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The
project :
Design
:
This racer is a totally new design. It's goal is to reach a clean
(or even pure) aerodynamic configuration through a sophisticated
shape, though remaining affordable to build for an homebuilder who's
main resource is his time and enthusiasm.
In order to make the fuselage
is of monocoque construction, in order to make it strong, roomy
and light. Bécherau made this choice with the Deperdussin
racer: 200km/h in 1913). The shell will be made of fibreglass/epoxy
sandwich with a pre cut foam core that can be formed to complex
double curvature shapes. The fuselage will be laminated on a male
mould, thus significantly reducing the cost. However, only a single
fuselage will be built.
The wing has a wood spar,
the best compromise between weight, strength, reliability and simplicity
of construction. The wing core is hot wire cut polystyrene foam,
laminated with a bidirectional fibreglass skin, first at +/-450
and then unidirectional fibreglass span wise, as the outer wings
are built without spar.
The aerodynamic configuration
is not extremely original, but applies carefully well known rules
: extended laminarity on the fuselage and wings, mid wing, laminar
airfoils that are efficient for Fl racing and for the chosen aspect
ratio : NACA 66212 to 66209 on the wing and 65009 for the tail feathers.
The fuselage is well streamlined and faired.
Controls are rigid aluminium
tubing. The landing gear is aluminium legs that are milled to get
a streamlined shape.
Calculations and the first
drawings were done in late 2003.
Construction
:
Construction
started in early 2004, with the fuselage plug. It is made of plywood
strips glued on a foam structure, and then laminated with polyester/fibreglass
and micro balloons.
Photo
1 - january 2004 :
After drawing the fuselage side view with internal components (pilot,
landing gear, controls), sections were drawn real size. The 'skeleton'
was cut in 20mm thick foam from these drawings.
Photo
2 - april 2004 :
Photo
3 - april 2004 :
This structure was covered
with plywood strips. I first considered building the real fuselage
this way with balsa wood. However, this solution was dropped due
to the extremely high price of balsa and the high weight of the
plywood. Each strip has to be carefully fitted, in order to have
a good bonding of the strips. Polyurethane glue is used, as it allows
for a few tenth of millimetre gap between the bonded faces.
Photo
4 - april 2004 :
This is not a game for the impatient ! But the result is as good as
I expected.. update
below will become soon translated in english.
Photo
5 - août 2004 :
Fin de la stratification du moule positif en CTP et ponçage.
Photo
6 - août 2004 :
Enduit "micro-ballons" puis matic de carrossier puis enduit
polyester pistolable et ponçage entre chaque : beaucoup d'huile
de coude a été utilisée!!!! Un mois entier
8 à 10 heures par jour.
Photo
7 - début septembre 2004 :
Le moule est terminé, ouf!!
Photo 8 - septembre 2004 :
Première pièce : un nouveau moule celui de la verrière.
Résine polyester et mat de verre. Résistera-t-il au
150°C nécessaire au thermoformage du PMMA (métacrylate
de méthyle - plexiglas)??
C'est un essai, habituellement j'utilise de l'époxy mais
ce n'est pas le même prix!!!
Photo 9 - septembre 2004 :
Moulage sous vide de la première pièce réelle
de l'avion : la peau de l'avant du fuselage. Elle constituera la
partie supérieure du réservoir. Elle est faite comme
le reste de la coque du fuselage (stratifié sandwich verre
époxy mousse de PVC) en moulage positif sous vide. L'intérêt
de commencer par cette pièce est de se faire la main et de
résoudre les problèmes sur une petite pièce
simple : La chose n'a posé aucun problème sauf le
précambrage à chaud de la mousse. Pour le fuselage,
il est prévu d'utiliser de la mousse PVC quadrillée
facilement déformable. Sur cette photo on aperçoit
au fond de la pièce le moule de verrière en attente.
update
below will become soon translated in english.
Photo
10 - fin septembre 2004 :
Stratification sous vide du cadre de verrière (klegecel,
epoxy, verre).
début
Octobre 2004 :
Le châssis du
moule de verrière est fait, les prises de vide sont posées,
le four à infrarouge, fabriqué pour d'autres verrières,
a été modifié pour celle-ci. Reste à
étuver le moule par paliers jusqu'à 150°C (pour
éviter le délaminage dû au dégazage des
produits volatils dans la matrice), et je pourrai thermoformer la
première verrière : Si tout se passe bien ce week-end
c'est fait!
Photo
11 - mi octobre 2004 :
Montage de la verrière sur le cadre : collage epoxy sous
vide (aspirateur en bas de la photo) et stratification (2 couches)
de la bordure intérieure.
Photo
12 et 13 - fin Novembre - début décembre 2004 :
Réalisation du réservoir de carburant.
A partir de la peau
de l'avant du fuselage, on construit le moule perdu en polystyrène
extrudé du fond du réservoir.
Sur la photo 12, le moule perdu a été enlevé,
on a collé les mise à l'air, les piquages de jauge,
le bouchon de réservoir et le raccord vissant du robinet
d'essence, l'intérieur du fond et de la partie supérieure
du réservoir sont recouverts de 2 couches de résine
époxy d'étanchéité.
La photo 13 montre le collage du fond de réservoir sur la
partie supérieure du fuselage.
Photo
14 15 et 16 - 7 novembre 2004 :
Stratification sous vide de la 1/2 coque gauche
du fuselage.
Sur la photo 14, la couche époxy verre intérieure
va être stratifiée et l'on voit le polyéthylène
de mise sous vide prêt à recouvrir la demi coque.
La photo 15 montre le klegecel de 6mm (quadrillé pour les
parties non développables) collé au micro-ballon sur
la couche epoxy verre intérieure qui vient d'être appliqué
sous vide.
Sur la photo 16, on voit la demi-coque démoulée aprés
stratification et polymérisation des 2 couches epoxy verre
extérieures.
update
below will become soon translated in english.
Photo
17 - décembre 2004 :
Après la stratification de la 1/2 coque droite (le 05 décembre),
les deux 1/2 coques ont été remontées sur le
moule pour le perçage en position des feuillures.
Cela simplifie le montage à blanc (photo 17) puis le collage
des deux 1/2 coques.
Photo
18 :
La dernière utilisation du moule consiste à réaliser
les capots moteur. Ici, après démoulage du capot inférieur,
on ébavure à la cisaille et à la cale à
poncer. L'opération suivante est la réalisation des
feuillures pour l'assemblage des capots entre eux.
Photo
19 - 9 janvier 2005 :
Après fraisage des lames de train en duralumin la forme est
adoucie par ponçage d'abord à la meuleuse puis à
la ponceuse orbitale et pour finir au papier 240 320 600 et au polish.
Sur la photo la lame sur l'établi est brut de fraisage et
l'on ponce la deuxième.
Photo
20 - 15 janvier 2005 :
Sur le modèle des carénages de roues une feuille de
CTP découpée est collée dans le plan de symétrie
pour fabriquer les moules.
Photo
21 :
On assemble les capots sur le fuselage de la même manière
que l'on a opéré pour les deux 1/2 coques.
update
below will become soon translated in english.
Photo
22 :
Réalisation de la feuillure de capot : une bande pré-imprégnée
(trois couches à 45° verre époxy) a été
stratifiée à cheval sur l'intérieur du capot
nu poncé et sur un scotch de protection ciré. Sur
la photo, je montre le découpage du capot (après durcissement)
à la lame de scie à métaux, le long du scotch,
sans toucher à la feuillure (ainsi réalisée
par le pré-imprégné).
Photo
23 - 23 janvier 2005 :
Réalisation des carénages de roue : Le modèle
au centre et les deux demi-coques stratifiées dans les moules
(2BID verre 280g époxy).
Photo
24 :
Fabrication des fusées : Les fusées de roues sont
mécano-soudées et boulonnées au bout des lames
de train profilées. Les roues sont des 4.00-5 (le minimum
autorisé par le règlement de la F1) achetées
chez ULM-technologie qui grâce à des freins multi-disques
présentent un maître couple très réduit.
(m=2.87kg par roue et 325g par fusée).
Photo
25 :
Ajustage des carénages : Après assemblage des 1/2
coques, réalisation des feuillures, inserts et karmans. Les
carénages sont montés sur le train le 11 février.
(m=930g par carénage terminé).
Photo
26 :
Fabrication du support de train : Le support est mécano-soudé
en 25CD4S de 3mm, puis collé et stratifié dans le
fuselage. Les lames de train seront boulonnées sur le support.
(m=2.9kg, ce qui fait une masse totale du train de 19kg)
Photo
27 :
Divers ajustages : Pour ajuster la fixation du support de train
dans le fuselage, j'utilise un gabarit en bois qui permet de tracer
correctement les découpes sur la forme complexe du fuselage.
Dans la foulée, je monte la partie supérieure du capot
et le réservoir.
Photo
28 :
Collage définitif des 1/2 coques du fuselage : Après
collage rivetage des 1/2 coques puis la polymérisation de
la colle, on fait sauter les rivets, on rebouche les trous au floc
et on colle une bande de pré-imprégné (2BID
à 45°) par dessus le joint (l'espace nécessaire
a été prévu dans la feuillure) le 15 mars.
Il restera à lisser au micro-ballons secs. On remarque sur
la photo le passage du train découpé précédemment.
Photo
29 :
Photo 29: Fabrication des semelles de longeron: Réception
du pin d'orégon le 23 mars, je rabote et découpe les
semelles le 4 avril et dans les chutes je fabrique les éprouvettes
d'essai.
Photo
30, 31 et 32:
Les essais
de bois : le 11 avril trois types d'essais sont effectués
sur les éprouvettes :
photo 30 : essai de compression.
photo 31 : essai de flexion dynamique.
photo 32 flexion statique.
Les 2 premiers essais sont décrit dans la norme sur les bois
aéronautiques, le troisième est un essai réalisable
par n'importe qui. En compression le bois semble correct sans être
extra, mais là où rien ne va plus c'est en flexion
dynamique: ce bois casse comme du verre. (pour être précis
K/D2=0.6 au lieu de 0.8 minimum): j'ai de quoi me chauffer l'hivers
prochain!!!! Ca m'apprendra à faire des économies
de bout de chandelle : après ce raté, j'ai commandé
du bois certifié chez Léger ( je ferai quand même
de nouveaux essais pour comparaison: l'expérience c'est toujours
bon et ça fera un article pour les cahiers du RSA).
Photo33
:
Essai de la mousse de polystyrène extrudé qui sera
utilisée pour les noyaux de l'empennage. Le module d'Youg
et la résistance sont déterminés dans les 3
directions. Les valeurs sont très différentes : la
meilleure étant bien sûr perpendiculairement à
la direction de l'extrusion.
Photo34
- 30 Avril 2005 :
Découpe au fil chaud ici du noyau de la dérive. Il
faut bien sûr être deux. Le deuxième opérateur,
non ce n'est pas le chien! mais ma femme qui tient l'appareil photo.
Photo
35 :
Voilà le résultat!
Une fois le fil bien réglé, un petit ponçage
très léger suffit à obtenir un état
de surface parfait.
Photo
36 - 13 mai 2005 :
Stratification de la gouverne de
profondeur et le résultat. La première photo montre
les différentes couches : 2 UD 300g à 30°, 1mat
de surface 30g, le tissu d'arrachage et le polyéthylène.
On recouvre le tout de la chute de PS de la découpe au fil
chaud que l'on charge.
Photo37
- 21 mai 05 :
Stratification du
plan fixe de la profondeur. La pièce est sous l'étuve
improvisée. Les couches sont les suivantes : pour la peau
supérieure 1 BID 300g à 45°, 1 UD 300g à
0° 1 mat de surface 30g; pour la peau inférieure: 1UD
à 0°, 1 BID à 45°, 1UD à 0° et
le mat de surface.
Photo38
:
Fabrication du longeron de dérive:
les semelles sont constituées d'UD en accordéon qui
sera pressé pendant la polymérisation à l'intérieur
des deux flancs perdus.
Photo39
:
Assemblage de l'empennage par le longeron de dérive en fourche.
Le noyau de la dérive sera stratifié en place sur
l'avion.
Photo40
:
Tube mécano soudé et guignol de profondeur en 25CD4S.
le tube raccorde les deux demi-gouvernes de la profondeur.
Photo41
:
Ajustage des charnières piano de la gouverne de
profondeur.
Photo42 :
Fixation par collage et bandes stratifiées à l'intérieur
du fuselage de la profondeur.
Photo44
- 10 juin 05 :
Stratification "en place" de la dérive.
Photo
45 :
Ajustage des charnières
de la gouverne de profondeur et mise en place du noyau. Stratification
le 22 juin 2005
Photo
46 :
Après
la statification de la cloison pare-feu et du support de train l'avion
est remonté pour être présenté à
Nevers 2005. Première semaine de juillet. Depuis je pédale
pour rattraper le temps sans y parvenir!! Donc le projet piétine
un peu.
Photo
47 - 10 Septembre 05:
Cloison du dosseret (derrière la tête du pilote, il
sert d'arceau de sécurité), le dossier du pilote avec
la trappe de visite et la tablette arrière où l'on
voit les renforts d'attaches supérieures de la ceinture de
sécurité : stratifiés 2 BID par face 1.5kg
le tout.
Photo
48 - 02 octobre 05 :
Mise en position collage et stratification d'une des attaches inférieures
de la ceinture de sécurité 3BID dessous et 2x3BID
dégressifs dessus. On aperçoit en haut la stratification
de l'attache arrière de l'aile (même façon).
En bas le support du renvoi de profondeur 3BID à 45°
et 1BID par face.
Photo
49 - 20 octobre 05 :
Les palonniers et
les pédales de frein sont terminés le 20/10/05. On
aperçoit, à l'arrière plan, les goussets de
renfort des fixations du bâtit moteur, et au premier plan,
le longeron de fuselage (hemlock 20x20) collé stratifié
sur les flancs (le 04 octobre 2005).
Photo
50 - 10 décembre 05 :
Mise
en place et stratification de la roulette de queue. On voit les
deux câbles de diamètre 3.15mm de commande de la direction
et la tringle de la roulette. Un palonnier intermédiaire
commandé par les câbles de diamètre 2.4mm provenant
du palonnier avant permet d'intégrer les deux commandes de
la roulette et de la direction dans le fuselage.
Photo
51- 26 octobre 05 :
Manche et boîtier
de manche mis en position juste avant stratification sur le fuselage.
Le boîtier est monté sur roulements à billes
étanches et commande par tringles et guignols la profondeur
à l'intérieur du fuselage et les ailerons par devant
le longeron.
Photo52
:
J'ai
le moteur (consigne fin de potentiel d'un Morane) depuis le 11/11/05.
Le bâtit moteur est terminé le 22/12/05. et pèse
1.4kg.
Photos
53 à 55 :
Usinage
et montage du moyeu et du prolongateur d'hélice. Matière
AU4G T4. L'hélice sera bipale en bois de diamètre
1.3m à réglage du pas au sol bien-sûr.
Photo
56 et 57:
Après
le sciage et le rabotage des semelles, fabrication et montage des
diaphragmes.
Photo 58 :
Découpage
enture et assemblage des âmes. Les semelles et les diaphragmes
sont poncés pour éliminer les petits écarts
qui nuiraient au collage des âmes.
Photo 59
:
J'ai
dessiné sur les âmes les emplacements de contact avec
les semelles et les diaphragmes pour vernir ce qui ne doit pas être
encollé. Après séchage, je peux alors coller
les âmes sur les flancs des semelles et des diaphragmes préparés
précédemment. Le 9/02/06 collage de l'âme avant.
Photo 60 :
Avant
fermeture du longeron, je colle les derniers inserts pour les commandes
de gauchissement puis je vernis l'intérieur du longeron.
Photo 61
-19 février 2006:
Fermeture
du longeron par collage de l'âme arrière. Le longeron
fini pèse 12.5kg.
Photo 62
:
Alésage
des fixations de l'aile sur les flancs du fuselage. Dans ce remplissage
en frêne vient ce loger l'insert en alu taraudé recevant
les vis de fixation de l'aile.
Photo 63
:
Mise
en place des fixations sur le fuselage. Les cylindres en alu sont
les inserts qui seront collés dans les plots en frêne
du longeron. Les goussets en 25CD4S soudés réaliseront
la liaison de l'aile avec le fuselage.
Photo 64
- 28 février 2006:
Positionnement
du longeron et collage des fixations sur l'intérieur des
flancs du fuselage.
Photo 65
- 13 mars 2006:
Les
fixations ont été stratifiées (2BID à
45°) sur les flancs. Les guignols et biellettes de commande
de gauchissement sont terminés.
Photo
66 :
Collage
des nervures centrales (CTP3mm) sur le longeron en position sur
le fuselage.
Photo
67 - mai 2006 :
Remplissage
de l’aile de mousse polystyrène extrudé (30g/l).
Première plaque d’intrados le 10 mai 2006.
Photo
68 :
Suite
du remplissage. Les formes complémentaires sont découpées
au fil chaud puis sont collées entre elles et sur le longeron
avec des microballons proportion 1/1. A l’avant du longeron
a été ménagé le passage des bielles
de commande des ailerons.
Photo
69 :
Mise
en position et collage des nervures de demi aile en CTP.
Photo
70 :
Découpe
au fil chaud des demi ailes centrales. Les nervures servent de gabarit.
Photo
71 :
Après
avoir découpé au fil chaud les extrémités
des ailes et le passage du longeron, on colle les extrémités
au bout du longeron et sur les nervures de demi aile. Puis on met
en forme par ponçage le saumon et rectifie les inégalités
ou les défauts avec des microballons 5/1.
Photo
72 - 8 août au 6 septembre 2006:
Stratification
de l’aile. Intrados : 1plis de tissus de verre Unidirectionnel
(240 g) à 0°, 1plis de tissus de verre bidirectionnel
à 45° (280 g torsion), 1plis de tissus de verre Unidirectionnel.
Extrados : 2 plis de tissus de verre Unidirectionnel 0°, 11plis
de tissus de verre bidirectionnel à 45°, 1UD.
Photo
73 :
Usinage
et stratification du passage du lest d'aileron et mise en place
des ailerons.
Photo
74 :
Croisillon
pour rigidifier la partie avant du fuselage.
Photo
75 - toussaint 2006 :
Mise
en place de la verrière sur l'aile, collage et rivetage de
la charnière et fabrication du verrouillage de la verrière.
Photo
76 - Noël 2006-2007 :
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