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 Sujet du message: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Mar 11 Juil, 2017 5:57 am 
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Bonjour à tous,

J'essaye de comprendre un peu le rapport poids/puissance de nos avions léger.
J'ai parcourus de nombreux post-scriptum, mais malheureusement c'est toujours un peu flou...

Si quelqu'un pouvais passer par là et m'expliquer simplement le rapport poids puissance idéal sur avion leger et aussi savoir si il est plus judicieux de ma raisonner en CV/kg ou bien en Kw/kg? J'ai pleinement conscience du lien entre les deux et je pensais que les deux unités nous indiquaient la même chose, mais en lisant certains post de Philippe j'ai des doutes maintenant.

Merci à vous,
Bonne journée

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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Mar 11 Juil, 2017 10:20 am 
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Salut Erwan,

Je suis sûr que Philippe te proposera une réponse plus construite que la mienne, mais je ne pense pas que tu te trompes, pour moi parler de HP/kg ou de W/kg c'est bien la même chose (à la conversion prêt bien sûr!)

Grosso modo on peut dire qu'un avion n'est pas sous-motorisé à 100W/kg et cette "règle d'usage" se confirme dans le temps que ce soit pour des avions légers ou même des modèles réduits.

Ce qui donne pour 100W/kg:
pour 450kg => 45000W => 61Hp (tiens, un ULM biplace qui respècte la règle)
pour 650kg => 65000W => 88Hp (tiens, un LSA avec un Rotax)
pour 900kg => 90000W => 122Hp (Oh, un DR400 120)
pour 1100kg => 110000W => 150Hp (... Le DR400 180Hp est donc très bien motorisé à 120kW/kg)

Cette règle est très donc pratique en première analyse rapide (et sacrément efficace) mais ce serait trop simple donc il y a plein de facteurs qui viennent en plus ou en moins de cette règle de base:
- l'hélice (petit pas / grand pas / pas variable) qui DOIT être adaptée autant au moteur qu'à la cellule (sinon c'est perdu d'avance) que ce qu'on veut faire avec un avion en particulier car une hélice a son rendement qui varie franchement selon la vitesse de vol ... et une hélice mal adaptée c'est tout de suite 5, 10 ou 15HP qui s'évaporent (et des litres de carburant bien gaspillés !)
- la conception de l'aile, plutôt optimisée pour la montée (fort vrillage, pas mal d'allongement) ou pour la croisière (peu de surface, peu de vrillage)
- la charge en envergure / l'allongement .. qui vont jouer sur la finesse max, mais aussi sur la vitesse de finesse max
- la techno du moteur (turbo ou pas / pistons ou pas ... et même réacteurs) qui va "orienter" l'usage d'un type de moteur par rapport à un autre (un moteur à piston sans turbo est très bien dans les basses couches ... ensuite faut un turboprop ... ensuite place aux réacteurs double flux à fort taux de dilution ..... et ensuite des moteurs fusée !)
- le refroidissement moteur, qui si il est mal fait vient lui aussi "bouffer des watts" pour rien (et souvent beaucoup !)
- etc ...

Et fatalement avec tous ces paramètres qui se mélangent les uns aux autres on peut se retrouver avec des cas qui se chevauchent et qui, à première vue, mettent un grand bazar dans la tête du bipède qui essaye de comprendre tout ça. Je te rassure c'est aussi largement mon cas, et je demande très souvent à Philippe d'éclairer ma lanterne sur ces sujets là !

C'est comme ça qu'on se retrouve à pouvoir comparer (pour un même usage) un gros flat-four de 150hp avec une petite bombinette de turbine d'à peine 100hp. Mais là je te laisse te référer au post de Philippe sur le fil qui va bien, il explique ça mieux que je ne saurais jamais le faire.

Ce qu'il faut retenir c'est que cette règle des 100w/kg (ou dans l'autre sens si tu préfères 7,36kg/HP ... tout simplement) est très représentative et colle bien à la réalité
L'autre leçon toute simple : pour voler pas cher, voler léger ! (pas d'miracle :o/ )

@+.
RV.


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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Mer 12 Juil, 2017 4:00 pm 
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Super Vevere,

Merci beaucoup pour cette réponse détaillée... c'est pile poil ce qu'il me fallait :)
Il y a tellement de choses à apprendre, mais par moment je ne sais même pas par ou commencer...
J'ai regarder pour acheter des livres sur la conception d'avions légers afin de comprendre comment tout est relié, mais les ouvrages sont assez "vieux" du coup ça me bloque pas mal...

Bref merci encore :)

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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Mer 12 Juil, 2017 4:10 pm 
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Salut Erwan, ça fait plaisir de se rendre utile (surtout si je n'ai pas écrit de grosses bêtises !)

Comment ça "acheter des livres sur la conception d'avions légers" ??
y'a encore des concepteurs amateurs dans le coin ? :Jumpy: :Jumpy:

en Français tu trouvera en téléchargement sur le site du RSA les éternels:
- Vallat
- Desgrandschamps

Perso je suis à des années lumières d'avoir tout compris, mais on n'y coupe pas.

En format papier il y a:
- le bouquin de Mr Fékété, mais pour être honnête il est rempli d'erreurs (souvent dues à la mise en page avant impressions ... mais pas que) et j'ai failli devenir dingue en essayant de l'utiliser ... mais si on sait ou sont les erreurs dans le livre (facile pardi :boxing: !!) il est vraiment utile.
- Les ailes de l'amateur de Maurice Guerpont qui est très très bien pour rentrer dans le sujet ... mais il ne fonctionne qu'avec les profils NACA 2.30.12 (ce qui peut ne poser aucun problème) et dont sa femme dispose encore de quelques exemplaires, et est très contente de voir que ça apporte toujours quelque chose à la communauté ... en plus ce n'est pas un gros investissement

Après je veux bien aider un peu .... en fonction de mes moyens temporels surtout

Contacte moi en MP si tu veux, j'ai d'autres choses en stock qui pourraient t'aider


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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Mer 12 Juil, 2017 4:58 pm 
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Concepteur amateur... oui j'espère qu'il y en a!
J'aimerais en faire partie, mais je pense que les connaissances me manqueront cruellement...

Je suis amoureux des avions Piel, il n'y a pas de doutes, mais je me dit qu'on doit pouvoir "mieux" faire de nos jours, que des avions conçus dans les années 50. Claude Piel, comme d'autres, était talentueux, mais je me dit qu'on peut forcément remplir un cahier des charges similaire tout en réduisant les cout de productions et surtout voler pour moins cher...

On doit avoir des techniques de nos jours qui pourraient nous éviter de brûler 25L de 100LL à chaque heure de vol. Comme tu l'as dit, voler léger, en construisant pas cher et facile...

Après bon....la ligne d'un avion Piel, ca reste la ligne d'un avion Piel on est d'accord :Jumpy:

Moi personnellement je voudrais concevoir un genre de Pou HM380 avionné (J'aime ce type de biplan), Vif au commandes mais à faible consommation. Facile à construire, en utilisant au maximum l'utilisation de machine laser, imprimate 3D, etc... Mais bon ca restera surement dans ma tête... haha

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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Mer 12 Juil, 2017 5:05 pm 
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Jusqu'à ton "en construisant pas cher et facile..." je t'aurais dit de te tourner vers du Colomban ;o)))))

Et oui, on devrait pouvoir faire mieux qu'avant, surtout avec les nouveaux matériaux et techniques de fabrications.
Sauf que ... le savoir s'évapore doucement, le savoir faire aussi ... mais par contre les réglementations ne s'évaporent pas.
... et si seulement on arrivait à faire au moins aussi bien ce serait déjà le top !

On suit le même chemin que pour les voitures (Ceintures obligatoires / ABS obligatoire / ESP aussi / barres de renfort) qui à notre échelle sont démarreurs / radio / transpondeur / réglementations structures
Je ne dit pas que tout ça est mal, ou nuisible, loin s'en faut, je suis content d'avoir un ABS en moto quand faut freiner fort sur le mouillé ... je le serais encore plus si jamais un avion léger dans lequel je vole ne casse en l'air

C'est jute que pour moi l'age d'or des avions légers est plus derrière nous que devant

(j'ai cassé l'ambiance là ?)


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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Dim 16 Juil, 2017 7:41 pm 
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Mais non mais non Hervé, tu n'as pas cassé l'ambiance !
Pour répondre à notre jeune camarade, se préoccuper de conception d'avion LEGER c'est très bien car même si on ne va pas tout au bout des choses, cela permet de mieux comprendre les les variables influentes sur le dessin d'un avion.
Je ne peux que recommander à Erwan de venir participer au gros discutage de coup a ce sujet qui se tient tous les étés : le stage d'initiation à la conception d'avions légers de l'association Inter Action (http://inter.action.free.fr).
C'est l'occasion de croiser des personnages comme Hervé pour discuter jusqu'au bout de la nuit.

Les appareils des années 50-60 (Jodel, Piel, Gardan) sont effectivement assez économiques a l'usage, surtout lorsqu'ils sont construits LÉGERS. Par contre leur construction industrielle aujourd'hui n'est plus du tout rentable car ils sont fort consomateurs de main d'œuvre.
La chaîne numérique (CAO + machines cnc de Decoupe), permet aujourd'hui de construire des avions avec une grande efficacité. Mais effectivement le marché est très réduit (sauf en Amérique du Nord).
Ces appareils font donc le bonheur des constructeurs amateurs qui les construisent où les restaurent).

Pour rebondir sur les propos d'Hervé, si le rapport puissance/masse est instructif, beaucoup de choses peuvent également influer sur les choix de conception. D'où l'intérêt de bien rédiger son cahier des charges, tenant compte bien évidement des critères techniques mais également des critères non techniques que sont la sécurité, les coûts, les nuisances.
Et pour faire ca, rien de mieux que les discussions a bâtons rompus avec les passionnés de ce forum et les autres.

Salut et fraternité

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« Le savoir est la seule richesse qui s’accroit quand on la partage ».

AERODYNE


Dernière édition par AERODYNE le Lun 17 Juil, 2017 4:09 pm, édité 1 fois.

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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Lun 17 Juil, 2017 11:37 am 
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AERODYNE a écrit:
Pour rebondir sur les propos d'Hervé, si le rapport puissance/passe est instructif, beaucoup de choses peuvent également influer sur les choix de conception. D'où l'intérêt de bien rédiger son cahier des charges, tenant compte bien évidement des critères techniques mais également des critères non techniques que sont la sécurité, les coûts, les nuisances.
Et pour faire ca, rien de mieux que les discussions a bâtons rompus avec les passionnés de ce forum et les autres.


Et oui, tout ça ce croise, se recroise, se surcroise ... et le produit fini (notre cher avion) est de fait un savent mélange de compromis aboutissant à un produit qui parait finalement simple ... mais que c'est compliqué de faire simple ;op

Je confirme pour y avoir participé l'année dernière que le stage inter-actions (I-A pour les intimes) est par bien des aspects très utile, pertinent, indispensable, sympathique et tout et tout
On y apprend plein de petites (et grandes !) choses et l'on apprend surtout à rationaliser son projet et à ce poser les bonnes questions (en plus de toute la culture acquise et de l'ambiance plus que sympa).
Tout ça est hyper bénéfique, sans le moindre doute.

Je serais toute fois plus réservé sur certains autres aspects dont j'ai eu l'occasion de discuter autant avec Matthieu (@AERODYNE) qu'avec le président d'I-A.
Je ne sais pas trop comment le dire mais je pense qu'il faut savoir faire preuve de beaucoup de réserve et de recul à l'issu d'un stage comme celui-ci qui, il me semble, se positionne un peu comme étant un "électrochoc assumé" face aux (trop nombreuses) dérives que l'on constate aujourd'hui (face à la dérive des masses des avions, en sur-motorisation et donc en couts d'achat, d'entretien et d'exploitation etc...). Pas étonnant ensuite que la pratique de ce loisir chute en flèche, c'est devenu trop cher.

Je suis bien conscient que ce forum n'est pas le bon endroit pour en parler mais vraiment à l'issu d'un stage comme celui-ci, auquel je ne regrette aucunement d'avoir participé, il faut savoir se laisser quelques semaines pour pouvoir digérer l'ensemble des aspects discutés, et en tirer raisonnablement les enseignements pertinents.
Et sans vouloir jeter des fleurs à Matthieu j'apprécie vraiment le côté un peu moins extrémiste qu'il apporte aux préceptes qu'I-A prêche (comprenne qui pourra !)

Pour faire court: il faut faire l'avion "aussi léger que faire ce peut" .... et non pas "le plus léger même au détriment d'autre chose d'important", sinon c'est la déception assurée car il ne volera jamais.

AERODYNE a écrit:
Salut et fraternité


Tient, une signature de motard :yop:


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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Lun 17 Juil, 2017 6:18 pm 
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Bonjour à tous,

Pour en revenir à la question initiale...

De même qu'on calcule toujours la charge alaire c'est à dire le nombre de kilos que devait soulever chaque mètre carré de voilure, traditionnellement, on calculait la "Charge au cheval", c'est à dire le nombre de kilos que devait soulever chaque canasson (sans aucun manque de respect à l'équidé en question).

Cette manière de présenter cette grandeur me déplait quelque peu dans la mesure où elle sous-entend qu'on dispose d'un moteur de puissance donnée et qu'on y rajoute une cellule et de la charge utile (y compris du carburant) jusqu'à une charge au cheval encore admissible.

Préférant l'approche où on a un cahier des charges donné, c'est à dire une charge utile (hors carburant) à faire voler sur une distance et à une vitesse donnée, on détermine a postériori, la masse à vide, la quantité de carburant et la puissance moteur nécessaire...

Et donc, bien que ce soit l'inverse de la charge au cheval, et donc une autre manière de présenter exactement la même grandeur, je préfère la puissance massique... Qui a d'autres avantages de calcul :
Sachant que le groupe motopropulseur (GMP) a par exemple, une puissance massique propre de 800 W/kg, et qu'on veut ne pas descendre en dessous de 100 W/kg pour l'avion complet à la masse maximale, on en déduit immédiatement que le GMP représente au minimum 1/8 de MTOW
Ensuite si la masse planeur (masse à vide sans le GMP) représente au mieux 7/16 de MTOW
On arrive à ce que la charge utile (y compris le carburant) représente le reste soit également 7/16 de MTOW

On comprend immédiatement que si on fait des vols courts, ou si la puissance massique de l'appareil doit être élevée, un moteur relativement gourmand mais léger est plus intéressant qu'un moteur très économe, mais lourd et que c'est le contraire pour des vols longs ou les appareils faiblement motorisés par rapport à leur masse (motoplaneurs).
C'est notamment la raison pour laquelle, pour une puissance équivalente, on préfère une turbine sur un hélicoptère et un moteur à piston sur un avion.

En pratique, on voit que peu d'avions (hors motoplaneurs) descendent en dessous de 100 W/kg (valeur que j'ai prise pour mon exemple)

Bons vols

Philippe Dejean

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 Sujet du message: Re: Motorisation, raisonnement en CV ou KW/KG
MessagePosté: Mar 18 Juil, 2017 8:42 pm 
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Inscription: Mer 29 Juin, 2005 2:15 pm
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Bonjour à tous,

Les 100 W/kg que je préconise comme limite inférieure de puissance massique n'est qu'une valeur statistique.

Si on liste les avions légers qu'on trouve aujourd'hui dans les clubs en divisant leur puissance moteur (1HP = 746 Watts; 1CV =736 Watts) par leur masse maximale, on trouve des valeurs variant autour d'environ 125 W/kg.
Certains sont nettement plus haut à cause d'une fonction qui justifie une puissance massique plus importante comme par exemple les remorqueurs de planeurs ou de banderoles ou les avions de voltige, mais un grand nombre d'avions sont juste au dessus de 100 W/kg. En dessous, il n'y a presque personne...

Il y a une bonne raison à ça : A une puissance massique inférieure, le taux de montée de l'avion n'est plus suffisant pour voler en sécurité selon nos critères actuels.

Dans le passé, les moteurs étaient lourds (100 kg pour 12 HP pour le moteur des frères Wright, ce qui veux dire que le moteur seul était déjà en dessous de 100 W/kg !)
et la puissance massique des avions était naturellement nettement plus faible.
Les constructeurs étaient obligés de réduire la charge alaire en augmentant la surface portante, ce qui augmentait la trainée et limitait donc la vitesse de croisière autour de 1,5 fois la vitesse de décrochage.

Une des conséquences, c'est que ces avions "monovitesse" avaient une "masse-planeur" (masse à vide sans moteur) très faibles car leur structure n'était pratiquement jamais soumise à plus de 2,5g...
Les pilotes de l'époque étaient habitués à voler avec ces avions... Et certains de leurs dictons sont éloquents :
"La forêt prend cent mètres"
Au retour au terrain, survoler une forêt (sombre) crée un courant descendant qui alimente les ascendances des champs clairs alentours.
Aujourd'hui, nous dirions qu'il y a des turbulences en finale et nous rajouterions 100 ou 200 tours/min pour garder le plan d'approche...
Mais à l'époque, le pilote n'avait tout simplement pas assez de puissance pour faire ça. Il devait se présenter plus haut (d'une centaine de mètres ?) pour éviter de "casser du bois"

Aujourd'hui, les ULM américains qui sont soumis à une limitation massique très contraignante sont dans ce même cas, mais même si les pilotes réduisent les gaz pour ne pas vider leur petit réservoir trop vite, leur moteurs 2 temps sont quand même un peu plus puissants que ceux des pionniers quand c'est nécessaire.

Ailleurs, les progrès des motoristes pendant la première guerre mondiale et ensuite, ont changé la donne. Et c'est notre manière de voler, mélange d'habitudes et des exigences de sécurité qui vont avec qui impose une puissance massique pas trop faible, et en l'occurrence une centaine de watts par kg comme un minimum.

Seuls certains motoplaneurs ont une puissance massique plus faible : le SF28, par exemple 68HP pour 610 kg, soit 83 W/kg.
Ce qui justifie cette puissance massique plus faible, c'est un taux de chute mini plus faible qui se traduit par un meilleur taux de montée pour une même puissance massique, et une vitesse de meilleure montée plus faible qui améliore la pente de montée... Mais ça suppose que l'aérologie ne soit pas défavorable, ce qui n'est pas toujours le cas.

Mais il faut toujours garder à l'esprit que même avec un avion puissant, on est toujours plus faible que la nature.

Bons Vols

Philippe Dejean

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