Le projet Jade
Planeur de compétition F3i

     

Présentation


   Voici la présentation de mon planeur de compétition F3i, qui est à l'heure actuelle en court de construction, avec l'aide d'un camarade de promo.
    L'aile de ce planeur est réalisée dans le cadre très scolaire d'un PIR (Projet d'Initiation à la Recherche) en première année à l'ENSAE.

   L'aile a donc été l'objet d'une étude théorique, et est actuellement en cours de réalisation au laboratoire composite de l'école.
   Le projet est constitué de quatre grandes partie :


   Devant le volume de temps impartis, il est impossible de balayer tout de font en comble, et il reste un sorte de sentiment d'insatisfaction... Cependant cela m'a permis de voir les différents postes clefs dans le processus de conception.

Vous trouverez ici la Fiche de Synthèse le document fourni au jury en résumé du dossier, pour la présentation

Voici les caractéristiques géométriques qui ont été fixé pour l’aile de ce planeur :

Envergure

3810mm

Surface

83.6dm˛

Allongement

17.4

Masse caractéristique

5,0kg

Profils

MS 9,5/2, MS 8,7/1,9, MG 06.

Plus en détail, voici les cotes de l’aile.


Quelques moyens de calcul.

   Afin de dimensionner mon F3i, et ensuite d'en déterminer les performances, j'ai fait plusieurs feuilles de calcul excel, que l'on peut parametrer à volonté. Ainsi on peut se faire une idée de comment cela marche...
   Comme toujours il faut rester modeste, et ne pas se fier trop aveuglement à ce qui peut sortir de ces calculs : il faut rester critique, pour ne pas dépasser le domaine de validité des résultats !


Les profils


   J'ai essayé de comprendre pourquoi les profil de Marcel Guwang marchent si bien (MG-06 et maintenant MG-08). J'ai ensuite tenté d'appliquer ces idées au HQ2/09.

   

  • Le HQ2/09 est une " valeur sûre " de la catégorie F3i. Il fournit un bon Czmax, et sa polaire est intéressante. Son principal inconvénient est qu'il supporte mal les très faibles Reynolds (Re inférieurs à 100000), et que ses qualités se dégradent avec l'utilisation des volets.

       

  • Le MG-08, lui, est dérivé du MH-32, profil qui donne de très bon résultat en terme de portance. Ce dernier a été modifié par Marcel Guwang, dans le but de minimiser le Cmo et le Cx, dans des conditions où les exigence en Cz max sont moins fortes. De surcroît, il a été développé en conservant dans l'idée de le faire fonctionner avec une courbure variable. Ses avantages son un bon comportement aux volets, et une assez bonne résistance aux faibles Reynolds. Son défaut principal est d'avoir un Cz max assez faible, du moins en lisse. Son inconvénient est donc d'être un peu trop extrême, et de manquer de performances en lisse : il a été conçu pour un cahier des charges différent.


       Si les bords d'attaque des MG-08 et HQ2/09 sont assez semblables, les bord de fuites sont en revanche très différents. La principale particularité du MG-08 est d'avoir un bord de fuite " reflexe " , qui en lisse diminue le Cmo mais également limite le Cz max. Les volets sont là pour élargir le domaine de vol, mais il vaut mieux malgré tout avoir un bon profil en lisse.
       De plus le maitre couple du HQ2/09 est plus reculé, ce qui certes favorise la laminarité, mais aussi peut provoquer une moins bonne résistance aux petits reynolds.

       A partir de là, deux profils on été developpés :

  • Profil courant : MS 1,9/8,7.
       On conserve le même bord d'attaque que le HQ, mais le bord de fuite est modifié. Celui ci est presque plat à l'intrados, et très légèrement " reflexe " à l'extrados. En fait on retrouve a tres peu de chose pres l'extrados du S6061... par contre l'intrados est différent.
       D'après Xfoil, on peut s'attendre à de bons résultats, notament en vitesse. Le bon comprotement aux volets permettra d'élagir le domaine de vol, et d'avoir des bonnes qualités de gratte.

  • Profil d'emplanture : MS 2/9,5
    Le profil précédent a été retouché pour plusieurs raisons : Si bien que le profil a été épaissi et légèrement recambré, afin de " rattraper " le HQ en terme de Cz max, tout en gardant un bon comportement aux volets.


       Comme on peut le constater, si les bords d'attaque des mg08 et HQ2/09 sont assez semblables, les bords de fuites sont en revanche très différents. La principale particularité du mg08 est d'avoir un bord de fuite " reflexe ", qui en lisse diminue le Cmo mais également limite le Cz max. Les volets sont là pour élargir le domaine de vol, mais il vaut mieux malgré tout avoir un bon profil en lisse.
       Un autre avantage à ce bord de fuite est de présenter une courbure négative à l'extrados, ce qui est favorable au gradient de pression vers le bord de fuite. On peut sans doute attribuer la résistance au petits Reynolds de ce profil à cette forme particulière de bord de fuite, qui évite l'apparition d'un bulbe.

       De plus le maître couple du HQ2/09 est plus reculé, ce qui certes favorise la laminarité, mais aussi peut provoquer une moins bonne résistance aux petits Reynolds.

       Nous avons donc appliqué un tel type de bord de fuite sur le HQ2/09, moyennant quelques aménagements. On gardera ce profil comme " référence ".

       Comme résultat, on aboutit à deux profils, au maître couple moins reculé, avec des courbures moins prononcées derrière celui ci. Cela conduit à certains résultats :
    Sur les courbes de Cp :


       Le prix à payer pour ce Cx réduit est un Czmax plus faible, du moins en lisse.
       Par contre, le meilleur comportement aux volets permet de décaler les polaires, et de rattraper le domaine du HQ, sans pour autant perdre en finesse du profil.

       Enfin, du fait du maître couple reculé, on peut espérer une meilleure robustesse des profils créés. En effet, l'étendue de la partie que l'on peut espérer laminaire est moins importante, ce qui fait que la surface sensible à des défauts géométriques est moins étendue sur l'aile.

       En résumé, il faut s'attendre a devoir utiliser judicieusement les volets pour exploiter ces profils à leur maximum, sans être aussi "extrèmes" que les profils de Marcel.
       Vous aurez plus de détails quand je mettrai en ligne le dossier de conception de ce planeur.

    Si vous voulez aussi tester ces profils, voici de quoi faire :

    Les données sur ces profils
    Coordonnées :
    MS 1,9/8,7 MS 2/9,5
    Polaires a Re fixe, à Re variable, effet des volets

    Mes autres profils.

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