CP 80 performances

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elia
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CP 80 performances

Message par elia »

salut à tous!
J'ai enfin décollé avec mon CP80 rotax turbo...
j'ai des décollages très courts de l'ordre de 200m
J'ai une montée très raide avec une vitesse de 170kmh!
J'utilise une hélice CS de 166cm en croisière l'avion s'arrête à 240kmh
Je demande gentiment des informations sur les performances et si ces vitesses sont réelles !
Merci à tous
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Philippe Dejean
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Re: CP 80 performances

Message par Philippe Dejean »

Bonjour Elia, super nouvelle !

C'est toujours une bonne nouvelle quand un nouvel avion Piel vole.
C'est encore plus intéressant quand il s'agit d'une nouvelle version réussie.
Nous sommes tous impatients de voir des photos.

La puissance utile d'un O-200 avec une hélice à grand pas fixe au décollage est loin des 100 HP annoncés :
- Le moteur à 2100-2200 t/min ne développe au mieux qu'environ 55 kW
- Le rendement de l'hélice à grand pas fixe à basse vitesse est d'environ 65%
il reste donc environ 35 kW utile
En comparaison un rotax turbo (je prends les chiffres du Rotax 914) développe environ 85 kW pendant cinq minutes
Une hélice à pas variable CS a un rendement à basse vitesse de l'ordre de 80%.
Il reste donc environ 68 kW utiles, soit près du double : Que les performances de décollage et de montée de to CP80 Rotax turbo + CS soient très bonnes n'est pas étonnant.

En supposant que la puissance utile en montée initiale à 170 km/h soit de 66 kW, la traction de l'hélice est de 1400 N
En supposant qu'à cette vitesse, la finesse du CP80 soit de 8 et donc que sa trainée soit d'environ 400 N
Cela laisse 1000 N à transformer en pente de montée.
Avec une masse de 350 kg et donc un poids de 3500 N, on obtient un angle de montée de arcsinus(1000/3500) = 16,6 degrés
(il s'agit de la trajectoire pas de l'assiette qui est plus forte)
La vitesse horizontale est de 170 x cosinus(16,6°) = 163 km/h
La vitesse verticale est alors de 170 x 1000 /3500 = 48,57 km/h = 13,5 m/s = 2700 ft/min

Ces calculs approchés sont assez optimistes, mais un taux de montée initial entre 2000 et 2500 ft/min est probable.

La vitesse plafonne à 240 kmh ?
je pense qu'il faut déjà s'assurer de le validité de la mesure (ma méthode de contrôle avec un GPS sur un triangle est suffisamment précise) et de l'altitude à laquelle elle a été mesurée.

En supposant que cette vitesse indiquée est correcte, elle est nettement inférieure à celle qu'on pourrait espérer.
Soit la puissance du moteur est faible, soit la limitation vient de la plage de pas de l'hélice CS qui impose une réduction de puissance.

En supposant que le moteur tourne à 5500 t/min (max continu) avec un réducteur 2,43:1, la vitesse de rotation de l'hélice est de 2263 t/min
Cela correspond à un pas pratique de l'hélice de 240000 / (2263 x 60) = 1,767 m
Ton hélice est-elle capable de prendre un pas plus grand ?
Idéalement, il faudrait que le pas pratique permette d'atteindre 320 km/h soit 320000 / (2263 x 60) = 2,356 m

Je reste à ta disposition pour plus de calculs,

En tout cas, bravo !

Philippe Dejean
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elia
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Re: CP 80 performances

Message par elia »

salut à :lol: tous!
merci philippe pour ta réponse ...et pour tes précisions ! après avoir construit ce bel avion en faisant des changements cosmétiques et en changeant les moteurs, tous basés sur ma mauvaise expérience, je fais beaucoup d'essais en vol ! J'ai commencé un programme de vol le 20 avril... l'avion était prêt et parfait ! il repond tres bien dans toutes ses configurations je trouve seulement beaucoup de sensibilite sur le controle de profondeur !
Je monte un rotax 912 ul modifié avec turbo et intercooler, réduction 2:27... Je monte une hélice CS diamètre 166cm.
mon poids est de 408kg je monte un réservoir anti-explosion lourd et un parachute qui pèse 19kg complet avec toutes les cordes et la mallette de logement !
les tests sont effectués à 2500ft les données ont été mesurées plusieurs fois dans différentes directions avec GPS et avec un avion d'assistance la vitesse était à 75% de la puissance 5000tr/min MAP31 de 237kmh... je rappelle que je n'utilise pas le turbo avec ça réglage ... mais c'est une bonne croisière pour vérifier l'efficacité du véhicule
J'ai l'impression que l'hélice montée n'est pas bonne pour cet avion, ou que la forme du capot moteur n'est pas du goût des pales de l'hélice ! 😩
j'essaye de mettre des photos mais elles n'aiment pas le format iphone

Salut Elia
Piel racer aircraft
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Philippe Dejean
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Re: CP 80 performances

Message par Philippe Dejean »

Bonjour Elia,
Merci pour ces informations de première main.

1/ Concernant le moteur, j’ai pu calculer approximativement ses performances :
Tu considères qu’à 5000 t/min et MAP de 31 inHg, ton moteur est à 75% de sa puissance max.
Le bloc est un Rotax 912UL qui développe 53,824 kW à 5000 t/min en condition ISA au niveau de la mer d’après les courbes du constructeur. En comptant la perte de charge des carburateurs, la MAP dans ces conditions est d’environ 29,5 inHg.
Considérant que pour des valeurs proches le couple (et donc la puissance à la même vitesse de rotation) est sensiblement proportionnelle à la MAP, ton moteur développe dans les conditions de références :
53,824 x 31/29,5 = 56,560 kW
Ce qui signifie que sa puissance maximale continue (100%) est égale à :
56,560/0,75 = 75,413 kW
(Soit 101 HP, ce qui est cohérent avec les 100 HP du Rotax 914 basé sur le même bloc que ton moteur avec également un turbocompresseur, mais sans intercooler)

2/ Petite remarque : Tu considères que le turbocompresseur n’est pas actif à 2500 ft et MAP 31. Compte tenu qu’à cette altitude, la pression atmosphérique en condition ISA n’est plus que de 27,36 inHg, ton turbocompresseur donne bien un surplus de pression d’environ 13,3%. Ce n’est pas beaucoup, mais quand même pas négligeable

3/ La masse de 408 kg
est plus élevée que celle du CP80 originel (380 kg), ce qui pourrait légèrement réduire les performances de décollage et de montée. Or cette perte de performance est largement compensée par la motorisation plus performante.
Par contre cette différence de masse est insuffisante pour expliquer une réduction mesurable de la vitesse de croisière. La raison de ta vitesse de croisière limitée à 237 km/h, n’est donc pas la masse de ton avion.

4/ Ton avion vole à 237 km/h alors que Claude Piel a calculé une vitesse de 280 km/h dans des conditions comparables de puissance et d’altitude.
La vitesse de décrochage du CP 80 ayant été mesurée à 96 km/h, on peut affirmer que même avec sa masse un peu plus élevée ton avion à 237 km/h génère une trainée composée de 97,3% de trainée frottement et seulement 2,7% de trainée induite par la portance.
Si l’hélice n’était pas en cause, cela signifierait que ton avion aurait une trainée environ 40% plus élevée que le prototype de CP80. Un capot mal conçu, ou bien une trainée de refroidissement trop élevée peuvent réduire les performances d’un avion, mais pas dans de telles proportions.

5/ Il est donc évident que le problème majeur est l’hélice.
Alors qu’on pourrait espérer un rendement de l’ordre de 86%, le calcul précédent laisse penser qu’il est plus proche de 86 / (1 - 40%) = 61%
Comme les performances à basse vitesse sont bonnes, cela signifie que l’hélice est conçue pour un pas assez faible. Cela se traduit notamment par un faible vrillage de la pale.
Quand le mécanisme de pas variable augmente le pas, le pas en bout de pale est plus grand que le pas près de l’axe. L’essentiel de la traction se déplace vers le bout des pales alors que la partie centrale de l’hélice freine l’air.
Cela expliquerait notamment que la traction totale de l’hélice s’effondre alors que la puissance absorbée par l’hélice ne baisse pas.

6/ Vitesse de rotation et pas de référence
Le rapport du réducteur est de 2,27:1.
En croisière à 5000 t/min, la vitesse de rotation de l’hélice est de 2200 t/min
Pour une vitesse objectif de 280 km/h, il faudrait un pas pratique de 2,12 m
Il serait intéressant de comparer cette valeur avec le pas de référence de ton hélice qu’on peut calculer à partir des angles des cordes des profils à différents rayons entre le pied et le bout de pale.
Je crains que ce pas de référence soit beaucoup plus petit que 2,12 m


Je reste à ta disposition pour plus de calculs,

Philippe Dejean
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cp1315
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Re: CP 80 performances

Message par cp1315 »

Il est magnifique :TH


Image
Un avion Piel, sinon rien ....
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Philippe Dejean
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Re: CP 80 performances

Message par Philippe Dejean »

Bonjour Elia,

Effectivement, ton avion est très beau avec son nez rallongé qui accentue son aspect "warbird".

La position du parachute de cellule entre le moteur et la cloison-pare-feu comme sur le FK12 est très judicieuse pour un avion plutôt centré arrière et équipé d'un moteur plus léger que l'original.
Cette idée pourrait être reprise pour une version future "Émeraude - Rotax 912"

Le capot moteur est suffisamment fin et profilé pour ne pas masquer notablement la partie centrale de l'hélice.
Les évents d'extraction tournés vers l'arrière peuvent éventuellement générer une petite trainée de culot, mais dans tous les cas cette trainée serait bien trop faible pour expliquer la limitation de vitesse de croisière.

Toute mon attention s'est portée sur l'hélice.
Je ne sais pas quel est son type et son constructeur, et le logo n'est pas assez visible sur la photo pour le lire.
Elle ressemble un peu à l'hélice Arplast qui équipait le prototype du MC100 "BanBi", mais avec une corde à l'extrémité encore plus petite.
Avec une corde très importante près du pied de pale et une corde très faible en bout de pale, l'hélice est conçue pour :
- minimiser la recirculation en bout de pale,
- favoriser le refroidissement du moteur aux faibles vitesses, c'est à dire aux pas inférieurs au pas de référence pour lequel l'hélice est optimisée.

Dans le cas d'une hélice à pas fixe, ce choix de cordes très déséquilibré entre le pied et le bout de pale a deux inconvénients :
- Une légère réduction du rendement global de l'hélice dont le flux principal est concentré près du pied de pale, ce qui diminue la surface utile du disque balayé par l'hélice,
- Une augmentation de la trainée d’interaction avec le capot et le fuselage.

Dans le cas d'une hélice à pas variable, d'autres inconvénients apparaissent :
- Pour les pas inférieurs au pas de référence qui détermine le vrillage des pales, le bout des pales le participent pratiquement pas à la traction, voire, au pire repoussent l'air vers l'avant. Mais comme la corde des bouts de pales sont très petites, ce phénomène n'est pas trop pénalisant.
- Pour les pas supérieurs au pas de référence, au contraire, les pieds de pale ralentissent le flux d'air et ce sont les bouts de pales qui produisent l'essentiel de la traction. Le problème c'est que ces bouts de pales sont beaucoup trop petits pour générer une traction suffisante.

Enfin, le cas d'une hélice CS (constant speed) pose un problème supplémentaire.
Le pas de l'hélice s'adapte pour que le régime du moteur soit constant. Donc pour une MAP et une vitesse de rotations choisis, le pas de l'hélice s'adapte pour que l'hélice absorbe la puissance produite.
Comme dans le cas de l'hélice à corde très faible en bout de pale, ces dernières ne peuvent pas produire seule la traction voulue, et donc absorber efficacement le couple du moteur, il est probable que le pas continue à augmenter pour freiner suffisamment le moteur.
Mais dans ce cas, une part importante de l'extrémité de la pale travaille avec une incidence excessive, et seule une petite partie médiane de la pale travaille efficacement, et le rendement de l'hélice s'effondre.

Une manière de vérifier si ce phénomène se produit consisterait à se placer dans les conditions de l’essai :
- 2500 ft en palier
- 5000 rpm
- MAP = 31 InHg
Une fois la vitesse stabilisée à 237 km/h, réduire la MAP à 30 InHg et mesurer la vitesse stabilisée.
Recommencer avec la MAP à 29 InHg, 28 InHG, et ainside suite.
Si les extrémités des pales de l'hélice sont bien à une incidence trop forte, la vitesse ne devrait pas, ou très peu diminuer en réduisant la MAP.

A Bientôt

Philippe Dejean
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elia
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Re: CP 80 performances

Message par elia »

Philippe merci ….Je ne sais comment vous remercier vos informations sont très intéressantes ! Je souhaite réaliser une série de tests avec votre aide ! Je serai heureux de donner toutes les informations dont ils ont besoin!
l'hélice est une IDROVARIO CS BAYBLADE en fait c'est l'hélice montée pour MCR01 100cv diamètre 166cm! Je veux essayer d'autres hélices et je demanderai expressément l'aide d'Alberto Porto constructeur du Risen que je connais bien et essayer les nouvelles pales qu'il produit ! ils parlent aussi très bien de votre hélice eprop !
Je crains que même le
la canopée joue un rôle de grande solidité ! Je pourrais travailler un peu dessus ! éloigner l'hélice de quelques cm du moyeu et rallonger le capot !
J'aimerais mettre en ligne des photos j'en ai beaucoup et aussi des vidéos où je décolle et atterris mais je n'arrive pas à les mettre en ligne !
je vous remercie beaucoup pour votre aide!

elia leonardi
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