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Construire un Racer

"Le racer de Longwy", par Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.

cliquez sur les photos pour les agrandir.

 

Présentation du projet :

La conception :
L'appareil est d'une conception totalement originale qui essaie de rendre compatible des formes très sophistiquées nécessaires à une aérodynamique soignée (voir puriste), des moyens et un budget d'amateur (dont l'essentiel du capital est le temps et la passion).

Pour des raisons de solidité, d'encombrement et de légèreté, le fuselage est un fuselage coque (choix de Béchereau pour le Déperdussin de vitesse: 200 km/h en 1913) dont le revêtement est un sandwich époxy verre/mousse de PVC quadrillée (formes non développables). La stratification du fuselage se fait sur un moule positif pour des raisons de coût, l'appareil restant unique.

L'aile est construite autour d'un longeron en bois qui présente le meilleur compromis poids, solidité, prix, fiabilité, facilité de construction. Le remplissage est en polystyrène extrudé découpé au fil chaud, puis stratifié époxy verre bidirectionnel à 45° pour la torsion et unidirectionnel dans le sens de l'envergure car les extrémités d'aile sont autoporteuses.

D'un point de vue aérodynamique, rien de très original mais une application scrupuleuse et soignée de vieilles recettes : recherche de la laminarité maximum sur le fuselage et les ailes, aile médiane, profils laminaires adaptés à la course de Formule 1 et à l'allongement choisi (66212 et 209 respectivement à l'emplanture et au saumon ; 65009 pour les empennages), chasse aux traînées de culot et aux traînées d'interaction...

Les commandes sont rigides en tube de duralumin et le train en duralumin profilé par fraisage.

Le calcul et les premiers plans ont été réalisés au dernier trimestre 2003.

  cliquez ici pour voir en grand

La réalisation :
La construction a commencé début 2004 par la réalisation du moule positif du fuselage. Celui-ci est fabriqué en lattes de contre-plaqué collées sur une armature en polystyrène puis stratifiée polyester-mat de verre et enduite au micro ballon.

Photo 1 - janvier 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Après le traçage des plans trois vues de l'avion avec les encombrements (pilote, train, commandes..) les couples ont été dessinés à l'échelle. "L'ossature" a été découpée, ensuite, dans du polystyrène extrudé (styrodur) de 20mm à partir du plan de côté et des dessins des couples.

Photo 2 - avril 2004 :
cliquez ici pour voir en grand

Photo 3 - avril 2004 :
cliquez ici pour voir en grand "L'ossature" est recouverte de lattes de contre-plaqué collées sur celle-ci et entre elles sur la tranche. Au départ, le fuselage définitif devait être réalisé comme cela en balsa. Mais le prix prohibitif du balsa et le poids inacceptable du contre-plaqué m'a conduit à la solution décrite plus haut. Il faut,alors, ajuster bordure par bordure chaque latte pour que le collage soit satisfaisant. Des serre-joint assurent l'assemblage pendant la prise de la colle polyuréthane (préférée à toute autre car elle admet quelques dixièmes de millimètre de défaut de joint).

Photo 4 - avril 2004 :
cliquez ici pour voir en grand A ce niveau, c'est un jeu de patience! Mais le résultat est à la hauteur de mes espérances.

Photo 5 - août 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Fin de la stratification du moule positif en CTP et ponçage.

Photo 6 - août 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Enduit "micro-ballons" puis mastic de carrossier puis enduit
polyester pistolable et ponçage entre chaque : beaucoup d'huile de coude a été utilisée!!!! Un mois entier 8 à 10 heures par jour.

Photo 7 - début septembre 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Le moule est terminé, ouf!!


Photo 8 - septembre 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Première pièce : un nouveau moule celui de la verrière. Résine polyester et mat de verre. Résistera-t-il au 150°C nécessaire au thermoformage du PMMA (métacrylate de méthyle - plexiglas)??
C'est un essai, habituellement j'utilise de l'époxy mais ce n'est pas le même prix!!!


Photo 9 - septembre 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Moulage sous vide de la première pièce réelle de l'avion : la peau de l'avant du fuselage. Elle constituera la partie supérieure du réservoir. Elle est faite comme le reste de la coque du fuselage (stratifié sandwich verre époxy mousse de PVC) en moulage positif sous vide. L'intérêt de commencer par cette pièce est de se faire la main et de résoudre les problèmes sur une petite pièce simple : La chose n'a posé aucun problème sauf le précambrage à chaud de la mousse. Pour le fuselage, il est prévu d'utiliser de la mousse PVC quadrillée facilement déformable. Sur cette photo on aperçoit au fond de la pièce le moule de verrière en attente.


Photo 10 - fin septembre 2004 :
 
cliquez ici pour voir en grand Stratification sous vide du cadre de verrière (klegecel, epoxy, verre).

début Octobre 2004 :
Le châssis du moule de verrière est fait, les prises de vide sont posées, le four à infrarouge, fabriqué pour d'autres verrières, a été modifié pour celle-ci. Reste à étuver le moule par paliers jusqu'à 150°C (pour éviter le délaminage dû au dégazage des produits volatils dans la matrice), et je pourrai thermoformer la première verrière : Si tout se passe bien ce week-end c'est fait!

Photo 11 - mi octobre 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Montage de la verrière sur le cadre : collage epoxy sous vide (aspirateur en bas de la photo) et stratification (2 couches) de la bordure intérieure.

Photo 12 et 13 - fin Novembre - début décembre 2004 :
Réalisation du réservoir de carburant. A partir de la peau
de l'avant du fuselage, on construit le moule perdu en polystyrène extrudé du fond du réservoir.

cliquez ici pour voir en grand Sur la photo 12, le moule perdu a été enlevé, on a collé les mise à l'air, les piquages de jauge, le bouchon de réservoir et le raccord vissant du robinet d'essence, l'intérieur du fond et de la partie supérieure du réservoir sont recouverts de 2 couches de résine époxy d'étanchéité.

cliquez ici pour voir en grand La photo 13 montre le collage du fond de réservoir sur la
partie supérieure du fuselage.

Photo 14 15 et 16 - 7 novembre 2004 :
Stratification sous vide de la 1/2 coque gauche du fuselage.

cliquez ici pour voir en grand Sur la photo 14, la couche époxy verre intérieure va être stratifiée et l'on voit le polyéthylène de mise sous vide prêt à recouvrir la demi coque.

  cliquez ici pour voir en grand
La photo 15 montre le klegecel de 6mm (quadrillé pour les
parties non développables) collé au micro-ballon sur la couche epoxy verre intérieure qui vient d'être appliqué sous vide.

cliquez ici pour voir en grand Sur la photo 16, on voit la demi-coque démoulée aprés stratification et polymérisation des 2 couches epoxy verre extérieures.

Photo 17 - décembre 2004 :
cliquez ici pour voir en grand Après la stratification de la 1/2 coque droite (le 05 décembre), les deux 1/2 coques ont été remontées sur le moule pour le perçage en position des feuillures.

Cela simplifie le montage à blanc (photo 17) puis le collage des deux 1/2 coques.

Photo 18 :
cliquez ici pour voir en grand La dernière utilisation du moule consiste à réaliser les capots moteur. Ici, après démoulage du capot inférieur, on ébavure à la cisaille et à la cale à poncer. L'opération suivante est la réalisation des feuillures pour l'assemblage des capots entre eux.

Photo 19 - 9 janvier 2005 :
cliquez ici pour voir en grand Après fraisage des lames de train en duralumin la forme est adoucie par ponçage d'abord à la meuleuse puis à la ponceuse orbitale et pour finir au papier 240 320 600 et au polish. Sur la photo la lame sur l'établi est brut de fraisage et l'on ponce la deuxième.

Photo 20 - 15 janvier 2005 :
cliquez ici pour voir en grand Sur le modèle des carénages de roues une feuille de CTP découpée est collée dans le plan de symétrie pour fabriquer les moules.

Photo 21 :
cliquez ici pour voir en grand On assemble les capots sur le fuselage de la même manière que l'on a opéré pour les deux 1/2 coques.

Photo 22 :
cliquez ici pour voir en grand Réalisation de la feuillure de capot : une bande pré-imprégnée (trois couches à 45° verre époxy) a été stratifiée à cheval sur l'intérieur du capot nu poncé et sur un scotch de protection ciré. Sur la photo, je montre le découpage du capot (après durcissement) à la lame de scie à métaux, le long du scotch, sans toucher à la feuillure (ainsi réalisée par le pré-imprégné).

Photo 23 - 23 janvier 2005 :
cliquez ici pour voir en grand Réalisation des carénages de roue : Le modèle au centre et les deux demi-coques stratifiées dans les moules (2pli de tissus de verre bidirectionnel 280g - résine époxy).

Photo 24 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication des fusées : Les fusées de roues sont mécano-soudées et boulonnées au bout des lames de train profilées. Les roues sont des 4.00-5 (le minimum autorisé par le règlement de la F1) achetées chez ULM-technologie qui grâce à des freins multi-disques présentent un maître couple très réduit. (m=2.87 kg par roue et 325 g par fusée).

Photo 25 :
cliquez ici pour voir en grand Ajustage des carénages : Après assemblage des 1/2 coques, réalisation des feuillures, inserts et karmans. Les carénages sont montés sur le train le 11 février. (m=930 g par carénage terminé).

Photo 26 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication du support de train : Le support est mécano-soudé en 25CD4S de 3mm, puis collé et stratifié dans le fuselage. Les lames de train seront boulonnées sur le support. (m=2.9 kg, ce qui fait une masse totale du train de 19 kg)

Photo 27 :
cliquez ici pour voir en grand Divers ajustages : Pour ajuster la fixation du support de train dans le fuselage, j'utilise un gabarit en bois qui permet de tracer correctement les découpes sur la forme complexe du fuselage. Dans la foulée, je monte la partie supérieure du capot et le réservoir.

Photo 28 :
cliquez ici pour voir en grand Collage définitif des 1/2 coques du fuselage : Après collage rivetage des 1/2 coques puis la polymérisation de la colle, on fait sauter les rivets, on rebouche les trous au floc et on colle une bande de pré-imprégné (2 plis de tissus de verre bidirectionnel à 45°) par dessus le joint (l'espace nécessaire a été prévu dans la feuillure) le 15 mars. Il restera à lisser au micro-ballons secs. On remarque sur la photo le passage du train découpé précédemment.

Photo 29 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication des semelles de longeron : Réception du pin d'Orégon le 23 mars, je rabote et découpe les semelles le 4 avril et dans les chutes je fabrique les éprouvettes d'essai.

Photo 30, 31 et 32:

Les essais de bois : le 11 avril trois types d'essais sont effectués sur les éprouvettes :

cliquez ici pour voir en grand photo 30 : essai de compression.

cliquez ici pour voir en grand photo 31 : essai de flexion dynamique.

cliquez ici pour voir en grand photo 32 flexion statique.


Les 2 premiers essais sont décrit dans la norme sur les bois aéronautiques, le troisième est un essai réalisable par n'importe qui. En compression le bois semble correct sans être extra, mais là où rien ne va plus c'est en flexion dynamique: ce bois casse comme du verre. (pour être précis K/D2=0.6 au lieu de 0.8 minimum): j'ai de quoi me chauffer l'hiver prochain!!!! Ça m'apprendra à faire des économies de bout de chandelle : après ce raté, j'ai commandé du bois certifié chez Léger ( je ferai quand même de nouveaux essais pour comparaison: l'expérience c'est toujours bon et ça fera un article pour les cahiers du RSA).

 

Photo33 :
cliquez ici pour voir en grand Essai de la mousse de polystyrène extrudé qui sera utilisée pour les noyaux de l'empennage. Le module d'Youg et la résistance sont déterminés dans les 3 directions. Les valeurs sont très différentes : la meilleure étant bien sûr perpendiculairement à la direction de l'extrusion.

Photo34 - 30 Avril 2005 :
cliquez ici pour voir en grand Découpe au fil chaud ici du noyau de la dérive. Il faut bien sûr être deux. Le deuxième opérateur, non ce n'est pas le chien! mais ma femme qui tient l'appareil photo.

Photo 35 :
cliquez ici pour voir en grand Voilà le résultat! Une fois le fil bien réglé, un petit ponçage très léger suffit à obtenir un état de surface parfait.

Photo 36 - 13 mai 2005 :
cliquez ici pour voir en grand Stratification de la gouverne de profondeur et le résultat. La première photo montre les différentes couches : 2 plis de tissus de verre unidirectionnel 300g à 30°, 1mat de surface 30g, le tissu d'arrachage et le polyéthylène. On recouvre le tout de la chute de PS de la découpe au fil chaud que l'on charge.

Photo37 - 21 mai 05 :
cliquez ici pour voir en grand Stratification du plan fixe de la profondeur. La pièce est sous l'étuve improvisée. Les couches sont les suivantes : pour la peau supérieure 1 pli de tissus de verre bidirectionnel 300g à 45°, 1 pli de tissus de verre unidirectionnel 300g à 0° 1 mat de surface 30g; pour la peau inférieure: 1 pli de tissus de verre unidirectionnel à 0°, 1 pli de tissus de verre bidirectionnel à 45°, 1 pli de tissus de verre unidirectionnel à 0° et le mat de surface.

Photo38 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication du longeron de dérive: les semelles sont constituées de tissus de verre unidirectionnel en accordéon qui sera pressé pendant la polymérisation à l'intérieur des deux flancs perdus.

Photo39 :
cliquez ici pour voir en grand Assemblage de l'empennage par le longeron de dérive en fourche. Le noyau de la dérive sera stratifié en place sur l'avion.

Photo40 :
cliquez ici pour voir en grand Tube mécano soudé et guignol de profondeur en 25CD4S. le tube raccorde les deux demi-gouvernes de la profondeur.

Photo41 :
cliquez ici pour voir en grand Ajustage des charnières piano de la gouverne de profondeur.

cliquez ici pour voir en grand Photo42 :
Fixation par collage et bandes stratifiées à l'intérieur du fuselage de la profondeur.

Photo44 - 10 juin 05 :
cliquez ici pour voir en grand Stratification "en place" de la dérive.

Photo 45 :
cliquez ici pour voir en grand Ajustage des charnières de la gouverne de profondeur et mise en place du noyau. Stratification le 22 juin 2005

Photo 46 :
cliquez ici pour voir en grand Après la stratification de la cloison pare-feu et du support de train l'avion est remonté pour être présenté à Nevers 2005. Première semaine de juillet. Depuis je pédale pour rattraper le temps sans y parvenir!! Donc le projet piétine un peu.

Photo 47 - 10 Septembre 05:
cliquez ici pour voir en grand Cloison du dosseret (derrière la tête du pilote, il sert d'arceau de sécurité), le dossier du pilote avec la trappe de visite et la tablette arrière où l'on voit les renforts d'attaches supérieures de la ceinture de sécurité : stratifiés 2 plis de tissus de verre bidirectionnel par face 1.5kg le tout.

Photo 48 - 02 octobre 05 :
cliquez ici pour voir en grand Mise en position collage et stratification d'une des attaches inférieures de la ceinture de sécurité 3 plis de tissus de verre bidirectionnel dessous et 2x3BID dégressifs dessus. On aperçoit en haut la stratification de l'attache arrière de l'aile (même façon). En bas le support du renvoi de profondeur 3 plis de tissus de verre bidirectionnel 45° et 1pli de tissus de verre bidirectionnel par face.

Photo 49 - 20 octobre 05 :
cliquez ici pour voir en grand Les palonniers et les pédales de frein sont terminés le 20/10/05. On aperçoit, à l'arrière plan, les goussets de renfort des fixations du bâtit moteur, et au premier plan, le longeron de fuselage (hemlock 20x20) collé stratifié sur les flancs (le 04 octobre 2005).

Photo 50 - 10 décembre 05 :
/photo50.jpg"); cliquez ici pour voir en grand

Mise en place et stratification de la roulette de queue. On voit les deux câbles de diamètre 3.15 mm de commande de la direction et la tringle de la roulette. Un palonnier intermédiaire commandé par les câbles de diamètre 2.4 mm provenant du palonnier avant permet d'intégrer les deux commandes de la roulette et de la direction dans le fuselage.

Photo 51- 26 octobre 05 :
cliquez ici pour voir en grand Manche et boîtier de manche mis en position juste avant stratification sur le fuselage. Le boîtier est monté sur roulements à billes étanches et commande par tringles et guignols la profondeur à l'intérieur du fuselage et les ailerons par devant le longeron.

Photo52 :
cliquez ici pour voir en grand J'ai le moteur (consigne fin de potentiel d'un Morane) depuis le 11/11/05. Le bâtit moteur est terminé le 22/12/05. et pèse 1.4 kg.

Photos 53 à 55 :
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cliquez ici pour voir en grand Usinage et montage du moyeu et du prolongateur d'hélice. Matière AU4G T4. L'hélice sera bipale en bois de diamètre 1.3m à réglage du pas au sol bien-sûr.

Photo 56 et 57:
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cliquez ici pour voir en grand Après le sciage et le rabotage des semelles, fabrication et montage des diaphragmes.

Photo 58 :
cliquez ici pour voir en grand Découpage enture et assemblage des âmes. Les semelles et les diaphragmes sont poncés pour éliminer les petits écarts qui nuiraient au collage des âmes.

Photo 59 :
cliquez ici pour voir en grand J'ai dessiné sur les âmes les emplacements de contact avec les semelles et les diaphragmes pour vernir ce qui ne doit pas être encollé. Après séchage, je peux alors coller les âmes sur les flancs des semelles et des diaphragmes préparés précédemment. Le 9/02/06 collage de l'âme avant.

Photo 60 :
cliquez ici pour voir en grand Avant fermeture du longeron, je colle les derniers inserts pour les commandes de gauchissement puis je vernis l'intérieur du longeron.

Photo 61 -19 février 2006:
cliquez ici pour voir en grand Fermeture du longeron par collage de l'âme arrière. Le longeron fini pèse 12.5kg.

Photo 62 :
cliquez ici pour voir en grand Alésage des fixations de l'aile sur les flancs du fuselage. Dans ce remplissage en frêne vient ce loger l'insert en alu taraudé recevant les vis de fixation de l'aile.

Photo 63 :
cliquez ici pour voir en grand Mise en place des fixations sur le fuselage. Les cylindres en alu sont les inserts qui seront collés dans les plots en frêne du longeron. Les goussets en 25CD4S soudés réaliseront la liaison de l'aile avec le fuselage.

Photo 64 - 28 février 2006:
cliquez ici pour voir en grand Positionnement du longeron et collage des fixations sur l'intérieur des flancs du fuselage.

Photo 65 - 13 mars 2006:
cliquez ici pour voir en grand Les fixations ont été stratifiées (2 plis de tissus de verre bidirectionnel à 45°) sur les flancs. Les guignols et biellettes de commande de gauchissement sont terminés.

Photo 66 :
cliquez ici pour voir en grand Collage des nervures centrales (CTP3mm) sur le longeron en position sur le fuselage.

Photo 67 - mai 2006 :
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Remplissage de l’aile de mousse polystyrène extrudé (30g/l). Première plaque d’intrados le 10 mai 2006.

Photo 68 :
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Suite du remplissage. Les formes complémentaires sont découpées au fil chaud puis sont collées entre elles et sur le longeron avec des micro ballons proportion 1/1. A l’avant du longeron a été ménagé le passage des bielles de commande des ailerons.

Photo 69 :
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Mise en position et collage des nervures de demi aile en CTP.

Photo 70 :
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Découpe au fil chaud des demi ailes centrales. Les nervures servent de gabarit.

Photo 71 :
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Après avoir découpé au fil chaud les extrémités des ailes et le passage du longeron, on colle les extrémités au bout du longeron et sur les nervures de demi aile. Puis on met en forme par ponçage le saumon et rectifie les inégalités ou les défauts avec des micro ballons 5/1.

Photo 72 - 8 août au 6 septembre 2006:
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Stratification de l’aile. Intrados : 1plis de tissus de verre Unidirectionnel (240 g) à 0°, 1plis de tissus de verre bidirectionnel à 45° (280 g torsion), 1plis de tissus de verre Unidirectionnel.
Extrados : 2 plis de tissus de verre Unidirectionnel 0°, 11plis de tissus de verre bidirectionnel à 45°, 1UD.

Photo 73 :
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Usinage et stratification du passage du lest d'aileron et mise en place des ailerons.

Photo 74 :
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Croisillon pour rigidifier la partie avant du fuselage.

Photo 75 - toussaint 2006 :
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Mise en place de la verrière sur l'aile, collage et rivetage de la charnière et fabrication du verrouillage de la verrière.

Photo 76 - Noël 2006-2007 :
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Préparation moteur : fermeture des ouvertures inutiles du carter, mise en place d'un radiateur d'huile, réservoir d'huile séparé...

Photo 77 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication du réservoir d'huile séparé.

Photo 78 - 1er Mai 2007 :
  cliquez ici pour voir en grand Fabrication de l'hélice: tournage des pieds de pales.

Photo 79 - juin 2007 :
cliquez ici pour voir en grand Ébauche de l’intrado des pales d’hélice (frêne) et vérification avec des gabarits.

Photo 80 :
  cliquez ici pour voir en grand
Pales brutes avant finition des bouts.

Photo 81 :
cliquez ici pour voir en grand Pales finies mais non blindées installées sur l’avion.

Photo 82 :
cliquez ici pour voir en grand
Mise en forme et soudage des pots d’échappement.

Photo 83 :
cliquez ici pour voir en grand Les quatre tubes en position sur le gabarit avant soudage du "4 en 1".

Photo 84 - juillet 2007:
cliquez ici pour voir en grand Le pot fini.

Photo 85 :
cliquez ici pour voir en grand Modèle du diffuseur de la prise d’air du carburateur.

Photo 86 :
cliquez ici pour voir en grand Essai aérodynamique de l’uniformité du flux apporté au carburateur.

Photo 88 - août 2008 :
  cliquez ici pour voir en grand "Moulins Renard" d’essai du moteur diamètre de 0,95m à 1,10m.

Photo 89 - Automne 2007 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication des baffles de refroidissement et essais aérodynamiques pour déterminer les différentes "perméabilités" des cylindres et du radiateur d’huile.

Photo 90 - Janvier 2008 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication de la cloison pare-feu.

Photo 91 - Janvier 2008 :
cliquez ici pour voir en grand Essais du moteur "standard" qui servira de référence pour les modifications.

Photo 92 - Début 2008 :
cliquez ici pour voir en grand Finition de forme aux micro ballons et résine époxy. Puis "filler" polyuréthane. Et ponçage, ponçage, ponçage… !

Photo 93 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication du tableau de bord.

Photo 94 - Mai 2008 :
cliquez ici pour voir en grand Fabrication de la remorque.

Photo 95 - Août 2008 :
cliquez ici pour voir en grand Mise en peinture.

Photo 96 :
cliquez ici pour voir en grand Après remontage du moteur, fabrication des diffuseurs d’entrée d’air.

Photo 97 :
cliquez ici pour voir en grand
Équilibrage de l’hélice.

Photo 98 - Septembre 2008 :
cliquez ici pour voir en grand Montage définitif du tableau de bord et des commandes.

Photo 99 :
cliquez ici pour voir en grand Peinture des immatriculations et du numéro de course.

Photo 100 :
cliquez ici pour voir en grand Arrivée à la base de Marville.

Photo 101 :
cliquez ici pour voir en grand Mise en croix définitive avant la dernière visite du GSAC.

Photo 102 :
cliquez ici pour voir en grand Pesée : 244 kg à vide et centrage à 25 % avec un pilote de 75 kg. C’est vraiment pas mal !

 

A suivre, les photos des premiers vols !