Saturday, March 9, 2013

Article: Ha non !... Le CANARD n’est pas mort.

The following article (in French) describes a home made Lifting-canard sailplane for slope soaring. A very original approach but finally an excellent airframe according to Jean-Francois.

Texte Jean-François SARTEUR – Photo Benoit GRASSET

Introduction

Vous le repérerez sans hésiter au premier coup d’œil !...avec une allure futuriste et des origines ancestrales, un planeur formule canard ne passera jamais incognito sur une pente. Cette race de volatiles étant en voie d’extinction, les informations précises sur le sujet en modélisme sont rares surtout en vol de pente, c’est pour cela que j’ai décidé de faire sa découverte par moi-même en réalisant un modèle perso pour le tester en vol. 

Tout d’abord, comme on ne peut comparer que ce qui est comparable, l’idée de pouvoir utiliser la même paire d’ailes et le même stabilisateur dans les deux formules me paraît la méthode la plus adaptée. Pour cela j’ai choisi de transformer un de mes planeurs de vitesse bien aimé en formule canard. Il s’agit d’un planeur que j’ai conçu et réalisé pour la course de vitesse F3F en 60“ (envergure 1,52 m). Je connais suffisamment bien ses réactions et performances pour avoir réalisé de nombreux vol avec lui. J’ai conservé les éléments principaux, ailes et stabilisateur, sur lesquels j’ai adapté un nouveau fuselage type canard et rajouté une dérive.

Les sites de vol de pente de ma région occasionnent des difficultés à l’atterrissage car parsemés de buissons ou rochers. Le futur planeur canard doit être facile à poser, précis et surtout robuste mais également maniable, facilement démontable pour le transport, et plutôt rapide en vol pour le plaisir de la glisse. Les objectifs étant décidés, il ne reste plus qu’à créer l’oiseau...

Le fuselage est en fibre de verre et carbone


Le nouveau fuselage est construit en fibre de verre et carbone d’après un master sculpté dans un liteau de bois blanc et stratifié. Sa largeur et sa hauteur sont identiques au fuselage d’origine (même maître couple). L’aile est fixée sur un support en cabane comme sur le fuselage d’origine. Les principales évolutions consiste à rajoutée une dérive démontable à l’arrière de l’aile et bien sûr à installer le stabilisateur horizontal sur le nez du planeur.
Le fuselage prêt à être équipé. 
La dérive se fixe sur le fuselage à l’aide de tiges carbone de trois millimètres qui se glissent dans des tubes laiton collés à l’intérieur du fuselage.

Le stabilisateur doit se détacher sans effort 

Le point faible de ce type de planeur c’est le stabilisateur, il est l’élément le plus fragile du dispositif, et se retrouve positionné en première ligne, c’est lui qui prend les chocs en  accrochant les buissons pendant la course d’atterrissage. Pour contourner cet inconvénient il existe deux possibilités, soit construire un stabilisateur très costaud mais lourd, soit qu’il puisse se détacher instantanément dès qu’il touche un obstacle. J’ai choisi la deuxième option qui me permet d’utiliser le stabilisateur d’origine.  Pour qu’il se détache facilement  j’ai raccourci les clés en carbone faites pour s’effiler dans des tubes laiton fixés à l’intérieur du fuselage. Des petits aimants installés sur chaque demi-stabilisateur et sur le fuselage les maintiennent plaqués l’un contre l’autre. La chape en plastique, qui maintient et solidarise les deux guignols de la commande de profondeur participe aussi à la rigidité de l’ensemble fuselage/stabilisateur. En vol, le stabilisateur est correctement tenu mais à l’atterrissage si les branches le touchent, il se détache instantanément sans effort et le planeur stoppe sa course. Ainsi il reste intact on peut  le remonter pour le vol suivant. 

La chape qui commande simultanément les deux guignols de la profondeur est fendue pour libérer facilement les guignols en cas de choc sur un stabilisateur à l’atterrissage.

Le demi-stabilisateur s’est détaché mais la chape n’a pas encore lâchée le guignol. Le pli sur la corde à piano permet de garder de la souplesse à la commande afin de protéger les pignons du servo.
Aucune modification sur les ailes

Aucune modification n’a été apportée sur les ailes, elles sont équipées de deux servos d’ailerons full span et les commandes sont du type RDS. Les ailes sont démontables en deux parties et fixées sur le fuselage avec des vis nylons de diamètre quatre. En effet, suite à un choc à l’atterrissage, ces vis cassent et libère l’aile, ce système de fusible très simple est très efficace pour protéger les ailes. Le profil est un TP74 spécialement étudié pour la course de vitesse F3F en 60 pouces est lui aussi très efficace… Dès que le vent se lève et se maintient au dessus de 25 Km/h il accélère franchement et se détache du lot. 

Après branchement des deux prises de servo d’ailerons, on fixe l’aile à l’aide de deux vis nylon. 
Les commandes RDS présentent de nombreux avantages, elles facilitent le démontage des servo, éliminent les tiges de commande et guignols, diminuent la trainée.

Voila le canard assemblé, il n’y a plus qu’a contrôlé le centrage avant de le vol.

Le centrage est situé sur le fuselage

La position du point de centrage d’un modèle du commerce est fourni par le constructeur lui-même, mais lorsqu’il s’agit d’un modèle perso c’est souvent la méthode empirique qui prévaut. Par habitude on règle au premier tiers de la corde d’aile et on fini les réglages en vol.

Pour obtenir le centrage voulu, la batterie et  la radio sont installées dans la pointe avant du fuselage sous le stabilisateur. 
Cette méthode n’est absolument pas bonne dans le cas d’un canard car le point de centrage n’est pas du tout là ou on a l’habitude de le voir,  sur un planeur canard il se situe entre l’aile et le stabilisateur. Par exemple sur mon modèle il est situé 24 mm en avant du BA de l’aile, ça ne s’invente pas mais ça se calcule très facilement avec la feuille de calcul PrédimRC*. Pour cela il faut y rentrer toutes les données du planeur et le point de centrage se calcule automatiquement au millimètre près. Le centrage peut varier entre 0% (modèle neutre) et 7 % (modèle stable) de marge statique. C’est rapide, on gagne du temps et il y a moins de risque de casse, et ça marche à tout les coups et sur tout type de modèles, classique, canard, aile !

Les outillages de réglages classiques ne sont pas utilisables

Le point de centrage étant situé sur le fuselage entre le stabilisateur et l’aile, les outillages de réglage classique qui s’appuient sous l’aile ne sont pas utilisables pour un canard. Pas de panique, il existe un moyen simple bien adapté au canard et qui ne nécessite pas d’outils spéciaux. Il suffit de retourner le canard sur le dos et de le poser en équilibre sur une tige de tourne vis par exemple en appui sur le fuselage. Lorsque le fuselage reste en position horizontale, vous avez trouvé le point de centrage, il ne reste plus qu’à le déplacer si besoin en modifiant le poids dans le nez. 
Sur ce planeur le point de centrage est situé à 24 mm devant le BA de l’aile. Un bout de scotch papier enroulé sur la tige du tournevis, évite au fuselage de glisser. 
Tout est prêt, direction la pente pour faire le premier vol !

Et… il prend son envol normalement!

C’est près de Massane, un petit village pittoresque sur les rives de l’étang de Berre que j’ai pu réaliser les premiers vols. La pente orientée nord/ouest descend jusqu’au bord de l’eau, on ne peut rêver mieux pour un canard !
Je ne vous cache pas que je doutais un peu au moment du lancé, je savais que l’aile n’en était pas à son premier vol, ce n’était pas là le problème… mais le stabilisateur sur le nez… ! Tout de même,  ce n’est pas très rassurant la première fois. Tant que je tenais le fuselage dans le vent j’avais l’impression que ça ne pouvait pas marcher.  Malgré tout je m’accorde encore un dernier moment pour tout vérifier, ce serait trop bête de le casser si près du but, et après avoir tout re-contrôlé…  j’arrête de réfléchir, le vent est bon, je le lance l’oiseau exactement comme je le ferais avec un planeur classique et… il prend son envol tout à fait normalement  L’assiette en tangage est plus facile à tenir
En fin soulagé d’avoir passé cette première étape, a par sa silhouette déroutante, la première impression est réconfortante car il se pilote facilement. Les réglages élémentaires effectués, il en ressort que la maniabilité générale est meilleure qu’un planeur classique. Je pense que ça tient surtout au fait que l’assiette en tangage est plus facile à tenir, c'est-à-dire que les variations d’incidences se détectent plus rapidement. Par exemple lorsque l’on veut cabrer c’est le nez qui monte et non la queue qui descend comme sur un planeur classique, ça se voit mieux, c’est plus direct et plus intuitif. Il semble plus stable. Après avoir pris confiance à ces réactions, je décide de tester les acrobaties classiques, je constate qu’elles sont toutes réalisables comme sur un planeur classique, les boucles passent facilement et même sans trop de vitesse initiale, les tonneaux s’enchainent rapidement, en vol dos la compensation à la profondeur est très faible pour tenir un vol horizontal, bref c’est presque un planeur normal sauf que…! Le stabilisateur doit rester impérativement devant en vol, mais heureusement, cela se fait automatiquement grâce à la dérive ajoutée sur le fuselage à l’arrière de l’aile. Le plus dur c’est de s’habituer à cette silhouette troublante ressemblant à un planeur qui part en marche arrière...

Un planeur qui ne décroche jamais !

Une particularité du canard est que le décrochage arrive sur le stabilisateur. Pour tester cela je cabre lentement le planeur, il ralenti, je conserve le manche à cabrer, le stabilisateur s’installe dans un régime de décrochage difficile à détecter rapidement car la commande d’aileron fonctionne normalement, mais le planeur s’enfonce doucement. Pour sortir du décrochage il suffit de reprendre de la vitesse en piquant mais ce n’est pas immédiat, dans cette situation il lui faut un peu de temps pour qu’il accélère à condition d’avoir gardé suffisamment de hauteur ! Le point positif c’est que le roulis reste pilotable complètement et permet de conserver les ailes à plats.

Là, Il vole très bien sans volets !

La sortie des volets de courbure provoque un fort couple piqueur difficile à compenser avec la gouverne de profondeur. Ce comportement interdit l’utilisation des volets pour ralentir le planeur dans la phase d’atterrissage. Après différents essais et réglages j’ai finalement abandonné complètement leurs utilisation qui pourrait certainement améliorer la portance pour certaines phases de vol mais diminue notablement l’efficacité de la commande de profondeur. A cause de cela, j’ai préféré éliminer ce réglage délicat au profit de la simplicité qui reste un atout dans beaucoup de situations.




Les virages serrés passent étonnement bien


Les virages serrés de type course au pylône F3F, volets rentrés, passent bien, le planeur ne ralenti pas beaucoup, mais toute fois sans grande prétention. Ce comportement, très surprenant pour un planeur pour lequel aucun mixage ou réglage spécifique n’a été programmé, est très agréable car ça simplifie l’utilisation et le pilotage. J’ai bien tenté d’utiliser les volets couplés à la profondeur pour les virages, comme sur un planeur classique, non seulement ça n’apporte aucune amélioration mais ça freine le planeur. De plus le couple piqueur provoqué par la sortie des volets annule l’action de la profondeur et rend le virage impossible. Bref le planeur s’incline sans pouvoir tourner et ralentit beaucoup. Je vous assure que le couplage profondeur/volets pour un planeur canard ce n’est pas « Broadway » ! Je vous déconseille de jouer avec sous peine d’avoir de gros problèmes. Sur ce coup c’est encore la simplicité qui l’emporte.


Il se pose avec plus de précision*

En approche pour l’atterrissage il se pilote facilement. Malgré l’absence d’utilisation des volets, il est possible de bien le ralentir sans prendre de risque de décrochage brutal de l’aile puisque c’est le stabilisateur qui décroche progressivement. Attention tout de même à conserver un minimum de vitesse pour ne pas rentrer insidieusement en décrochage du stabilisateur qui aurait pour conséquence une descente à plat sans arrondi final.


Le roulis est pilotable jusqu’au bout même avec une faible vitesse. Le décochage d’une aile peut survenir mais il est facilement récupérable en contrant le mouvement aux ailerons. Le tangage se pilote plus naturellement qu’un planeur classique, ce qui permet de poser avec plus de précision. C’est le nez qui l’on dirige, pas la queue, par comparaison c’est les roues avant d’une voiture que l’on dirige, pas les roues arrière.

Il est très ludique et permet de sortir des sentiers battus Ces essais m’on permit d’effectuer une vraie comparaison, car c’est la même paire d’ailes et le même stabilisateur qui ont été utilisé sur les deux types de planeurs, seul le fuselage à été remplacé et une dérive rajoutée. Ce qui ressort principalement de ces essais c’est que la formule canard permet de réaliser un planeur performant et simple à mettre au point car trois voies sont suffisantes profondeur et ailerons, les volets ne sont pas indispensables ni la gouverne de dérive articulée. Aucun mixage gouvernes n’est à réaliser dans la radio pour obtenir des performances honorables ce qui simplifie les réglages. Les atterrissages sont mieux maitrisés ce qui est rassurant surtout pour des petites pentes. Il passe sans problème les figures classiques de voltige. Il ne semble pas optimisé pour la course de vitesse, peut être à cause de la trainée de la dérive rajoutée qui n’existait pas sur le planeur d’origine car il était équipé d’un stabilisateur papillon. Malgré tout il peut voler vite sans aucun problème pour se faire plaisir ou se sortir d’un mauvais pas. Je vous propose de voir les vidéo de démonstration en vol en utilisant le lien suivant :




Il faut noter qu’il est très important que le stabilisateur soit installé de manière à ce qu’il puisse se détacher facilement en cas de choc à l’atterrissage. Ce dispositif préserve l’intégrité du stabilisateur et par delà même le planeur tout entier. On peut le vérifier sur la vidéo du vol, pendant l’atterrissage ou un fort gradient de vent fait tomber verticalement le planeur de trois mètres de haut, ceci sans conséquences sur son état. Un planeur classique aurait certainement eu au moins des impacts sur les bords d’attaque de l’aile. Il est rassurant de savoir que les ailes sont mieux protégées du fait de leurs situations plus reculées, c’est le nez du fuselage qui bute le sol en premier. C’est donc le planeur tout entier qui est moins vulnérable. Je vous propose de voir en vidéo, la démonstration de l’efficacité du dispositif de décrochage automatique du stabilisateur, en utilisant le lien suivant :



Sa facilité naturelle en virage à grande inclinaison pourrait être dû au fait que l’aile, de par sa position arrière, coupe le virage par rapport au stabilisateur et parcours un peu moins de chemin que lui, et se retrouve donc avec une d’incidence plus faible que sur un planeur classique. Ceci n’est qu’une hypothèse, je laisse les spécialistes en aérodynamique plancher sur ce phénomène. Son look insolite associé à une autre manière de piloter mon procurés de nouvelles et agréables sensations de pilotage. Il est ludique et permet de sortir des sentiers battus, il ne laissera assurément ni le pilote ni les spectateurs indifférents. Il est regrettable de ne pas en rencontrer plus souvent sur les pentes car cette formule mérite d’être mieux connue. Je suis persuadé qu’il a encore beaucoup de sujets intéressants à découvrir sur la réalisation ou sur le domaine de vol du canard. J’espère vous avoir éclairé sur les mœurs de l’oiseau, si l’aventure vous tente et que vous ne voulez pas que la race s’éteigne… N’hésitez pas à vous lancer ! La réalisation est à la portée de tous modélistes confirmés. Pour ma part, après cet essai, je suis convaincu que le canard est toujours vivant !

PredimRC * : La feuille de calcul est téléchargeable gratuitement sur internet et elle fonctionne pour tous les modèles.

Jean-François Sarteur [ email:  jf.sarteur(arobase)sfr.fr ]

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