Aéromodélisme RC
Techniques et conception
Table des matières
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Partie 1 : le
contexte de l’aéromodélisme Objectifs et construction de l’ouvrage Vocabulaire modéliste La cellule La propulsion La radiocommande Les logiciels de détermination des modèles Histoire le l’aéromodélisme RC Origines de l’aéromodélisme RC Les périodes clefs La préhistoire et ses acquis Première période de l’aéromodélisme RC Seconde période de l’aéromodélisme RC Le futur Les divers types d’aéromodèles Choisir son type d’aéromodèle Classification règlementaire Indoor Parkfliers Modèles de début Modèles d’entrainement Avions d’acrobatie Maquettes Multi moteurs Hydravions Multiplans Racers et avions rapides Grands modèles Avions à réaction Planeurs et variantes Lancer main Vol thermique Vol de pente Vol dynamique Moto-planeurs Hot liners Ailes volantes et de combat Modèles hors normes Modèles anciens Très faible charge alaire Empennage canard Pou du ciel Avions à décollage vertical Hélicoptères L'atmosphère terrestre : nature, pression et température L'humidité dans l'atmosphère Conséquences des lois sur
l’humidité dans l’aviation générale Conséquences des lois sur
l’humidité en modélisme Un peu de météorologie Les courants verticaux Comment trouver les ascendances Le vent Le vent moteur d’ascendances Partie 2 : l’aéromodèle dans son élément Le domaine de vol des aéromodèles Introduction Définition des vitesses Les maquettes et leur vitesse apparente L’aéromodèle dans son élément Les montées et descentes La vitesse en fonction de l’altitude Histoire des progrès de l’aérodynamique Notions de base Trainée et portance Effet d’échelle Idées fausses Les traînées Notion de traînée et classement Traînée de forme Trainée induite Trainée de friction : couche
limite Trainée d’onde Caractéristique des profils d’aile Concepts Les profils les plus courants Choix d’un profil Souffleries numériques Aérodynamique des
faibles vitesses Aérodynamique des
hautes vitesses Les ailes Différence entre profil et aile Pente de portance Tourbillon marginal Répartition de la portance Surfaces de contrôle Surfaces secondaires Détermination des ailes Le fuselage Fonctions Traînée Moment d’inertie Détermination d’un fuselage La contrôlabilité et la stabilité Principe de contrôlabilité et stabilité Contrôle en roulis Contrôle en lacet et
tangage : l’empennage Empennage en croix Empennage en T Empennage en V Empennage canard Dimensionnement d’un
empennage La stabilité d’un
modèle Notions de base sur la stabilité Vibrations à haute fréquence
(flutter) Oscillations et amortissement La stabilité en lacet La stabilité en roulis La stabilité en tangage Equilibre statique Etude simplifiée de la
stabilité dynamique Réglage de la
stabilité selon le type d’empennage Les interactions entre les axes Les modèles à
empennage canard Contrôle Equilibre et stabilité
dynamique Les divers types d’ailes volantes Utilisation d’un profil autostable Utilisation d’ailes en flèche vrillées Les biplans et multi-plans Les biplans classiques Observation Analyse Optimisation Deux plans en tandem Observation Analyse Optimisation Plus de deux plans Les configurations inhabituelles Premier « Avion » Stabilisateur devant et derrière Le cas de l’hélicoptère Principe de base de l’hélicoptère Les deux formules principales Solution avec rotor anti-couple Formule birotor Le pilotage Les quatre axes de commande Le problème de la stabilité
Stabilité en montée et descente Stabilité en lacet Stabilité en roulis et tangage Les réglages Calage des pales Réglage du gyroscope Choix des débattements Réglage de la stabilité en roulis et tangage Partie 3 : la
propulsion de l’aéromodèle Le besoin de
traction Courbe de traction
caractéristique, effet du pas Choix du régime de
rotation Choix du diamètre
et du nombre de pales Choix du pas Estimation du
rendement Propulsion par moteur à
explosion La propulsion par
moteur à explosion Principe de
fonctionnement et comportement général Les cycles moteur Cycle quatre temps Cycle deux temps Les éléments du
moteur à explosion La culasse L’ensemble cylindre/piston La bielle Le vilebrequin Le carter Caractéristiques
de couple et de puissance Types d’allumage
et bougies Concepts et options Les bougies Dispositifs de préchauffage et annexes Les carburants Moteurs à bougies à incandescence Moteurs à bougies à étincelles Moteurs à autoallumage La carburation et
les réglages L’échappement Démarrage et
sécurité Rodage Le démontage et
l’entretien Choix du moteur Les moteurs de
collection et hors norme Adaptation à
l’hélice et au modèle Moteur 2T Moteur 4T Bilan de masse Conclusion Propulsion par moteur à
turbine La propulsion à
turbine Principe de
fonctionnement et comportement d’une turbine à gaz Architecture du
système Matériel
disponible Adaptation au
modèle et précautions Architecture d’un
système de propulsion électrique Fondement physique Structure et
fonctionnement du moteur électrique idéal Les imperfections
du moteur électrique réel Les divers types de
moteur électriques Moteurs sans balai à rotor interne Moteurs sans balai à rotor en
cloche Les moteurs sans noyau tournant Les variateurs et
contrôleurs Variateurs pour moteurs à balais Contrôleurs pour moteurs sans
balai (brushless) Le circuit BEC Caractérisation du
système de propulsion électrique Adaptation à
l’hélice Bilan de masse Les aéromodèles multi-moteurs Les accumulateurs et leurs accessoires Caractéristiques
générales des accumulateurs Caractéristiques électriques générales La résistance interne Charge et décharge Stockage et entretien Sécurité Dimensionner un
accumulateur Les accumulateurs
au plomb Caractéristiques principales Charge et décharge Stockage et entretien Précautions Les accumulateurs
Cadmium/Nickel Caractéristiques principales Charge et décharge Stockage et entretien Précautions Les accumulateurs
Nickel/Métal hydride Caractéristiques principales Charge et décharge Stockage et entretien Précautions Un élément de plus pour la route Accumulateurs
Lithium Ion et variantes Caractéristiques principales Charge et décharge Stockage et entretien Précautions Spécificités des LiIo Spécificités des LiPo Spécificités des LiFe Point important
sur les accumulateurs Les chargeurs Les fonctions des chargeurs Les divers types de chargeurs Les accessoires Partie 4 : le
contrôle à distance de l’aéromodèle La chaîne de radiocommande Le manche et ses potentiomètres Le servomoteur et son
potentiomètre Le signal de
commande du manche au palonnier Modulation d’impulsions basse fréquence Modulation haute fréquence Démodulation Emetteurs informatisés L’émetteur Le pupitre de contrôle Organisation des voies Codage de la position des manches La programmation Les récepteurs Démodulation Décodage Association à l’émetteur La connectique Architecture d’un récepteur L’alimentation de la radiocommande Émetteur Récepteur Règlementation, bandes de fréquence Fiabilité et entretien Responsabilité, sécurité des personnes Aspect commercial de la radiocommande Les divers types
de radiocommandes commerciales La guerre
commerciale en cours en 2012 Etagement de la
gamme proposée Les bandes de
fréquence Les constructeurs JR PROPO Graupner SPEKTRUM FUTABA et Robbe SANWA (Airtronics aux USA) Multiplex HITEC WFLY
et Jamara ACT TURNIGY CORONA et ASSAN JETI Les constituants d’un servomoteur Le palonnier Les paliers Le potentiomètre Le moteur Le réducteur L’électronique de commande Le boîtier Caractéristiques techniques et choix Le couple et choix de la taille Vitesse Précision Caractéristiques électriques Forme et montage Résistance aux chocs et déformation Les servos particuliers et spéciaux Base de donnée de choix Le contrôleur du moteur de propulsion Les accessoires de la radiocommande L’alimentation de la radiocommande Émetteur Récepteur Amplificateur de signal de servo Principe du système Schéma électronique de l'amplificateur Liste
des composants Variantes
du montage Montage pratique Approvisionnement des composants Limites et risques du dispositif Gyroscopes et autres systèmes inertiels La télémétrie et les systèmes de télémesure autonomes Fondements techniques de la radiocommande La modulation BF La modulation PPM Le système PCM Principe général Approximation du format SPCM JR Approximation du format PCM-1024 FUTABA Décodage et conséquences Les codages numériques modernes La modulation HF L’accès multiple au médium radio Le saut de fréquence FHSS L’étalement direct DSSS Schéma fonctionnel du système L’émetteur Les perturbations Le récepteur Observation des données Observation du code d’étalement Observation des perturbations Observation du signal reçu Observation du signal décodé Comparaison des types de modulation Partage du médium Temps de transmission Délai de suivi et
global La propagation radio Les grandeurs et
leurs unités La réception L’émission L’atténuation due à la distance La portée réelle résultante Particularités de
la transmission en bande ISM à 2,4 GHz Les perturbations Perturbations HF Sensibilité et bruits de réception La sélectrivité Les émetteurs voisins Intermodulation et transmodulation Perturbations BF Perturbations par l’accumulateur Perturbations par les câbles de servo CEM (Compatibilité ElectroMagnétique) Le champ
magnétique Le champ
électrique Note historique Limitation du
rayonnement Limitation de la susceptibilité au
rayonnement électromagnétique L’adaptation des antennes Puissance d’émission Puissance rayonnée par une antenne Le signal reçu Cas du 2,4 GHz Les risques des micro-ondes Micro-ondes et résonance moléculaire L’effet des rayonnements électromagnétiques La controverse scientifique Conduite à tenir |
Partie 5 : les outils
logiciels d’analyse et de conception La soufflerie numérique JavaFoil Présentation Installation du
logiciel Notion de script et d’applet Utilisation de l’applet de JavaFoil Installation de l’interpréteur Java
de SUN Installation de JavaFoil Concept général et
configuration (carte Options) Concept de base : les onglets Configuration La carte
« Géométrie » La carte
« Modifications » La carte
« Design » La carte
« Vitesses » La carte « Ecoulement » La carte
« Couche limite » La carte
« Polaire » La carte
« Avion » Conclusion Détermination des ailes avec Nurflügel Présentation
de Nurflügel Téléchargement
et installation du logiciel Principe
de fonctionnement et limitations du logiciel Le menu déroulant Limitations Onglet
introduction des valeurs Le tableau de valeurs Boutons radio de sélection Onglet
caractéristiques aérodynamiques Dessin des ailes Valeurs numériques Courbes caractéristiques Onglet profils (Tragflächenprofile) Choix d’un profil Exploitation des résultats Centrage d’un modèle Ailes volantes Empennage arrière Empennage canard Détermination d’un aéromodèle à
empennage Profil Effilement Flèche Vrillage Détermination d’une aile volante de type
Fauvel Profil Effilement et flèche Détermination d’une aile volante de
type Horten Profil Effilement, flèche et vrillage Etude des
hélices avec JavaProp Présentation Installation du
logiciel Notion de script et d’applet Utilisation de l’applet de JavaProp Installation de l’interpréteur
Java de SUN Installation de JavaProp Concept général et
configuration Concept de base : les cartes La carte « Options » Concevoir une
hélice avec Javaprop La carte « Profils » La carte « Conception » La carte « Géométrie » La carte « Analyse
multiple » La carte « Analyse » La carte « Ecoulement » Trouver les
caractéristiques d’une hélice avec Javaprop Aérocalc, le logiciel de calcul des aéromodèles Objectif et fonctionnalités d’AéroCalc Prise en main d’AéroCalc Calcul d’un avion avec AéroCalc Les outils de création d’AéroCalc Installation des outils Tcl/Tk Visual Tcl Free Wrap Codage en Tcl/Tk sous Visual-Tcl Micro galop d’essai Galop d’essai de Visual-Tcl Petite application élémentaire Aérocalc Le cadre visuel L’aide en ligne Chargement et sauvegarde des modèles Chargement et sauvegarde de la configuration Le panneau géométrie Le panneau aérodynamique Le panneau construction Les masses et inerties Le panneau propulsion Le panneau performances PredimRC pour les motoplaneurs Objectif et fonctionnalités de PredimRC Donner la géométrie Observer l’aspect visuel Caractéristiques aérodynamiques Choisir un moteur électrique de propulsion Partie 6 : Conception
et réalisation de l’aéromodèle Les efforts et contraintes mécaniques Efforts principaux dans un avion grandeur Efforts principaux dans un aéromodèle Résistance et déformation des matériaux aux efforts Les caractéristiques générales des matériaux La traction, la compression, le flambage et
le déversement La flexion Ailes Clef d’aile Mesure de la
contrainte maximale acceptable par un matériau La torsion et l’aéroélasticité La concentration de contrainte Caractéristiques mécaniques des principaux matériaux de construction Matériaux classiques Autres matériaux L’ABS Le carton Les matériaux expansés Les matériaux extrudés Avantage des matériaux à faible densité L’atelier de l’aéromodéliste RC Organisation Les matériaux Bois, métal, matière plastique Divers L’assemblage Colles pour matériaux expansés Colle cyanoacrylate Colle contact Colles multi matériaux Colle cyanoacrylate Colle époxyde Colle néoprène Colle fusible Colles pour du bois Colle cellulosique Colle vinylique (colle blanche) Colle polyuréthane Colles pour plastique Colle souple Rubans adhésifs La soudure Outils de mesure Balances Mesure de longueur Autres outils de mesure Outils de conception Outils de dessin manuel Outils informatiques Outillage manuel Pinces Marteau, enclume et étau Tournevis Clefs Papier abrasif, rabots, limes, scies, ciseaux et cutters Petit outillage divers Outillage électrique Perceuse Scie, ponceuse, défonceuse, toupie, tour, fraiseuse Outillage spécialisé Outillage automatisé L’atelier de terrain Caisse de terrain Valise Sac à dos Les techniques de construction Les diverses techniques de construction et leur domaine Construction en structure Ailes en expansé coffré Aéromodèles en matériaux expansés en feuille Fuselages et autres pièces en matériaux composites Structure d’un matériau composite Mise en œuvre du matériau composite Réalisation d’un moule Réalisation d’un fuselage Verrières moulées Réalisation des plans Concepts de base Méthodes de dessin L’assemblage Le collage Techniques de collage Préparation des pièces Surface de collage et positionnement des pièces à coller Maintien durant le collage Résistance au vieillissement, chaleur, humidité Aspect Décoller Le clouage Le vissage Caractéristiques de la boulonnerie Lutte contre le desserrage Installation de la propulsion Installation d’un moteur à explosion Installation du réservoir Installation d’un moteur électrique et son contrôleur Installation de l’accumulateur de propulsion Montage de moteur souple pour indoor Principe du support Caractéristiques mécaniques Construction en quelques photos Installation de la radiocommande Positionnement des éléments La tringlerie Amplificateur de signal pour servomoteur Principe du système Schéma électronique de l’amplificateur Montage pratique Limites et risques du dispositif Le câblage électrique Fonctions et caractéristiques d’un câble électrique Choisir un câble Les connecteurs Sertissage des connecteurs Soudure électrique Les diverses techniques de soudage Réussir une soudure Réalisation pratique Astuces Le train d’atterrissage Finition du modèle Recouvrement par film Peinture Touche finale Prédétermination des caractéristiques du modèle Choix
des caractéristiques principales Choix
de la propulsion Type de motorisation Hélice Choix
de la radiocommande Choix
de la technique de construction Les
techniques de construction Contraintes principales sur les avions grandeur Contraintes sur les modèles réduits Principes fondamentaux des diverses techniques de construction La construction en structure et treillis La construction avec revêtement travaillant Répartition
des masses Répartition des masses dans un
aéromodèle Répartition des masses et masse d’une cellule Le
positionnement des éléments Etude
du comportement en vol La mise au point et le réglage des aéromodèles Positionnement
du centre de masse selon l'axe de tangage Calcul du foyer aérodynamique et
de la corde moyenne Point neutre d’un aéromodèle Choix de la marge de stabilité Positionnement des éléments de
l’aéromodèle Mesure de la position du centre de
masse Positionnement
vertical du centre de masse Équilibrage
en roulis Choix
du V longitudinal Neutre
et débattements Neutre des ailerons Neutre de profondeur Neutre de direction Débattements Exponentiel
et "dual rate" Motorisation Motorisation électrique Moteurs à explosion Dimensionnement de l'hélice et
autonomie Le calage du ou des moteurs Principe général de fonctionnement Les principaux types Structure Le système de contrôle Contrôle du rotor principal Contrôle de l’axe de lacet Montage Réglage Partie 7 :
L’exploitation de l’aéromodèle Radiocommande et accessoires Equipement pour les moteurs à explosion Equipement pour les moteurs électriques de propulsion Outillage pour les petites réparations Entretien et réparation du matériel Entretien de la radiocommande Entretien des accumulateurs Conservation des moteurs à explosion Visite périodique Stockage hivernal Règles et principes généraux de réparation Les moteurs après un crash La radiocommande Réparation d’une cellule En matériau expansé En matériau composite En structure 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 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 Débuter seul Règles de base pour le débutant Pilotage et exercices de bas pour le débutant Décollage Montée Virage Vol en palier Les hippodromes Descente Atterrissage Perfectionnement au pilotage Le rattrapage du modèle Modèle qui pique Modèle en palier Le virage engagé Le virage coordonné Le huit paresseux La boucle Le tonneau La voltige de base Les règles de la voltige Les figures de base à apprendre Renversement Humpty bump Chapeau haut de forme Immelman Décrochage Vrille Vol dos Vol tranche Tonneau déclenché Torque-roll Pilotage des planeurs Vol de pente Décollage Vol le long de la pente Atterrissage Vol thermique Mise en altitude Enroulement des ascendances Transition Lancer main Vol à voile dynamique Pilotage des hélicoptères Le stationnaire Translation à petite vitesse Translation La compétition Règles générales L’acrobatie Les racers Les planeurs Les motoplaneurs Les hélicoptères Les maquettes |