Aéromodélisme RC

Techniques et conception

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Sommaire général

Auteur : Philippe Kauffmann

Version initiale : 2007

Dernière révision : 1er janvier 2012

 

Photos : constructeur ou auteur, sauf mention contraire

 

Sommaire

 

Questions préliminaires

            Combien de temps pour apprendre ?

            Aéromodèle à ailes hautes ou basses ?

            Aéromodèle deux ou trois axes ?

            Motorisation thermique ou électrique ?

            Motoplaneur ou avion ?

            Train d’atterrissage tricycle ou classique ?

            Le terrain ?

            L’aide ?

Le matériel

            La radiocommande

                        Pupitre ou pouces dessus ?

                        Mode ?

                        Combien de voies ?

                        Programmable ou non ?

                        Accumulateurs ou piles ?

                        Récepteurs et servos ?

                        Perfectionnements ?

            Le simulateur

            L’aéromodèle

Quelques vérités fondamentales

            Les commandes répondent à l’envers

            Le modèle devient minuscule incroyablement vite

Le terrain est beaucoup trop petit, les arbres et la ligne moyenne tension, beaucoup trop proches

L’avion devient instable dès qu’on touche aux commandes

Le vent modifie de façon surprenante le comportement du modèle

Le modèle et l’hélice sont d’une fragilité invraisemblable

Fonctionnement et réglage du modèle

Les axes de contrôle, rôle, effet et interactions

Le centre de masse

La motorisation

Le neutre et les débattements

Références

 

 

Le meilleur conseil qu’on puisse donner à quelqu’un qui veut débuter en aéromodélisme est de le faire dans un club. Chaque club est capable de former un débutant et lui fournir les informations contenues dans ce chapitre, et ce en général gratuitement. Ce chapitre n’est donc destiné qu’à ceux qui sont amenés à débuter seuls, c'est-à-dire qui n’ont aucun club d'aéromodélisme situé à une distance raisonnable de chez eux. Pour savoir ou se trouvent les clubs, il suffit d’aller sur le site Internet de la FFAM [1] où l’on trouvera les coordonnées du club le plus proche sous la rubrique « Clubs & terrains ». La fédération d'aéromodélisme propose d'ailleurs aussi sur son site internet sous la rubrique « Formation » une panoplie d’outils (des guides de formation, des livrets élèves, des informations techniques très détaillées complémentaires de celles données ici).

 

 

Deux raisons principales justifient de débuter en club :

 

 

            Sachez aussi qu'il existe, en plus des clubs, des écoles de pilotage qui proposent des stages dans des sites en général très agréables. Ça paraît cher au départ, mais c’est en fait économique comparé au prix d’un aéromodèle perdu ou détruit ; de plus ce sont des vacances qu'on regrette rarement.

 

N. B. : dans ce chapitre on trouvera toutes les recommandations de base pour débuter correctement. On trouvera aussi quelques informations techniques qui recoupent les informations qu’on peut trouver sous forme beaucoup plus détaillée dans les autres chapitres de l’ouvrage. Par contre, le pilotage proprement dit n’est abordé qu’au chapitre suivant.

 

 

Questions préliminaires

 

Combien de temps pour apprendre ?

 

            C’est facile à savoir, puisqu’il suffit d’appliquer de façon rigoureuse la loi du grand mathématicien Allemand Hopfstader qui stipule :

 

« Il faut un temps double de celui estimé, même en tenant compte de la loi de Hopfstader ».

 

            Vous avez bien sûr compris qu’il suffit d’appliquer la loi de façon récursive sur votre estimation initiale, la valeur de votre estimation initiale n’ayant que peu d’importance.

 

            Plus sérieusement, à moins d'être un prodige, il faut compter plusieurs centaines de vols de typiquement 10 mn, c'est-à-dire environ une année si on fait 5 à 7 vols par séance et qu'on vole chaque week-end où le temps est acceptable (c'est à dire pas trop froid, venteux ou pluvieux). Mais ça peut aller beaucoup plus vite si on s’entraîne sur simulateur.

 

 

Aéromodèle à ailes hautes ou basses ?

 

            La question peut paraître étrange aux yeux d'un débutant, mais il faut savoir que la position des ailes a un effet important sur la stabilité du modèle, en l'occurrence sa tendance à s’incliner latéralement tout seul (axe de roulis). Pour un débutant, pas d’alternative, les ailes doivent être hautes car un avion à ailes médianes ou basses à tendance à s'incliner spontanément latéralement trop rapidement.

 

 

Aéromodèle deux ou trois axes ?

 

            Cette question est l’une des plus grandes questions philosophiques concernant l’aéromodélisme. Elle donne lieu constamment à des débats houleux.

 

            Ce qu’il faut savoir, c’est qu’un aéromodèle conçu pour le pilotage « deux axes » c'est-à-dire profondeur et direction se comporte quasiment comme un aéromodèle conçu pour le pilotage trois axes c'est-à-dire profondeur et ailerons ( l’axe de direction n’étant pas utilisé dans un premier temps) pour autant qu’un débutant est concerné.

            Lorsque votre pilotage aura évolué, et que vous ferez des virages coordonnés, c'est-à-dire qui utilisent simultanément  les gaz, la profondeur, la direction et les ailerons, il vous faudra alors impérativement un modèle « trois axes » et mettre le deux axes aux rebuts.

 

            Il est important de noter à ce propos qu’on ne peut pas transformer simplement un deux axes en trois axes et réciproquement, car les deux axes ont des ailes avec un dièdre fort (angle entre les deux ailes) qui permet d’obtenir le roulis induit faisant tourner (voir au chapitre « l’aérodynamique des aéromodèles »), alors que les trois axes ont au contraire un dièdre faible ou nul pour limiter cet effet considéré dans ce cas comme néfaste.

 

 

Motorisation thermique ou électrique ?

 

            Les moteurs thermiques appelés aussi moteurs à explosion sont un vibrant témoignage du passé. Ils font des tâches grasses et des cicatrices aux doigts ; de plus les riverains détestent en général leur bruit strident. Débuter est déjà suffisamment compliqué pour ne pas en rajouter avec une propulsion bruyante, récalcitrante et nauséabonde. Il faut donc impérativement choisir une propulsion électrique (sauf éventuellement en club) incomparablement plus fiable et plus simple à mettre en œuvre qu'un moteur à explosions. Pour en savoir plus, consultez le chapitre « La propulsion ».

 

 

Motoplaneur ou avion ?

 

            Cette question est une vraie question. Aux yeux de beaucoup la différence peut paraître subtile. Pourtant il y a des différences fondamentales :

 

 

Pour affiner la réflexion, on se reportera au chapitre  « Domaine de vol des aéromodèles ».

 

 

Train d’atterrissage tricycle ou classique ?

 

            Cette question, souvent posée, est d’importance secondaire. Il faut savoir toutefois que le train classique (deux roues plus une roulette de queue) est plus léger mais conduit régulièrement au « cheval de bois », ce qui oblige à avoir des hélices d’avance…

 

            Le décollage est plus simple avec un train tricycle (deux roues principales plus une roue directrice à l'avant), mais il est peu probable que vous ayez une piste permettant le décollage du sol en dehors d’un club.

 

            Si le modèle n'a pas de train d'atterrissage du tout, (cas très fréquent avec les motoplaneurs), il faut impérativement décoller par un lancer. Mais un modèle sans train est avantagé dans les herbes hautes et sols inégaux car l’absence de train évite les accrochages aux herbes et buttes de terre néfastes à la santé du modèle. L’espérance de vie d'un modèle sans train est donc supérieure à celle d'un modèle à train ; de plus, son poids est plus faible, ce qui limite encore le risque de casse.

 

 

Le terrain ?

 

            Disposer d’un terrain adéquat est une des multiples raisons pour voler en club. Sachez que tous les terrains en France ont un propriétaire, et qu’il faut leur autorisation pour utiliser ce terrain. Trouver un terrain hors club est donc le plus souvent une vraie gageure.

            Si vous n’avez pas l’habitude de « jauger » un terrain, sachez que vous le choisirez probablement beaucoup trop petit (pour le choix du terrain la loi de Hopfstader s’applique également). Les arbres qui le bordent attireront invariablement et irrésistiblement votre modèle qui y restera accroché. Prévoyez cordes, pierres (à utiliser avec circonspection) et autres accessoires dans le coffre de votre voiture.

 

 

L’aide ?

 

            L’aide éventuel n'est pas la que pour admirer vos progrès et aller chercher votre aéromodèle au loin ou dans un arbre. Il est aussi utile pour lancer le modèle, car vous ne pourrez que rarement décoller du sol hors club et lancer le modèle soi-même n'est pas très facile au début. L'aide sert également à donner du courage et remonter le moral après le crash ou la perte du modèle…

 

 

Le matériel

 

La radiocommande

 

            Avant toute chose, il faut une radiocommande (l’aéromodèle comme on le verra par la suite n’est pas absolument indispensable, du moins au début).

 

            Les modèles vendus avec radiocommande (à moins de changer la radio) sont à éviter car la radio est alors bien souvent de qualité médiocre et très limitée (difficilement adaptable sur un modèle ultérieur). Le mieux est d'acheter une radiocommande de grande marque, gage de fiabilité et de durabilité. Il ne faut pas lésiner sur la qualité de cet équipement, car de lui dépend la survie de votre modèle comme la facilité de pilotage. Les grandes marques sont : SPEKTRUM, JR/Graupner, FUTABA/Robbe, Hitec, Multiplex et Sanwa.

 

            Une fois que vous avez trouvé la marque la plus à votre goût (il n'y a pas de différence significative de qualité entre les grandes marques), plusieurs choix techniques personnels devront être faits :

 

 

Pupitre ou pouces dessus ?

 

            On trouve deux types de radios sur le marché :

 

 

            Une théorie dit que le second type est plus précis et donc meilleur, mais certains champions pilotent "pouces dessus" ! En fait, l’idéal est une radio "pouces dessus" posée sur un pupitre (pourquoi croyez vous que Christophe Paysant Le Roux (CPLR) soit si régulièrement champion du monde en F3A ?). On peut aussi utiliser une radio pupitre qu’on tient "pouces dessus", mais il ne faut pas alors s’étonner d’avoir un pilotage médiocre comme l’auteur de ces lignes.

 

N. B. : en raison du marché américain dominant on ne trouve en 2012 presque plus que des radios "pouces dessus" qu’on utilise bien souvent en France avec un pupitre comme le fait CPLR.

 

           

Mode ?

 

            Une radio pour « aéromodèle » a quatre commandes principales appelées voies. Les autres voies sont des voies auxiliaires, inutiles pour la majorité des modèles (utilisées principalement pour les volets d’atterrissage, les trains rentrants et les hélicptères).

 

Les quatre voies principales sont :

 

            Il y a évidemment plusieurs possibilités « raisonnables » qu’on appelle « modes » pour arranger ces quatre voies sur deux manches. Pour créer la confusion, et parce que les pilotes ne s’entendent jamais entre eux, quatre modes sont utilisés indifféremment (sans compter autant de sous-modes, car on peut choisir plein gaz en poussant comme sur les avions modernes, ou en tirant comme sur les avions français du temps de l’aéropostale).

 

            Choisissez le mode que vous préférez en fonction de vos convictions, mais sachez bien que si vous allez dans un club ou ailleurs pour qu’on règle votre modèle ou qu’on vous donne un "coup de pouce", il faudra que vous utilisiez le même mode que votre bon samaritain. Statistiquement, le mode le plus utilisé en France est le mode 1, à savoir gaz/ailerons à droite et profondeur/direction à gauche avec plein gaz poussé ; et c’est donc le mode à préférer si on ne connaît pas encore son bon samaritain et qu'on n'a pas d'a priori.

 

            Au niveau de l'émetteur, beaucoup peuvent fonctionner dans n'importe quel mode, mais certains n'acceptent qu'un nombre limité de modes. Il faut donc faire bien attention au moment de l'achat pour éviter une mauvaise surprise au moment du déballage (typiquement : gaz à gauche impossibles à mettre à droite ou l'inverse).

 

            Au niveau du récepteur, chacune des quatre voies principales porte un numéro de 1 à 4, mais la numérotation change d’une marque de radio à l’autre pour entretenir la confusion.

 

 

Combien de voies ?

 

            Comme on vient de le voir, en aéromodélisme il faut une radio à au moins quatre voies (deux manches avec deux voies par manche) pour les commandes principales.

 

            Avoir plus de quatre voies ne devient utile que lorsqu'on décide d'acquérir un modèle avec un train rentrant et/ou des volets d'atterrissage. Alors, une radio avec 6 ou 7 voies devient nécessaire. Une radio à au moins six voix est aussi indispensable si on compte piloter des hélicoptères.

 

 

Programmable ou non ?

 

            Il existe début 2012 des ensembles de radiocommande programmables complets (Graupner Mx12 E 6 voies) sans servo avec accumulateur d’émission, récepteur, chargeur, voies auxiliaires et télémétrie pour moins de 150 € (N. B. : on trouve même des ensembles chinois de marque Turnigy à partir de 40 €). Le choix d’une radio non programmable ne présente donc aujourd’hui plus aucun intérêt tellement les avantages de la programmation sont nombreux, avantages obtenus maintenant sans surcoût significatif. En effet, si certaines radios non programmables paraissent moins chères sur le catalogue, on s’aperçoit vite qu’elles sont plus chères dès qu’on ajoute le prix de l’accumulateur d’émission, du récepteur, du chargeur et des quelques accessoires indispensables.

 

 

Accumulateurs ou piles ?

 

            Certains émetteurs disposent d’origine d’accumulateurs, d'autres sont prévus pour des piles. Etant donné la durée de vie très faible des piles, il faut impérativement dans le second cas les remplacer par des accumulateurs de format identique.

 

            Dans la plupart des cas il faudra aussi acheter le chargeur et les cordons de charge adaptés (seuls quelques émetteurs sont vendus avec).

 

            Coté réception, on utilise typiquement dans le cas d’une propulsion électrique l’énergie fournie par le variateur du moteur s’il est du type BEC (Battery Eliminator Circuit). Dans le cas contraire, il faudra ajouter un accumulateur NiMh de réception composé typiquement de quatre éléments AAA ou AA selon la taille du modèle. On peut aussi utiliser le support de pile, souvent fourni, et le garnir d’éléments NiMh de taille AA, mais ce n’est pas une très bonne idée car depuis toujours tous les fabricants fournissent des supports de mauvaise qualité.

 

 

Récepteurs et servos ?

 

            Le récepteur est en général vendu avec l’émetteur. En tout état de cause, si on rachète un récepteur, il faut savoir qu’il n’y a en 2012 aucune compatibilité entre les diverses marques en 2,4 GHz, contrairement à ce qui existait du temps révolu du 41 MHz.

 

            Les servos doivent être adaptés au modèle (voir chaptire « Radiocommande »). Il est important de noter à ce propos que les servos bas de gamme (marqués souvent « pour débutant ») rendent la tâche d’apprentissage plus difficile car ils réagissent bien souvent trop lentement et sont peu précis.

 

            Il y a aussi le problème de compatibilité des prises. Toutes les marques utilisent des prises symétriques au pas de 2,54 mm. Par contre, FUTABA utilise un détrompage de sens par un ergot alors que les autres marques utilisent un détrompage par deux chanfreins (prises dites UNI).       En conséquence, il est nécessaire de couper l’ergot des servos FUTABA et parfois chanfreiner les prises si on veut les utiliser sur un récepteur d’une autre marque (sauf cas particulier). Par contre, les servos de marque autre que FUTABA s’adaptent partout, mais en perdant bien souvent le détrompage.

 

 

Perfectionnements ?

 

            De l’émetteur programmable en promotion à 150 € jusqu’à celui à 2000 €, il y a la même différence qu’entre une Dacia et une Porsche. Ça ne changera pas votre place dans le bouchon, ni vos qualités de pilote ; mais il y a bien sûr des perfectionnements d’importance secondaire sur l’une qu’on ne retrouve pas sur l’autre.

 

 

Le simulateur

 

            La loi de Hopfstader étant parfaitement connue dans le milieu modéliste, tous ceux qui sont arrivés au bout de l’apprentissage ont du trouver un moyen pour la contourner. L’utilisation d’un simulateur est le moyen idéal au début du 21ème siècle pour se libérer de la malédiction.

 

Question : en supposant qu’il faut compter environ 50 h de pilotage pour maîtriser correctement un aéromodèle, combien de temps faut il sur :

 

 

Réponse : moins de deux mois sur simulateur à raison d’une heure par jour. Peut être plusieurs années sur modèle réel car vous ne pouvez pas voler quand votre modèle est en miettes, quand un des multiples accumulateurs est à plat, quand le tube de colle est vide, quand la poste ne livre pas la pièce manquante, quand il pleut, neige ou vente et quand votre femme est devant la porte avec un rouleau à pâtisserie.

 

            Le plus économique est d’utiliser le simulateur gratuit FMS [2],  mais EASYFLY [3] à moins de 100 € convient aussi parfaitement. Si vous avez les moyens, vous avez le choix entre de nombreux autres simulateurs plus performants, mais rappelez vous que comme pour la Porsche et le violon, c’est l’utilisateur qui fait la différence, pas le matériel !

 

N. B. : pour pouvoir utiliser sa radiocommande avec un simulateur, il faut un modèle pour lequel le simulateur propose un adaptateur à la prise d’écolage. Ce critère limite le choix de la radio aux grandes marques, à moins d’être bricoleur.

 

 

L’aéromodèle

 

            Si vous avez achevé vos gammes sur simulateur vous avez gagné le droit de choisir votre aéromodèle et de le casser le faire voler. Mais il faut impérativement choisir un modèle pour débutant, car la jolie maquette qui vous plait tant est certainement beaucoup trop difficile à contrôler.

 

Les modèles adaptés aux débutants sont décrits au chapitre « Les divers types d’aéromodèles ». En résumé il faut retenir deux choses :

·         les anciens modèles dits pour débutant à moteur à explosion sont totalement dépassés et à éviter hors d’un club,

·         plus le modèle choisi est lourd, plus il est facile à piloter et plus il est cher ; les plus pauvres se contenteront donc d’un modèle de 500 g, tandis que les nantis pourront choisir un modèle de 2 kg ; sachant que le choix le plus courant concerne un modèle d’environ 1 kg, bon compromis entre taille et coût.

 

 

Quelques vérités fondamentales

 

            Quand on est débutant, il faut, avant de décoller, s’imprégner de quelques vérités fondamentales si on ne veut pas avoir à les découvrir à ses dépends au plus mauvais moment.

 

 

Les commandes répondent à l’envers

 

            Ca, c’est le syndrome du débutant ! Quand on est derrière le modèle, tout va bien. Quand il revient, les commandes paraissent inversées et on n’y comprend plus rien. C’est une chose dont on ne se rend plus compte lorsqu’on est habitué. L’entraînement sur simulateur doit impérativement en premier lieu vous permettre de commander dans le bon sens de façon automatique, que le modèle s’éloigne ou se rapproche. Se tromper s’appelle « une inversion ». Vous ne devez plus faire d’inversion quand vous passez du simulateur au modèle réel, commander dans le bon sens doit être devenu totalement réflexe.

 

 

Le modèle devient minuscule incroyablement vite

 

            Il suffit de quelques secondes pour qu’un modèle se soit éloigné au point qu’on a du mal à estimer précisément son orientation et donc le contrôler. En fait, la vue doit être entraînée sur simulateur autant que les doigts. Un débutant a du mal à bien estimer l’attitude de son modèle lorsqu’il est loin.

 

            Au simulateur il est bon de s’entraîner à la limite de vision du modèle pour habituer l’oeil, ce sera utile avec le vrai modèle ! Aussi, il est utile de s’entraîner à enchaîner les virages sans traîner, afin de devenir capable d’empêcher le modèle de s’éloigner significativement en vol réel.

 

            Au simulateur on s’entraînera aussi à voler avec du vent et des turbulences pour corser le jeu, car avec le modèle réel on ne pourra pas éviter le vent.

 

 

Le terrain est beaucoup trop petit, les arbres et la ligne moyenne tension, beaucoup trop proches

 

            Un aéromodèle évolue typiquement à environ 60 km/h (voir chapitre « Domaine de vol des aéromodèles»). Il lui faut donc un espace considérable. Comme les débutants sous-évaluent en général grossièrement l’espace nécessaire, le modèle finit donc souvent dans un arbre, une ligne à moyenne tension, et en tout cas hors du terrain.

 

 

L’avion devient instable dès qu’on touche aux commandes

 

            Un débutant à tendance à toucher continuellement aux manches pour essayer de rattraper la perpétuelle mauvaise attitude du modèle. En minimisant la fréquence des corrections, on s’aperçoit que le modèle vole nettement mieux car il est en fait conçu de telle sorte qu’il vole naturellement droit si on ne touche à rien (du moins sur simulateur, car dans la réalité il faut d’abord avoir réglé correctement les neutres des commandes).

 

 

Le vent modifie de façon surprenante le comportement du modèle

 

            Sur simulateur on règle assez couramment le vent sur zéro. Dans la réalité, il est beaucoup plus difficile d’arrêter le vent, toujours trop fort quand on débute. Il faut donc impérativement en tenir compte et anticiper ses effets néfastes :

 

 

 

Le modèle et l’hélice sont d’une fragilité invraisemblable

 

            Les hélices tournent très vite, et tout contact avec le sol ou un autre obstacle tant qu’elles tournent leur est en général fatal (seuls les doigts et de façon générale la chair humaine sont plus fragiles que les hélices…). Un modèle vole aussi relativement vite et n’est fait que pour des atterrissages en douceur. Il ne faut pas trop croire les fabricants qui vantent la robustesse de leur modèle ; il vaut mieux s’entraîner intensément sur simulateur et épargner les atterrissages durs à ses modèles… à moins d’aimer utiliser la colle.

 

 

Fonctionnement et réglage du modèle

 

Les axes de contrôle, rôle, effet et interactions

 

On distingue quatre axes principaux de contrôle définis ci-après :

 

 

 

Le centre de masse

 

            Le bon positionnement du centre de masse est quelque chose de tout à fait essentiel pour que le modèle se comporte correctement (voir chapitre « Aérodynamique des aéromodèles »). Un centre de masse mal placé coûtera la vie à votre modèle comme il a coûté la vie à de nombreux pilotes au début de l’aviation. Choisissez la position médiane indiquée sur la documentation de votre modèle et surtout ne négligez en aucun cas ce paramètre.

 

 

La motorisation

 

            Le moteur doit être suffisant sans être trop puissant, choisissez celui recommandé ou un brushless pesant 10 % de la masse de l’aéromodèle en état de vol. Pour en savoir plus sur les critères de choix il faut se référer au chapitre « La propulsion ». Le choix de l’hélice est plus important que le choix du moteur (cf. chapitre « La propulsion »), elle doit être parfaitement adaptée car elle définit la vitesse du modèle en fonction du régime moteur. A titre de comparaison, essayez de démarrer en troisième ou de rouler en seconde sur route avec votre voiture.

 

 

Les neutres et débattements

 

            Les débattements doivent être réglés comme indiqué sur la documentation, sinon le modèle risque de réagir trop vivement ou mollement.

           

            Le réglage des neutres est une chose essentielle car ils sont toujours mal positionnés sur un modèle réel avant réglage. Si sur simulateur les trims peuvent être oubliés et laissés au centre, c’est désespéré sur un vrai modèle. Or, un modèle est très difficile à contrôler si les neutres sont déréglés. Essayez sur votre simulateur !

 

            La première chose à faire lors du premier vol est de régler les trims. Si on le peut, le mieux est de confier la tâche à un modéliste expérimenté. Si personne ne peux vous aider, entraînez vous au simulateur. Ce n’est pas si facile de trouver et régler les trims sans quitter le modèle des yeux et sans perdre le contrôle !

 

 

Références

 

1.      Fédération Française d’Aéromodélisme : FFAM

2.      Simulateur de vol gratuit FMS

3.      Simulateur de vol EASYFLY