et les 400 km/h réels, 343 indiqués ne sont pas loin : 7900 ft/min en piquant à 21°

A une altitude plus faible, l'air est plus dense et plein gaz, la puissance augmente, par contre la trainée augmente plus vite. La vitesse réelle diminue donc, mais pas la vitesse indiquée qui augmente...

Même avec ton O-200 de 97 HP, il sera donc assez facile de flirter avec la VNE qui n'est que de 340 km/h (vitesse indiquée)...
(Je crois qu'il existe un Pinocchio II surmotorisé avec un O-320 de 160 HP !)
Copier les pelles des CAP10C pour assurer un équilibrage dynamique en plus, bien sûr, d'un équilibrage statique « aux petits oignons » ne serait peut-être pas du luxe…

Bons vols

Philippe Dejean


Fichiers joints:
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 Sujet du message: équilibrage ailerons
MessagePosté: Mar 09 Déc, 2008 4:56 pm 
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Bonjour,

Personnellement, je préfère suivre les plans qui ont été définis par le concepteur. Si il n'y a pas de pelles, je préfère ne pas en mettre et me contenter des contrepoids décrits sur les plans.
En parlant des CAP, il faut aussi se souvenir que le CAP 10 B et le CAP 21 n'ont pas de pelles. Ils ne font pas du flutter pour autant, en approchant les 340 km/h.
(il n'y en a pas non plus sur le Jungster, mais je dépasse péniblement les 250 Km/h, même en piquant franchement!! et la VNE est à 320Km/h).

No souçaï de ce côté là.

Myriam.


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 Sujet du message: Pièces de Cap 10
MessagePosté: Mar 09 Déc, 2008 5:34 pm 
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Inscription: Sam 05 Nov, 2005 4:23 pm
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Localisation: Pons (Charente Maritime)
Tout à fait d'accord, je préfère respecter les plans de Claude Piel.
Au passage, je dispose de plusieurs pièces de contrepoids, provenance : Cap 10, en très bon état. N° de pièces 20 - 13 - 01 (G)
et 20 - 13 - 02 (D)
Seule modif : au départ les contrepoids sont prévus au centre de l'aileron, mais sur les CP 320 il est prévu de les monter sur l'articulation interne (la plus proche du fuselage) de ce fait, la fixation est légèrement plus petite (aux cotes des cornières centrales) il faut donc faire les trous de 5 aux cotes de la pièce, et non aux cotes du plan.
Le poids des masselottes en plomb semble un peu élevé pour l'aileron des CP 320, il faudra sans doute retirer du plomb (limer) les ailerons des Cap 10 sont nettement plus lourds (entièrement coffré et en CP de bouleau).
JCA


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 Sujet du message: Amortisseur ferromagnétique
MessagePosté: Mar 16 Juin, 2009 5:07 pm 
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Inscription: Mer 29 Juin, 2005 2:15 pm
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Bonjour,

Pour retarder le flutter dynamique, on pourrait transposer l'idée du freinage électromécanique à un amortisseur de gouvernes :

Avec un contrepoids statique réalisé sous forme d'un secteur en tôle d'acier comme sur le Fouga, on peut tirer partie des caractéristiques magnétiques du fer pour réaliser un amortisseur à l'aide d'aimants permanents.

Les aimants "terres rares" permettent de réaliser une "mâchoire" aimantée avec un niveau d'induction très supérieur (1 tesla ou même un peu plus) que ce qui était possible dans le passé.
Mettre une telle mâchoire dans l'aile autour du secteur formant le contrepoids crée un dispositif de freinage dont la force augmente comme le carré de la vitesse de braquage, et l'énergie dissipée comme le cube de la vitesse de braquage.

En vol normal, l'amortissement serait très faible - par contre en cas de de flutter, qui correspond à des vitesses de plusieurs dizaines (voire centaines) de degrés par seconde, le freinage pourrait se révéler très utile...

De là à renforcer l'effet des aimants permanents par un courant électrique dans une bobine au delà d'un seuil de vitesse indiquée, ou avec un bouton au tableau de bord, il n'y a qu'un petit pas supplémentaire...

Bons vols

Philippe Dejean

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