Liasses

Chouchenn

Plans du NL01 FPJLN de Louis NOBLET

Avertissement

Le ‘’Chouchenn’’ est un petit avion biplace côte à côte de 284 Kg de masse à vide, de 8.5 m d’envergure qui décroche à pleine charge à moins de 70 Km/h tout sorti. Motorisé avec un Jabiru 2200 il croise à 218 Km/h à 75% pour une consommation de 14.5 L/h. Déjà présenté dans le Cahier du RSA n° 272 en 2011 il a aujourd’hui 425 h au compteur et voit bientôt arriver sa 2ème visite de navigabilité. Ces cinq années depuis la mise en vol ont permis d’approfondir les performances de la machine et parfois d’apporter quelques améliorations. Pendant cette même période il a été possible de mettre au propre les croquis au crayon qui avaient servi lors de la conception/construction. Ce travail à priori assez ingrat s’est avéré finalement très utile et même intéressant pour au moins deux raisons. La première est que cela a abouti à un document composé de schémas et images lisibles et espérons le parfaitement exploitable. La seconde est que cette démarche s’est transformée en une vaste révision générale sur le papier.

En effet lors de la reprise des croquis, revenaient les mêmes questions qu’au moment de la conception : celles des choix technologiques, de la qualité d’exécution, des contrôles de fabrication, difficultés de démontage de maintenance etc. En définitive, 3 ans après le premier vol, il apparaît que peu de choses mériteraient de profondes corrections. Il ne s’agit pas d’affirmer que tout est parfait mais plus simplement que l’avion correspond bien au cahier des charges fixé. Il correspond aussi à ce qui était accessible comme matériaux, outillage, informations et compétences du constructeur à l’époque de la construction. On pourrait naturellement trouver facilement des améliorations possible tant dans le gain de masse que la simplification (réduction du nombre de pièces et des assemblages).

Ce fastidieux travail de mise en plans a duré plus que prévu et s’est finalement concrétisé par une dizaine de livrets consacrés chacun à une partie spécifique de l’avion : fuselage, aile, empennages, atterrisseur, commandes de vol, motorisation, électricité... Les plans ainsi élaborés n’ont pas l’aspect industriel ’’académique’’ habituel. C’est à la fois une possibilité qu’offre le logiciel de saisie et choix délibéré afin d’être mieux compréhensible même par ceux d’entre nous qui n’ont pas de formation technique. Il n’empêche que toute réalisation à partir de ces documents suppose de la part du constructeur une connaissance approfondie des matériaux et des règles de l’art du domaine considéré. Par ailleurs si certaines cotes ou informations semblent manquer c’est souvent pour la clarté du dessin et parce qu’elles peuvent être déduites : par exemple l’inscription ‘’M6’’ sur un plan suppose un perçage à Ø5, etc.

 

La construction du ‘’Chouchenn’’ a débuté en 2002 pour s’achever fin 2010 avec le souci de pouvoir être classé ULM. Dans les débuts il n’était pas toujours simple de trouver la bonne information, le bon produit, et parfois le bon outil. C’est ce souvenir et la volonté de partage qui a motivé le projet de produire une liasse de plans et de la rendre ‘’open source’’. L’ensemble des livrets évoqués plus haut sera ainsi communiqué au RSA pour être mis en ligne sur son site. Afin de permettre une ultime relecture ceci se fera par épisodes mais au final les membres du RSA auront accès à l’ensemble de la liasse. Des amis expérimentés et pleins de sagesse m’ont mis en garde contre les périls que pouvaient cacher une telle démarche. Il est donc nécessaire de bien mettre les choses au point :

Les plans proposés témoignent rigoureusement du travail réalisé pour la fabrication du ‘’NL01’’.
Pour l’instant ces documents ne peuvent n’être utilisés qu’à des fins d’information et documentaire ou comme ‘’source d’inspiration’’.
Ultérieurement, si d’aventure le besoin s’en faisait sentir, on pourra envisager d’établir les formalités autorisant la construction de l’appareil à l’identique.

Restrictions :

La diffusion numérique des plans sur support physique n’est pas autorisée
La production et diffusion de version papier n’est pas autorisée
L’utilisation des plans à usage commercial est interdit


Caractéristiques techniques

Fuselage
Longueur : 5.645 m ht
Largeur : 1.10 m au maître bau
SM : 8.1 m²

Empennage H
Envergure : 2.5 m
Corde : 0.6 m
Surface : 1.5 m2
Profil : NACA 12 modifié
SM : 3 m²

Empennage V
Profil : NACA modifié
Surface totale : 0.738 m2
Surface direction : 0.312 m2
(41%)
SM : 1.37 m²

Motorisation
Jabiru 2200A
P : 85 CV / 3300T/mn
Conso : 15 l/h
Autonomie : 4h
Hélices : Bipale bois 1.47m, pas : 1.1m

Masses
A vide 284 Kg
A pleine charge : 498 Kg
Carburant : 50 Kg (70 l)

Centrage
17 à 36%

Aile
Envergure : 8.5 m
Profil NACA 23015 Corde : 1 m
Allongement : 8.5
Surface : 8.5 m2
Dièdre : 3°
Vrillage : -1°
Ailerons : 1.2m., corde 256 mm
Volets : simple fente 2.3 m ,
corde : 256 mm,
déflexion : 0°,13°, 35°
SM : 17 m²

Vitesses
VNE : 270 Km/h,
V croisière : 218 Km/h/75%
V décrochage en lisse à masse
max < 90 Km/h
V décrochage à 13° de volets et masse
max < 78Km/h
V décrochage à 35°de volets et masse
max < 70 Km/h
V rotation 95 Km/h

 


1ère partie : Le fuselage et poste de pilotage/habitacle

Fuselage

L’ossature du fuselage est constituée de 10 cadres et de 6 lisses en bois. Cette structure est ensuite coffrée de CP d’okoumé dont l’épaisseur varie de 1.5 à 2.5 selon les contraintes à subir.

Les 2 lisses supérieures sont fabriquées séparément en lamellé collé à partir de lattes de pin d’Orégon de 30x8 mm. A l’AV au niveau de la pare-feu jusque la partie AR du cockpit, la section de bois est constante (30x32) pour décroître progressivement et finir à 30x16 mm à l’étambot.

Les lisses du bas sont réalisées de la même manière à partir de baguettes de 18x10 mm pour obtenir une section constante de 18x20 mm.

Les cadres ont pour fonction de donner la forme au fuselage et de reprendre les efforts des ailes, de l’atterrisseur et des empennages. Ils sont donc dimensionnés en conséquence. La cloison pare-feu est confectionnée à partir d’une plaque de CP de 15 mm évidée puis comblée de mousse et revêtue sur ses 2 faces de CP OK de 2 mm. Les cadres les moins sollicités sont constitués d’un simple CP 2mm bordé de baguettes de pin d’Orégon de 18x20. Pour les autres ils sont renforcés localement de CP de 18mm et de baguettes 18x20 et reçoivent une deuxième face de CP. Par ailleurs, les cadres N° 2 et 3 sont équipés d’inserts ou de renforts d’alu 2017 afin de contrer le matage au niveau des broches d’aile et de train principal.

L’anodisation permet de protéger sérieusement le métal contre l’oxydation et le couple galvanique qui peut se former au contact du tissu de carbone utilisé localement en renfort.

Après la confection des lisses et des cadres, l’assemblage est effectué « quille en l’air » sur un chantier confectionné à cet effet. Après ébavurage, le bordé est collé puis le fond et enfin les flancs obliques qui constituent le bouchain. Ce travail ne présente pas de difficultés particulières et est très agréable car on voit rapidement les premières formes apparaître. Après séchage, on procède au retournement de la ‘’barque’’ qui est devenue très rigide ce qui permet de poursuivre le travail sur la partie dorsale du fuselage dans le bon sens.

Pour le dos du fuselage, les différents cintres en CP garnis de mousse de polystyrène sont collés à leur emplacement respectifs sauf à l’avant où il est préférable d’attendre d’avoir posé la jambe de train AV, les palonniers et le réservoir. L’accès aisé simplifie grandement ces tâches. Il en est de même pour le coffrage qui est appliqué partout sauf à l’avant et sur l’étambot où il reste encore bien des choses à faire.

A ce stade du travail, il a fallu percer les trous de 20 et 18 mm dans les cadres 2,3 et 4 pour le passage des broches d’ailes et de train. L’opération sur le prototype a nécessité beaucoup de patience et un outillage spécifique pour être réalisée avec la précision requise. La partie gros oeuvre du fuselage est maintenant achevée.

A noter que tous les collages bois sur bois ont été réalisés à l’aide de la résine époxy chargée de fibres végétales. Le fabricant propose un fascicule donnant caractéristiques et performances des différentes résines et charges. Le collage de l’alu anodisé sur bois se fait avantageusement avec la polyuréthane PPU 100 (nbx essais) qui s’est avérée très efficace, simple et rapide à mettre en oeuvre.

Les plans proposés sont accompagnés de nombreuses images de synthèse qui donnent des vues d’ensemble permettant bien percevoir les assemblages. Le code des couleurs adopté ici pour les matériaux sera respecté sur l’ensemble des plans.

Le poste de pilotage

Il se compose du tableau de bord, la console centrale et le tunnel. Un autre chapitre sera consacré au reste de l’habitacle en particulier à la verrière et aux sièges et harnais.

Le TdB est en CP sandwiché d’un feuille d’alu d’un côte et stratifié verre (100g) époxy de l’autre.

On dispose ainsi d’un plan de masse et d’une protection optimale du CP. A l’époque des choix pour les instruments, les EFIS faisaient juste leur apparition dans le monde amateur et les tablettes n’existaient pas encore. Ceci dit pour expliquer dans le plan de perçage, le grand espace vide situé au dessus des interrupteurs. Il est aujourd’hui occupé par une tablette/GPS.

Autre détail : entre la fabrication de la planche de bord et l’achat des VHF et transpondeur, il s’est écoulé assez de temps pour que les modèles et leur encombrement changent… Le réservoir de carburant situé juste en avant a dû être déposé et garni d’alvéoles pour faire la place nécessaire au nouvel encombrement. Les équipements de pilotage/navigation se trouvent placés face au pilote et les instruments moteur à tribord.

La console centrale également en CP supporte les commandes de starter et de réchauffe carburateur. Plus bas on trouve une platine de commande électrique des volets. Le volume de la partie verticale permet aussi de loger le HP de la VHF ainsi qu’un module 12/6V nécessaire à l’alimentation du casque anti-bruit.

Le tunnel supporte uniquement le switch de trim de profondeur. Des lumières permettent le passage des leviers de commande de frein et de gaz. Sa fonction secondaire est de masquer et protéger le passage des câbles de palonniers, du câblage électrique, de la bielle de profondeur et la commande de volets. C’est donc une enceinte très occupée ou l’espace est compté.

Console et tunnel sont fixés au fond du fuselage via des renforts dédiés.


2ème partie : Verrière sièges et harnais

La verrière

Sur un prototype le choix de la verrière est le plus souvent conditionné (question de budget) par ce qui est disponible chez les fournisseurs habituels sinon il faut se lancer dans l’aventure de la fabrication personnelle. Ce fut le cas pour le Chouchenn.
Pour la petite histoire, connaissant la difficulté de l’opération, cette fabrication devait à l’origine être confiée à un professionnel local. Une forme mâle en bois et composite a été confectionnée en conséquence. Malheureusement, sous estimant les difficultés et faute d’équipement spécifique le façonnier a dû renoncer. Il a alors fallu reprendre les choses de façon amateur :

- Fabrication de 2 moules en creux (côtés G et D) à partir de la forme mâle et adoption du procédé de moulage par dépression. De cette manière les dimensions et l’outillage sont devenues plus accessibles. Quelques précautions s’imposent pour la réalisation de tels moules en composite car Ils vont devoir supporter des températures élevées (> 150 °C) sans se déformer en excès. La résine utilisée doit donc supporter cette température et le drapage doit être le plus uniforme possible.

Toute modification d’épaisseur de stratification induit des modifications de la forme aggravée sous contraintes et à chaud. Finalement ces déformations se retrouvent dans la pièce moulée.
De même il faut soutenir le moule grâce à un cadre support (en bois) qui n’aura aucun effet sur la partie utile. On renforce donc les bords tombés périphériques par deux épaisseurs de CP15 qui recevront d’un côté les jambes du support et de l’autre un joint d’étanchéité en caoutchouc.

- Fabrication d’une étuve de taille suffisante (1.7x1.9 x 0.8 m int.) en mesure de recevoir les moules en creux décrits plus haut. Elle est réalisée en médium de 20 mm sur armature en bastaing en pin de 65x75 équipée de roues pour d’éventuels déplacements. Extérieurement isolée par de la laine de verre et recouverte d’une bâche contre la pluie ; intérieurement elle est tapissée d’une couche d’aluminium alimentaire. Le chauffage est confié à 4 convecteurs domestiques de 1.5KW/220V. Une turbine dont le moteur est placé à l’extérieur assure l’homogénéité du chauffage. La face AV constitue une porte basculante munie d’un hublot qui permet d’enfourner aisément le moule et son bâti et de contrôler visuellement l’évolution des opérations. L’étuve ainsi réalisée montait à 150°C en 3H environ à pleine puissance et en plein air...

Le matériau utilisé pour la verrière, le méthacrylate de méthyle de 3 mm, devient très malléable à partir de 130°C. Ce matériau se trouve aisément s ous la forme de plaque coulée de 1800x1100 pour moins de 100€. Une des faces est traitée UV.
La méthode de moulage par dépression reste simple même s’il faut quelques précautions et essais préalables pour éviter le gâchis. Globalement la procédure adoptée a été la suivante :
On enfourne la feuille de PMMA posée sur le moule et sommairement fixée. Au bout de quelques minutes la feuille s’affaisse à cause du ramollissement. Il faut alors sortir le tout et pincer le PMMA sur toute la périphérie du moule pour faire l’étanchéité. Un petit orifice judicieusement placé dans le bas du moule est alors raccordé à une pompe à vide extérieure.
Quand tout est prêt, on ré enfourne et laisse chauffer à coeur. A ce moment la pompe à vide est mise en service et on peut suivre l’évolution par le hublot car il s’agit alors de couper l’aspiration juste avant que le PPMA ne vienne obturer l’orifice d’aspiration, ce qui marquerait la matière. Il faut ensuite laisser descendre la température doucement et tout se fige. Cette phase de moulage est toujours un moment assez spectaculaire.

Moulage

Compte tenu des moyens utilisés et le manque d’expérience de départ, les résultats sans être parfaits, sont tout à fait exploitables. Naturellement, si c’était à refaire cela serait mieux et plus rapide en se rappelant que toute négligence en cours de fabrication se retrouve gravée dans la matière.

Les fixations :
Par la suite, les deux pièces obtenues sont garnies d’un arceau central en verre époxy qui fait la liaison et la bulle ainsi obtenue est montée sur un cadre en tube de18x20 en 2017 anodisé et en acier sur la partie AV. Cette dernière est équipée de pattes soudées qui reçoivent ensuite les charnières d’ouverture. La mise en forme des tubes en 2017 par trempe fraîche et cintrage laisse encore aujourd’hui un souvenir mitigé… La bulle en PMMA est collée sur les tubes du cadre à l’aide du mastic SIKA 255FC plus un primaire spécifique pour l’aluminium et quelques vis de positionnement. Un joint de mousse assure l’étanchéité avec l’habitacle.

Cadre articulé et outil de cintrage des tubes

Le maintien au fuselage est assuré par les 2 charnières à l’AV et la fermeture à grenouillères sur l’AR. Deux pseudo vérins latéraux maintiennent la verrière en position ouverte.

Verrière achevée et présentation sur le fuselage

 

Sièges et harnais

Les 2 sièges en composite verre-époxy sont identiques ce qui simplifie la fabrication. Seuls les percements des ouvertures pour le passage des manches diffèrent. Les sièges sont réglables en hauteur d’environ + 50 mm et de 40 mm d’AV/AR. La fabrication d’un moule en polystyrène extrudé est nécessaire à la réalisation mais ne présente pas de difficulté majeure au fil chaud. Les plans donnent les différents profils de découpe.

Siège équipé

Montage dans le fuselage


La stratification se compose de 2 fois 2 couches de tissus de 300g prenant en sandwich une couche d’inertie en sphèrétex de 1.5mm. Deux bandes de renfort en carbone bibiais de 300g sont appliqués sur le dos au niveau des arrondis latéraux pour assurer une bonne rigidité.

Une crémaillère en cornière d’alu est fixée au dos des sièges pour le réglage en hauteur. Une bande renfort de 200x100 en verre de 300g est placée sous chaque cornière dont la base est ensuite recouverte de 3 couches de tissu débordant largement.
Pour la fixation des charnières AV on procède de même avec un tissu tampon de 50x150 entre la charnière et l’assise et 2x 3 bandes extérieures. Pour s’assurer contre l’arrachement de ce collage (lors d’un appui violent sur le haut du dossier) un rivet Ø 5 tête large est ajouté à l’assemblage (cf. plans).
Pour obtenir une teinte noire stable, la première couche de stratification a été effectuée à l’aide d’une résine chargée de pigment. Ensuite une garniture réalisée à partir de mousse de matelas de camping recouverte de Skaï apporte outre l’amélioration de l’aspect esthétique un minimum de confort bien apprécié lors des longs vols. La partie AR du siège est laissée à l’état brut de stratification.
Le réglage des sièges est obtenu grâce au système à crémaillère/portique (cf. plans) qui permet de sélectionner les trous d’engagement (incrément de 20 mm) selon les besoins en hauteur, le siège pivotant sur la charnière avant. Cette dernière peut aussi être décalée de 40mm vers l’AV si nécessaire.
Concernant les harnais, la norme indique des efforts à tenir de 9g vers l’AV et 3g vers le haut affectés d’un coefficient de sécurité de 1.3. Les ferrures de fixation, câbles de liaison sont donc dimensionnés en conséquence. Les 3 points d’ancrages nécessaires par siège sont placés sur C5 pour 2 d’entre eux et sur les lisses supérieures au niveau de C8 pour le troisième. Les harnais proprement dits sont d’origine automobile et de marque Sparco.


3ème partie : Atterrisseur et freinage

L’atterrisseur de type tricycle est constitué d’une jambe de train télescopique à l’AV et d’une lame de verre époxy en guise de train principal. La roue AV est amortie et orientable ce qui nous libère du freinage différentiel pour les manœuvres au sol.

 La lame de composite du train principal est d’une seule pièce. Son dessin est relativement simple et se compose de zones rectilignes raccordées par des arrondis. La fabrication a demandé la confection d’un moule pour recevoir l’empilement des tissus de verre UD/époxy. La stratification est de type ‘’miroir’’ et dégressive ; de plus de 30 mm d’épaisseur au point de liaison au fuselage elle tombe à moins de 20 au niveau des roues. Si cette opération en humide ne présente pas de difficultés particulières, vu les épaisseurs concernées il faut cependant être attentif aux questions d’exothermie. Une fois polymérisée (sous presse) la lame de composite à été tronçonnée sur sa face AR afin d’obtenir une section de 70x20 mm au niveau des roues et 90x35 mm au niveau du fuselage. De plus ces tronçons ont été arrondis, profilés et une chaussette de verre (bi-biais) a ensuite été stratifiée sur l’ensemble. On a ainsi pu éviter de réaliser un carénage de jambe. De même, le passage de la durit de frein a été intégré dans la jambe de train afin de limiter la traînée. Ce travail de sculpture du composite s’est fait sans difficulté avec de simples outils à main comme la ponceuse à disque ou ruban et des abrasifs de gros grain, le ponçage de finition se faisant dans le sens du fil.

La lame a bien entendu subi une post-cuisson à la suite de laquelle elle a été mise sous charge jusqu’à épuisement… du stock de dalles de jardin disponibles lors du test, soit un peu moins de 1600 Kg. Elle a tenu, sans bruit suspect et retrouvé sa voie d’origine à l’issue. L’inclinaison de plus de 10° vers l’AR que présente la lame de train une fois en place dans le fuselage permet de conserver le CG dans le triangle des roues en toutes circonstances.

 

Les fusées de roues d’origine commerciale initialement prévues n’ont pas satisfait aux tests et ont été écartées; d’autres plus solides (un peu plus lourdes aussi) ont été usinées dans des boulons de 30 en acier 8.8, faute de mieux. Les roues principales font 340 mm de diamètre.

La platine de liaison de la lame au fuselage comporte une large surface d’appui sur le composite et une broche en acier de Ø 18 qui traverse les cadres 3 et 4 en autorisant l’oscillation latérale. Une cale de caoutchouc armé placée sur la surface d’appui donne la liberté nécessaire à cette liaison.

Le freinage hydraulique à disque utilise majoritairement du matériel commercial d’un fournisseur français bien connu. Un seul maître cylindre fixé sur le cadre N°4 pour une commande manuelle suffit. Un petit réservoir de DOT4 est fixé sur le cadre N°5 légèrement plus haut que le maître cylindre et deux durits armées inox partent alimenter les cylindres de roue via les passages prévus dans les jambes de train. On peut bloquer la commande à levier qui émerge au-dessus du tunnel central dans le cockpit grâce à un loquet pour faire fonction de frein de park. Ce dispositif simple remplit bien sa fonction lors des phases de mise en route et tient même le plein régime.

La platine qui supporte le cylindre de roue est garnie de pattes en tôle d’inox destinées à maintenir les chaussons dont le 3ème point d’ancrage se situe au niveau de la fusée avec une entretoise spécifique. La forme de carénage retenue (non décrite ici) permet le gonflage aisé du pneu et aussi d’atterrir sur terrain en herbe (assez) haute sans perdre de stratifié…

Concernant le train AV, la partie télescopique est faite à partir de tubes acier 25CD4S de Ø 35x38 coulissant dans un autre Ø42x45 lui-même fixé à la cloison parefeu. Une fourche de roue est formée dans un plat de 2017 de 6 mm et fixée sur la partie basse du petit tube afin de recevoir une roue de Ø 260 mm. Dans sa partie haute ce même tube est relié à la suspension constituée d’un empilement de rondelles Belleville placé à proximité de la cloison parefeu.
L’empilement est constitué de 19 x 2 rondelles tête-bêche et 2 x 2 rondelles doublées têtebêche dont la charge maximale d’écrasement est de 307 Kg. Une butée est prévue en cas de rupture de la suspension.

De plus ce tube est muni d’un dispositif qui permet de conjuguer la direction de la roue AV à l’action sur les palonniers grâce à un jeu de câbles et de poulies. Deux ressorts de rappel maintiennent les palonniers au neutre en vol. Le palonnier mis en butée d’un côté produit une déviation de 17° de la roue AV par rapport à l’axe longitudinal. Concrètement cette valeur s’avère très satisfaisante au roulage.


4ème partie : Les ailes

Avant d’entrer dans le vif du sujet il me faut mentionner un oubli qui est intervenu dans le précédent épisode au sujet de la liaison du train AV au fuselage. Des renforts en tube d’acier 25cd4s sont disposés entre la cloison PF et le tube de 45mm ainsi qu’entre ce même tube et les lisses supérieures du fuselage. Une image dans la description du train AV montre ces 4 éléments mais ils n’apparaissent pas dans les plans. Un additif aux plans sera prochainement ajouté.

Construction de l’aile

L’étude de l’aile et les choix qui l’accompagnent ont finalement abouti à l’option très classique du profil 23015 muni de volets à simple fente. Une envergure de 8.5 m pour une corde de 1 m fournit un allongement intéressant tandis que les volets déployés à 35° apporte un Cz max. théorique de l’ordre de 2.4. D’autres profils, laminaires par exemple, auraient sans doute été plus performants dans une partie du domaine de vol envisagé, mais la plus grande documentation disponible sur le 23015, sa bonne tolérance aux écarts de forme et les nombreux retours d’expérience ont été décisifs.

Rectangulaire et d’épaisseur constante, l’aile est en 2 parties (G et D) qui s’engagent dans le fuselage ce qui permet sa fabrication dans un espace de taille courante et un montage/démontage ultérieur assez aisé. Sur l’avion, l’aile bâbord est donc placée derrière l’aile tribord, le décalage est d’environ 27mm (épaisseur du longeron). Deux broches en acier lient les longerons entre eux ainsi qu’aux cadres n°3 & 4 du fuselage.

La technologie retenue est la suivante : un longeron principal, placé près du foyer du profil pour tenir les efforts tranchants et de flexion est associé à un longeronnet AR pour la torsion et reprendre les contraintes induites par la ressource et la traînée. Longerons principaux et longeronnets AR sont munis des pièces de liaison de l’aile au fuselage. De plus ces derniers sont reliés par une barre de ressource en acier. Le revêtement, qui contribue aussi à tenir les efforts de torsion, est constitué de CP OK de 1.5 mm. Il repose sur un ensemble de nervures en mousse de PVC qui sont collées sur les longerons.

Les différents matériaux engagés dans cette réalisation sont assez variés (Pin d’Orégon/spruce, CP okoumé et bouleau, hêtre, résine époxy, fibre de carbone/verre, alliage aluminium, acier 25cd4s, inox, mousse PVC etc.) ce qui impose de connaître précisément les caractéristiques de chacun, leur mise en oeuvre et les interactions possibles, le mode de liaison et de protection le plus approprié etc. Pour exemple, le 2017 ne supporte pas le carbone et n’est pas très à l’aise en atmosphère marine mais peut être collé sur le bois. Ainsi la construction de l’aile a été longue car il a fallu procéder à de nombreux calculs et essais.

Débattements volets et ailerons

Les liaisons par collage sont majoritaires. Ici aussi il faut rester vigilant sur l’usage simultané de différents types colles car certaines sont incompatibles. On peut dire la même chose des vernis utilisables pour la protection des parties internes de l’aile. Sur l’aile la majorité des collages a été réalisée à la résine époxy chargée à la demande.
Concernant la visserie, l’inox a été utilisé à chaque fois que c’était possible et disponible.

Le chantier d’assemblage

Réalisé à partir des profils d’extrados (en CP et tasseaux) fixés sur établi.

Pour l’outillage et l’équipement, il faut disposer d’un local bien dimensionné, disponible plusieurs mois avec une aération, température et hygrométrie adaptée pour travailler confortablement et stocker les matériaux. Un établi rectiligne de plus de 5x1.2m est absolument nécessaire ; il permet d’y installer le chantier d’assemblage de l’aile. Outre l’outillage habituel il faut disposer d’une pompe ‘’à vide’’ pour la fabrication du longeron, d’un dispositif pour découpe au fil chaud pour les profils en polystyrène, d’une défonceuse et de fraises à roulement pour les nervures en PVC.

La découpe du polystyrène au fil chaud

"Machine" et gabarit en alu

Le principe consiste à faire passer un courant électrique dans un fil d’inox de 0.8 mm.
L’échauffement ainsi créé permet de fondre le polystyrène. Par essais on parvient aisément à trouver la tension qui convient (Variac) en fonction de son rythme d’avancement dans la matière.

Le longeron principal est en bois/carbone, dimensionné comme le reste de l’aile pour tenir 9 g. Les semelles ont été réalisées à partir d’un rouleau de tissu carbone unidirectionnel de 50 mm de large imprégné manuellement de résine époxy. Les lés imprégnés ont été empilés et étirés dans un moule confectionné à cet effet. Ensuite il a fallu mettre en dépression pendant la polymérisation à l’aide d’une pompe à vide et d’un grand sac en plastique étanche. A l’issue,
une étuve en polystyrène, munie de lampes à incandescence en guise de résistances de chauffage et d’une petite turbine a permis la post-cuisson conformément aux prescriptions du fabricant de la résine.


Réalisation des moules à partir d’un UPN acier de 50 et procédé de stratification des semelles

Schéma du longeron :

La stratification en images :

Les deux pièces de carbone ainsi obtenues ont été débitées dans le sens de la longueur pour enfin avoir 4 semelles de 20 mm de large.
Cette opération délicate a été effectuée en utilisant une scie circulaire diamantée et un filet d’eau sur la coupe.

Le procédé de fabrication des semelles décrit ici n’est pas exclusif. Il a été retenu car il était réalisable par l’auteur qui disposait du matériel et de l’expérience minimale nécessaire. D’autres formules
sont possibles de même la sous-traitance avec un professionnel ne doit pas être écartée, vu l’enjeu.

Assemblage :

A ce stade il a fallu coller des lattes de spruce pour sandwicher les semelles de carbone avant de procéder à l’assemblage final avec la partie centrale elle-même en mousse de PVC. A l’endroit du passage des broches de liaison au fuselage des renforts locaux en hêtre ont été insérés. Les flancs du longeron, ont alors reçu chacun un tissu carbone (bibiais) de 300g et un CP de bouleau de 2.5 mm débité à 45°. Tous les collages au niveau des longerons ont été réalisés à l’aide de résine époxy chargée à la demande.

Le premier longeron ainsi réalisé a été testé à la maison jusque 3 g. Un ami équipé d’un dispositif adapté a permis d’aller jusque 5.1 g avec une déformée correcte mais sans parvenir à la rupture. En effet, sous la contrainte le longeron se vrille malgré des guides latéraux et la poursuite de l’essai dans ces conditions n’aurait pas été probante. Néanmoins ce résultat a été considéré satisfaisant et deux longerons supplémentaires ont été alors confectionnés.

Les longeronnets AR & AV sont constitués de 2 baguettes de spruce 15x18 collées sur un CP OK de 2 mm. Des renforts locaux en CP ou composites sont disposés au droit des fixations des ferrures de volets, d’ailerons et de liaison au fuselage. Le longeronnet AV ne s’imposent pas pour la reprise des efforts.
Qu’il s’agisse du corps de l’aile ou des volets/ailerons, les nervures sont réalisées en mousse PVC. Certaines d’entre elles, au droit des ferrures, sont renforcées par l’utilisation de mousse plus dense et l’adjonction de flancs en cp d’okoumé. Des lumières sont aménagées pour le passage des bielles de commande, durit de Pitot, eau de condensation ou équipression. Pour les ailerons et volets, quelques nervures
destinées à recevoir les efforts de commande, sont réalisées en cp de 6 mm.
Le bord d’attaque est fabriqué au fil chaud dans du polystyrène extrudé de 50 mm d’épaisseur. Les éléments ainsi obtenus sont collés bout à bout pour obtenir une longueur d’environ 4 m qui est ensuite stratifiée de bibiais verre/époxy. L’ensemble est alors collé sur la partie avant des nervures d’aile. C’est ce même procédé qui a été utilisé pour réaliser les BA d’ailerons et de volets ainsi que leur fente respective.
Le revêtement en cp okoumé de 1.5 est collé à l’époxy chargée ou à la Structan sur les nervures. La protection des surfaces internes est réalisée à l’époxy dilué ou avec le vernis G4 parfaitement compatible avec la colle polyuréthane. La face intérieure de l’extrados reçoit 2 couches de verre-époxy entre les 5 premières nervures. Ce renfort permet de marcher sur l’aile pour accéder au cockpit. Extérieurement c’est le
marouflage à l’aide de tissu de verre de 100g + époxy qui fait l’affaire. Bien entendu au final l’ensemble est mastiqué, poncé, apprêté puis peint.

Volets et ailerons comportent un longeron en baguettes de 10x10 mm de spruce (semelles) collées sur 2 CP OK de 2 mm (âmes), de nervures en mousse de PVC ou CP de 6 mm selon leur fonction et d’un revêtement de CP OK1.5 mm. Des renforts locaux sont placés sur les nervures qui reçoivent les ferrures. Pour le revêtement, le procédé est identique à celui de l’aile.

 

Dans le corps de l’aile, entre les nervures AR N20 & N21, un espace est spécialement aménagé pour recevoir le guignol d’aileron et les bielles qui s’y rattachent.

Les ‘’ferrures’’ d’ailerons et volets sont débitées à la scie sauteuse dans une tôle de 2017 de 4 mm finies au lapidaire et après décapage elles sont anodisées. Ensuite elles sont percées et pour certaines garnies de cornières pour leur fixation au longeronnet AR d’aile. Les paliers de rotation sont équipés de rotules de Ø 6 mm.

Des winglets amovibles en verre/époxy sont fixés par vis sur les parties débordantes du revêtement aux extrémités des ailes. Les deux pièces sont fabriquées à partir de moules perdus en polystyrène. Une fois démoulés un raidisseur est collé à l’intérieur de chacun.

De nombreux autres documents photographiques de l’aile, des volets et ailerons sont disponibles à la demande.
En dépit de plusieurs contrôles il se pourrait néanmoins que des erreurs aient échappé à notre vigilance. Si tel était le cas un mail retour est bienvenu.

Dans le prochain épisode nous aborderons les empennages.

Louis Noblet

Vos assurances RSA

Forum

Votre espace de discussion sur toutes les thématiques de la fédération

Petites annonces

Retrouvez les petites annonces du site ou déposez les vôtres.

Boutique RSA

La Boutique est à votre disposition pour renouveler ou prendre une adhésion en ligne, adhérer au RSANAV, aussi acheter un article RSA (Textiles, Casquettes, Cahiers du RSA, goodies, ...)

Cahiers du RSA

Depuis 1947, notre très belle revue fédérale est une publication technique. Documentée et reconnue dans le monde aéronautique, elle démontre notre savoir faire et donne de précieux conseils.

Clubs RSA

Votre fédération représente de nombreux Aéroclubs, Associations de construction, de restauration, Musées et structures de sauvegarde du patrimoine, mais aussi, tous les passionnés que vous êtes.

RSANav

Le RSA-Nav est un service alternatif à celui de l’OSAC pour les renouvellement des certificats de navigabilité de nos aéronefs agréé par la DGAC. Nos 38 experts "PEN" bénévoles sont à votre disposition à proximité de votre terrain.