Avril 2017 - Entrée d'air carburateur

6 avril.
Divergent d'entrée d'air carburateur.
 Je poursuis mes travaux sur l'entrée d'air avec pour ambition d'en améliorer le rendement de compression. En effet, même si le modèle ci-contre fonctionne aussi bien que la large entrée d'origine (même pression d'admission dans les différentes phases de vol), on doit pouvoir faire un peu mieux et récupérer quelques hPa supplémentaires à l'admission.

 Je rappelle que l’intérêt principal de cette nouvelle entrée réside dans l'amélioration sensible de la trainée du capot avec un meilleur contournement et éviter que l'entrée ne dégueule comme cela a été observé grâce aux dessins à l'huile (voir article de mars). C'est ce qui se passe quand l'entrée d'air est trop grande par rapport au débit admis.
 J'ai donc réduit sa taille en passant de 160 cm2 à 30 ! Dans ces nouvelles conditions, l'entrée d'air conserve une section d'entrée supérieure du double à la section infini amont de la veine d'air prélevée en montée à 150 km/h. Elle devient même supérieure du triple en croisière à 230 km/h, ce qui explique que malgré la petite taille de l'entrée, l'essentiel de la compression s'effectue en extérieur. La vitesse dans l'entrée est la moitié de la vitesse avion en montée, le tiers en croisière, ce qui donne respectivement 75 et 90 % de pression dynamique convertie en statique devant l'entrée..
 Ce ralentissement est nécessaire compte tenu du débit imposé par le régime moteur et de la section du filtre, si possible de grande taille, pour limiter les pertes par frottements lors de sa traversée. L'air est ensuite ré-accéléré pour passer dans la section d'entrée du carburateur. Le but d'un système entrée d'air/filtre efficace est donc d'opérer ce ralentissement/accélération en perdant la moins de pression totale possible.
 Dans ce contexte, le challenge est d'éviter que le reste  de la conversion avant le filtre ne se fasse avec un mauvais rendement dans une trop courte entrée d'air, car il reste 1,2 hPa (sur un total de 10,6) à convertir en montée et 2,9 hPa en croisière (sur un total de 25,7).
 Il en va ainsi, il est beaucoup plus facile d'accélérer une veine d'air (avec un restricteur) que de la ralentir sans accident comme un décollement qui fait s’effondrer le rendement de compression.
 Mais plus encore que ce problème, une entrée trop courte avec décollement interne se traduit par un champ de vitesse qui n'est pas homogène devant et à travers le filtre. Tout se passe en fait comme si le filtre était plus petit, l'essentiel du débit passant à grande vitesse au centre du filtre, la périphérie étant traversée à des vitesses plus faibles. D'où des pertes par frottement supplémentaires à travers le filtre.

 La solution à ce problème, quand on ne peut pas pour des raison géométriques avoir une entrée d'air longue, c'est d'aider l'air à se recomprimer avec des guides, en indiquant la direction à suivre par les filets d'air et éviter ainsi une sorte de flambage aérodynamique (si vous me permettez cette analogie mécanique).

 Les formes en bois visibles sur la photo précédente vont me servir de moules pour fabriquer ces guides, qui seront ensuite placés dans l'entrée d'air de façon précise pour contrôler l'évolution des sections et alimenter correctement la périphérie du filtre.

 Précisons que les décollements susmentionnés existent aussi en statique ou à faible vitesse, quand on met la puissance pour décoller par exemple. Un convergent/divergent apparait donc dans ce cas de figure (vitesse avion < 72 km/h dans notre cas). C'est le seul moment où une entrée d'air de la taille du filtre serait plus efficace, c'est à dire en gros pendant la phase de décollage, ce qui est loin d'être anodin vous en conviendrez. Comme toujours, tout est affaire de compromis et il faut que l'entrée d'air fonctionne convenablement à très basse vitesse. Les lèvres doivent pouvoir fonctionner en convergent cette fois et nécessitent d'être charnues, un peu comme celles d'un réacteur d'avion de ligne, soumises aux mêmes contraintes. Les guides internes feront eux le même boulot qu'en croisière, assurant la diffusion avant le filtre.


8 avril.

Finition moules du diffuseur.
 Dernière couche de résine.
 Je vais bientôt pouvoir réaliser le diffuseur.










14 avril.
Entrée d'air carburateur.
 Ça avance tranquillement par petites touches.
 Comme prévu j'ai galéré pour démouler mes guides, j'ai même dû les fendre à la Dremel pour cela. Donc après il a fallu que je répare les dégâts.
 Ensuite j'ai collé les écarteurs puis je les ai usiné à la bonne côte pour que les sections évoluent bien comme calculées.
 La première photo montre l'assemblage "à blanc" de l'ensemble avant finitions. On aperçoit les deux guides concentriques ainsi que les écarteurs.
 Il faudra que je m'arrange pour tout peindre en blanc pour pouvoir bien visualiser les dessins à l'huile quand j'étudierai les écoulements.

 Sur la deuxième photo, la même chose vu de l'intérieur. On comprend que la périphérie du filtre à air sera bien alimentée.

 La troisième photo montre l'entrée d'air avec un peu plus de recul














21 avril.
 Essai de l'entrée d'air carburateur.
 Je suis allé hier faire des essais pour évaluer la nouvelle entrée d'air équipée de son diffuseur.
 D'abord en allant faire trois points fixes plein gaz, à quelques minutes d'intervalle pour avoir les mêmes conditions extérieures.
 Le premier point fixe était réalisé sans mon add-on, c'est à dire avec les conditions initiales de la large entrée de 160 cm2.
 La deuxième a ensuite était réalisée avec la nouvelle entrée de 30 cm2, mais sans le diffuseur (J'ai fait un système avec une corde à piano pour tenir le diffuseur en place).
 Enfin, le dernier essai comprenait la nouvelle entrée équipée de son diffuseur.

 Les paramètres observés étaient; le régime moteur et la pression d'admission.

 Les résultats sont peu probants, les trois essais successifs donnant les mêmes résultats, le même régime d'environ 2350 tpm avec une petite variabilité que j'attribue au vent. On avait déjà noté lors de nos mesures de régime avec différents pots d'échappement que quelques kt de vent au sol suffisent à influencer le régime de manière non négligeable.
 La pression d'admission est donc un paramètre plus pertinent pour évaluer la qualité de la veine d'admission, d'autant qu'elle est précise au hPa prés sur notre instrument. Pourtant, lors des trois essais, la même pression de 1001 hPa a été enregistrée pour une PA moteur arrêté de 1021 hPa.
 On retrouve donc la chute de 20 hPa déjà enregistrée lors de nos précédentes mesures.




 J'ai ensuite barbouillé l'entrée d'air et le divergent d'huile pour analyser les dessins à l'issue d'un vol de 40 mn en tours de piste avec mon ami Gérard. Y'en a c'est le marc de café, moi c'est les dessins à l'huile de vidange.

 Voici quelques photos, c'est pas évident à analyser mais voila ce que je crois y voir. Au global, la veine se diffuse bien avec une épaisseur d'huile plutôt homogène coté sortie. On aperçoit une bulle laminaire suivie d'une transition laminaire/turbulent à l'intérieur du petit divergent interne indiqué par une accumulation d'huile suivie d'une diminution très nette de film d'huile. On note aussi un soufflage de l'huile lié au changement de direction et également à la vitesse de l'air à cet endroit, plus importante que sur les cotés. Je vais donc tenter d'équilibrer les vitesses en laissant plus de passage sur les bords latéraux.
 Coté bord d'attaque des divergents, le film d'huile est étiré à l'extérieur, épais à l'intérieur, ce qui semble montrer une incidence des bords d'attaque (et une transition dès le bord d'attaque à l'extérieur).
 Le bord d'attaque du grand divergent est positionné au col de l'entrée d'air, donc normalement il ne devait pas y avoir cette incidence qui indique que le flux est divergent à cet endroit. Les joies de l'expérimentation ! Les filets d'air sont donc parallèles un peu plus en avant, je vais donc avancer un peu le bord d'attaque de ce divergent.

 L'analyse par film d'huile a ses limites, difficile de voir par exemple une circulation inverse possible par endroit. Mais on peut utiliser l'huile d'une autre manière en n'en mettant qu'aux bords d'attaque, on observe alors le chemin des gouttes, ce qui permet de voir plus facilement un nid à turbulences ou un retour en arrière. Je ferai cette visu la prochaine fois, une fois les petites modifs effectuées.

Conclusion partielle.
 Certains doivent se dire que je me donne du mal pour pas grand chose et ils n'ont pas tord. En effet, ne devrais-je pas me contenter de cette diminution de la surface d'entrée d'air qui marche aussi bien que la précédente sans le diffuseur. Mais bon, maintenant il est fait et peut vraisemblablement être amélioré. Par ailleurs, le diffuseur n'a pas encore été évalué en vitesse croisière. Donc au point où j'en suis, on va quand même aller voir.


22 avril.
Rallonge d'arbre d'hélice.
 J'étais au hangar ce matin pour quelques essais complémentaires, mais c'était peu productif car il y avait pas mal de monde, comme tous les samedi matin. Bref, on cause on cause et on travaille pas beaucoup, bien que ce soit agréable. On a quand même fait l’acquisition d'une rallonge d'arbre d'hélice de 5 pouces parfaitement compatible dont Michel ne se sert plus et qu'il avait presque oubliée. Du coup, avec le père, ça gamberge pas mal pour refaire un capot moteur qui intégrerait bien sûr tout le savoir accumulé sur le refroidissement moteur et autre. Cette rallonge nous permettrait d'affiner la museau de notre monture et d'avoir un peu plus de place pour nos différents diffuseurs (de refroidissement et d'admission). Gros chantier donc, avec l'ambition de ne pas clouer l'avion au sol trop longtemps. J'envisage donc de faire un gros moule en Klegécel, mais pas sur l'avion pour qu'il reste volable. Je ferai une structure en bois avec couple de cloison pare feu d'un coté et disque de cône d'hélice de l'autre en faisant gaffe de bien prendre les cotes. Puis je remplirai l'intervalle avec des plaques de Klegécel. Le reste fera appel à mes talents artistiques!


27 avril.
Conquérir le ciel. sur France 5
 Avec un peu de retard (la première diffusion a eu lieu hier soir), je fais la promotion de ce documentaire exceptionnel où le héro modeste n'est autre que mon ami Matthieu Barreau. Les images sont de toute beauté, mais plus encore, ce documentaire dont la trame est chronologique est tout en pédagogie et raconte l'évolution des techniques de l'aéronautique, des procédés de fabrication aux progrès de l'aérodynamique. On part des pionniers jusqu'à l'aire industrielle pour finir sur les nouveaux pionniers de l’électrique et l'ébauche de la prochaine rupture technologique.
 Du grand art !



Rediffusion du documentaire le samedi 29 avril à 16h10 
ou sur PLUZZ pendant six jours à l'adresse suivante :

2 commentaires:

  1. Salut Fred,
    ça fait vraiment plaisir de voir que la motivation et l'acharnement sont toujours intacts sur cette belle aventure. Moi je dis chapeau et surtout merci de partager tout ça !
    Petite question, quand tu parles de Klegécel il ne s'agirait pas plutôt de Polystyrène Extrudé (bleu, vert, jaune ... roofmat ... ) de GSB ?
    Pour moi le Klegécel (ou Airex ou .. plein d'autres selon les marques) n'est pas franchement la même chose autant mécaniquement que chimiquement (le Klegécel ne ce fait pas bouffer par le carburant par ex).

    Au plaisir, Hervé

    PS: j'ai peut-être loupé un chapitre mais ou en es tu des rallonges des saumons ?

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    1. Salut Hervé,
      Merci pour le commentaire motivant, oui tu as raison pour la mousse, j'utilise du polystyrène extrudé et je croyais bêtement que le Klegécel était la même chose. Pardon pour cette erreur, du coup il faudra que j'essaye.
      Non tu n'as rien loupé pour les rallonges, le projet m’intéresse toujours autant mais est pour l'instant en sommeil car nous butons sur le problème structural de l'intégration physique. J'étudie en ce moment la faisabilité de mettre du carburant dans les extensions pour annuler les moments fléchissants induits par la portance de ces surfaces. Ça résout une partie du problème (et accessoirement nous donnerait un peu plus d'autonomie), mais ne nous dispensera pas de travaux lourds et de notamment détoiler le bout des ailes pour faire de bonnes reprises des efforts. Bref, il y a loin de la bonne idée à la réalisation. Si on a trop la flemme ça se finira en saumons simples plus petits.
      A très bientôt, peut être à Llauro en septembre ?

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