Vario 3D

Motoplaneur à incidence variable intégrale

Présentation : Julien Watier

Le Vario 3D est un mini motoplaneur entièrement imprimé en 3D, commandé par incidence variable intégrale et dérive.
Facile à imprimer et à assembler, ça peut être un bon choix comme premier modèle imprimé.

Il est motorisé par un petit moteur de drone jusqu'à 26 mm de diamètre, fixation arrière, sortie axe M5, et utilise des servos KingMax 507 ou PTK 7308. L’alimentation est assurée par un accu 2 ou 3S, selon le moteur, d’environ 350 à 1000 mAh.

L’objectif est d’offrir un modèle :

• Très simple à imprimer,
• Facile à assembler,
• Facile à mettre en œuvre sur le terrain, sans outil,
• Agréable à faire voler, tout en conservant de bonnes performances en vol.
• Base d'expérimentations : modification des profils, de l’échelle, du volume de stab….

Le choix de l’incidence variable intégrale permet de supprimer les commandes dans les ailes, simplifiant ainsi la construction. Je me suis largement inspiré de l’excellent article de Franck Aguerre traitant de l’incidence variable intégrale.

Le Vario 3D est piloté par incidence variable intégrale. Il ne possède donc pas d'ailerons ni de gouverne de profondeur.

Ce modèle est maintenant proposé en version définitive. Je partage tous les plans, libre à chacun de le modifier selon son envie.

Si vous voulez échanger à propos de ce modèle, rendez vous sur ce groupe Facebook.

Le Vario 3D est entièrement imprimé en PLA +. L’aile et le fuselage sont prévus pour être renforcés avec de la mèche de fibre de carbone 24K, imprégnée non pas de résine époxy mais de colle cyanoacrylate ultra fluide (Zap rose). 4 mèches pour le fuselage et deux mèches par demi-aile.

Les fichiers sur cults 3D Le modèle sur onshape Forum Facebook

Des mèches de carbone renforcent le fuselage et les ailes.

Vidéo sur Youtube

Vu sa taille et son profil fin, ce planeur nécessite un peu d’expérience pour être piloté.
Globalement, grâce à l’incidence variable intégrale, les réactions aux commandes sont très douces mais restent très efficaces pour passer toute la voltige. D’ailleur, l’aile avec son longeron carbone / cyano est indestructible en vol et supporte sans plier les grandes prises de vitesse.
La finesse est excellente, le Vario 3D parcourt de grandes distances et n’est pas gêné par le vent. C’est un excellent chasseur de thermiques. Les spirales sont très agréables, depuis l’ajout du vrillage en bout d’aile et avec le bon centrage, il n’engage pas du tout en spirale (trop) lente.
En raison de la commande de tangage à incidence intégrale, l'assiette du fuselage ne varie pas, quelle que soit la vitesse de vol. C’est une petite habitude à prendre au début, ne pas se fier à l'angle d’attaque du fuselage pour évaluer la vitesse mais plutôt la position du manche de profondeur.

L’utilisation de profils à cordes très faibles rend difficile l’installation de servos dans les ailes en prise directe, ce qui conforte le choix de l’incidence variable intégrale.

La commande d’incidence se fait par un palonnier de servo imprimé avec un perçage oblong dans lequel coulisse une corde à piano ou un jonc carbone 2 mm solidaire de l’aile, proche du bord d’attaque sur la nervure d’emplanture.
L’aile utilise un profil FAD 18 de Franck Aguerre. Un vrillage de -1,5° à partir des 2 trapèzes externes a rendu les décrochages en virages bien plus tranquilles.

Le fuselage, dans sa première version, se révélait fragile au niveau du pied de dérive. Pour y remédier, des rigoles de renfort ont été dessinées afin d’y coller des mèches de carbone à la cyano fluide — bien plus simple à mettre en œuvre que l’époxy, surtout en cas d’impatience chronique (ce qui peut arriver). Les mèches sont des 24 ou 48k.

Les servos principaux (KingMax C507 ou PTK-H1) sont installés dos à dos, à l’horizontale, juste à l’aplomb de l’aile.
La commande, bien que rudimentaire (trou oblong), fonctionne étonnamment bien à cette échelle, malgré les recommandations de Franck Aguerre dans son excellent article sur l'incidence variable intégrale. Pour un modèle plus grand, une solution plus rigide serait sans doute nécessaire.

Le troisième servo, dédié à la dérive, est le plus léger possible. La commande est réalisée par fil de traction avec un retour par élastique, inspirée des commandes utilisées en planeurs F3K ou F5J. Cela permet de limiter la casse lors des atterrissages… Un problème qui se posait surtout avant le renfort du pied de dérive. L’articulation de dérive se fait avec des charnières papier Kavan ou bien du TPU imprimé en 0,4 mm d'épaisseur collé à la cyano.

Le caoutchouc des bracelets élastiques de bureautique se détériore très vite. Préférez de l'élastique de pêche qui ne vieillit pas (Decathlon) diamètre 1,5 mm.

Pour la commande d’incidence, il faut visser une platine avec le perçage oblong avec des mini vis sur le palonnier du servo. Si vous avez des palonniers exotiques contactez moi…

L’impression est relativement simple :
Avec une buse de 0,4 mm, on obtient un modèle autour de 540 g.
Uniquement avec du PLA+ ou du PolyAir.
Je ne maitrise absolument pas l’impression du PLA LW. Peut-être certains pourront essayer.
J’ai préparé les fichiers pour être imprimés sur toutes les imprimantes courantes (hauteur max des pièces 20 cm) avec Bambu Studio.
A noter que la nervure d’emplanture épouse le fuselage, elle n’est donc pas plate. Elle ne repose donc pas sur le plateau.

Il est possible d’imprimer l’aile, le stab et le volet de dérive avec des murs en 0,3 mm tout en gardant une buse de 0,4. Il faut alors diminuer la hauteur des couches à 0,15 mm et ralentir la machine. On gagne ainsi environ 20% en poids.

Comme à l’accoutumée pour moi et contrairement à beaucoup de modèles disponibles sur le Net, les pièces sont dessinées en volume, et le slicer se charge du remplissage. Voici les paramètres conseillés :

• 1 périmètre
• Hauteur de couche 0,2 mm
• 4 % de remplissage type Grid. Le remplissage doit absolument être en mode GRID ! Pas le remplissage gyroïde inutile mécaniquement que l’on retrouve habituellement partout mais dont la seule utilité est l’impression des pneus en TPU.
• Ancrage du remplissage limité à 2 mm
• Mode standard, pas Arachne
• Couture à l’arrière : orienter les pièces pour que les bords de fuite soient orientés vers l’arrière, afin de camoufler la couture.

Certaines zones spécifiques sont renforcées :

• Les 5 premiers centimètres du nez : 2 périmètres, 8 % de remplissage
• L’emplanture de l’aile (5 premiers mm) : 2 périmètres, 12 %, 7 couches de dessus.
• À l’extrémité de la clé d’aile : renfort local sur 3 mm d’envergure avec 2 périmètres, 12 %
• Le bâti moteur, le palonnier de dérive et les palonniers d’incidence sont imprimés avec 5 murs 5 couches dessus et dessous, 20% de remplissage.

Tous les éléments sont collés à la cyano Zap verte ou Loctite 401 avec accélérateur Robbe

- Assembler les éléments
- Mettre les mèches carbone le long du fuselage dans les 4 gorges prévues à cet effet. Le modèle peut voler sans mais il faudra prévoir alors un tube de cyano pas loin lors des atterrissage un peu durs.
- Un cordon de carbone entoure aussi la verrière.
- Visser les servos après avoir bien vérifié l’alignement des palonniers au neutre.
- Après avoir vérifié l’adaptation du moteur au bâti (perçages de fixation et encombrement du moteur dans le fuselage), coller le bâti moteur, moteur en place c’est plus simple.
- Installer le servo de dérive collé à la colle chaude sous les servos d’incidence.
- La commande de dérive se fait avec un fil et un élastique de rappel.
- Le stab est simplement emboité en le faisant coulisse vers l’avant, il reste démontable.
- La verrière est maintenue par un verrou collé. Il faut d'abord engager l’arrière du verrou sous le fuselage puis emboîter l’avant de la verrière. On ne peut pas faire plus simple.
- Ne pas oublier de coller les renforts internes de passage de la clé d’aile à travers le fuselage.

- Assembler les éléments à la cyano standard.
- Remplir les gorges de mèches carbone 24k + cyano Zap rose. Le modèle peut voler sans, mais prévoir alors des vols calmes et des atterrissages doux.
- Vérifier que la clé d’aile tourne assez librement dans son logement. Longueur de la clé : 192 mm
- Emboîter les commandes d’incidence en corde à piano ou carbone 2x20 mm.

Utiliser un mixage type delta pour la commande d’incidence. Débattement maximum.
En vol à plat, le bord d'attaque se trouve à l'aplomb du marquage sur le fuselage.
Centrage : exactement sur le longeron carbone de l'aile.
Dérive débattement +- 1,5 cm
La position de l’accu suffit à ajuster le centrage, il est fixé au fond du fuselage grâce à plusieurs perçages dans lesquels est passé un collier nylon réutilisable.

Les pales 6 ou 7 pouces selon le moteur utilisé sont fixées à l'aide de vis M2x12 (facile à trouver sur Amazon). Si vous avec des pales ou un moteur exotique, il n’est pas trop compliqué de refaire un couple moteur ou modifier le cône. Contactez moi.

Le stab démontable est emboîté sur le fuselage.

Dans l’emplanture de l’aile est vissé une vis de maintien anti écartement par rapport au fuselage. Elle permet de clipper la fourchette de fixation.

Vérifier les débattement et que les ailes bougent de la même valeur.
Vérifier que les commandes d’incidence sont bien engagées dans les paloniers de servo.
Vérifier le verrouillage de l’aile avec sa fourchette.
Vérifier le centrage sur le longeron
Lancer le modèle à mi-gaz : parfois selon les réglages et le moteur utilisé, il peut apparaître un couple cabreur qui ne peut être contrôlé à basse vitesse du fait de la commande d’incidence. Le modèle part nez en l’air et fini planté dans le sol.
Donc lancé à plat, mi-gaz, en gardant la vitesse.

Le vario 3D est un modèle qui répond à mes attentes : performant, voltigeur, gratteur, simple à imprimer. C’est aussi un vrai laboratoire volant sur lequel pourront être expérimentées toutes les variantes imaginables : profil et surface d’aile, volume de stab, échelle...
C’est un bon modèle pour s’essayer à l'impression 3D. Lors des essais, j’ai essuyé pas mal de crash parfois violents. En récupérant les morceaux et avec un tube de cyano, ça revole dans le 5 minutes dans 90% des cas.