Construire des cacahuètes pour le vol d'intérieur

1. Le choix d'un modèle

Le choix d'un bon modèle est généralement un compromis entre les points de statique et les caractéristiques de vol. Le meilleur compromis est de choisir un bon modèle de vol, de construire le modèle aussi léger que possible et d'ajouter autant de détails que possible à l'échelle. Étudiez attentivement les règles !
Un modèle de Cacahuète avec de bonnes qualités de vol doit avoir une large corde d'aile (60 mm ou plus), une longueur à peu près égale à l'envergure, un grand stabilisateur, et un long nez.
Le Lacey M10 et le Fike E sont des exemples classiques de modèles présentant ces caractéristiques. Il est possible de construire le Lacey à 4 grammes et d'effectuer des vols de 3 minutes.
Cependant, le Lacey et le Fike ne sont pas très performants en ce qui concerne les points de statique. Plusieurs modèles de monoplan datant d'avant 1935 sont de bons modèles de vol et obtiendront des points de statique plus élevés.

2. Qu'est-ce qu'une cachuète légère ?

Il n'est pas rare que les cacahuètes pèsent entre 8 et 15 grammes. Je considère qu'une cacahuète est légère si elle est bien conçue pour voler, si elle est bien détaillée à l'échelle et si elle pèse moins de 5 grammes.
Un modèle avec une corde d'aile étroite, un petit fuselage et pesant 4 grammes n'est PAS une cacahuète légère, c'est une PETITE cacahuète. Les allongements élevés (cordes d'ailes étroites) ne sont pas souhaitables en raison de la limitation de l'envergure à 33 cm. En d'autres termes, des cordes d'ailes étroites se traduisent par de petites surfaces d'ailes et des charges alaires plus élevées. Cela réduit les temps de vol.

3. Pourquoi construire des cacahuètes légères ?

Trois réponses peuvent être données à cette question :
1. les cacahuètes légères volent plus longtemps.
2. Les cacahuètes légères sont plus faciles à régler.
3. les cacahuètes légères ne se cassent pas lorsqu'elles frappent les murs.
En ce qui concerne le premier point : Une simple analyse énergétique montre que le temps de vol est inversement proportionnel au poids à la puissance 3/2. Cela signifie, par exemple, qu'une diminution du poids de 50 % devrait augmenter le temps de vol de 84 %. Une diminution du poids de 25 % devrait augmenter le temps de vol de 40 %. Le poids est un facteur essentiel !

En ce qui concerne le deuxième point : Les cacahuètes légères nécessitent moins de puissance et volent à une vitesse inférieure. En d'autres termes, les forces (couple et forces aérodynamiques) agissant sur le modèle sont plus faibles. Comme le modèle vole à une vitesse plus faible, les effets des petites déformations, de la traînée et d'autres imperfections seront moindres. Les Peanuts légers sortiront également plus rapidement d'un décrochage ou d'autres perturbations en raison des considérations liées à l'élan. Le modèle sera moins sensible à la poussée et aux autres ajustements de trim.

En ce qui concerne le troisième point : Les considérations aérodynamiques montrent que la portance est proportionnelle au carré de la vitesse. Pour générer deux fois plus de portance, le modèle doit voler 1,41 fois plus vite.

En vol en palier, la portance est égale au poids, donc doubler le poids signifie que le modèle doit voler 1,41 fois plus vite !
Lorsqu'une cacahuète frappe le mur, le fait qu'elle se brise ou non dépend de la résistance de sa structure et de la quantité d'énergie cinétique qu'elle possède au moment de l’impact. La structure doit absorber l'énergie cinétique en se pliant et/ou en se brisant.

L'énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse. Si le modèle vole 1,41 fois plus vite, il possède deux fois plus d'énergie cinétique ! En résumé, un même modèle deux fois plus léger volera à une vitesse réduite de 29% (71 % de la vitesse de la version plus lourde) et possédera une énergie cinétique divisée par 4 (25%) lorsqu'il se cognera au mur. Par conséquent, les cacahuètes légères sont beaucoup moins susceptibles de se briser.

4. Comment construire des cacahuètes légères

Dans les commentaires qui suivent, j'utiliserai comme exemple un monoplan Hergt de 1918 conçu par Walt Mooney. Il s'agit d'un bon modèle de vol : 33cm d'envergure, 72,4 mm de corde, 279 mm de longueur de fuselage, 43 mm de longueur de nez. Le Hergt a des roues à rayons, un peu de haubanage et un moteur radial à neuf cylindres pour les détails à l'échelle. Mon modèle fini pèse 4,75 grammes et effectue des vols de plus de deux minutes.
Pour construire des Peanuts légers et suffisamment résistants, il faut respecter le critère de construction de Burt Rutan :

"Vérifiez la légèreté de chaque pièce en la lançant en l'air. Si elle retombe, c'est qu'elle est trop lourde !"

Les considérations relatives à la légèreté et à la résistance doivent être appliquées à CHAQUE pièce. Si une petite pièce est deux fois moins lourde, le poids ne sera pas beaucoup plus important, mais si toutes les pièces sont deux fois moins lourdes, la cacahuète sera plus légère.Les méthodes de construction doivent être basées sur des considérations de légèreté et de résistance, et non sur le temps de construction. En d'autres termes, s'il vous faut deux fois plus de temps pour construire un élément deux fois moins lourd, faites-le. Le Hergt a nécessité 52 heures de construction.Les outils suivants me sont très utiles :
1. Une balance pour un pesage précis à 0,001 gramme.
2. Un trusquin à découper le balsa pour fabriquer toutes les baguettes.
3. Un cahier pour noter les poids et autres données de construction (un outil d'apprentissage précieux).
4. Des lames de rasoir en acier au carbone pour des coupes nettes.
5. Une pince à épiler en bambou pour tenir les petites pièces sans écraser le bois.

Pour la colle, j'utilise de la colle Duco (ndt : colle nitrocellulosique comparable à la UHU Hart) diluée avec trois parts d'acétone. Une seringue avec une aiguille de 0,25 mm de diamètre intérieur est utilisée pour appliquer la colle. Le balsa que j'utilise est du bois « indoor » pour les modèles d'intérieur (ndt le plus léger, aussi apelé « plume »). Le coût des matériaux pour les cacahuètes est mineur par rapport au temps de construction. C'est pourquoi il faut toujours utiliser les meilleurs matériaux disponibles.

Pour le Hergt, les données de poids suivantes ont été enregistrées sur les composants de base :

Composants	Prêt à entoiler (g)	Entoilé (g)
Cadre de fuselage	0.528	0.875
Moteur radial 9 cylindres et capot	0.710	0.710
Hélice et bouchon de nez	0.970	0.970
Roues (2)	0.272	0.272
Train d'aterrissage (3 pièces)	0.177	0.177
Structure d'aile (gauche et droite)	0.423	0.913
Structure de stabilisateur	0.065	0.242
Structure de dérive	0.024	0.107
Total	3.169	4.266
Détails divers		0.484
Poids fini (prêt à voler)		4.750

Poids total du papier : 1.019 g
Poids de la colle appliquée sur les cadres pour faire adhérer le papier : 0.131 gm.
Ces mesures peuvent être considérées comme typiques pour une cacahuète légère.

Les longerons et les traverses du fuselage ont été découpés dans du balsa de 115 g/dm3. A l'exception des structures de stabilisateur et de dérive et d'autres pièces non porteuses, l'utilisation de bois de 65 à 80 g/dm3 pour les baguettes est une fausse économie en raison des faibles résistances. Les longerons et les traverses avant étaient des carrés de 1x1. Les autres traverses étaient de 1x0,75. Le capotage a été construit avec des baguettes de 80g/dm3 (0,6 x 0,6 carré). Des diagonales supplémentaires ont été ajoutées à l'avant. Une trentaine de petits goussets (planche de 5/10 en balsa de 80g/dm3) ont été ajoutés à tous les points de tension.

construction des détails à l'échelle. Le plastique est assez dense par rapport au balsa et au polystyrène. N'utilisez pas de roues et de cylindres de moteur en plastique, ils sont trop lourds pour les Peanuts d'intérieur. Les roues à rayons du Hergt ont été construites en mousse et balsa avec de petits moyeux en laiton (0,6 OD, 0,4 ID, 1,9 long). Les cylindres du moteur sont des tubes roulés en balsa de 3/10. La peinture (enduit, etc.) est lourde, les feutres peuvent être utilisés pour colorer la plupart des détails.

Des nervures en deux membrures (80 g/dm3, .022 X .030) ont été utilisées pour les ailes. Les membrures basse et haute en 115 g/dm3 sont respectivement en 1x1 et 1x0,75. Un seul longeron d'aile (80 g/dm3, 0,5 x 2,3) a été placé entre les membrures. Des diagonales (80 g/dm3, 0,6 x 0,6) ont été placées entre le longeron et la membrure basse pour renforcer celle-ci. Les extrémités de l'aile ont été formées à partir de bambou 0,6 x 0,75 mm.

Les structures du stabilisateur et de la dérive n'ont pas besoin d'une grande résistance et peuvent être construits avec des baguettes de 1x 0,6 de 80 g/dm3. On ne saurait trop insister sur la nécessité de maintenir l’arrière léger. Ajouter du poids au nez n'est pas une bonne solution pour un empennage trop lourd. Si l'empennage est trop lourd, il faut en fabriquer un nouveau et, si nécessaire, reconstruire le fuselage. Si l'empennage est trop lourd de 0,10 g, vous devrez généralement ajouter 0,40 g au nez - vous avez donc ajouté 0,50 g au modèle !!

5. Entoiler des modèles légers à l'échelle cacahuète

La procédure typique utilisée pour recouvrir une cacahuète est la suivante :
1. Recouvrir le modèle en collant le papier avec l’adhésif choisi.
2. Vaporiser le modèle avec de l'eau ou de l'alcool et espérer qu'il ne se déforme pas trop !
3. Appliquer une ou deux fines couches d’enduit en espérant que le modèle ne se déforme pas trop !

Il est très exaspérant de passer 40 heures à construire et de voir le modèle se transformer en bretzel pendant qu'on le recouvre !
Gerry Wagner de Southington dans le Connecticut m'a donné la méthode suivante pour entoiler les Peanuts légers. Elle est nettement supérieure à la méthode ci-dessus. Préparez le papier en suivant la procédure suivante :
1. Fabriquez un cadre rectangulaire de 45 x 60 cm avec des baguettes en pin de 10 x 20 mm ou plus. Le cadre doit être solide pour éviter que le papier ne se torde en se rétractant.
2. Couvrir le cadre avec deux couches épaisses de colle ou d’enduit.
3.Par temps HUMIDE, posez une feuille de papier de 45 x 60 cm sur le cadre. Essayez de minimiser les plis. Utilisez de petits morceaux de ruban adhésif.
4. A l'aide d'un pinceau et d'acétone, brossez le papier autour du cadre pour dissoudre la colle ou l’enduit et faire adhérer le papier. au cadre. Essayez de minimiser les plis. Le papier doit être fermement attaché au cadre en tout point.
5.À l'aide d'un flacon pulvérisateur (Windex, etc.) et d'eau, vaporisez le papier et laissez-le sécher. Le papier rétrécira, éliminant tous les plis, et deviendra aussi tendu qu'un tambour sur le cadre rigide.
6. Répéter l'étape 5 au moins 10 fois sur une ou deux semaines.
7. Laisser le papier sur le cadre jusqu'à ce que vous soyez prêt à entoiler.

Le type de papier est très important. Du point de vue du poids, la différence entre un papier japonais léger et un papier japonais lourd peut atteindre 50 %. De telles différences de poids ne peuvent être détectées qu'en pesant les feuilles de papier avec une bonne balance, elles ne peuvent pas être "senties" ou "ressenties". Sur le Hergt, le poids total du papier sur toutes les surfaces était de 1,019 gramme.

Pour recouvrir le modèle, procédez comme suit :
1. Sur toutes les structures, s'assurer qu'il n'y a pas de bosses ou d'autres protubérances qui empêcheraient le papier de reposer à plat sur la structure. Poncer si nécessaire.
2. À l'aide d'une colle diluée à 50 % et d'un petit pinceau, appliquer une couche de colle sur les cadres. N'appliquez la colle qu'aux endroits où le papier sera en contact et utilisez le moins de colle possible. Cela ajoutera entre 0,1 et 0,2 g au modèle.
3. Le jour où vous recouvrez le modèle, assurez-vous que l'humidité est TRÈS FAIBLE. C'est très important, car si vous recouvrez le modèle un jour où l'humidité est élevée, le modèle se déformera plus tard lorsque l'humidité sera faible.
4. Découpez des morceaux de papier dans le cadre pour qu'ils correspondent aux parties de la maquette à recouvrir. Les morceaux de papier ne doivent pas chevaucher les cadres du modèle de plus de 3 mm Une lame de rasoir bien aiguisée en acier au carbone est la meilleure solution pour couper le papier. Veillez à ne pas froisser les morceaux de papier lors de la découpe et de la mise en place.
5. N'oubliez pas que le papier va se plisser s'il est courbé dans deux directions (courbures composées). Aucun morceau de papier ne peut suivre une forte courbure composée. Si nécessaire, recouvrez une structure en particulier avec deux ou plusieurs morceaux plus petits. Par exemple, sur le Hergt, l'extrados de chaque aile a été recouvert de trois morceaux de papier pour tenir compte des courbures composées à l'extrémité des ailes.
6. Poser les morceaux de papier sur les structures du modèle. Ils doivent être posés à plat en tous points, sans plis. Il ne doit pas y avoir plus de 3 mm de chevauchement en tout point, si nécessaire couper le papier. Si le papier ne repose pas parfaitement à plat contre la structure en tout point, n'essayez pas de le forcer - cela ne marche jamais. Essayez de comprendre pourquoi il ne se conforme pas au cadre. Peut-être devrait-il être recouvert de deux ou plusieurs morceaux plus petits au lieu d'un seul morceau plus grand. Rappelez-vous que vous ne pouvez pas forcer le papier à s'adapter à une structure. Lorsqu'il est posé sur le cadre, il doit se mettre en place.
7. Lorsque le papier correspond à la structure, trempez un petit pinceau dans de l'acétone et touchez soigneusement le papier en plusieurs points de la structure. L'acétone traversera le papier, et dissoudra la colle sur le bois et fera adhérer le papier à la structure. Continuez ainsi jusqu'à ce que le papier soit fixé en tous points. Laissez sécher et coupez à l'aide d'une lame de rasoir en acier au carbone bien aiguisée. Poursuivez cette procédure jusqu'à ce que tous les structures soient recouvertes.
8. À ce stade, toutes les structures sont bien recouverts. Le papier n'est pas plissé, mais il n'est pas tendu, et c'est ainsi qu'il doit être. Ne faites rien d'autre. Ne vaporisez pas d'eau ou d'alcool sur les cadres couverts, cela ne ferait que les plisser. N’enduisez pas le papier, ce n'est pas nécessaire, cela ajoute beaucoup de poids (jusqu'à 1 g avec deux couches) et peut provoquer des déformations.
9. Les contours des ailerons et autres décorations doivent être découpés dans du papier coloré préenduit. Positionnez les décorations sur les structures entoilées et fixez-les avec de l'acétone. Si vous essayez de coller directement la décoration sur le papier du cadre, cela provoquera des plis.

Les modèles couverts par cette méthode ne se déforment pas. Par temps très humide, ils peuvent présenter quelques plis, mais ce n'est jamais un problème grave. Comme cette méthode permet d'obtenir des structures exemptes de gauchissement, les performances du modèle sont constantes. J'ai un Lacey M10 construit et couvert selon ces méthodes il y a trois ans. Le modèle pèse 4,5 g et a volé pendant 2 minutes et 55 secondes. Le réglage de vol n'a pas changé de manière significative depuis la première fois que le modèle a été réglé.

6. Le vol des cacahuètes légères

Le réglage des cacahuètes est un tout autre sujet. Si le modèle est léger, sans gauchissement et sans queue lourde (correctement équilibré), il devrait être relativement facile à régler.

En général, j'essaie de faire voler mes modèles contre le couple (vers la droite) parce que je veux que le cercle se resserre quand la puissance diminue. Cela permet d'éviter de plonger sous l'effet de la puissance initiale et de décrocher en fin de vol. La poussée vers la droite et la poussée vers le bas sont intégrées dans mes modèles avec un peu (1,5 mm) de vrillage dans l'aile droite. Le décalage et l'emplacement du centre de gravité doivent être ajustés pour que le modèle ne soit pas sensible au tangage.

Comme pour tous les modèles d'intérieur, les Peanuts doivent être réglés pour voler à une vitesse proche de la vitesse de décrochage. Lorsque le modèle décroche, l'aile située à l'intérieur du virage doit décrocher en premier. Cela fait tomber le modèle dans le virage, ce qui accélère la récupération et évite les dérives.

Expérimentez les formes, les diamètres et les pas des hélices. N'utilisez pas d'hélices en plastique, elles sont trop lourdes. J'utilise des pales en balsa (80 à 100g/dm3) qui sont moulées par déformation sur une forme sculptée. Les pales déformées sont collées sur des chevilles en bambou et enfichées dans un moyeu fait d'un tube en plastique (tube d'encre de stylo à bille Bic). Les pales peuvent être ajustées au niveau du moyeu pour faire varier le pas. J'utilise des hélices de 150 à 175 mm de diamètre avec des pales d'environ 25 mm de large. Les pales plus larges que 25 mm ne fonctionnent pas bien parce qu'elles présentent trop de traînée frontale.

Après avoir passé 50 heures à construire un chef-d'œuvre, rien n'est plus déprimant que de voir un moteur exploser et détruire votre création. Concevez un BON tube d'enroulement pour votre modèle et utilisez-le à CHAQUE fois.

Prenez des notes précises pendant le vol, mesurez le poids et la longueur des moteurs. Après chaque session de vol, étudiez ces notes.

7. Commentaires finaux

Professionnellement, je suis ingénieur et la construction et le pilotage de modèles réduits d'avions est un microcosme de l'ingénierie. Le meilleur conseil que je puisse donner est de mesurer les choses (poids, temps, force, etc.), de prendre de bonnes notes pendant la construction et le vol, de faire des expériences rationnelles, d'étudier ce que vous et d'autres avez fait afin de pouvoir vous améliorer à l'avenir.

Certains ne seront pas d'accord avec nombre de mes affirmations. Je construis des Peanuts qui sont avant tout légers et qui volent bien. D'autres préfèrent mettre l'accent sur les considérations d'échelle et sont moins préoccupés par le poids. (J'ai vu de nombreux chefs-d'œuvre excessivement lourds exploser en heurtant le mur à une vitesse effarante).

L'imbécile apprend de ses propres erreurs, tandis que le sage apprend des erreurs des autres. Cet imbécile a beaucoup appris des autres et ne prétend pas à l'originalité pour toutes les techniques décrites ici. Il ne prétend pas non plus que ce sont les seules techniques correctes. En fin de compte, il n'y a pas de grands secrets et la plupart des modélistes sont enthousiastes à l'idée de partager leurs connaissances et leurs expériences. C'est ainsi que les choses doivent se passer et c'est pourquoi nous formons un groupe uni.
Lester W. Garber PhD
159 Hillside Avenue
Providence, RI 02906, USA