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 Sujet du message: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Mer 07 Nov, 2012 7:21 pm 
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JE SALUT TOUTS
je demande houblement aide' a tout vous!
mon problem est tres simple,je voudrais etre aide' sur la choix du moteur.
j'ai la possibilite de installez trois moteurs: lycoming O-235(115HP) , O-290(135HP) , O-320(150HP) , ou faites experience avec rotax 912ULS (100HP) AVEC PROPULSER VARIABLE HIDRAULIC.
quel est il plus juste en termine du securite' et de poids/centrage?
parce que je voudrais un avion avec una reserve du puissance pour suppresse problem de touch and go et gain du quote.
merci bonne vols.!

elia :blushing:


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 Sujet du message: Re: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Ven 09 Nov, 2012 4:01 pm 
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Bonjour Elia,

Le CP80 a été conçu autour du Continental C90 de 93 HP ou de son clône, le RR O-200 de 97 HP.
Ce moteur pèse 77 kg sans huile et sans accessoires.
Il atteint environ 100 kg avec l'huile, l'hélice à pas fixe et tous les accessoires...

Serge Cholot a fait une version modifiée de CP80, le CP80 "SC" motorisé par un Lycoming O-320 de 160 HP.
Ce moteur pèse 125 kg sans huile et sans accessoires.
Il atteint environ 149 kg avec l'huile, l'hélice à pas fixe et tous les accessoires.

Le CP80 "SC" est 40 à 50 kg plus lourd que CP80 d'origine.
Le centrage est rétabli par l'installation d'une batterie à l'arrière du fuselage et une modification de l'empennage.

Le 0-290 ne pèse que 2 kg environ de moins que le O-320, et le O-235 5 kg environ de moins que le O-320.
C'est donc la version "SC" qui conviendrait à ces trois moteurs.
La différence de puissance se traduiraient par des hélices de plus petit pas pour le O-235 et le O-290.

En général, sur un avion rapide avec une hélice à pas fixe, on augmente la puissance du moteur pour voler plus vite en croisière.
En adaptant l'hélice à la nouvelle puissance et la nouvelle vitesse, la vitesse augmente comme la racine cubique de la puissance.

Par exemple, avec les 97 HP du O-200, le CP80 devait voler à 280 km/h. Avec les 160 HP du O-320, la vitesse de croisière du CP80 SC devait être d'environ :

Vcrois = 280 x (160/97)^(1/3)

Vcrois = 331 km/h
Pour adapter l'hélice à ces nouvelles conditions, le pas doit augmenter en rapport, soit de 18% environ.


L'augmentation de puissance ne se traduit pas forcément par de meilleures performances au décollage et en montée initiale. En fait, c'est parfois le contraire:
D'abord l'avion plus puissant est aussi plus lourd et sa vitesse de décollage augmente comme la racine carrée de sa masse au décollage.
Mais surtout, pendant le roulage, la part décrochée de l'hélice de plus grand pas est plus grande. Le moteur a encore plus de mal à prendre des tours/min.
La puissance disponible sur l'arbre moteur est réduite par le sous-régime et est encore plus mal utilisée par l'hélice dont le pas est encore plus grand.

Pour avoir de bonnes performances au décollage, il faut un avion léger et une hélice à petit pas.
Les trois moteurs lycoming : O-235(115HP) , O-290(135HP) et O-320(150HP) ne sont pas la solution.

Le moteur Rotax 912ULS (100HP) est léger 64 kg avec son échappement, sans hélice. Avec une hélice à pas variable et l'huile, on est certainement encore à moins de 80 kg.
C'est donc environ 20 kg de moins qu'avec le O-200.
Le CP80/912 devrait donc être environ 20 kg plus léger que le CP80 O-200.
Le centrage devra être rétabli par une batterie placée à l'avant, et éventuellement, un bâti-moteur légèrement rallongé.

En croisière, les performances du CP80 Rotax912 (80HP continus) seront certainement très légèrement meilleures que celles du CP80 O-200 (74 HP continus).
Par contre, lors du décollage et de la montée initiale, la traction du Rotax 912 avec une hélice à pas variable sera certainement bien meilleure que celle du Continental avec une hélice à grand pas fixe.


Le Rotax a d'autres avantages en plus de sa masse réduite:

- Sa largeur n'est que de 576mm alors que celle du Continental est de 802mm et celle des Lycoming entre 813 et 819mm. Cette largeur réduite permet un capot-moteur beaucoup mieux profilé, s'inspirant de celui du MC100 ou des MCR, sans gros bossages latéraux qui interagissent avec l'écoulement de l'air à l’emplanture de l'aile.

- Son système d'échappement qui dirige les gaz chauds vers l'arrière. C'est également un gain par rapport à la traînée de l'échappement quasi-direct du O-200 du CP80.

- Sa consommation est réduite par rapport à celle des moteurs Lycoming (18 l/h au lieu de 23, 27 et 30 l/h pour les O-235, O-290 et O-320)
Pour parcourir 500 km :
le CP80/912 volera 1 heures et 47 minutes, et aura consommé 32 litres d'essence.
le CP80/O-235 arrivera 5 minutes plus tôt, mais aura consommé 7 litres d'essence en plus.
le CP80/O-290 arrivera 10 minutes plus tôt, mais aura consommé 11,5 litres d'essence en plus.
le CP80/O-320 arrivera 13 minutes plus tôt, mais aura consommé 15 litres d'essence en plus.

Le réservoir standard du CP80 (45 litres) est suffisant pour le Rotax912, mais pas pour les autres moteurs.
Les autres avions auraient donc besoin d'un réservoir plus grand et donc de décoller encore plus lourds, ou bien de se poser pour refaire le plein, mais la vitesse moyenne serait alors très réduite.

Dans ton cas, le ROTAX 912 est donc un bien meilleur choix que les Lycoming.


Est-ce le meilleur choix possible ?

Le Rotax 914 avec une hélice à pas variable aurait une masse parfaitement compatible avec le CP80.
Ces dimensions sont comparables à celle du 912 et permettent les mêmes gains de trainée au niveau du capot-moteur.
Sa puissance supérieure au décollage (115 HP au lieu de 100 HP) raccourcirait le décollage.
Sa puissance continue en croisière 100 HP au lieu de 80 HP, et surtout sa capacité à maintenir cette puissance en altitude, permettraient de gagner de la vitesse.

Par contre, le 914 est un peu plus fragile que le 912... et plus cher.


Bons Vols

Philippe Dejean

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 Sujet du message: Re: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Jeu 15 Nov, 2012 2:54 am 
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Merci pour la rapide reponse et pour l'explication precis il est ete tres gentil.
Donc est plus juste et novateur assemble un moteur rotax 912-914 pour aver performance et economie d'utilisation.
cela condruit a une nouvelle etude de support moteur et un autre de countrage de mon cp-80 sc.
serait une nouvelle experience!!
salut elia leonardi

bon volets a touts.


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 Sujet du message: Re: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Ven 16 Nov, 2012 5:58 pm 
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Bonjour à tous,

Dans le post précédent, j'ai évoqué l'avantage du Rotax 914 et de son turbo par rapport au Rotax 912 ULS pour un avion rapide, à cause de sa capacité à maintenir sa puissance de croisière à une altitude supérieure à un moteur à aspiration naturelle.

Sans tenir compte de l'écart de masse qui est en défaveur du O-320, mais qui à plus d'influence aux basses vitesses et sur le taux de montée, voici une comparaison des performances calculées entre un CP80SC motorisé par un O-320 de 150 HP et d'une hélice à pas fixe oprimisée pour la croisière et un CP80SC motorisé par un Rotax 914 115/100 HP muni d'une hélice à pas variable en fonction de l'altitude de croisière.

Les calculs montrent que les 35 HP supplémentaires pleins gaz au niveau du sol du Lycoming O-320 sont pratiquement compensés par l'altitude de rétablissement supérieure à 4000 m du Rotax 914.

Dès 8300 m (et probablement dès une altitude inférieure compte tenu de la masse supplémentaire) la version motorisée par le Rotax croise à une vitesse supérieure que la version avec le Lycoming.

Bons Vols (même sans turbocompresseur)

Philippe Dejean


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 Sujet du message: Re: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Lun 19 Nov, 2012 5:53 pm 
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Bonjour à tous,

Voici la comparaison de plusieurs motorisations appliquée à une cellule de CP80.
Les performances sont calculées en prenant en compte les écarts dus à la trainée induites par la masse mais pas par la trainée de refroidissement qui dépend beaucoup de la qualité des capots et des gaines d'air.
De même, la qualité des échappement et la traînée/poussée induite par ces derniers n'a pas été prise en compte.

Les moteurs considérés sont

- Le HKS 700 T de 80 HP muni d'une hélice carbone à pas variable électrique
- Le Rotax 912UL 81 HP muni d'une hélice à pas fixe en bois optimisée pour la croisière
- Le Rotax 912ULS 95 HP continus muni d'une hélice à pas fixe en bois optimisée pour la croisière
- Le Continental O-200 de 97 HP muni d'une hélice à pas fixe en bois optimisée pour la croisière (Motorisation originelle de référence du CP80)
- Le Rotax 914 de 115/100 HP continus muni d'une hélice carbone à pas variable électrique
- Le Lycoming O-235 de 115 HP muni d'une hélice à pas fixe en bois optimisée pour la croisière
- Le Lycoming O-290 de 135 HP muni d'une hélice à pas fixe en bois optimisée pour la croisière
- Le Lycoming O-320 de 150 HP muni d'une hélice à pas fixe en bois optimisée pour la croisière
- Le Lycoming TIO-360 turbonormalisé à injection de 200 HP muni d'une hélice métallique Constant Speed.

La première figure présente la vitesse vraie (TAS) en fonction de l'altitude pour les moteurs pleins gaz.

La vitesse près du sol dépend directement de la puissance nominale des moteurs.

Malgré une puissance comparable le HKS700T Turbocompressé est plus performant que le Rotax 912UL à cause de sa masse réduite et de son hélice plus performante.
Au dela de 8000 ft, son turbo lui permet de maintenir la puissance de croisière (60 HP) en altitude
Cet avantage lui permet de dépasser le Rotax 912 ULS à partir de 9800 ft et le Continental O-200 au delà de 11000 ft.

Le Rotax 914 qui peut maintenir une puissance continue de 100 HP sur toute la plage d'altitude surclasse le O-235 à partir de 2500 ft, le O-290 à partir de 7000 ft, et le O-320 à partir de 9500 ft.

Le TIO-360 a toutes proportions gardées une courbe comparable à celle du HKS, ce qui lui permet de maintenir une vitesse supérieure ou égale à 385 km/H sur toute la plage d'altitude.

Cependant, la plupart de ces moteurs ne peut maintenir ces performances pendant plus de quelques minutes.


La deuxième figure présente la vitesse vraie (TAS) en fonction de l'altitude pour les moteurs à leur régime de croisière rapide.

Jusqu'à 6500ft environ, toutes les courbes sont parallèle car tous les moteurs peuvent maintenir leur puissance constante et la vitesse ne dépend que ce cette puissance et de l'altitude.

Au delà de 8000 ft, les moteurs turbocompressés surclassent les moteurs atmosphériques même un peu plus puissants qu'eux.

Ce qui est plus inattendu, c'est le croisement des courbes entre les deux moteurs de 100 HP, le Continental O-200 et le Rotax 912 ULS.
Jusqu'à 7000 ft, le rotax dont la puissance continue est de 80 HP est un peu plus performant que le Continental qui n'en développe que 73.
Par contre, en altitude où l'air se raréfie, il est désavantagé par son régime plus élevé et la surtout par la section réduite de ses soupapes d'admission. Ne pouvant plus aspirer autant d'air que le Continental, sa puissance chute.
A 12000 ft, le CP 0-200 vole 10 km/h plus vite que le CP 912 ULS.

Avec ses 100 HP continus sur toute la plage d'altitude, son hélice à haut rendement et sa masse réduite, le Rotax 914 surclasse non seulement le O-235 mais aussi le O-290 même près du sol.
A partir de 9500 ft, il surclasse aussi le O-320 de 150 HP.

Le TIO-360 à Constant speed est naturellement le plus rapide de tous, mais pour une consommation horaire de 38 litres à l'heure environ.
A 7500 ft, cela correspond à une consommation ramenée à la distance de 10 litres/100 km

A titre de comparaison, le 914 qui consomme 27,2 l/h, entraine la même cellule à 333 km/h à la même altitude, soit une consommation de 8,16 litres/100 km.

Outre l'augmentation de consommation, le gain de temps semble négligeable compte tenu de l'augmentation de la masse et des renforts structuraux nécessaires pour augmenter la VNE.

Il est bien plus judicieux d'utiliser le 914 aux niveaux 115 et 125, où pour la même consommation horaire de 27,2 litres, la vitesse est de l'ordre de 350 km/h, ce qui correspond à une consommation à la distance inférieure à 7,8 litres/100 km

Il est à noter qu'à cette altitude, une vitesse vraie de 350 km/h correspond à une vitesse indiquée de 291 km/h, nettement inférieure à la VNE du CP80 (325 km/h), et donc qu'aucun renfort de structure supplémentaire n'est nécessaire !


Bons Vols

Philippe Dejean


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 Sujet du message: Re: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Mar 20 Nov, 2012 6:02 pm 
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Bonjour à tous,

Dans le post précédent, il apparait que pour aller vite sans pourtant consommer plus de carburant, il est intéressant de profiter de la plus faible densité de l'air qui règne en altitude.

Si, près du sol, le turbocompresseur peut sembler un luxe difficile à justifier, il s'impose en altitude.
La suralimentation permet au tout petit HKS700T (709 cm3) de surclasser le Continental O-200 (3277 cm3) au delà de 11000 ft, et au Rotax 914 de surclasser le Lycoming 0-320 (pourtant plus puissant de 35 HP !) dès 9500 ft.

Néanmoins, l'inconvénient de ces moteurs, c'est qu'ils sont chers et éventuellement plus fragiles que leurs concurrents atmosphériques.


Or pour le constructeur amateur, le prix reste un paramètre primordial.
Doit-il pour autant renoncer à voler vite en altitude ?

Heureusement non, car on peut trouver de bons moteurs turbocompressés à des tarifs bien plus abordables sous la forme de turbo diesels automobiles.
Le Diesel est plus associé à l'idée d'un tracteur agricole qu'à une voiture de course... même s'il est arrivé vainqueur aux 24 heures du Mans.
Pourtant la suite va montrer que c'est une solution à la fois réaliste et séduisante.

Pour la suite des calculs, j’ai choisi le moteur Subaru 2.0D dont l’architecture se prête bien à l’avionnage en prise directe. (Voir le travail réalisé par Etienne pour son Super-Diamant). Mais on arriverait à un résultat similaire avec n’importe quel autre moteur turbo diesel moderne de cylindrée comparable.
Ce moteur développe 110 kW (150 HP) à 3600 t/min et a un couple maximum de 350 Nm.
Afin de rester en deçà des limites de fatigue du vilebrequin, l’hélice est montée sur un arbre possédant son propre palier, et le couple moteur est limité à 290 Nm.
Pour la suite des calculs, ma masse du GMP complet avec le refroidissement liquide et l’hélice est estimée à 170 kg.
Deux cas sont considérés :
1°/ pour privilégier la vitesse de vol en croisière :
On fait tourner le moteur à 3500 t/min, ce qui au couple de 290 Nm, correspond à une puissance de 106,3 kW (142,5 HP) pour laquelle le moteur consomme 28 litres de gazole à l’heure.
Le diamètre de l’hélice est limité à 1,415 m pour ne pas dépasser 259,2 m/s en bout de pale, ce qui correspond à Mach 0,8 à 12000 ft. Ce diamètre reste néanmoins supérieur à celui des hélices de Racers F1 (1,38 m sur un 0-200 développant 145 HP à 3800 t/min), et correspond à un excellent point d’adaptation qui permet un rendement hélice de 86,5%.

2°/ Pour privilégier les performances au décollage et à basse vitesse :
On fait tourner le moteur à 2750 t/min, ce qui au couple de 290 Nm, correspond à une puissance de 83,5 kW (112 HP) pour laquelle le moteur consomme 22 litres de gazole à l’heure.
Le diamètre de l’hélice est limité à 1,80 m pour ne pas dépasser 259,2 m/s en bout de pale, ce qui correspond à Mach 0,8 à 12000 ft.

La première courbe compare les vitesses de vol en fonction de l’altitude de CP80SC motorisés par ces deux solutions et par le Continental O-200 de référence, le Rotax 912 ULS, et le Rotax 914.
Si la puissance de la solution à petite hélice permet de dépasser les 380 km/h dès 9000 ft, on voit que la solution à grande hélice surclasse encore le Rotax 914 d’une dizaine de km/h sur toute la plage d’altitude.

La deuxième courbe compare les consommations de carburant ramenées à la distance (En litres/100 km) en fonction de l’altitude et donc des vitesses.
Bien entendu, tous ces moteurs ne consomment pas le même carburant. L’essence avion pour le O-200, l’essence avion ou automobile pour les Rotax 912ULS et 914, le gazole ou le Jet A1 pour le Subaru, et ces carburants ne sont pas vendus au même prix. La comparaison est donc indicative.
Le moteur le moins « gourmand » est le Rotax 912ULS à 7000 ft avec 5,8 litres d’essence avion ou automobile aux 100 km. Dans ces conditions, il tire le CP80 à 294 km/h.
Pour une consommation à peine supérieure, 6,1 litres de gazole ou de Jet A1 aux 100 km, le Subaru muni d’une grande hélice tire le CP80 à plus de 360 km/h au niveau 120. Et dans tous les cas, cette motorisation consomme au moins un demi litre de carburant de moins que le O-200 de référence pour tirer le CP80 au moins 45 km/h plus vite.
Le Subaru muni d’une petite hélice consomme environ un litre et demi de moins que le Rotax 914 aux 100 km tout en tirant le CP80 de 35 à 40 km/h plus vite.

Ces courbes montrent que les solutions à base de moteurs turbo diesels automobiles avec une hélice en prise directe sont très performantes pour les avions rapides. Compte tenu de la masse de ces moteurs, la cellule de l’avion devrait être plus profondément modifiée pour être adaptée à ces moteurs que pour monter un moteur aéronautique de masse comparable au O-200 originel, tel que le Rotax 914. Cependant pour un amateur, la comparaison des prix et des performances des deux solutions laisse peu de doute quant au choix du type de motorisation.

Bons Vols

Philippe Dejean


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 Sujet du message: Re: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Mer 21 Nov, 2012 4:42 pm 
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Bonjour à tous,

Des posts précédents, il ressort une impression de confusion... Quel est vraiment le meilleur moteur pour le CP80 ?

Je vais essayer d'apporter une conclusion... circonstanciée car la réponse dépend beaucoup du contexte.

Dans le cas d'Elia qui a déjà une cellule de CP80 bien avancée, le choix d'une motorisation dont la masse serait nettement supérieure à celle prévue initialement impliquerait des modifications importantes, et du temps perdu.
Son souci ne semblait pas tant les performances en croisière que celles au décollage et en montée initiale.
Il lui faut donc un groupe moto-propulseur dont la masse tourne autour des 100 kg (comme le Continental 0-200 équipé), mais avec de meilleures performances à basse vitesse.

Une hélice à pas variable mue par un Rotax 912ULS (ou par un Rotax 914 si on veut voler plus vite), s'impose.

Si par contre la question se pose avant le début de la construction, et que la vitesse de croisière est aussi un critère important, la réponse est toute autre.

La figure suivante présente dans un cas réaliste (trajet de 500 km parcouru au FL75) le volume de carburant consommé en fonction du temps de vol pour les différentes motorisations évoquées.

On distingue trois groupes de points :
- Celui des moteurs à essence traditionnels en prise directe (Continental O-200, Lycoming O-235, O-290 et O-320);
- Celui des moteurs à essence modernes et réductés (Rotax 912ULS et 914) ;
- Celui des différentes hélices adaptées au Turbodiesel Subaru.

Le deuxième groupe est plus performants que le premier :
Le Rotax 912 ULS entraine la cellule du CP80 pratiquement à la même vitesse que le O-200, mais pour une consommation moindre (environ 1 litre de moins aux 100 km) et à cette altitude, le Rotax 914 est un peu plus performant que le O-290.
Pour des altitudes plus élevées, l'avantage des performances du Rotax 914 turbonormalisé par rapport aux moteurs atmosphériques est encore plus net.
Cependant, c'est à basse vitesses que les GMP à moteur Rotax avec leur hélice à pas variable surclassent les moteurs atmosphériques.

Mais le moteur Subaru est véritablement "ailleurs" sur le graphique.
- Pour une même vitesse de vol, le Subaru limité à 2500 t/min se contente de 30 litres de gazole alors qu'il faut plus de 40 litres d'essence au Rotax 914.
- Pour le même volume (37 litres) de carburant, le CP motorisé par le subaru arrive un bon quart d'heure avant celui motorisé par le Lycoming O-235.

Donc, pour un amateur qui en est encore au stade de l'étude de son projet de monoplace rapide, l'avantage (tant en performances qu'en prix) du turbodiesel est évident.

Il reste à déterminer les paramètres de l'hélice.
-Un petit diamètre (1,415 m) permet de faire tourner le moteur jusqu'à 3500 t/min pour aller vite en croisière.
-Un diamètre un peu plus grand limte le régime maximum du moteur, et donc sa puissance, et par là même, la vitesse de croisière; mais permet également de meilleures performances au décollage malgré la puissance réduite.

Les paramètres de l'hélice, le point de fonctionnement du moteur et les modifications de la cellule dépendent directement du profil des missions de l'avion.

Augmenter la distance franchissable augmente un peu la masse, mais justifie de monter plus haut, ce qui creuse l'écart entre le turbodiesel et les motorisations classiques atmosphériques.

Indépendamment des performances en croisière, il est à noter que le rendement d'un diesel est bien meilleur à faible charge que celui d'un moteur à essence.
Réduire les gaz sur un avion motorisé par un diesel permet d'augmenter plus la distance franchissable qu'avec un avion motorisé par un moteur à essence, ou de voler de manière véritablement économique.

Bons Vols

Philippe dejean


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 Sujet du message: Re: AIDE' motorisation CP-80
MessagePosté: Mer 05 Déc, 2012 4:16 pm 
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Bonjour P.Dejane je suis désolé pour le retard dans ma réponse mais de nos jours et aprés sa réponse vers 8 h lavorandoper journèe de pré sur la structure. J'ai l'aile pret pour la peinture et je suis monter les pièces mécaniques dans le fusolage! Avant longtemps je vais avoir plus de nouvelles sur les installations finales communiquera. Les derniers choix sera très intèressant pour tous les fabricants de nouveaux de CP 80. En attendant,pour ceux qui sont intéressès il y a une nouvelle reservoire anti-explosion et anti-char contre les chocs FIA costruite sur specifique pour CP80. Nous vous remercions à l'avance pour tout le travail accompli pour rèpondre à mes questions le plus rapidement possible mettra à jour mon album-piel.
Certainment un helice a vitess constante te certainment la choix se porte sud un moteur plus avance!
Je ne pense pas que le subaru est un bon choix pour son peu d'histoire!
Le plus sure sont ROTAX et LUCOMING sont fabriques pour les avions!
Je tiens a donner a ce beau project un peu de innovation pour faire vivre le plus longtemps possible!
Merci monsieur Dejean etudie tutte vos explication non sera pas tres facil merci. Beaucoup
Desole pour non francais n'est pas parfait

Elia.


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