Air déprimé et instruments pneumatiques

[Luc]

Bonjour,

Je suis actuellement élève à l'Ecole Normale Supérieure de Cachan et dans le cadre d'un projet, je dois réaliser un générateur d'air déprimé pour instrument gyroscopique. Ce générateur sera réalisé à l'aide d'un tube de Venturi.

J'ai entendu dire que certains avions Piel en particulier l'Emeraude était équipé d'un tel système fixé sous l'aile, pouvez vous me le confirmer?
Si oui, existe-t-il des documents techniques et des informations sur ces dispositifs?

D'autre part, quelle marque d'instruments gyroscopiques pneumatiques pourriez vous me conseiller? (bon rapport qualité/prix)

Merci d'avance

Luc

[cp1315]

Bonjour,

Je suis actuellement élève à l'Ecole Normale Supérieure de Cachan et dans le cadre d'un projet, je dois réaliser un générateur d'air déprimé pour instrument gyroscopique. Ce générateur sera réalisé à l'aide d'un tube de Venturi.

J'ai entendu dire que certains avions Piel en particulier l'Emeraude était équipé d'un tel système fixé sous l'aile, pouvez vous me le confirmer?
Si oui, existe-t-il des documents techniques et des informations sur ces dispositifs?

D'autre part, quelle marque d'instruments gyroscopiques pneumatiques pourriez vous me conseiller? (bon rapport qualité/prix)

Merci d'avance

Luc

Salut

Oui, certains avions sont équipés de venturi pour alimenter les instruments gyroscopique.
C'est généralement sous le fuselage, dans l'alignement du flux d'air chaud du refroidissement moteur, pour eviter le givrage.
J'ai ai vu sur le flanc aussi.

Ils peuvent alimenter 1 instrument voir deux selon leur taille.

Laurent

[Luc]

Merci beaucoup pour votre réponse.


Savez-vous par qui sont produits ces tubes de Venturi?

Quel est leur fiabilité (vis à vis d'un vent de travers par exemple) et de leur efficacité à alimenter les instruments?

Luc

[cp1315]

Merci beaucoup pour votre réponse.


Savez-vous par qui sont produits ces tubes de Venturi?

Quel est leur fiabilité (vis à vis d'un vent de travers par exemple) et de leur efficacité à alimenter les instruments?

Luc

Bonsoir

La majorité sont fabriqué aux USA, pour du moins tous ceux que j'ai vu et ceux que je possede.

Leur fiabilité est de 100%, puisque qu'il n'y a aucunes pieces en mouvement, pas d'usure. Mise à part un givrage envisageable mais peu probable, c'est la meilleur source d'air déprimé.

Il sont aligné face au vent relatif de l'avion, ils sont donc insensible au vent de travers.

Le seul defaut qu'on peut leur attribuer, c'est leur inefficacité à l'arret et le delai de mise en route des instruments apres decollage. En effet, il faut un certain temps pour que les instruments atteignent leur vitesse de rotation d'utilisation, ils seront donc utilisable que quelques minutes apres le decollage.

Laurent

[Luc]

Merci pour votre réponse.

Auriez vous une idée de la marque de ce tube ou du fabricant?

Je souhaiterais pouvoir observer ce dispositif, où pourrais-je trouver un Emeraude équipé d'un tel dispositif dans la banlieue parisienne ou en Lorraine?


Luc

[AFFLARD Jean-Claude]

On se demande bien pour quelle raison d'ailleurs, il n'existe pas de pompe à vide électrique (petit moteur 12 v qui entraine une pompe à vide) cela ne doit pas être bien compliqué à faire ??? et bien plus économique que des instruments électriques et plus efficace qu'un venturi, sans compter l'aspect et sa place emcombrante.... c'est une piste à explorer...

Tu trouvera des venturis sur le site de Aircraft Spruce aux USA..

[Philippe Dejean]

Bonjour,

On se demande bien pour quelle raison d'ailleurs, il n'existe pas de pompe à vide électrique (petit moteur 12 v qui entraine une pompe à vide) cela ne doit pas être bien compliqué à faire ??? et bien plus économique que des instruments électriques et plus efficace qu'un venturi, sans compter l'aspect et sa place emcombrante.... c'est une piste à explorer...

C'est une bonne question...

La première réponse qui me vient, c'est que la puissance nécessaire pour alimenter quelques instruments gyroscopiques n'est pas négligeable.

Supposons (par exemple) qu'on veuille alimenter trois instruments gyroscopiques :
- un horizon artificiel
- un conservateur de cap
- un indicateur de virage (bille-aiguille) - le seul des trois qui ne pose poas de problème de précession -

Je me souviens d'un horizon électrique qui consommait dans les 50 VA - (0,3 A / 115V triphasé 400 Hz) - un ami avait réalisé pour lui un petit onduleur 12Vcc -> 115 V tri 400 Hz -

Or a priori, ce gyro électrique était moins gros qu'un pneumatique, et je pense qu'il ne consommait pas plus d'énergie.
La double conversion énergie méganique (pompe) -> air déprimé -> énergie mécanique (turbine du gyro ) ne doit pas avoir une rendement de plus de 50%.
Alors tout mis bout à bout, je pense qu'il ne faudrait pas moins de 250 à 300 watts de pompe à vide électrique pour faire fonctionner l'équipement de l'exemple.
Sur un avion léger dont l'alternateur, voire la dynamo, n'est pas très puissante, ça ne me semble pas très intéressant.

En comparaison, le venturi a pour lui la simplicité, la légèreté, et pour peu qu'il soit placé sous le ventre dans le flux chaud de l'air de refroidissement et de l'échappement, de la fiabilité "tous temps"

Une autre solution typiquement "amateur" consiste à utiliser une pompe à vide entrainée par le moteur. Ce genre de pompe est devenu très courant avec la multiplication des voitures diesel dont le système de servofrein ne peut bénéficier de la dépression de l'admission moteur comme sur les voitures à essence. Ces pompes peuvent être entrainées par la même courroie que l'alternateur.

Enfin, une voie "futuriste" consiste à utiliser des capteurs qui n'ont plus rien à voir avec les gyros mécaniques.
- Un gyro de tendance, comme l'indicateur de virage peut très facilement être dérivé d'un capteur statique comme les "gyros" de stabilisation en lacet des hélicoptères miniatures.
- D'autres systèmes (conservation de cap, d'assiette) sont basés sur des capteurs statiques similaires couplés à un calculateur de position (GPS)...

Les solutions sont assez chères, mais légères et économes en énergie électrique...
Mais dans tous les cas, je pense qu'il ne faut pas mettre tous ses oeufs dans le même panier - Panacher différentes solutions pour éviter les modes communs de défaillance.

Bons vols

Philippe Dejean

[AFFLARD Jean-Claude]

Comme j'ai une pompe à vide (qu'il sera remise en état avec un kit US) et que cette pompe semble n'avoir que très peu de résistance tout du moins entrainée à la main, (il n'y a presque rien dedant : un rotor et 6 palettes en graffite - très fragiles) je vais tenter de la connecter à un moteur 12v .... pour voir ! si elle peut faire tourner mon horizon et mon conservateur, se sera déjà pas mal.
Je me passerait du coordinateur de virage.
Si la pompe ne peut faire fonctionner qu'un seul instrument, ce sera l'horizon, l'autre (le conservateur) sera électrique et donc indépendant.
Si cela ne marche pas..... je passerait au venturi pour l'horizon et le conservateur, au moins j'aurais essayé ! au banc... bien entendu !!

[cp1315]

Bonsoir

Ne serais ce pas une pompe à vide couplée à un moteur 12V ?

[AFFLARD Jean-Claude]

Oui, c'est exactement cela que je désire essayer... je constate que je ne suis pas le seul à y avoir pensé !!!! qui est le génial constructeur qui a construit cet ensemble ? et quel sont les résultats de l'opération ?
La dépression est'elle suffisante pour fournir les 3 gyros ?
Bref, est ce que cela marche ?
En plus, je peut me passer de filtre d'arrivée d'air, en effet, mes 3 gyros sont déjà munis d'un (petit) filtre indépendant par instrument....
A quois sert la pièce connectée au moteur (au premier plan de la photo) elle semble être un raccord pour arrivée d'air ? sur le moteur électrique je ne voit pas bien son rôle ?
Merci pour le tuyaut... JCA

[cp1315]

Salut

L'entrée d'air, je dirais que ce n'est pas une entrée mais plutôt une sortie, au niveau du moteur électrique, n'a à mon sens qu'un seul but, le refroidir !!!!

L'air est aspiré par la pompe à vide au travers des instruments munis de filtre puis finis sa course au travers du moteur pour le ventiler pour être ensuite éjecté à l'extérieur.

[AFFLARD Jean-Claude]

Et cela marche bien ?
Pour le refroidissement, j'avais remarqué qu'il existe un accessoire prévu pour refroidir la pompe (rayon accessoires pour le circuit à vide, chez Aircraft Spruce) ce qui indique que la pompe chauffe un peu.... normal il n'y a pas la moindre lubrification, tout tourne "à sec" ; j'ai donc prévu d'équiper la pompe de ce système de refroidissement.
Combien a tu connecté d'instruments ? Le système a t'il été monté sur ton CP 1315 ? que donne l'indicateur de dépression comme indication ?
En tous cas, l'air ne passe pas par le moteur électrique, le circuit à vide est complètement indépendant du moteur, la pompe à vide n'a que deux orifices : un qui est l'arrivée d'air et l'autre la sortie... l'entrainement de la pompe se fait par une pièce canelée munie d'un "fusible" de sécurité (pièce qui casse volontairement en cas d'effort sur la pompe) donc la sortie d'air qui est visible sur la photo (pièce anodisée en bleu) n'est pas la sortie d'air de la pompe à vide.
JCA

[cp1315]

Et cela marche bien ?
Pour le refroidissement, j'avais remarqué qu'il existe un accessoire prévu pour refroidir la pompe (rayon accessoires pour le circuit à vide, chez Aircraft Spruce) ce qui indique que la pompe chauffe un peu.... normal il n'y a pas la moindre lubrification, tout tourne "à sec" ; j'ai donc prévu d'équiper la pompe de ce système de refroidissement.
Combien a tu connecté d'instruments ? Le système a t'il été monté sur ton CP 1315 ? que donne l'indicateur de dépression comme indication ?
JCA

Bonjour

JC, je ne peux rien dire à ce sujet, je ne suis pas le proprio de cette pompe à vide

J'attends quelques éléments de réponse.

Laurent

[cp1315]

Salut

Revenons à ce sujet fort intéressant.

J'ai fait quelques recherches et trouvé des pompes à vide electrique 12 Volts dont voici quelques caractéristiques :

Tension D'alimentation : 12 V
Courant Maximum : 2.5A
Ca tire le vide à 15" Hg (-0.65B) à 4000 ft
Le poids : 1.3 Kg
Le bruit : inférieur à 58 dBa à 1 mètre.
Il lui faut 12 secondes pour avoir -0.5B dans un volume de 2 litres.

J'ai trouvé quelques pompes autonomes 12V qui peuvent tirer jusqu'à 20'' Hg

Un Horizon Artificiel à besoin de 4.5'' Hg pour fonctionner.

Reste à savoir si le débit de ces pompes est suffisant pour notre utilisation.

Un savant calcul de notre ami Philippe pourrait sans doute répondre à la question ?

[Philippe Dejean]

Bonjour,

Un savant calcul de notre ami Philippe pourrait sans doute répondre à la question ?

Laurent, je ne sais pas faire de savants calculs !
C'est pourquoi, j'essaie de reposer les problèmes pour que leur résolution soit simple

Bon, revenons au sujet :

J'ai fait quelques recherches et trouvé des pompes à vide electrique 12 Volts dont voici quelques caractéristiques :

Tension D'alimentation : 12 V
Courant Maximum : 2.5A
Ca tire le vide à 15" Hg (-0.65B) à 4000 ft
Le poids : 1.3 Kg
Le bruit : inférieur à 58 dBa à 1 mètre.
Il lui faut 12 secondes pour avoir -0.5B dans un volume de 2 litres.

J'ai trouvé quelques pompes autonomes 12V qui peuvent tirer jusqu'à 20'' Hg

Un Horizon Artificiel à besoin de 4.5'' Hg pour fonctionner.

Reste à savoir si le débit de ces pompes est suffisant pour notre utilisation.

1/ La puissance électrique absorbée par le moteur (au maximum)

12 volts x 2,5 Ampères = 30 Watts

2/ La dépression obtenue

Les pouces de mercure, ça n'est pas pratique !
Alors sachant que un bar (ou mieux 100 kPa) vaut 760mm de mercure, et qu'un pouce vaut 25,4 mm

15" Hg => 15 x 25,4 x 100 / 760 = 50 kPa
20" Hg => 20 x 25,4 x 100 / 760 = 67 kPa
4,5" Hg => 20 x 25,4 x 100 / 760 = 15 kPa

3/ Débit pour une pompe parfaite (rendement 100%)

puissance absorbée = pression x débit ou encore Débit = Puissance / pression

30 watts / 50.000 Pascals = 0,0006 m3/s = 0,6 litre/s = 36 litres par minutes

4/ Débit annoncé

12 secondes pour atteindre une dépression de 0,5 bars (50 000 Pascals) dans un volume de 2 litres

On peut supposer qu'au départ, la pression dans le volume est la pression atmosphérique 100 kPa, qu'au bout de 12 secondes, la pression résiduelle est de 50 kPa.

La quantité d'air extraite en 12 secondes : la moitié des 2 litres, soit 1 litre ramené à la pression atmosphérique.

Le débit pratique est donc de 1 litre x 60 secondes/minute / 12 secondes = 5 litres par minutes

5/ rendement pratique

5 l/min / 36 l/min = 13,9 %

ça peut sembler très faible, mais un petit moteur électrique à balais dépasse rarement 70%, le rendement adiabatique d'une pompe à palette est au mieux de 60-70%, il y a des frottements, et rien ne prouve que la pompe absorbe son intensité maximale en permanence... Donc, c'est assez cohérent.


6/ Débit à la dépression "utile" de 15 kPa

Au départ du test de vidage de la capacité de 2 litres, le volume aspiré, ramené à la pression atmosphérique par la pompe à chaque tour correspond à sa cylindré
A la fin, le volume aspiré, ramené à la pression atmosphérique par la pompe à chaque tour correspond à la moitié de sa cylindrée

En première approche, on peut estimer qu'en moyenne, la pompe aspire les 3/4 de sa cylindrée (toujours ramenée à la pression atmosphérique)

A la dépression "utile" de 15 kPa, le volume aspiré, ramené à la pression atmosphérique par la pompe à chaque tour correspond à

5 litres/min x (100 kPa - 15 kpa) / (100 kPa x 3/4) = 5,67 litres/min


Maintenant, il reste à savoir si ces 5,67 litres/min suffisent à faire tourner un horizon artificiel...
Car la puissance dans ces conditions n'est que de

15.000 Pa x 5,67 l/min / (1000 l/m3 x 60 s/min) = 1,4 watts

ça ne fait pas bien lourd !

Bons Vols

Philippe

[Philippe Dejean]

Bonjour,

Jean Claude, tu écris

la pompe chauffe un peu.... normal il n'y a pas la moindre lubrification, tout tourne "à sec"

Si j'ai bien lu, les palettes sont en graphite... qui est certes fragile, mais un très bon lubrifiant.
Le choix de ce matériau pour une pompe à palette qui tourne "à sec", c'est à dire sans huile, est parfaitement judicieux.
(Le même choix avait été fait sur les premiers moteurs Wankel, malgré la présence de gaz chauds voire même de front de flammes.)

La pompe n'est donc pas sans "la moindre lubrification" mais auto-lubrifiée... jusqu'à consommation des palettes elles-mêmes.

Une autre idée pour avoir une dépression, avec des débits faibles comme pour les instruments, mais pour un poids de quelques grammes, serait de se prendre sur le venturi du carburateur...
Sur les voitures à essence, la dépression moteur permet très bien d'assurer l'assistance du freinage, qui demande une puissance très supérieure.
Alors, compte tenu du très faible débit nécessaire pour les instruments, pourquoi ne pas alimenter les instruments d'un avion avec la dépression du venturi du carburateur ???

Bons vols

[Philippe Dejean]

Bonjour à tous,

Je suis retombé sur ce post... plus de 15 ans après !

La disponibilité des instruments modernes à capteurs Mems aussi légers qu'efficace et fiables rend ce sujet un peu anachronique, mais bon.

Je n'avais pas assez développé l'idée de la dépression carburateur, ce que je vais tenter de faire maintenant.

En vol, ou bien dès que le moteur tourne assez vite, le venturi placé sous le ventre de l'avion est correctement soufflé, et produit la dépression voulue.
Le problème d'insuffisance de succion apparait quand le moteur tourne au ralenti de la mise en route aux essais moteur.
Mais comme je l'évoquais dans le message précédent, dans ce cas, le papillon des gaz est juste entrouvert pour maintenir une pression d'admission très inférieure à la pression atmosphérique.
Cela revient à dire que comme dans une voiture lorsque le pied quitte l'accélérateur pour se placer sur la pédale de frein, le moteur se comporte comme une grosse pompe a vide et une forte dépression règne dans les pipes d'admission.
A l'aide d'une paire de clapets adéquatement disposés, il serait donc possible de pré-lancer les gyroscopes dès le démarrage du moteur au sol en alimentant les instruments avec la dépression des pipes d'admission, puis lorsque le pilote pousse la manette des gaz, la dépression du venturi supérieure à la pression d'admission prendrait automatiquement le relais.

Qu'en pensez-vous ?

Bons Vols,

Philippe Dejean