Aéromodélisme
RC
Techniques et
conception
Les divers types d’aéromodèles
Lien
vers « Sauver
un animal »
Auteur : Philippe Kauffmann
Version initiale : avril 2009
Dernière révision : mai 2009
Photos : constructeur ou auteur sauf mention contraire
N. B. : double-cliquer sur les images permet souvent d’obtenir une version agrandie.
Sommaire
Lancer main
Vol thermique
Vol de pente
Vol dynamique
Moto-planeurs
Hot liners
Modèles anciens
Très faible charge alaire
Empennage canard
Pou du ciel
Avions à décollage vertical
Il y a des différences considérables
entre les aéromodèles, en termes de taille, aspect, coût, façon de voler et
lieu possible d’utilisation. Un modéliste dans le milieu depuis plusieurs
années connait en général les principales classes ; rarement le débutant
qui risque alors de faire des choix inadaptés à ses possibilités. A l’attention
principalement des débutants donc, chaque classe va être brièvement décrite
dans ce chapitre, ce qui aidera le moment venu à faire son choix en
connaissance de cause.
Il y a plusieurs façons de classer
les aéromodèles. Le législateur les classe en deux catégories seulement :
Catégorie A : modèles de moins de 25 kg et dont la
propulsion respecte les restrictions suivantes : moins de 160 cm3 pour un moteur
à explosion, moins de 15 kW pour un moteur électrique ou turbopropulseur, moins
de 30 daN de poussée pour un turboréacteur. Ces modèles sont uniquement soumis
aux règles classiques des aéromodèles, c'est-à-dire vol en vue directe du
modèle avec l’autorisation du propriétaire du terrain utilisé et respect d’une
hauteur de vol de moins de 500 pieds (150 m) au-dessus du sol. Le respect de
ces règles ne libère pas le modéliste de sa responsabilité civile et financière
face aux dégâts et blessures qu’il pourrait occasionner ; une assurance
(contenue dans la licence FFAM) est donc fortement recommandée.
Catégorie B : modèles qui ne sont pas de catégorie A. Il
s’agit pratiquement des très gros modèles. Ils doivent disposer d’une
autorisation de vol obtenue à la suite du dépôt d’un dossier prouvant que le
modèle est sûr est dispose des systèmes de sécurité adéquats. Les modèles de
cette catégorie sont clairement réservés à une toute petite élite.
La FAI (Fédération Internationale d’Aéromodélisme) [1], elle, distingue un nombre beaucoup plus
vaste de catégories pour la compétition internationale, toutes incluses dans la
catégorie A. Ce sont les suivantes en ce qui concerne l’aéromodélisme RC :
·
voltige
radiocommandée en extérieur (F3A), grands modèles (F3M) et en intérieur (F3P),
·
maquette
(F4C, F4G et F4H),
·
racers
(pylon racing en anglais), F3D pour les moteurs thermiques et F5D pour les
moteurs électriques,
·
motoplaneurs
F5B,
·
planeurs
en vol thermique (F3B, F3J, F3H et F3Q),
·
planeurs
lancé main (F3K),
·
planeurs
de pente (F3F),
·
hélicoptère
(F3C, F3N).
Le modélisme loisir
reprend de façon assez libre ces distinctions et en ajoute quelques autres.
C’est cette dernière classification que nous allons utiliser.
Indoor
Le dernier type d’aéronef apparu,
grâce à l’allègement des radiocommandes à l’émergence de la motorisation
électrique, est le modèle « indoor ». Les indoor volent dans des
gymnases et salles polyvalentes et sont donc forcément à propulsion électrique.
Les modèles pèsent typiquement 200 g et ont une envergure de l’ordre de 90 cm.
Il a des modèles pour débutants, mais la majorité sont prévus pour la voltige.
Certains modélistes fanatiques de la légèreté utilisent des modèles dont le
poids descend en dessous de 20 g avec des éléments de motorisation et de radio
contrôle du commerce et dont la vitesse de vol est celle de la marche rapide
(photo 1).
L’indoor a renouvelé le modélisme en
permettant le vol en hiver à l’abri des intempéries. Mais il ne faut pas s’y
tromper, c’est une discipline exigeante car il faut piloter avec beaucoup de
précision pour éviter les murs et plafonds toujours trop prêts ! On peut
débuter le modélisme avec l’indoor, mais c’est un choix exigeant.
Photo 1 : RTF VAPOR de PAKZONE (masse 15 g)
Les types modèles
Le modèle type est un avion
d’acrobatie en polystyrène extrudé pesant entre 150 g et 300 g, propulsé par un
moteur électrique brushless (photo 2). Toutefois, comme la seule chose qui
définit un modèle indoor est sa capacité à voler dans un espace restreint, on
trouve aussi des modèles en tiges de carbone ou de balsa recouvert de film
ménager de dimensions très variables, de véritables maquettes en balsa
entoilées au papier japon ainsi que des modèles en polystyrène expansé pour
débutants. Plus récemment sont apparus les modèles en EPP (photo 3) plus
souples et résistants que leurs équivalents en polystyrène extrudé. Certaines
« excentricités » sous forme d’ailes delta et autres formes
originales parcourent régulièrement nos gymnases.
Photo 2 : Schock Flyer, constructeur IKARUS Photo 3 : Progress (EPP), magazine
FLY International
Technique de pilotage
La vitesse doit toujours être
limitée au maximum en indoor sous peine de percuter les murs, ce qui oblige à
contrôler les gaz de façon précise, rapide, et ce continuellement. De plus, la
direction doit aussi être contrôlée très précisément et les virages sont autant
réalisés à la direction qu’aux ailerons. Le pilotage indoor est donc un
pilotage « quatre axes » alors qu’en extérieur on peut se contenter
de contrôler en continu la profondeur et les ailerons et ne pratiquer donc
qu’un pilotage « deux axes » beaucoup plus accessible au débutant.
Les « park flyers » sont
les précurseurs des modèles indoor. Comme le nom le suggère, ils sont capables
de voler dans des espaces extérieurs restreints. Cette catégorie, la plus
récente avec les indoor se rapproche beaucoup de ces derniers. Comme en indoor
on en rencontre une grande variété, du deux axes de début au modèle de voltige
3D. Les points communs entre les park flyers sont :
·
propulsion
électrique pour ne pas gêner le voisinage immédiat par le bruit,
·
faible
charge alaire pour permettre un vol lent dans un espace restreint,
·
masse de
l’ordre de 600 g le plus souvent.
Avec les modèles indoor, les park
flyers ont renouvelé le modélisme en permettant le vol près ou dans les villes
sans générer de nuisance excessive. Les park flyers sont un bon choix pour
débuter, car le coût limité lié au faible poids et la facilité de mise en œuvre
sont très attractifs pour le débutant. Le principal inconvénient de ces
modèles, lié au faible poids, est qu’ils ne peuvent voler que par très petit
temps, car le moindre vent les chahute.
Les types modèles
Les modèles en structure de balsa
recouverts de film translucide thermo rétractable sont de plus en plus
délaissés en faveur des modèles en matériau expansé moulé (polystyrène ou
polypropylène).
Technique de pilotage
La technique de pilotage qui dépend
évidemment du type de modèle reste beaucoup plus classique que celle des
modèles indoor. La seule spécificité est la légèreté et donc la faible inertie
des modèles qui requièrent de meilleurs reflexes qu’avec des modèles plus
gros ; ce qui n’empêche pas que certains modèles sont parfaitement adaptés
aux débutants. Ils sont pour la même raison fortement chahutés dès que le vent
se lève un tant soit peu.
Selon les clubs, les modélistes « expérimentés » et les magasins de vente la définition du modèle de début change considérablement. La définition ancienne, mais encore très vivace par endroits d’un modèle de début est un avion à ailes hautes avec ou sans ailerons d’environ 2 kg propulsé par un moteur à explosion 2 temps d’environ 6,5 cm3. Depuis l’avènement de la propulsion électrique c’est à mon sens une très mauvaise idée de débuter avec ce mode de propulsion exigeant dont la mise en œuvre présente de nombreuses difficultés, inconvénients et risques. Un modèle de début doit aujourd’hui indiscutablement être un modèle à propulsion électrique simple à mettre en œuvre et à piloter.
Selon vos moyens financiers, la place dans votre logement, la nature du terrain que vous avez identifié et les exigences de votre épouse, on peut classer les aéromodèles de début à propulsion électrique en trois classes :
- Classe 500 g : park flyers peu exigeants en terme d’encombrement et d’espace de vol, mais confinés aux journées très peu ventées et obligatoirement lancés à la main.
- Classe 1 kg : modèles intermédiaires, ils ont plus d’inertie (et sont donc plus faciles à maîtriser), supportent mieux les turbulences et peuvent éventuellement décoller du sol.
- Classe 2 kg : catégorie privilégiée dans les clubs. Peuvent facilement décoller d’une piste en herbe bien tondue et supportent assez bien le vent, mais commencent à coûter relativement cher (la batterie LiPo comme le moteur brushless deviennent gros), et il leur faut un grand terrain.
Il faut aussi opter pour un type de construction :
- ARF
(Almost Ready to Fly) en structure balsa et recouvrement en film
thermorétractable : jolis, légers donc à vol lent, réparables
assez facilement et proprement en cas de crash.
- ARF (Almost Ready to Fly) en matériau expansé : temps de montage réduit, meilleure résistance aux chocs (le terme commercial « presque indestructible » signifie en langage courant « peut supporter des chocs légers sans dommage grave »), mais s’alourdissent au fur et à mesure qu’on les répare à la colle époxy, ce qui les fait voler plus vite et oblige à améliorer les réflexes au fur et à mesure des crashs.
- Les RTF (Ready To Fly) c'est-à-dire vraiment prêts à voler. On peut les classer en trois sous-catégories :
· Les presque jouets : ce sont des modèles qui n'ont pas les trois axes de base (direction, profondeur, gaz), ou alors pas tous proportionnels (gaz ou direction en tout ou rien). Ils sont à éviter à car ils ne permettent pas de progresser et découragent bien souvent car ils sont beaucoup moins faciles à piloter qu'il y paraît au premier abord.
· Les modèles simplifiés : ce sont des modèles à trois axes proportionnels (parfois seulement deux) qui bien que simplifiés au maximum correspondent aux critères du modélisme classique. Ils n'ont pas ma faveur car ils brident la progression, bien qu'ils soient acceptables comme tout premier modèle.
· Les modèles classiques : ce sont des modèles identiques aux ARF, mais les servos et le moteur sont déjà montés. Ca peut être une bonne solution si on est réfractaire au bricolage (bien qu'en modélisme il vaille mieux être passionné de bricolage…), à condition de choisir l'option sans radio car la radio incluse non programmable pourra difficilement être réutilisée par la suite.
Quelques choix chez les
grands fabricants
Photo 4 : Mini-Taxi, avion en structure Photo 5 : Electro-Taxi, avion en structure Photo 6 : Electro-Kadett, avion en structure,
2 axes, envergure 1,15 m, masse 600 g 3 axes, envergure 1,6 m, masse 2300 g 3 axes, envergure 1,6 m, masse 1600 g
Photo 7 : Easy Star, motoplaneur en expansé Photo 8 : Easy Glider Electric, motoplaneur en expansé
2 axes, envergure 1,37 m, masse 680 g 3 axes, envergure 1,8 m, masse 880 g
Photo 9 : Cardinal, avion en expansé Photo 10 : Arcus, planeur en expansé
2 axes, envergure
1,55 m, masse 1550 g 3 axes, envergure 1,8 m, masse 700 g
Photo 11 : Super Miss, avion en structure, 3 axes, envergure 1,38 m, masse 900 g
Cet échantillon, loin d’être exhaustif, donne un aperçu des modèles les mieux adaptés pour débuter. En fonction du lieu d’achat, on sera probablement amené à acquérir un modèle similaire d'une autre marque absent de cette liste ; il ne sera pas moins bon pour autant. Pour avoir les détails des caractéristiques de ces modèles, le plus simple est d’aller sur les sites des fabricants ou des vendeurs par Internet. Ils sont en principe vendus presque partout.
Ce qu’il est surtout important de noter, c’est que les masses sont très souvent données pour des moteurs à balais obsolètes, des batteries NiMh inutilement lourdes et des servos de 40 g (servos d’entrée de gamme mal adaptés et lourds). Avec des accessoires récents adéquats, les modèles seront beaucoup plus légers. Un Super-Miss, par exemple, pèse moins de 700 g avec un équipement moderne. Il faut considérer que c’est très important d’économiser le maximum de poids, car non seulement le modèle volera moins vite, mais en plus, il sera beaucoup plus apte à encaisser les chocs malencontreux inévitables.
D’une façon générale, il sera astucieux, si votre modèle est fourni avec un moteur à balais de le remplacer par un brushless, mais surtout, si on vous recommande des batteries NiMh de les remplacer par des LiPo incomparablement plus légères.
Caractéristiques de vol
Les modèles de début sont conçus
pour être le plus stable possible en tangage, roulis et même lacet, ce qui impose
des ailes placées le plus haut possible au-dessus du centre de masse. Plus
l’écart est grand, meilleure est la stabilité. Certains modèles anciens ont
même leurs ailes placées sur un pylône pour maximiser cette stabilité. Lorsque
les commandes d’un modèle de début sont lâchées, le modèle a tendance à se
remettre en vol horizontal tout seul pour peu que la puissance du moteur et des
trims soient réglés correctement.
L’intrados presque toujours plat des
ailes améliore la portance et permet donc un vol plus lent ; par contre,
cette disposition rend difficile le vol dos. Les modèles de début sont donc
clairement uniquement conçus pour s’entrainer aux « ronds » dans le
ciel et aux cycles de décollages/atterrissages.
Les modèles d’entrainement dérivent
directement des modèles de début. La majorité est à ailes hautes, mais les
ailes sont moins surélevées que dans le cas des modèles de début (photo 12) et
elles ont un profil biconvexe dissymétrique facilitant le vol dos. Certains sont
à ailes médianes ou basses, donc moins stables, mais permettent par voie de
conséquence de passer plus facilement les figures d’acrobatie. Ils peuvent,
bien sûr, servir à l’apprentissage de la voltige aérienne.
La masse de ces modèles est
typiquement de 2 kg et l’envergure de 1,5 m, mais on trouve des modèles plus
gros supportant mieux les turbulences, comme des modèles plus petits bien
adaptés à la propulsion électrique encore coûteuse dans le cas des modèles de
plus de 1 kg.
Photo 12 : IPANEMA de Topmodel [6], avion structure 3 axes, envergure 1,42 m, masse 1,7 kg
Catégorie reine de l’aéromodélisme,
ces modèles peuvent se répartir en modèles à propulsion thermique et modèles à
propulsion électrique en plein développement. On peut aussi distinguer les
modèles pour la voltige classique de ceux pour la voltige 3D ; la voltige
3D étant une voltige débridée incluant le torque-roll et autres figures
extrêmes impossibles avec un avion d’acrobatie classique. Les avions classiques
sont soit des semi-maquettes d’avions d’acrobatie grandeur (CAP, CHIPMUNK,
EDGE, EXTRA, GILES, KATANA, PIPER-Cub, PITTS, SUKHOI, ULTIMATE, YAK…),
soit des 2+2 à échelle plus ou moins réduite. Les 2+2 découlent de la
règlementation FAI qui stipule qu’un modèle F3A doit avoir une envergure et une
longueur de moins de 2 m, ce qui conduit à des modèles qui se ressemblent tous,
dotés d’un fuselage aussi long que l’envergure (pour un bon amortissement)
étroit et très haut (pour faciliter le vol sur la tranche).
Ces modèles ne sont évidemment pas
destinés aux débutants. Ils sont une des orientations que pourra prendre le
modéliste lorsqu’il aura fini « ses classes » avec un modèle de début
puis un modèle d’entrainement. C’est au demeurant vers ce type d’aéromodèle que
les modélistes confirmés s’orientent le plus souvent.
Les modèles à propulsion thermique
La propulsion thermique, moyen
« normal » de propulsion depuis toujours a conduit au départ à des
modèles de même taille que ceux d’entrainement à propulsion thermique,
c’est-à-dire d’une masse de l’ordre de 2 kg (photo 13). Les modèles de cette
taille sont très courants, mais pour la compétition, les concurrents préfèrent
les modèles les plus grands permis (à savoir deux mètres sur deux) dits 2+2
dont la masse avoisine les 5 kg (limite règlementaire) car ils ont plus
d’inertie et permettent donc de réaliser des figures plus propres. En raison du
coût de revient élevé de ces gros modèles, la FFAM a limité la taille pour la
catégorie « promotion » à 1,75 m x 1,75 m (photo 14) afin d’éviter
une discrimination par l’argent.
Photo 13 : modèle F3A Topmodel, envergure 1,99 m, masse 4,9 kg Photo 14 : Artist de Topmodel, envergure 1,56 m, masse 1,5 kg
N. B. : sur les photos 13 et 14 le nom inscrit comme
la décoration prouvent qu’il ne s’agit pas du même modèle. Ils peuvent l’un
comme l’autre être propulsés par un moteur électrique ou thermique.
Les modèles à propulsion électrique
Ces modèles sont utilisés depuis
quelques années en compétition F3A où ils apportent de nombreux avantages comme
la fiabilité et le silence, mais ils restent chers en raison de la taille et de
la masse des modèles (de l’ordre de 4 kg). Dans le cadre de l’utilisation
« loisirs » les modèles F3A « miniaturisés » se sont donc
développés (2 kg, voire 1 kg), car ils règlent le problème du coût fonction de
la masse. Si les modèles « thermiques » d’une masse d’un kg sont
quasi inexistants, ils sont légion maintenant en propulsion électrique. Ils
rendent pratiquement les mêmes services, bien qu’ils soient plus sensibles au
vent du fait de leur faible inertie et de leur vitesse plus limitée (photo 15).
Photo 15: Extana de Topmodel, construction EPP,
envergure 1,25 m, masse 1,1 kg
Les modèles de voltige 3D
Ils dérivent des modèles de voltige
classiques. Pour augmenter la maniabilité, les gouvernes sont surdimensionnées,
les débattements maximisés, les ailes ont un plus faible allongement pour
diminuer l’inertie en lacet, et surtout, la propulsion est surpuissante afin de
permettre les montées verticales (photo 16). Ces modèles permettent de se
défouler quand on commence à se lasser de la voltige académique.
Photo 16 :
Kabriolin de Topmodel, envergure 1,42 m, masse 1,7 kg
(le fuselage est celui de l’Artist du même
fabricant avec des ailes spécifiques)
L’activité « maquette »
est très différente des autres, puisque l’objet est ici de fabriquer en
reproduisant aussi fidèlement que possible un avion réel, le pilotage passant
au second plan. Les techniques de construction utilisées sont différentes de
celles des modèles fabriqués en usine car les moyens techniques ne sont pas les
mêmes, et seul un modèle unique est produit à chaque fois. La grosse majorité
des modélistes utilisent la construction traditionnelle en structure bois, une
petite minorité exploite les matériaux composites moulés.
Comme dans le cas de la voltige, il
ne s’agit pas d’une activité de débutant. C’est une discipline du modélisme
plutôt délaissée aujourd’hui. Elle a pourtant l’avantage d’occuper l’hiver
lorsqu’il n’est guère possible de voler en extérieur. De plus, elle permet
d’apprendre énormément sur le plan technique et historique ; c’est donc
une activité très gratifiante, autant intellectuelle que manuelle.
Les modèles de compétition son
typiquement de gros modèles (10 kg à 15 kg) car plus un modèle est gros plus il
est facile d’ajouter des détails fins. La réduction d’avions plutôt petits au
départ est préférée car il y a moins besoin de réduire chaque élément alors
plus facile à fabriquer. Comme les avions de chasse de la première guerre
mondiale sont petits et abondent de détails divers (photo 17) ils sont les rois
de cette discipline ; même si on retrouve tous les types d’avions hormis
ceux à décollage vertical.
Photo 17 : SPAD XIII de l’escadrille des cigognes (kit
Scale RC Models [7])
Les puristes parcourent les livres
et l’internet à la recherche de l’avion qui les séduira. Une fois l’avion
trouvé il faut encore quelques photos et un plan 3 vues. Ensuite, il n’y a plus
qu’à dessiner, calculer et construire…durant quelques centaines d’heures.
Heureusement, ce parcours du combattant peut être significativement simplifié
en achetant directement des plans à échelle réduite (fournis entre autre par Nick Ziroli [8]), des pièces préfabriquées à l’échelle, voire un kit
complet à construire, ce qui évitera tous les calculs et usinages compliqués.
Mais certains comme Alain Vassel s’enivrent de la difficulté et font chaque
petit détail du modèle le plus compliqué possible eux-mêmes (photos 18 à
20). Dans le cas présent il a tout de même sous-traité l’ours polaire et le
copilote à André Cormary. Le
maquettisme est indiscutablement une
affaire de modéliste confirmé et passionné.
Photo 18 : Sikorsky Bolchoï (réalisation et
photo : Alain Vassel)
Photos 19 et 20 : détails du Sikorsky Bolchoï (autres photos
sur le site
d’Alain Vassel [9])
Les multi-moteurs
ont été très peu utilisés par le passé pour les deux raisons suivantes :
·
La
gestion de plusieurs moteurs thermiques simultanément (démarrage, réglage,
etc.) est délicate et conduit bien souvent à des crashs sur panne d’un des
moteurs.
·
Les
couple créé en lacet par les moteurs, amplifié en cas de panne d’un des
moteurs, rend le pilotage plus difficile.
Ces problèmes ont disparu
aujourd’hui grâce à la propulsion électrique, car les moteurs électriques sont
fiables, démarrent instantanément et peuvent tourner dans les deux sens,
éliminant ainsi le problème du couple parasite en lacet et roulis. Il ne reste
plus que la difficulté à trouver des hélices prévues pour tourner dans le sens
inverse du sens classique.
Pour les amateurs de multi-moteurs,
le Hercules de Howard Hughes est une pièce de choix car il a huit moteurs
(photo 21), les mécaniciens l’adoraient aussi car il y avait 448 bougies à
changer à chaque révision moteur… Mais certains préfèreront peut-être le
Dornier Do X qui lui avait 12 moteurs, dont toujours au moins un en panne.
Photo 21 : H4 « Hercules » de Hughes
Aircraft, envergure 100 m (extrait d’une video You Tube)
On voit peu de modèles réduits
d’hydravions pour la raison évidente qu’il faut disposer d’un plan d’eau
adapté, ce qui n’est pas toujours facile à trouver.
On peut distinguer
deux types d’hydravions :
·
Ceux à
flotteurs en lieu et place du train d’atterrissage (photo 22),
·
Ceux à fuselage
de type coque flottante (photo 23). Les anglo-saxons les appellent d’ailleurs
très justement « flying boats », c’est à dire bateaux volants.
Photo 22 : Sea Hawk
(photo Pigs Airlines [10]) Photo 23 : Osprey (photo Pigs
Airlines)
Particularités
Il y a bien longtemps, un modéliste mal
embouché a traité de façon peu courtoise le moteur de son hydravion qui avait
calé au milieu d’une rivière. Le Dieu des micromoteurs en a été très courroucé,
et depuis ce temps là fait systématiquement caler tous les moteurs d’hydravions
au moment le plus critique. Les seules parades sont l’utilisation d’une barque
ou d’une propulsion électrique avec réserve d’énergie. Par ailleurs, pour une
autre raison, cette fois inconnue, quoi qu’on fasse, Poséidon, dieu des mers,
fait toujours pénétrer un peu d‘eau dans l’électronique du modèle. On n’a
jamais trouvé de parade.
Technique de pilotage
Dans le cas des flotteurs, le
comportement est altéré par ces éléments qui ont une forte prise au vent. Mais
les particularités de pilotage tiennent plutôt au décollage qu’il faut faire en
ne cabrant qu’au dernier instant, et surtout à l’atterrissage qui doit être
fait cabré jusqu’au dernier instant pour éviter d’embarquer. Pour ces deux
raisons, les hydravions sont déconseillés aux modélistes qui ne possèdent pas
encore un bon pilotage
Au début de l’aviation les aéronefs
avaient souvent deux plans et donc quatre ailes, principalement pour des
raisons de résistance mécanique, et on les appelait alors des biplans. Durant
la première guerre mondiale on a aussi utilisé des triplans et des sextiplans
(biplans dont les ailes inférieures faisaient la moitié en surface des ailes
supérieures) ; mais dans le domaine du transport on n’a pas hésité à aller
jusqu’à cinq plans pour un prototype (avis aux maquettistes fondus de la
construction d’ailes). Dans le domaine de l’aéromodélisme on retrouve bien sûr
ces modèles en maquette, mais aussi pour la voltige (photo 24) et en indoor. En
voltige, la formule biplan est intéressante car les ailes de moindre envergure
ont moins d’inertie en roulis que les monoplans, ce qui permet d’améliorer le
taux de roulis. En indoor, la formule biplan a eu son heure de gloire car elle
permettait de diminuer la charge alaire et donc la vitesse d’évolution à bon
compte.
Photo 24 : Pitts (photo Weymüller [11])
Technique de pilotage
Un multi-plan se pilote comme un
monoplan, même s’il a tendance à être plus sensible aux ailerons. Les
multi-plans, à condition que leurs autres caractéristiques soient adaptées sont
adaptés aux débutants.
Au début de l’aviation et ce jusqu’à
la seconde guerre mondiale on était émerveillé par la vitesse des avions et on
a essayé d’aller toujours plus vite. Les courses de vitesse se sont donc
succédées à un rythme intensif et on a conçu des avions spécialisés aussi bien
pour le vol au-dessus de la terre ferme qu’au-dessus de l’eau, les racers, pour
faire des courses. Ces avions sont souvent représentés en maquette et ont donné
plusieurs catégories en compétition
nationale et internationale aéromodéliste, en électrique (photo 25) comme
en propulsion thermique. Ces compétitions sont appelées génériquement pylon
racing (course aux pylônes) car comme dans le cas des avions grandeur, le but
est essentiellement de faire des aller-retour entre des pylônes.
Dans le cas de
l’aéromodélisme trois pylônes sont utilisés :
·
deux
proches, distants de 40 m,
·
un
lointain, à 180 m dans la direction perpendiculaire à celle formée par droite
liant les deux premiers pylônes.
Typiquement, les
modèles sont très petits, leur envergure étant souvent inférieure au mètre. De
nombreux sites internet sont consacrés à ces catégories. Ci-après un site
consacré au F5D.
Photo 25 : Stinger de Topmodel, envergure 0,95 m, masse
550 g
Technique de pilotage
Les courses consistent à parcourir
le plus vite possible un certain nombre de fois le triangle formé par les trois
pylônes en restant toujours à l’extérieur (le passage à l’intérieur du triangle
appelé coupe constitue une faute sanctionnée). Le principe du pilotage est
simple car on pilote 2 axes (la dérive de direction est fixe) on tourne
exclusivement sur la tranche et on ne tourne qu’à gauche. Le tout est d’être
précis et d’avoir de bons reflexes car la vitesse varie entre 175 km/h et 300
km/h selon les catégories.
Le « dual rate » s’avère
indispensable au niveau de la radiocommande pour pouvoir choisir entre des
débattements forts à l’atterrissage et au décollage et des débattements faibles
en vol rapide car la vitesse rend les commandes très mordantes. Il faut aussi
un terrain spacieux, doté de pylônes et sécurisé (casque obligatoire à proximité).
Pour toutes ces raisons, cette activité est réservée à quelques passionnés
disposant du lieu adéquat pour évoluer.
Les grands modèles appelés d’abord
« petits gros » sont des modèles de taille hors du commun,
typiquement plus de 2 m d’envergure et une masse dépassant 10 kg (il n’y a
toutefois pas de limite bien précise). On peut distinguer deux
catégories :
·
Modèles
de catégorie A (moins de 25 kg) que l’on voit le plus souvent sous forme
de :
o
maquettes
(les maquettes de compétition sont souvent très grosses et dépassent en général
10 kg),
o
modèles
d’acrobatie pour la voltige dite « grands modèles »,
o
« grandes
plumes », planeurs très fins de 3 m à 7 m d’envergure.
·
Modèles
de catégories B (plus de 25 kg), beaucoup plus rares en raison des contraintes
légales et techniques et qu’on ne rencontre pratiquement que dans des meetings
spécialisés qui leurs sont réservés.
Ces modèles d’apparence classique,
ont en général une charge alaire élevée, ils volent donc assez vite et ont, par
voie de conséquence, besoin d’un espace important pour évoluer. Le pilotage est
plutôt plus facile que celui des modèles équivalents plus petits, car leur
inertie est importante. Par contre, aucune casse n’est permise en raison du coût
de ce matériel. Ces modèles sont donc réservés à une petite minorité de
passionnés vivant à proximité d’un grand terrain. Ces passionnés ont d’ailleurs
leur association : l’IMAA [12] avec un site internet très intéressant.
Les avions entrainés par des
réacteurs exploitent depuis quelques temps presque exclusivement des
turboréacteurs, alors qu’il y a quelques années les pulso-réacteurs étaient
encore assez utilisés. Comme les grands modèles ces avions concernent des
modélistes passionnés de longue date, très expérimentés et plutôt fortunés car
un turboréacteur coûte plusieurs milliers d’euros.
Les modèles et leur environnement
Les modèles sont toujours de très
gros modèles qu’on peut au demeurant aussi classer dans les grands
modèles ; d’ailleurs nombreux sont ceux classés en catégorie B. La
performance d’un turboréacteur ne s’exprime pas en chevaux comme pour les
autres moteurs, mais en force de poussée exprimée en kgf (kilogramme force) ou
Newton (1 kgf ≈ 9,81 N). La poussée du ou des turboréacteurs d’un avion
de combat grandeur classique est de l’ordre 75 % de la masse maximale au décollage, ce qui lui
permet de grimper selon un angle de plus de 45° vers le firmament. Comme cette
caractéristique est le plus souvent respectée avec les équivalents
réduits on peut en déduire que la masse de ces aéromodèles oscille entre 8
kg et 50 kg (biréacteur) puisque la poussée des turboréacteurs se situe entre 6
kgf et 20 kgf. De plus, il s’agit comme on peut l’imaginer de modèles très
rapides ; le record de vitesse actuel dépassant 400 km/h.
Comme les modèles sont très rapides,
les vitesses de décollage et d’atterrissage le sont aussi. Ceci suppose de très
grandes pistes ; donc de très grands terrains de modélisme avec une piste
en dur qu’on ne trouve qu’à certains endroits privilégiés. Une
association : MACH 2.2 [13] se consacre de façon exclusive à cette discipline du
modélisme et la fédère. Les modèles sont souvent des semi-maquettes d’avions de
chasse (photo 26).
Photo 26 : Rafale (photo Christen Diffusion [14])
Les turboréacteurs
Le turboréacteur (en
modèle réduit) est un dispositif apparemment assez simple (photo 27) :
·
Un compresseur centrifuge comprime l’air à
l’avant du réacteur
·
et
l’introduit dans la chambre de
combustion ou il brûle le kérosène introduit.
·
Le gaz
de combustion génère la poussée et entraine une turbine axiale mono-étage liée au compresseur.
Photo 27 : éclaté de turboréacteur (photo JetCat [15])
Malheureusement, tout se complique
lorsqu’on veut que ça fonctionne de façon satisfaisante. D’abord, le réacteur
nécessite un système de régulation (ECU pour Electronic Control Unit) afin de
garantir un fonctionnement stable et être protégé des surchauffes et des
surrégimes. Ensuite, il faut un système de démarrage assez compliqué (qui est
contrôlé et automatisé par un séquenceur de l’ECU dans les turbines de
génération récente). Un cycle de démarrage typique est :
·
accélération
initiale de la turbine à l’aide d’un moteur électrique,
·
allumage
d’une bougie à incandescence dans la chambre de combustion,
·
introduction
de butane (ou propane) pour amorcer la combustion.
·
Après la
seconde phase d’accélération (due à la combustion du gaz) commutation sur le
kérosène introduit sous pression par une pompe d’injection,
·
puis
régulation de la troisième phase d’accélération en contrôlant la température
d’éjection des gaz et arrêt du moteur électrique de démarrage.
Le système, finalement assez
compliqué (photo 28), est de plus dangereux car il a tendance à absorber tout
ce qui est devant et incendier tout ce qui est derrière. Les turboréacteurs ne
sont donc manipulés que par des spécialistes, et toujours avec un extincteur à
proximité.
Photo 28 : accessoires d’un turboréacteur (photo AMT [16])
Planeurs et variantes
Les planeurs peuvent être classés selon
plusieurs critères. Un critère essentiel est la vitesse de vol et donc la
charge alaire. En effet, pour pouvoir évoluer de façon satisfaisante,
contrairement à un avion, la charge alaire d’un planeur doit impérativement
être adaptée au mieux aux conditions aérologiques :
·
Très petit temps en plaine : charge alaire très faible pour
pouvoir attraper les bulles d’air chaud qui montent ça et là.
·
Plaine avec des ascendances établies : charge alaire faible pour pouvoir
rester à l’intérieur des ascendances, mais suffisante pour pouvoir accélérer
entre deux ascendances.
·
Vol de pente : charge alaire moyenne, fonction la
vitesse verticale sur la pente. Si le vent est fort, le planeur doit pouvoir
voler suffisamment vite pour remonter le vent de la pente.
·
Vol dynamique : charge alaire assez forte car le vol
se pratique toujours dans un vent important.
·
Vitesse (Hot liner ou compétition F3B) : charge alaire forte pour permettre le
maximum de vitesse possible.
Lancer
main
Il s’agit surtout d’une discipline
de compétition qui consiste à lancer en tournant sur soi-même un petit planeur
(photo 29) et à le maintenir en l’air le plus longtemps possible en attrapant
des bulles d’air ascendant passant à proximité. C’est nettement plus difficile
qu’on pourrait le penser de prime abord. On notera l’empennage particulier
symétrique par rapport au fuselage destiné à minimiser les interactions entre
les axes durant le lancer. Sur la photo il manque la petite tige au saumon de
l’aile gauche pour la saisie au moment du lancer. Ce n’est pas du tout une
activité conseillée aux débutants car elle est beaucoup trop pointue et les
modèles sont très fragiles.
Photo 29 : planeur lancer main, envergure 1,49 m, masse
350 g (photo Topmodel)
Vol
thermique
C’est le vol de plaine. Le planeur
(photo 30) est remorqué, lancé par un treuil ou un sandow. Une fois en
altitude, il ne reste plus qu’à voleter d’ascendance en ascendance. Le vol dans
chaque ascendance se fait en tournant très serré, donc lentement pour monter
avec l’air chaud. Le vol entre deux ascendances se fait en ligne droite le plus
vite possible pour minimiser la perte d’altitude.
Pour chaque condition aérologique il
y a une charge alaire idéale, qui doit être d’autant plus forte que les
ascendances et le vent sont forts. Pour cette raison, certains modèles
possèdent un emplacement pour le lest qui permet d’optimiser la charge alaire.
Les planeurs de compétition grandeur disposent de réservoirs d’eau permettant
de diminuer la charge alaire en larguant l’eau lorsque le temps se calme en fin
d’après-midi vers la fin de la compétition.
Photo 30 : planeur F3B, envergure 3,1 m, masse 2 kg
(photo Topmodel)
On pourra noter à propos du vol
thermique que c’est une activité que nous partageons avec les gros oiseaux
(vautours, condors…). En effet, les gros oiseaux sont trop lourds pour pouvoir
battre des ailes efficacement plus de quelques minutes. Ils pratiquent donc le
vol à voile. Ils se perchent dans les falaises et attendent que les ascendances
s’établissent avant de se lancer. On ne verra jamais un vautour ou un condor en
l’air si ça ne « pompe » pas (comme disent les vélivoles). Les
cigognes et les aigles pratiquent aussi cette technique dans une moindre mesure
quand l’opportunité se présente.
Vol
de pente
Le vol de pente, est le vol à voile
facile. Lorsque le vent est établi et souffle du bas vers le haut de la pente
(condition sine qua non pour que la pente soit praticable), il suffit de longer
la pente alternativement dans chaque sens pour se maintenir en l’air. Comme il
y a en général de la « marge », on peut se permettre quelques figures
de voltige entre les deux extrémités de la zone de vol. C’est une activité
parfaitement accessible et même recommandée au débutant pour autant que les
conditions aérologiques soient satisfaisantes. Les planeurs évoluent lentement
et ont une bonne inertie, ce qui donne au débutant le temps de réagir et de
s’habituer. La seule difficulté est qu’il faut trouver une bonne pente bien
ventilée…
Dans le cadre ornithologique, on
notera que la quasi-totalité des petits oiseaux marins pratiquent le vol de pente
sur les falaises ou les collines face à la côte ; bien souvent en vol
stationnaire face au vent.
Vol
dynamique
Le vol dynamique qui utilise le vent
comme le vol de pente est beaucoup plus technique et ne se pratique que lorsque
le vent est assez fort. Le principe consiste à utiliser le gradient de vent
entre la proximité du sol et l’altitude. On remonte le vent affaibli près du
sol (par des obstacles ou simplement par la friction de l’air sur la surface),
on monte subitement en altitude pour redescendre ensuite horizontalement le
vent à quelques dizaines de mètres de hauteur et plonger finalement brutalement
près du sol afin de recommencer la boucle. C’est une activité réservée aux
connaisseurs car très « virile » qui nécessite un planeur particulièrement
robuste, de bons reflexes et une très bonne précision de pilotage.
On notera ici que les albatros, les
plus gros oiseaux du ciel (souvent plus de 3 m d’envergure), vivent en
pratiquant en continu le vol à voile dynamique entre le raz des flots et
l’altitude toujours ventée en pleine mer, car comme les autres gros oiseaux ils
n’ont pas assez d’énergie pour battre des ailes de façon prolongée.
Moto-planeurs
Le moto-planeur est un planeur qui
dispose d’un moteur (presque toujours électrique) pour monter à l’altitude de
départ et donc être autonome. C’est très différent d’un avion car un
moto-planeur est beaucoup plus fin, a beaucoup plus d’inertie en roulis et ne
dispose pas en général de train d’atterrissage. Le moto-planeur est un
aéromodèle idéal pour débuter.
Hot
liners
Un « hot liner » (photo
31), est un moto-planeur fait pour la vitesse. On l’utilise comme les
moto-planeurs de compétition F3B. Le principe consiste à monter en altitude
durant quelques dizaines de secondes presque verticalement, puis à couper le
moteur et redescendre en vol plané en zigzag à grande vitesse vers le sol avec
une pente de descente de quelques degrés.
Photo 31 : hotliner
de marque Valenta, envergure 1,53 m, masse 1,15 kg (photo Topmodel)
(Noter l’empennage en T qui protège la
profondeur des chocs à l’atterrissage)
Les ailes volantes, motorisées ou
non, sont par définition sans empennage, ce qui a une conséquence négative, à
savoir un amortissement médiocre selon l’axe de tangage, mais aussi une
conséquence positive, à savoir pas d’élément de fuselage fragile ; ce qui
la rend bien adaptée au combat aérien. Si l’aile est motorisée, il suffit de
mettre le moteur derrière en mode propulsif pour le protéger des chocs.
On peut distinguer deux types
d’ailes volantes, celles de type « Fauvel »
[17] (photo 32) utilisant un profil autostable, du nom de
l’ingénieur qui a conçu une série de planeurs de ce type, et celles de type
« Horten »
[18] (photo 33) utilisant un profil classique mais avec
flèche et vrillage négatif au saumon, du nom des frères qui ont conçu une série
d’ailes volantes de ce type.
Photo 32 : aile volante Fauvel (site internet) Photo 33 : aile
volante Horten (photo Wikipedia)
En plus les types d’aréronefs qui
viennent d’être brièvement décrits et qu’on peut considérer comme classiques,
il existe aussi quelques autres types plus originaux que l’on voit rarement sur
les terrains, mais qui n’en sont pas moins intéressants, bien au contraire.
Modèles
anciens
Il n’y a guère de modèles anciens
(de plus de 25 ans) volants en dehors des musées. Par contre, quelques
modélistes se consacrent à construire des répliques des premiers modèles
radiocommandés voire de l’époque du vol libre en y ajoutant une radiocommande
pour être plus faciles à utiliser (photo 34).
Photo 34 : réplique d’un Jabiru de 1943 (photo Retroplane
Forum)
Très
faible charge alaire
Quelques originaux ont fait des grands
modèles très légers en polystyrène extrudé, capables de voler en extérieur par
très petit temps, et surtout capables d’impressionner le public peu habitué à ce genre de modèle (photo 35).
Photo 35 : Piper PA18
de Detlef Erlenhoff en Depron, envergure 4,3 m, masse 4,7 kg (photo Elektro
Modell)
Empennage
canard
Traditionnellement l’empennage se
trouve derrière. Mais dans l’absolu, il est parfaitement possible de le mettre devant.
C’est d’ailleurs cette formule qu’ont préféré les frères Wright pour réaliser
le premier aéronef ayant jamais volé. D’autres ont utilisé cette formule, en
particulier Burt Rutan [19] (photo 36) avec sa série des
« EZ » (prononcer easy comme facile) et bien d’autres avions.
Ce type de modèle ne présente pas de
difficulté particulière de pilotage. La réticence à en concevoir et en
commercialiser tient surtout à la difficulté à concevoir un empennage canard
parfaitement adapté. C’est beaucoup plus pointu que la conception d’un
empennage classique.
Photo 36 : Long EZ à turbopropulseur (photo Christen
Diffusion)
Pou
du ciel
Il est aussi possible de placer deux
paires d’ailes en tandem (photo 37), formule qu’a choisi Henri Mignet [20] pour ces avions destinés à l’aviation populaire en
1936. Le mouvement Pou-du-ciel est
toujours très vivace. Burt Rutan c’est aussi essayé à cette formule avec la
série des Quikie (photo 38). Ces avions volent bien, mais sont inadaptés à la
voltige aérienne (pilotage deux axes pour les poux du ciel, et problèmes de
décrochage avec les Quickie).
Photo 37 : HM380 grandeur (photo du site officiel du
Pou du ciel) Photo 38 : Quickie 2 grandeur (photo Wikimedia)
Avions
à décollage vertical
Une formule particulièrement
originale est celle du décollage vertical, avion à plat ou debout (photo 39).
Cette formule permet de résoudre le problème de la piste d’atterrissage, au
prix il est vrai d’une technique de décollage et d’atterrissage particulière
réservée à ceux ayant un certain entrainement au pilotage (ce n’est toutefois
pas plus difficile que de se maintenir en torque roll). C’est un défi au
modélisme, car a priori, sauf en indoor, aucun modèle de ce genre, en
particulier à ailes annulaires (pour corser les choses), n’a jamais été réalisé.
C’est pourtant possible puisque ça a été fait en aviation grandeur dans
une multitude de variantes (ailes delta, empennage en croix, ailes pivotantes,
éjecteurs de turbine pivotants, etc.) !
Photo 39 : Coléoptère de la SNECMA [21]
(photo SNECMA)
L’hélicoptère est le dernier type
d’aéromodèle considéré ici. L’hélicoptère est une discipline à part. Qui sait
piloter un avion ou un planeur ne sait pas piloter un hélicoptère et
réciproquement, car la technique de pilotage est différente. Il en va de même
pour la construction, ici jamais de bois ni de colle ; toutes les pièces
sont usinées et assemblées par vissage. De plus, les roulements à billes
foisonnent. Mêmes les radiocommandes doivent être adaptées.
Comme les hélicoptères sont plus
délicats à piloter que les autres aéromodèles, ils sont beaucoup moins
répandus, d’autant qu’ils coûtent nettement plus cher. Ceci étant, ils se démocratisent depuis l’avènement de la
propulsion électrique qui permet des modèles beaucoup plus petits, donc
beaucoup moins onéreux (photo 40) et moins exigeants en terme de terrain
d’évolution (espace d’évolution plus réduit et absence de bruit).
Photo 40 : T-Rex 450 de la société ALIGN, propulsion
électrique, diamètre de rotor 70 cm, masse 750 g
Il existe aussi maintenant des
hélicoptères indoor à rotors contrarotatifs ou simplifiés à l’extrême vendus en
RTF. Mais il s’agit plus de jouets que de vrai matériel d’aéromodélisme. De
plus, leur pilotage différent de celui d’un hélicoptère classique à rotor de
queue ne permet pas de progresser dans le domaine et donne une fausse
impression de facilité.
1. FAI : Fédération Internationale d’Aéronautique
2. Graupner : constructeur et revendeur allemand de matériel de modélisme
3. Multiplex : constructeur et revendeur allemand de matériel de modélisme
4. Robbe : constructeur et revendeur allemand de matériel de modélisme
5. Scorpio : constructeur et revendeur italien de matériel de modélisme
6. Topmodel : constructeur tchèque et revendeur français de matériel aéromodéliste
7. Scale RC Models : vendeur de plans, pièces et kits pour les maquettes
8. Nick Ziroli : vendeur de plans et de pièces pour les maquettes
9. Alain Vassel : maquettiste et auteur français renommé
10. Pigs Airlines : revendeur de matériel d’aéromodélisme belge
11. Weymüller : distributeur de matériel d’aéromodélisme lorrain
12. IMAA : association fédérant le modélisme des grands modèles
13. MACH 2.2 : association fédérant les passionnées de modèles à réaction
14. Christen Diffusion : fabricant et distributeur d’aéromodèles à réaction et accessoires
15. JETCAT : fabricant de turboréacteurs allemand
16. AMT : (Advanced Micro Turbines) fabricant de turboréacteurs Hollandais
17. Fauvel : ingénieur et aviateur français fabricants d’ailes volantes
18. Horten : frères allemand fabricants d’ailes volantes
19. Burt Rutan : ingénieur américain, constructeur d’aéronefs innovants
20. Henri Mignet : constructeur amateur français, concepteur d’avions individuels
21. SNECMA : fabricant de turboréacteurs français