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3 juin 2009
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Hiryu

Il crache le feu...

Présentation : Laurent Berlivet

Photos de l'auteur, de Guinôme, de Jean-Charles, de Romain...

Tout commence par un détail : Une “turbine”, rapportée par l’ami Denis lors de ses pérégrinations en Extrême-Orient, est posée à côté de l’écran de l’ordinateur et me titille depuis plusieurs jours. C’en est trop, voilà des semaines que je n’ai pas trouvé le temps d’assembler deux morceaux de bois. Il me faut un modèle pour aller autour, et vite !


Sur cette vidéo, l'Hiryù est équipé d'un petit moteur et vole à mi-puissance afin que le multicoptère en poursuite arrive à suivre.

Caractéristiques techniques


Envergure : 83 cm
Longeur : 79 cm
Surface : 12,8 dm²
Poids : 650 g
Charge alaire : 50,8 g/dm²
Profil : SB 97 8/1.25
Dragon Equipement
Turbine : SF 1028 (Super Flying Model) diamètre rotor 66 mm
Moteur : E-Flite Park 400 (4 200 KV)
Batterie : 7 éléments Ni-Cd de1250 mA ou 3 éléments Li-Po 2 000 à 3 100 mA
Consommation avec ce moteur et l’hélice recoupée à 3 pales : 20 A
Autonomie : 9mn30’’ plein pot au sol, soit plus de 20 minutes de vol

On fouille dans la doc, on regarde des photos, on retourne les feuilles de croquis : Plein de semi-maquettes qui resteront encore un temps des projets. Il s’agit quand même d’être prêt pour la saison prochaine et ses rencontres électriques ; une reproduction demanderait beaucoup trop d’heures afin de ne pas bâcler les détails.

Turbine SF Proto et plan définitif
Les éléments composants le kit de la turbine SF. Le rotor possède à l’origine 6 pales, mais 3 ont été recoupées afin de réduire la consommation avec le moteur utilisé.   Deux modèles ont été construits. Le proto fonctionnait déjà bien, le suivant doit être parfait...
En tout cas, l'Hiryù plaît sur les terrains.

Les grandes lignes


Alors on change d’avis, ce sera une création. Quelques coups de crayon, une grande dérive ressemblant vaguement à celle du Payen Katy, un mélange de courbes, de droites, et ça prend tournure.
Afin d’obtenir le meilleur rendement, l’hélice carénée - la turbine SF - n’est pas intégrée dans un long conduit mais seulement dans une nacelle profilée. Tout est conçu pour lui offrir la plus grande arrivée d’air : les flancs du fuselage sont concaves, l’aile est échancrée. En fait, c’est elle qui détermine le maître-couple de la cellule.

Au vol En vol
Ce jet original n’est pas issu d’un manga japonnais... Malgré ses formes un peu tourmentées, il est construit tout en balsa autour d’une turbine SF économique conçue pour les moteurs au format 400.   La vitesse de vol est assez élevée, même si ça n’est pas encore celle d’un racer. On a cependant la sensation de piloter un véritable jet avec une ligne tendue et des trajectoires très amples.

La batterie est prévue pour se loger dans la partie avant du fuselage offrant un compartiment relativement vaste. Le variateur est logé à cet endroit, pas très loin du récepteur. Les câbles d’alimentation du moteur passent par la pointe de la dérive.
Le servo de profondeur est placé au-dessus, intégré dans l’immense dérive en structure, dotée d’un profil Naca symétrique aminci à 7% afin de réduire la traînée. Il entre tout juste, légèrement déporté afin que le palonnier ne vienne pas frotter contre le coffrage. Un volet de direction pourrait être ajouté pour réaliser des montées bien verticales car par vent latéral, l’avion vole parfois un peu de travers. Ca aiderait aussi pour les renversements ou pour favoriser les passages en vol tranche.
L’aile est en forte flèche pour la stabilité et aussi pour accentuer l’impression de vitesse. Elle est très légèrement surélevée par rapport au fond du fuselage, afin de ne pas toucher directement le sol lors des atterrissages. Quelques nervures sont glissées sur un longeron en balsa plein qui se reprend sur les coffrages d’intrados et d’extrados du bord d’attaque, formant un D-Box rigide. Les ailerons sont taillés à la demande dans un bord de fuite en balsa. A cause de la flèche et de la faible épaisseur du profil, ils doivent être mis en forme sur mesure. Un bloc de balsa vient renforcer l’emplanture, au niveau de l’échancrure.
Pour le profil de l’aile, j’ai opté pour le SB 97 8/1.25 développé pour les modèles rapides et déjà testé avec succès sur différents sujets. Deux micro-servos pour les ailerons sont logés dans l’épaisseur, près de l’emplanture.
La construction n’est pas très compliquée et est assez rapide, mais le modèle est loin de s’adresser à des débutants à cause de sa vitesse et de sa charge alaire élevée, même si son comportement en vol est parfaitement sain et sans mauvaise surprise.

La turbine


Produite par SF (Super Flying Model), elle est conçue pour les moteurs au format 400 mais les brushless bien plus performants et dorénavant abordables offrent des vols radicalement différents.
Elle est composée d’un rotor noir renforcé de fibre de carbone à 6 pales qui mesure 66 mm de diamètre, d’un stator en plastique gris qui fait bien sûr office de support moteur et qui comporte deux pattes à l’extérieur du conduit pour la fixation sur le modèle. Un cône vient se fixer à l’avant sur un embout fileté pour un axe moteur de 2,3 mm. L’ensemble pèse 42 g et est vendu à un prix tout à fait raisonnable... à l’étranger. Espérons que nos importateurs et revendeurs ne seront pas trop gourmands.
Afin de ne pas la déformer, il est préférable de ne pas la faire tourner “en l’air” mais de la fixer solidement sur un support ou dans un modèle.
Turbine 3 pales Moteur brushless
Le creux du flanc permet à la turbine d'être parfaitement alimentée en air. A l’arrière-plan le rotor dont on n’a gardé que 3 pales.   Le moteur utilisé est un brushless de 20 mm de diamètre mais la turbine est conçue pour recevoir un Speed 400 ou 480.

Ca peut surprende, mais elle se “rode” toute seule les premières secondes de fonctionnement. En fait, la veine n’est sans doute pas parfaitement cylindrique (à quelques dixièmes de millimètre près...). Les pales viennent donc frôler le plastique, et leur matière qui fond par frottement s’étale lors de la rotation rapide et vient se répandre sur le conduit. Il ne faut surtout pas chercher à le retirer par la suite, afin de ne pas augmenter l’espace entre le conduit et le rotor.
Qu’on se rassure, l’épaisseur de ce dépôt est infime et on ne se rendrait compte de rien si tous les éléments étaient de la même couleur.
Sur notre modèle, elle est fixée grâce à un support circulaire en contre-plaqué de peuplier multiplis découpé au diamètre exact. Deux traverses horizontales permettent de l’immobiliser avec 4 boulons qui se reprennent sur les pattes existantes.

Construction du fuselage

Les flancs sont renforcés avec des doublages et quelques baguettes carrées dans les angles. Afin de leur donner une forme arrondie, les collages sont faits sous contrainte en surélevant une partie des flancs du chantier.
Le couple arrière est resserré au centre, il suffit de maintenir les flancs pincés pendant la durée du séchage de la colle.
Deux baguettes en pin courent sur toute la longueur. Celle du dessus reste plate tandis que celle du dessous prend une forme arrondie. Après collage, elle est doublée d’une autre baguette afin de garder sa forme et d’offrir une plus grande résistance lors des contacts avec le sol.
Sur la partie avant, des coffrages sont placés fibres en travers et un bloc de balsa forme le nez.
Le support de turbine vient se glisser à ce moment-là. Ne pas oublier de placer en premier la lèvre d’entrée de turbine. Elle doit être encochée au niveau des baguettes inférieure et supérieure.
L’anneau en contre-plaqué doit être collé à 90° par rapport à la baguette supérieure plate, et bien sûr également par rapport à l’axe de symétrie verticale. Le fuselage retourné sur le chantier et des équerres participent au bon déroulement de l’opération.

Flancs pincés Suppport d'écrou
Les flancs du fuselage sont concaves pour offrir la plus grande arrivée d’air à la turbine. Ils doivent être maintenus pincés pendant le séchage.   La petite platine supportant l’écrou de fixation d’aile vient se placer entre les flancs.
Baguettes du fuselage   Baguette doublée
Le fuselage est retourné sur le chantier. La baguette supérieure est rectiligne tandis que celle du dessous suit un arrondi et se reprend sur une âme en balsa.   La baguette inférieure en pin est doublée avec une autre car la partie arrière du fuselage fait office de patin.
Balsa courbé   Support moteur
La partie arrondie du fuselage est fermée avec un bandeau de balsa tendre qui sera arasé par ponçage.
  Le support de la turbine est réalisé avec un anneau en contre-plaqué. La lèvre d’entrée d’air en plastique est entaillée pour le passage des baguettes.

Fabrication de la dérive

Trois nervures, une à la base, une autre servant de support au servo de profondeur et à l’assise du stab, et une troisième pour conserver le profil dans le haut de la dérive. Le bord d’attaque forme une légère courbe, c’est bien plus élégant qu’un simple triangle même si ça complique un tout petit peu l’étape du coffrage. Celle-ci se fait en l’air, en faisant progresser le coffrage simultanément sur chaque face en veillant à ne rien vriller.
Par la suite, une ouverture est pratiquée pour accéder au servo de prodondeur, deux fentes découpées pour laisser passer le stab et le dessous de la pointe ajouré afin de pouvoir y glisser le fil du servo ainsi que ceux du variateur.
Une fois la dérive collée en place sur le fuselage, on peut réaliser la nacelle profilée enveloppant la turbine. Pour cela, on recouvre un cylindre mesurant le même diamètre que la turbine (une bombe de peinture par exemple) d’une épaisseur de contre-plaqué 4/10 puis de 3 couches de balsa 20/10 tendre. On sépare le tout en 4 morceaux qu’on colle en place contre l’anneau en contre-plaqué, autour du conduit en plastique. Sur celui-ci existe une cannelure que j’ai supprimée par ponçage. Après séchage, on coffectionne la partie échancrée à l’arrière et on profile l’ensemble en affinant le bord de fuite.

Construction dérive Fuselage et dérive
Trois nervures forment la dérive. Le montage se fait en l’air. Le servo de profondeur vient se loger à l’intérieur.   Le fuselage est poncé, la dérive coffrée prête à venir se coller par-dessus.
Passage des câbles   Turbine sur son support
Avant collage, il faut percer la pointe de la dérive et le dessus du fuselage pour le passage des fils allant vers le moteur.      Gros plan sur la fixation de la veine d’air. Les baguettes de bois dur sont collées sur l’anneau. 
Collage en courbe   Carénage turbine
Le carénage est confectionné avec du balsa doublé de contre-plaqué fin mis en forme au préalable sur un cylindre.    Le carénage est en 4 morceaux ajustés directement sur le modèle. Ceux du bas peuvent être simplement pointés à la cyano afin de pouvoir démonter la turbine.  

Assemblage de l'aile

Les nervures sont découpées par paires, la méthode du bloc ne pouvant donner de bons résultats à cause de la flèche importante. L’unique longeron de chaque demi-aile est découpé dans du balsa dur, en prenant garde à ce que le fil du bois soit bien dans le sens de la longueur. Le bord de fuite est encoché pour recevoir les queues de nervures puis l’ensemble est construit en plaçant le côté extrados sur le chantier et en ayant pris soin de surélever les queues de nervures afin de ne pas introduire de vrillage. L’échancrure au niveau du passage du longeron sur les nervures doit être reprise à la lime douce, ainsi que la pointe de chacune d’elles pour que le bord d’attaque plaque parfaitement. Après ponçage de ce dernier dans le prolongement des nervures, on peut coller le coffrage d’extrados puis réunir les deux demi-ailes en respectant le dièdre. Une clé en contre-plaqué encochée au passage de chaque nervure vient se glisser par le dessous. Couper le bord de fuite et insérer un tronçon de planche de balsa à l’arrière, mis en forme par ponçage, ainsi qu’un doublage sur la partie avant des nervures qui renforcera le passage du téton de fixation d’aile.
On peut alors mettre les servos d’ailerons en place, en vérifiant bien que les palonniers sont au neutre puis on coffre l’intrados.
Collage du bord d’attaque en bois dur, des saumons et profilage de l’ensemble à la cale à poncer.
La pointe de l’aile est recoupée puis percée pour recevoir un téton de centrage en hêtre.
L’aile est ensuite mise en place sur le fuselage, le trou pour la vis de fixation repéré et percé. Les ailerons sont découpés dans le bord de fuite avec soin à l’aide d’un gros cutter ou d’une scie puis biseautés au niveau de l’articulation.
Il reste à confectionner le carénage du dessous qui doit affleurer le fond du fuselage.

Clé d'aile Servos noyés dans l'aile
Les deux demi-ailes sont réunies par une clé en contre-plaqué encochée à mi-hauteur au passage des nervures.   Les deux servos d’ailerons doivent être mis en place avant coffrage de l’intrados.
A noter : le bloc balsa rapporté au bord de fuite puis échancré.
 
Profilé sous l'aile   Contruction terminée
Le dessous de l’aile reçoit une pièce profilée en balsa épais dans le prolongement du fuselage.    La construction est terminée. Il reste l’entoilage, et notamment celui du fuselage qui demande de la patience. 

Equipement

Côté batterie, on peut loger pas mal de choses, la place disponible permet de glisser 7 éléments Ni-Cd format 2/3 SC de 1 200 mA ou 3 éléments Li-Po de 2 000 à 3 100 mA. Tout dépend en fait du moteur choisi et de l’autonomie souhaitée.
J’ai essayé dans un premier temps 2 moteurs brushless SF, donc de la même marque que la turbine : le 3200 et le 4700.
Le premier offrait une bonne durée de vol mais manquait un peu de puissance (Consommation de 13,3 A sous 11,1 V.)
Le deuxième avait vraiment la pêche mais consommait trop et chauffait (25 A avec 6 pales et 20 A avec un rotor recoupé à 3 pales).
J’ai par la suite utilisé un E-Flite 400 avec un KV de 4 200 qui consommait 24 A avec l’hélice 6 pales et seulement 19,5 A avec 3 pales sous 3 éléments Li-Po de 3 100 mA à 34 000 t/min, soit une puissance d’environ 220 W. C’est finalement cette configuration qui a été adoptée sur l’Hiryù. Là, les trajectoires sont tendues, le vol rapide et l’autonomie largement suffisante avec des vols qui dépassent à chaque fois les 20 minutes car on se lasse de voler plein pot constamment.
Le contrôleur est un Jeti Jes 30-3P. Le récepteur est un petit Feigao 6 voies. Ces deux éléments sont placés dans le fuselage, au-dessus de l’aile, donc assez proches l’un de l’autre. Pour un fonctionnement sans histoire, il est impératif de regrouper les fils d’un même côté. En plaçant le tout en vrac, des tops radio sont fréquents. L’antenne de réception peut être guidée à travers la dérive ou scotchée le long de la poutre inférieure du fuselage. Attention à ce qu’elle ne puisse pas être avalée par la turbine.

Commande en Y pour la profondeur   Servo de prof et contrôleur
La commande de profondeur forme un Y pour attaquer les 2 volets qui ne sont pas articulés sur le même axe.    Une trappe pratiquée sur le flanc de la dérive permet d’accéder au servo de profondeur. Elle est refermée avec un morceau d’entoilage. 
Commande de prof   Commande d'aileron
Les commandes de profondeur en corde à piano sortent par des fentes pratiquées dans la dérive.    Il faut tout faire pour éviter le flutter. Ici, les commandes d’ailerons sont en jonc carbone de 2 mm. 
Intérieur du fuselage Comparatif batterie
Les dimensions du fuselage sont réduites au plus juste autour de la batterie et du récepteur.     Batterie Ni-Cd 8,4 V de 1 200 mA et 256 g ou Li-Po 11,1 V de 3 100 et seulement 206 g. Le choix est vite fait... et le modèle métamorphosé ! 

Finition

La cellule est poncée soigneusement au papier de verre fin pour bien casser les angles et faire disparaître les facettes. Tout doit être parfaitement ajusté, y compris le petit carénage d’intrados.
L’entoilage est réalisé en film thermorétractable en recouvrant en même temps les gouvernes afin que le matériau fasse office de charnière. Il est utile de prévoir un décor contrasté sur ce genre de modèle.
Les marquages ont été tracés à l’ordinateur, imprimés puis collés sur le modèle et enfin recouverts d’un film adhésif transparent.


Réglages

Il faut se contenter de petits débattements si on souhaite conserver un pilotage agréable.
Voici ceux adoptés sur le modèle :
- Ailerons : 7 mm de chaque côté
- Profondeur : 8 mm de chaque côté
Pour le centrage, la plage est assez vaste. En le plaçant à 114 mm du bord d’attaque, soit pratiquement au niveau de la vis de fixation de l’aile, le modèle n’est pas vicieux du tout, il ne déclenche jamais sans prévenir et ne part pas en vrille, sans cependant être “lourd” sur l’axe de tangage. Le reculer de quelques millimètres augmenterait sans doute les performances mais je doute que ce soit significatif.

Lancé Touch and go
Malgré l’aile basse, la prise en main près du centre de gravité pour le lancement est aisée.    Sur piste en herbe rase (ou artificielle), les glissades et “touch and go” s’enchaînent sans compter.

En vol...

La prise en main pour le lancer est aisée grâce à l’aile échancrée. On tient le modèle entre le pouce et l’index, quelques pas face au vent, une bonne impulsion et c’est parti. Un palier de quelques mètres est nécessaire pour que la turbine accroche bien puis on peut tirer assez fort. L’angle de montée se fait sans aucun problème sous 45° sans ralentir. En fait, la puissance est largement suffisante et il faut rapidement réduire le régime pour rester dans un volume correct et garder une bonne visualisation. Les retournements suivis de passages plein pot font hurler la turbine. Il faut que les commandes soient totalement exemptes de jeu pour éviter le flutter. J’ai eu bien du mal lors des premiers vols car le jeu dans les têtes de servos était vraiment néfaste : à chaque prise de badin, la gouverne de profondeur se mettait à flutter. Dans ce cas, il faut instantanément réduire le régime moteur, et encore, lors de la rencontre Elec’Trophy de Boissy, les pignons du servo ont cassé net, profondeur légèrement à pousser. Le modèle a amplifié son piqué pour finalement se stabiliser sur le dos. En jouant avec la commande moteur et avec les ailerons, j’ai pu me poser en catastrophe dans un champ de colza voisin sans autre dommage. Sur le second modèle construit, ce sont les ailerons qui fluttaient, taillés dans du balsa trop tendre. La solution a été de les immobiliser complètement côté saumon ! La gouverne trop souple bouge à l’emplanture, le débattement diminuant avec l’envergure. Ainsi, plus aucun problème. Si je trouve le temps, je retaillerai quand même une autre paire d’ailerons plus rigides...

A gauche, d'après le plan. A droite, le proto

Pour en revenir au vol quand tout fonctionne, on peut effectuer des boucles immenses, droites ou inversées. Tonneaux, renversements trichés, les figures simples passent sans problème. Le vol dos tient également en poussant légèrement mais le modèle n’est pas très beau dans cette configuration, à cause de la forme du fuselage qui lui donne un aspect “queue basse”.
Le vol tranche ne peut pas être prolongé à cause de l’absence de volet de direction.
Le vol plané montre la finesse de l’Hiryù qui parcourt une distance assez énorme moteur coupé en vol à plat. En virage serré dans cette configuration, ça s’écroule quand même assez, c’est normal étant donné la charge alaire.
Je n’ai pas réussi à le mettre en vrille avec le centrage indiqué. On obtient au mieux une spirale descendante ou des tonneaux verticaux... qui bouffent énormément d’altitude.
Les heureux pilotes qui ont la chance de voler sur une piste en herbe rase se feront un plaisir d’effectuer des “touch and go” malgré l’aile basse grâce à la précision des gouvernes. La forme arrondie du fuselage permet une rotation facile dès qu’on cabre un peu et on peut soit en enchaîner plusieurs sur un même passage, soit faire glisser le modèle sur quelques mètres. Plutôt spectaculaire, et pourtant assez facile, même si un saumon accorche quelques brins d’herbes. La flèche prononcée de l’aile garantit la stabilité dans ce cas.
La pleine puissance n’est utilisée que pour les grimpées ou pour faire du bruit dans les plongeons... Le vol à mi-gaz est déjà suffisamment rapide pour voler en sécurité ce qui fait qu’on approche parfois la demi-heure de vol non stop !
Par vent fort, le modèle à tendance à bouchonner à cause de l’importante surface latérale. Ca se produit surtout si le centrage est trop avant.

Passage Virage tranche
L’allure est plutôt inhabituelle. La plage de vol est assez vaste, permettant des passages lents avec un filet de gaz, ou très rapides dans le hurlement de la turbine.   Un volet de dérive aiderait à prolonger le vol tranche, qui a tendance à s’écrouler rapidement.

Quleques corrections

Le proto possédait quelques points faibles qui ont été par la suite corrigés sur le modèle qui est présenté ici. Le nez est par exemple un peu plus long afin de pouvoir loger toutes sortes de batteries sans avoir à ajouter du plomb pour respecter le centrage, ainsi des Li-Po 2 000 se glissent tout à l’avant tandis que les 3 100 sont à cheval au niveau du couple. Les ailerons sont plus étroits car ils étaient vraiment trop mordants, même avec peu de débattement et de l’expo. La dérive est également un tout petit peu plus fine afin de traîner encore moins. L’envergure a été allongée également afin de faire descendre la charge alaire.
Bref, ce dragon volant (Hiryù en japonnais) plaît déjà beaucoup...

Modèle et pilote Quelles lignes
Les surfaces portantes sont suffisantes pour offrir un vol sain, la charge alaire reste raisonnable.   Le pilotage demande un peu de concentration en raison des formes assez inhabituelles du fuselage.


Plan papier Hiryu
Le plan de l'Hiryù imprimé échelle 1 peut-être fournit par l'auteur contre 14 €. (Prix de l'impression et des frais de port, pour la France.)

Contacter l'auteur : laurent@jivaro-models.org

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