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16 novembre 2019
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in, voltigeur multi-mousse

Manotin

Voltigeur multi-mousse

Présentation : Emmanuel Elie

La genèse de l’avion, que je vous présente aujourd’hui, remonte à presque 15 ans. Au temps de l’engouement pour les machines de découpe CNC au fil chaud.
Mon président de club de l’époque s’en était fabriqué une, et, comme nous avions plusieurs projets communs, dont la conception d’un moteur pour Electro 7, j’avais de longs temps d’accès à sa CNC fil chaud.

Caractéristiques techniques

Envergure : 100 cm
Longueur : 77 cm
Poids : 340 g
Surface aile : 21,3 dm²
Charge alaire : 16 g/dm²
Profil : biconvexe symétrique de 16.666% (démoniaque, non, ce Manotin ? )
Moteur : type 2208
Hélice : 10"x4.5"
Contrôleur : 10 A
Batterie : 2S 1100mAh
Servos : 1x PTY 7450 NG-D V2 et 2x Mystery S0403

Caractéristiques techniques

Profil épais
Vu de l'arrière
Vu de face
Voltigeur

A ce moment, on voyait circuler pas mal de plans et fichiers de découpe dont celui du Diablotin. Avec un profil symétrique épais, des cordes généreuses, et des gouvernes qui l’étaient tout autant, je lui trouvais une bonne tête.

J’eu donc l’envie de réaliser, à 100% découpé au fil chaud, un voltigeur léger, inspiré du Diablotin, pour aborder l’indoor, tout en pouvant voler dehors par temps calme.

L’aile en polystyrène expansé faible densité était directement coupée, creusée et « longeronnée » par la découpe. La dérive était du même polystyrène, et le stabilisateur en Depron 6 mm, alors que le fuselage était un assemblage de demi-coques d’extrudé, avec empreintes d’emboitement issues de la découpe.
Le tout était assemblé à la colle PU, avec juste un jonc carbone pour joindre les deux ailes.

Avec des surfaces mobiles gigantesques et un poids très contenu, ce modèle tournait à plat quasiment autour de son CG, passait le looping sur 1 mètre, et le tonneau lent ou rapide à volonté. La limite était surtout le pilote, c’est-à-dire moi, mais ce modèle restera à jamais le premier que j’ai piloté dans un gymnase, assez petit d’ailleurs.

Mais pourquoi j’en parle maintenant, me direz-vous ? Et bien parce qu’il vieillit assez mal. L’extrudé est de plus en plus cassant, l’expansé supporte mal les chocs. Bref le tout est appelé par la poubelle.

La découverte du Vector m’a donné l’envie de le faire renaitre en version plus durable et plus park flyer qu’indoor. Pour limiter le devis de poids, le Vector, le Depron et même le polystyrène expansé vont se combiner. On reste sur une aile symétrique épaisse, qui sera une peau de Vector 1 mm, sur des couples en Vector 6 mm devant, avec un bord d’attaque du même métal, un longeron en polystyrène expansé, et des queues de nervure en Depron de 6 mm.
Le fuselage sera roulé en deux parties, l’avant en Vector, et l’arrière en Depron, tout en 6 mm. Les empennages seront en Depron de 6 mm.

L'ancêtre et la nouvelle version
A gauche l’ancêtre, tout polystyrène. A droite le nouveau, dopé au Vector, en cours de finition.

La construction est assez ludique globalement, mais un peu délicate pour le fuselage, et en voici, par l’image, la méthode de construction que j’ai choisie, sans garantie que ce soit la meilleure.

Le plan du Manotin en PDF

Le plan est téléchargeable en PDF (1,8 Mo. Clic droit sur l'image puis "enregistrer la cible du lien sous...).
Il est dessiné sur des feuilles de différentes formats :

  • la première page est une sorte de plan de principe d'ensemble
  • les 10 pages suivantes sont les gabarits de découpe/assemblage sur feuille A3
  • la 12e page est pour la découpe sur une feuille de Vector 6 mm
  • les 2 dernières pages sont au format A1, pour des gabarits en 1 seul morceau

Les ailes

L’aventure commence par la découpe des bords d’attaque et des nez de nervures en Vector. Pour ma part, j’ai eu accès à une découpeuse laser qui, après quelques essais et réglages, m’a fait mes découpes avec aisance et rapidité.

Amélioration possible :
Avec le recul, on doit pouvoir réduire les nez de nervure à 3 mm d’épaisseur. Sauf une pour y piquer le train d’atterrissage.
Pour le bord d’attaque, je garderais la même épaisseur, mais j’y ferais des trous pour plus de légèreté.

La découpe du longeron se fait au fil chaud en suivant deux règles pour obtenir des découpes bien droites.
Les queues de nervure et couples d’ailerons s’obtiennent facilement au cutter, pour peu que l’on utilise une bonne lame.

Peigne de bord d'attaque

Sur une surface bien plane, ici un profilé en aluminium, on place le longeron, puis le peigne de bord d’attaque habillé des nez de nervures, en prenant soin que les nez de nervures soient bien verticaux, en particulier ceux d’emplanture et du saumon. J’ai fait les collages à la PU, chacun choisira en fonction de ses préférences.

Nervures d'extrémités Equerrage
Assemblage de l'aile

Avec une règle et une équerre, on place les queues de nervure de l’emplanture et du saumon, puis les intermédiaires, et enfin le champ de fermeture. Une fois bien sec, le ponçage du champ de fermeture est ajusté si besoin, avant l’étape suivante de pose de la peau.

Assemblage des coffrage Peaux raboutées

Les peaux sont coupées à dimension ou un peu plus grand, et scotchées bord à bord au niveau du futur bord d’attaque, qui sert de charnière avant encollage à la PU et humidification généreuse (navré pour la piètre qualité de la photo).

Amélioration possible :
Les peaux seraient mieux collées et plus fiables, avec une jonction, non pas au bord d’attaque, mais au niveau du longeron, donc en 3 morceaux.

Remise immédiatement à plat, la peau reçoit l’armature de l’aile, posée sur le bord d’attaque par-dessus la colle des demi-peaux, calée et légèrement lestée pour le séchage de la colle entre les demi-peaux et le bord d’attaque.
Si vous n’utilisez pas de la PU, il faudra encoller le bord d’attaque aussi.
Préparation du coffrage
Coffrage en cours Séchage du coffrage

Puis la peau est formée, collée et maintenue en place avec ce que vous trouvez pour les plaquer sur la structure. Pour moi ce sont les grands profilés blancs en alu que vous voyez sur les images.

Longeron à l'emplanture

Pareil pour la seconde aile, mais ATTENTION à orienter le longeron de manière à bien faire une aile droite et une gauche.

Les ailerons

Nervure d'aileron Aileron en chantier

La construction des ailerons commence par le tracé de repères sur la peau, pour placer la nervure d’emplanture d’aileron, puis celle du saumon en fonction de la première.

Jonc carbone brûlé Jonc carbone plié

Puis on prépare la barre de torsion en carbone qu’il faut couder. Pour cela, je chauffe au briquet à l’endroit à plier. Lorsque la résine de la barre crépite, j’exerce une pression et, miracle, ça plie exactement ou l’on veut. On maintient l’angle formé et on le fixe avec de la cyano bien fluide.

Cale de construction Cale de montage

Il faut préparer une cale de construction de 14 mm pour l’emplanture et 11 mm au saumon. Une bande en Depron de 6 mm fait parfaitement l’affaire. Le but est de construire l’aileron calé au bord de fuite donc non vrillé.
Je n’ai pas fait de photo, mais ne pas oublier de placer et coller la barre de torsion mise en place.

Aileron sous presse

On peut alors coller la peau sur les nervures bien appuyées sur la cale de bord de fuite (non collée bien sûr, cette cale).

Coffrage en cours Aileron coffré
Coffrage de l'aileron

Puis on peut enrouler la peau en place, et tout caler avec ce que l’on trouve, pour un séchage optimum. Vous remarquerez que, sur la photo, la peau de cet aileron est en deux parties aboutées comme pour les ailes. C’est juste pour optimiser les feuilles de Vector qui sont curieusement assez peu larges.

Amélioration possible :
Aussi sur la photo côté emplanture, la barre de torsion possède un second coude préformé. Ce n’est pas une bonne idée, mieux vaut garder droite la sortie de barre de torsion et prévoir des guignols à y emboiter plus tard.

Le fuselage

C’est le morceau de bravoure de la construction. Si le roulage de Depron vous rebute, ben faut pas vous lancer là-dedans…
Pour se faire la main, on commence par le nez. Le Vector supporte bien la colle contact, et j’ai trouvé ça pratique, même s’il faut faire attention à la couleur du néoprène par transparence.

Couples de fuselage Coffrage de fuselage
Donc sur un tracé préalable au crayon, on pointe les deux couples avant à la cyano sur l’axe de symétrie de la peau, puis on roule le premier côté en ayant préalablement encollé les surfaces à la colle contact.   On encolle le dernier arc, pendant que les solvants s’évaporent, on prépare le renfort latéral.
Séchage en cours Vector et décapeur

Que l’on colle avec une colle claire ou translucide, j’ai opté pour la Twist&Glue à bague noire.
On referme le dernier arc, on cale, et on chauffe au décapeur thermique pour neutraliser les tensions dans la peau en Vector.
Faites des essais avant, mais le Vector supporte assez bien la chauffe et ne se détériore qu’en insistant beaucoup. Vous pouvez même le thermoformer.

Moulage à chaud des flancs Séchage sous presse

Vous pouvez alors rabattre le second côté en le préformant au décapeur avant encollage, sans oublier le renfort intérieur.

Rabat sur le fuselage Ajustage du coffrage
Séchage sous presse

Avant de tout fermer, repérez la longueur, coupez le surplus, placez une languette intérieure, et collez le tout. Votre nez est prêt.
L’utilisation des trous des couples pour lester à partir d’une barre est très pratique, et, pour tout dire, absolument nécessaire.

Vous êtes rodés ? Alors on passe au Depron, moins facile à mes yeux.

J’utilise du scotch de masquage, tant pour des tracés dont je ne veux pas qu’ils restent sur le Depron, que pour renforcer le matériau en face externe des courbes à former.

Le fond du fuselage
Repères Scotchage durant la courbure

Le fond de fuselage : En prenant soin de placer la fibre du Depron dans la longueur de la pièce, on trace les limites des zones courbes aux 2 extrémités. On commence par les marques arrière. Puis, vers l’avant, la pièce compte une bonne marge d’ajustement, c’est pourquoi les marques sont à placer à 420 mm de l’extrémité arrière.
On protège l’extérieur au scotch de masquage au droit de ces marques sur toute la longueur.

Mise en forme Galbage Dessous de fuselage en forme

Et s’est parti pour un rouler/plié progressif à force de délicatesse, de moult règles et tiges rigides, et d’un peu de décapeur thermique pour finaliser la mise en forme.
J’utilise un profilé en aluminium sur l’extérieur et une tige carbone de 12 mm sur l’intérieur. Je n’y suis pas arrivé par simple chauffe sans réellement plier le Depron.

Dessus de fuselage Formage en cours Dessus courbé

Dessus de fuselage : Même motif et même punition, mais la forme est plus simple à obtenir, car il n’y a qu’une zone à rouler et quelle est plus large.

Couples dégrossis Finition par ponçage

Si ce n’est déjà fait, il est temps de préparer les deux couples arrière. J’utilise de la colle en bombe pour plaquer les dessins sur le Depron, Les lignes droites sont coupées au cutter, les courbes sont approchées puis finalisées par ponçage. Ayant un plateau lapidaire, j’en profite, mais ce n’est absolument pas nécessaire.
Les trous sont faits à la mini-perceuse avec une petite meule.

Grand couple et longerons Petit couple et longerons Couples et longerons

Le grand couple est équipé de ses longerons, puis l’on place le petit couple pour une longueur hors tout de 420 mm. La cyano spéciale Depron est parfaite pour cela.

Mise en place de la demi-coque Assemblage du fuselage

On vérifie et on corrige au besoin les coques du fuselage en regard des couples. On ne colle encore rien.

Fuselage en demi-coques Assemblage du fuselage Ajustage Mise en place

On présente les deux coques en place, immobilisées avec du scotch, puis on repère, trace et découpe les peaux d’un seul côté, environ à mi-hauteur du longeron. On retire alors le surplus.

Encollage Séchage sous presse
On peut coller la coque inférieure aux couples et au longeron d’un seul côté.

Amélioration possible :
C’est à ce moment qu’il est judicieux d’ajuster et de coller un renfort en Vector de 3 mm, à l’arrière du couple avant, et venant doubler le fond de fuselage sur une douzaine de centimètres. Après, c’est une grosse galère à faire quand tout est fermé !

Fermeture du fuselage Coques emboîtées
On prépare de quoi scotcher les deux coques en formant une charnière provisoire.

 

Mise en place Ajustage Et collage
On place, trace, coupe le second côté… Que l’on peut coller entièrement, couples et longerons.

Il s’agit maintenant de raccorder l’avant et l’arrière du fuselage.

Partie avant du fuselage Raccord du fuselage
Fuselage raccordé
J’ai utilisé une guillotine à fil chaud pour finaliser les chants des deux parties, puis une languette en Vector est collée sur l’une des parties qui sont ensuite assemblées pour séchage.
Emplacement de l'aile

Yapluka ! Assembler le tout.

Toujours à l’aide de scotch de masquage, on fait des marques temporaires pour matérialiser l’axe du fuselage sur un côté. Sur cet axe, on pointe avec deux épingles le gabarit de découpe et l’on ouvre au cutter, lame neuve, le passage du longeron, sans oublier de percer le trou d’axe de barre de torsion.

Report des axes Passage du longeron

A l’aide de deux chutes droites de Depron, piquées à chaque extrémité du fuselage, on reporte l’axe de l’autre côté du fuselage pour repérer et découper l’autre ouverture du longeron, et percer l’autre axe de barre de torsion.

Passage du stab Clé de verrouillage

A l’arrière, sur l’axe du fuselage, on découpe le passage du stabilisateur, que l’on glisse en place ainsi que sa clé de verrouillage. On colle le tout.

Repère Passage de la dérive

On repère et on trace la hauteur de la partie fixe de la dérive ainsi que son encastrement. La partie fixe de la dérive est à ajuster de manière à ce qu’elle vienne se coller sur le stabilisateur, dans le fuselage, encochée pour prolonger verticalement le couple de queue.

Masquage autour de l'aile Collage d'une demi-aile
En présentant une aile, on vient préparer un masquage de l’emplanture, sur le fuselage comme sur les extrados et intrados de l’aile.

La première aile est mise en place et calée. J’utilise de la PU fortement humidifiée, qui, en s’expansant, vient combler le karman. Une fois sèche, la PU se découpe au cutter assez facilement. On peut finaliser au Polyfila pour être plus soigné.
Une autre possibilité est de préparer la peau plus large et d’ajuster à la main, mais cela m’a semblé hasardeux.

Collage de l'aile Collage de l'autre demi-aile, bien alignée

La deuxième aile est montée de la même manière, avec en plus le collage des deux demis-longerons ensemble, et la prise de repère des deux incidences pour qu’elles soient identiques.
On pensera à vérifier que les ailes sont parallèles au stabilisateur ou présentent un dièdre symétrique par rapport à celui-ci.
La colle PU est ici particulièrement appréciable car elle comble les jeux d’ajustement, évitant d’avoir à être trop méticuleux sur tous ces ajustements d’alignement.

Jonction des volets de prof Mise en place des volets

Il est temps d’équiper le stabilisateur de ses charnières et autre longeron d’accouplement. Ici deux baguettes en pin de 3 mm d’épaisseur, biseautées et enfermant du tissu d’arrachage. La dérive n’a pas de renfort. Elle est aussi biseautée et équipée de charnières. Le tout est collé en place.

Trappe d'accès au servo d'ailerons Articulation d'aileron
Palier de commande d'aileron   Articulation d'aileron

Pour monter les ailerons, une trappe de visite est découpée sur le dessus du fuselage, au droit les trous d’axe des barres de torsion. Cette trappe équipée de petites languettes tient seule en place par effet ressort du Depron, mais vous pourrez renforcer cela par une corde à piano fine.
On en profite pour finaliser la découpe du poste de pilotage entre partie en Vector et partie en Depron.
Il faut ensuite préparer 4 rondelles dans de la carte plastique, genre carte de crédit. Trou intérieur 3 mm pour 2 d’entre elles, taille d’un cure-dent pour les deux autres. Le diamètre extérieur, c’est comme vous le voulez, ça n’a même pas besoin d’être rond.
Elles viennent renforcer et limiter le jeu des axes de barres de torsions sur le fuselage et du pion d’articulation au saumon.
Les barres sont coupées à longueur pour passer sans se toucher dans le fuselage. Elles seront équipées plus tard d’un guignol, suivant vos préférences, carte plastique, contre-plaqué, bras de servo ou autre. Moi j’ai imprimé 2 pièces en 3D non visibles sur ces photos.
Le pion d’articulation du saumon est un simple cure-dent, qui passe en force dans un morceau de Vector 6 mm collé sur l’aile. C’est fiable et ça reste démontable si besoin.

Cellule terminée

Ayé ! C’est terminé.
Le décor a été réalisé aux feutres Posca.


Equipement

J’ai installé le moteur de son ancêtre, un bobiné maison qui tourne une 10''x4.5'' en 2S, avec un ESC 10 Ampères sans particularité.

Avec son profil épais et sa surface frontale, ce n’est pas un racer, et il vole plus sur le couple, donc un type 2208 ou de plus grand diamètre mais moins long fera l’affaire, tant qu’il est à faible kV.

Le servo d’ailerons va articuler des gouvernes de grande surface, non compensées, et avec des bras de levier qui amplifient les défauts. J’ai opté pour un numérique précis et pas cher, le PTY 7450 NG-D V2, collé sur une plaque en balsa, elle-même prise sur le couple du fuselage.
Des bras courts en corde à piano sont collés dans des chapes à rotule visées dans des guignols courts imprimés en 3D.
Vous pouvez utiliser des guignols de servos modifiés. Ou les faire en carte plastique ou en contre-plaqué. Le but est d’obtenir de forts débattements. J’ai plus de 45 degrés de chaque côté.

Servo d'aileron et barre de torsion Trappe de servo
Trappe ouverte Servo d'ailerons
Capot de visite pour le servo d'aileron. Ce capot est garni d'une couche de Vector 1 mm sur laquelle une corde à piano 30/100 est collée en deux points avec des petits crochets en bout. Je serais étonné que ça ne tienne pas en place.

Stabilisateur et dérive se contentent de Mystery S0403, collés sous le stabilisateur, et venant prendre sur des guignols en carte plastique.
J’ai fait les tiges de commande avec des morceaux de corde à piano et des baguettes de balsa bien fibreuses (en fait, j’ai repris ce qui était installé sur l’ancien voltigeur).

Servo de direction Servo de profondeur

Le guignol du stabilisateur profite de la robustesse du longeron d’accouplement, mais la dérive est toute de Depron. Son guignol est donc plus allongé pour augmenter sa surface de collage dans la dérive.

Il faut aussi entailler le fuselage au droit du guignol de dérive, afin de bien laisser passer la commande et le guignol. Une lime ronde ou, à défaut, un coup de papier de verre roulé fera l’affaire.
Pour finir, une béquille en baguette de bois est piquée jusqu’au stabilisateur et protègera le servo de dérive de coups de cette dernière avec le sol.

Des joncs carbones de 2 mm coudés au briquet et à la cyano, puis piqués/collés dans un nez de nervure Vector, ont fait un train d’atterrissage satisfaisant une fois équipés de roues légères.

Le mien est centré à 11,5 cm du bord d’attaque et me parait bien comme cela.

Manotin décoré

Au final, il est plus lourd, et donc moins lent et agile que son ancêtre, mais aussi beaucoup plus robuste. Toujours très maniable, un tout petit gymnase suffit à le faire évoluer, et c’est un park flyer plus polyvalent. Bref, le contrat est rempli, il me reste à progresser en pilotage pour être à la hauteur de ses capacités.

Si vous vous lancez, lisez cet article et notez les quelques améliorations de conception possibles, et surtout, tenez-moi au courant.

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

Prêt à s'envoler
 
 
 
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