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18 octobre 2020
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Hydrafoil V2

Hydrafoil V2

Un hydravion sur foils

Présentation : Serge Encaoua

Les hydravions les plus courants sont sur 2 flotteurs, ou intègrent une coque flottante. Dans ces deux cas, le flotteur ou la coque ont un redan qui permet le déjaugeage, autorisant ainsi à l'appareil d'accélérer vers sa vitesse de vol.
Un autre concept moins répandu est l'hydravion sur foils. Dès que la vitesse augmente, ils soulèvent la coque et ainsi diminuent le frottement de l'eau, ce qui permet d'atteindre la vitesse d'envol.
L'avantage des foils est de réduire la traînée en vol :
- Pour l'hydravion sur deux flotteurs, c'est directement leur suppression
- Pour l'hydravion à coque, c'est la réduction du maître couple, et donc de la traînée.

Vidéo d'une séquence avec l'Hydrafoil où l 'on observe la montée sur les foils puis le vol.
Ensuite, c'est une autre séquence avec un hydravion sur flotteur type Cessna.

Sur l'eau Les moustaches en carbone
Cet hydravion n'a pas de redan. Le dessous de sa coque est plat. Ce sont les 2 "moustaches" (les foils) qui lui permettent de s'élever au-dessus de la surface de l'eau lors de l'accélération.

Conception

Le plan de l'Hydrafoil V2 est téléchargeable au format PDF. (58x50 cm, 370 ko). Clic droit sur l'image puis "enregistrer la cible du lien sous...".
Pour l'imprimer sur feuilles A4 à contre-coller, la procédure est détaillée ici.

Je me suis inspiré du célèbre Jupiter Duck, dont j'ai fait dans un premier temps une version d'envergure réduite à 42 cm avec redan. Cette version marche d'ailleurs très bien. J'ai ensuite refait une cellule modifiée pour l'équiper de foils.
Ces derniers sont placés en avant du centre de gravité, et compte tenu de leur incidence, ils vont soulever l'avant de l'appareil avec la vitesse.

Posé sur ses foils Vu de côté

Les deux foils sont en V inversés : Cela permet d'obtenir de la stabilité en roulis dès qu'ils sortent un peu de l'eau. Si l'appareil penche d'un côté, la surface du foil immergée augmente, et donc rétablit l'équilibre.
Ils sont inclinés vers l'arrière pour assurer une stabilité en lacet.
Parmi les modifications du Jupiter Duck :

  • la dérive plonge dans l'eau pour assurer un meilleur taxiage
  • suppression du redan de la coque
  • pointe avant affinée et réduction du maître couple
  • Suppression des haubans et flotteurs montés sur balancine
  • Et bien sûr ajout de deux foils sur l'avant

La construction est en Depron de 3 mm pour la plus grande partie, avec quelques éléments en Depron de 6 mm.
Quelques joncs carbone, du film de lamination 43 µm et des pièces en carbone, en balsa et en contre-plaqué complètent la construction.
On utilise la colle Uhu Por pour le collage Depron sur Depron et cyano EPP pour le collage carbone sur Depron ou sur balsa.

Caractéristiques techniques

Envergure : 42 cm
Surface : 6 dm²
Masse : 95 g
Charge alaire : 16 g /dm² environ
Moteur : brushless 5 g 1105 kV 6000

Hélice : 3x2
Profil : creux « maison »
Servos : 2 de 4 g (profondeur, direction).
Récepteur : micro récepteur 4 voies
Variateur : 6 A , la consommation maxi est de 5 A
Accu de réception : 2S 300 mAh

 
Débattements : Direction +/- 25°, profondeur +/- 20°

Construction

Vu de l'arrière Les servos

Elle est faite assez rapidement en deux soirées.
Dans la suite, seuls les points importants sont détaillés.

Les ailes :

On commence par découper les 2 nervures qui vont donner la cambrure à l'aile. Avant de les coller, arrondir au sèche-cheveux les deux demi-ailes.
Il reste à fixer le longeron avec le dièdre de 8 degrés indiqué.
Installer le support moteur sur l'aile.
Entoilez l'extrados en film de lamination.

Le fuselage :

Coller le couple sur un des flancs puis coller la platine avant et le coffrage arrière.
Coller l'autre flanc et terminer de coller les différents coffrages et le nez.
Mettre en place le petit bloc en Depron qui va recevoir la base des foils.
Installer les deux servos et les empennages.
Les charnières des gouvernes sont faites de film de lamination mais on peut aussi utiliser du film thermo rétractable ou du scotch.
Les commandes sont des tiges carbone, de la gaine thermo sert d'articulation.

Il n'y a pas de redan Les foils et les flotteurs
Le fond du fuselage est lisse : il n'y a pas de redan.

Les foils sont découpés dans une planche carbone de 0,5 mm.
Les foils sont installés sur le fuselage et collés en respectant l'incidence de 10 degrés indiquée sur le plan. Fendre le bloc Depron avec une lame de cutter pour donner l'inclinaison de 65° / verticale. Ce bloc Depron assure l'étanchéité des foils/ fuselage, et la tenue mécanique.
A ce stade, on peut coller l'aile sur le fuselage.

Les flotteurs sont montés après insertion de la balancine dans le fuselage.

Réglages, vol

Sur l'eau

Pour les premiers essais, un vol « classique «  dans les champs » a été fait.
Respecter la position du centre de gravité. Pour ce faire, déplacez l'accu de réception.
La puissance moteur est très confortable, on peut voler avec ¼ des gaz.
L'appareil est assez réactif aux commandes, sans pour autant être violent.
Il est agréable à piloter, aucune tendance à engager même en virage serré.
On peut tenter de la voltige élémentaire, telle que looping ou renversement.
Par rapport au Jupiter Duck de la même envergure, il est un peu plus fin, ce qui est normal car l'avant est mieux profilé.
Le premier vol a été fait avec un vent en rafales, ce qui n'est pas l'idéal.
L'atterrissage sur l'herbe avec les foils ne pose pas de problème, l'appareil est robuste.
Vérification du taxiage : Grâce à la dérive immergée, on le dirige facilement.
Puis mise des gaz progressive pour vérifier le comportement; Le vent assez fort le fait pencher, mais les flotteurs remplissent leur rôle, aucune tendance à basculer n'est observée.
La mise au point pour le déjaugeage a été un peu compliquée, pour choisir la taille des foils, l'angle d'attaque... Et plus c'est petit, plus c'est compliqué.
Après quelques réglages et modifications, le premier décollage eu lieu avec un vent assez fort (10-15 km/h).
En mettant mi- gaz, on peut l'observer monter sur les foils et il est toujours contrôlable à la dérive. Les ailes restent bien horizontales, ce qui démontre la bonne stabilité en roulis de la formule en V inversée.
Plein gaz, il décolle en quelques mètres. Il faut réduire la puissance une fois hors de l'eau.
Malgré le vent fort, il a pris sa ligne dé jaugeage sans difficulté.
Le petit lac avec la présence des arbres induit des turbulences mais on contrôle la situation facilement.

Quelques tours qui attirent la curiosité des spectateurs et on réduit la puissance, le contact avec l'eau se fait en douceur et il se freine très rapidement.
Petit taxiage vers la rive du lac et la séance est terminée.

A l'arrêt Hydrafoil sur le lac

Quand l'automne arrive et que les feuilles tombent, elles peuvent s'accrocher dans les foils, et là impossible de décoller. Heureusement, au bout de quelques jours, elles tombent au fond du lac !

Il a été testé aussi en salle indoor, en vol normal, il se contrôle très facilement dans le volume de la salle, très doux à piloter.

L'Hydrafoil, un bon candidat pour la rencontre annuelle d'hydravions en salle organisée par le club des Mouettes ?

Contacter l'auteur : Serge Encaoua

Hydrafoil de Serge Encaoua
 
 
 
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