Le kit de construction rapide de 1982

Les rapports d'essai des nouveaux modèles le montrent clairement : les kits (généralement ARF) sont de plus en plus perfectionnés, le travail de montage est minime, toutes les pièces s'emboîtent parfaitement, le centre de gravité et l'EWD sont réglés d'emblée – et le nouveau modèle vole presque tout seul. C'est ce qu'on appelle alors le plaisir du vol. Vraiment ennuyeux… il n’y a alors plus rien de spectaculaire à raconter autour d’une bière bien tranquille après le vol ! Il en a été tout autrement avec mon P-40E Warhawk qui, 29 ans après le début de sa construction, était enfin prêt – équipé d’un Saito FA-72 flambant neuf – pour son deuxième premier vol.

Vous avez bien lu : pour son deuxième premier vol. Le premier premier vol – à l’époque, il était encore équipé d’un moteur à deux temps de 10 cm³ avec un tube de résonance extérieur plutôt laid – a eu lieu il y a environ 15 ans. Il n’a duré que quelques secondes et peut se résumer en trois mots : décollage – panne moteur – atterrissage en catastrophe. Puis, ce fut à nouveau la période de gel de l’aéromodélisme.

Après avoir tenté en vain de me débarrasser de ce modèle il y a deux ans lors de la bourse d’échange de notre club, j’ai décidé de faire une nouvelle tentative de vol, mais cette fois-ci avec un moteur à quatre temps. Cette idée m’a motivé,

et c’est ainsi qu’un jour, l’ancien appareil se retrouva prêt à voler, avec son nouveau moteur Saito de 12 cm³ déjà rodé sous le capot, posé sur la table de ping-pong.

Quelques jours plus tard, je me tiens au bord de la piste, les genoux un peu flageolants. Mais cette fois, le décollage est parfait : j’accélère doucement, à mesure que la vitesse augmente, l’empennage se soulève du sol, et avant même d’atteindre le bout de la piste, je fais décoller l’appareil en donnant un très grand coup de gouvernail de profondeur. Le modèle est extrêmement lourd à l'avant, et je n'ose pas lâcher le manche de commande, même un instant, pour le compenser…

Laisser faire ! Malgré tout, je réussis peu après un atterrissage digne d’un livre d’images.

Notre ancien champion de F3A, Rolf Schenk, avait assisté au vol et m’a conseillé de coller prudemment – par paliers de 10 g – des plaquettes de plomb à l’arrière, puis de réévaluer le comportement de pilotage à chaque vol. Cela me semble logique, et j’apporte donc à l’aérodrome pour le prochain vol quatre plaques de plomb laminées de 20 g, préparées avec du ruban adhésif double face pour moquette. Le comportement en vol

avec 20 g de plomb à l’arrière révèle toujours une extrême tendance à piquer du nez ; je colle donc immédiatement 40 g de plomb supplémentaires (pourquoi être si frileux ?) à l’extrémité du fuselage et je redécolle. Mais cette fois-ci, le décollage est plus difficile à décrire. Peu après un décollage un peu trop précoce, le modèle bascule vers la gauche, et ce n’est qu’en maniant le manche avec détermination que je parviens à éviter la collision avec l’arbre situé à gauche, au bout de la piste. Les quelques secondes de vol qui suivent me rappellent un rodéo dans le Far West, et il faut encore actionner massivement la gouverne de profondeur pour maintenir le modèle à altitude. Alors, je coupe les gaz, je déploie les aérofreins et j’atterris immédiatement ! Atterrir ? Malgré des conditions de vent calmes, le Warbird se montre instable en approche et finit par s’écraser de travers sur son train d’atterrissage. Ouf – c’est fait ! À peine suis-je arrivé près du modèle qu’un garçon accourt et me regarde d’un air interrogateur : « Pourquoi tu atterris comme ça ? ! » (Je ne suis pas près d’oublier cette question.) →

Leçon du jour :

Si l’atterrissage ne se passe plus tout à fait comme prévu, c’est sans doute qu’il y a trop de plomb dans la queue !

Les indications de centrage sur les plans de construction relèvent du hasard. La première chance, c'est qu'il y ait une indication, et la deuxième, c'est de la comprendre.

Le centre de gravité de mon modèle sans carburant (sans plomb à l’arrière) correspond en tout cas exactement à l’indication « BALANCE HERE » figurant sur le plan. Étant donné que la plage C.G. RANGE ne s’étend que vers l’avant, j’interprète comme un déplacement du centre de gravité

provoquée par le remplissage du réservoir. Le calcul montre que le remplissage de mon réservoir de 350 cm³ correspond exactement aux 14 mm mesurés sur le plan. Je m’intéresse bien sûr maintenant au déplacement du centre de gravité résultant de mon expérience avec le lest de queue :

$$\Delta s = s_B \cdot m_B / (m_B + m_F) = 680 \text{ mm} \cdot 60 \text{ g} / (60 \text{ g} + 3300 \text{ g}) = 12 \text{ mm}$$

$\Delta s$ déplacement du centre de gravité en mm

$s_B$ Distance entre les plaques de plomb et le centre de gravité en mm

$m_B$ Masse du plomb en g

$m_F$ Masse du modèle réduit en g
C'est en effet moins que le déplacement du centre de gravité dû au plein de carburant ! Quoi qu’il en soit, avec un modèle à plein réservoir et 60 g de plomb à la queue, le centre de gravité se situe toujours dans la plage C.G. RANGE. Au vu de ces considérations, je doute que l’instabilité lors du

vol soit due à un centre de gravité trop en arrière, c'est-à-dire trop proche du point neutre global. Le problème venait-il peut-être d'un décrochage au niveau de l'empennage horizontal, ou était-ce simplement dû au pilote ?

En mesurant la différence d'angle d'attaque (EWD) sur le modèle, je constate avec étonnement qu'elle est de 0°. Je suis encore plus surpris lorsque je mesure les angles d'attaque de l'aile et de l'empennage horizontal à partir du plan : les deux sont à 0°, et ce malgré des profils symétriques. Ah, voilà donc où est le problème. Je commence alors une série d’essais en vol en augmentant progressivement l’angle d’attaque de l’aile, bien sûr toujours sans plomb à la queue.

Après avoir glissé des plaquettes de bois de 5,5 mm (!) sous la queue, l’appareil vole enfin à l’horizontale, avec un trim de profondeur toujours légèrement positif. L’angle de déport est désormais de 1,3°, et curieusement, l’atterrissage se passe à nouveau de telle sorte qu’aucun gamin ne vient en courant poser une question embarrassante. Certes, le modèle vole désormais correctement, mais la jonction des ailes, construite avec tant d’amour, est bien sûr fichue, et je n’ai toujours pas d’explication pour ce comportement de vol instable avec le plomb à l’arrière.

Helmut Stettmaier, membre du club d'aéromodélisme d'Alling (Haute-Bavière), a publié sur Internet un article intéressant sur l'EWD et les positions du centre de gravité.¹ On y trouve également, un peu caché, un programme de calcul consacré à ce sujet (Sstab&EWD.xls).

• Le calcul confirme qu’avec un centre de gravité situé à 80 mm (à partir du bord d’attaque) et un EWD de 1,3°, le modèle vole bien droit à une vitesse de 25 m/s (90 km/h). C’est déjà rassurant.
• Cependant, en simulant la situation extrême « réservoir vide » et « 60 g de plomb à la queue », on obtient un résultat étonnant en vol lent à 15,6 m/s (56 km/h) : le coefficient de portance au niveau de l’aile haute ( $c_{AH}$ ) est positif !

déport. Cela s'apparente à un profil de planeur bombé en vol inversé. Le flux d'air se détache du profil, le modèle devient instable et presque incontrôlable. La figure 6b illustre la même situation lorsque l'aile est renforcée par des plaquettes de bois de 5,5 mm. L'amplitude de la gouverne de profondeur au décollage et à l'atterrissage est minime, et l'angle d'attaque de l'empennage horizontal par rapport au flux d'air n'est que de $\alpha_H - \alpha_W = 2,7^\circ$ . Nous sommes ici dans une situation où l'écoulement reste en contact avec le profil NACA 0009 et où l'atterrissage réussit.

Conclusion (un peu plus fondée cette fois-ci) :
si je donne beaucoup de profondeur et que le modèle devient instable, j’en suis désormais certain : il y a un décrochage au niveau de l’empennage horizontal !

Jusqu'à présent, j'avais toujours pensé que l'actionnement de la gouverne de profondeur faisait descendre l'empennage. Or, un coefficient de portance positif $c_{AH}$ signifie justement de la portance ! En actionnant la gouverne de profondeur, je ne génère donc pas de portance négative, mais je réduis la portance ! Sur les deux images suivantes, j’ai représenté à l’échelle les valeurs calculées. Elles montrent les situations au niveau de l’empennage horizontal de mon Warbird avant et après la correction de l’angle d’attaque.

• $\alpha_H$ angle d'attaque de l'empennage par rapport à la direction de vol
• $\alpha_W$ Direction d’écoulement de l’air (dévié vers le bas par l’aile)

Ici, le stabilisateur horizontal « vole » avec un angle d'attaque positif de $\alpha_H - \alpha_W = 4^\circ$ , et ce avec une très grande course de la gouverne de profondeur

Après quelques vols qui m'ont procuré un réel plaisir, durement gagné, le modèle est malheureusement devenu un jour incontrôlable à une distance un peu plus grande. Mon P40-E Kittyhawk a connu le même sort que la plupart des appareils de ce type pendant la Seconde Guerre mondiale, à la seule différence que la cause de son crash était différente. (Ce n’était pas la batterie NiMH de 4,8 V !)
Cette histoire trouve ainsi une fin imprévue. Mais une ombre mystérieuse plane encore sur le lieu de l’accident : malgré de longues recherches, le mannequin du pilote est resté introuvable ! Des témoins de la scène de l’accident affirment avoir vu le pilote se sauver grâce à son parachute…

*Ruedi Schmid, MG Thoune*