Motorisation - Aile JP 480 Perkins

17 Août 2013 , Rédigé par Guillaume Publié dans #Calcul de motorisation - Tetacalc

Je vais tenter une réponse à un problème que l'on m'a soumis par mail :

Salut Guillaume,

Pour te répondre franchement, je n'ai pas réussi à m'en sortir. Et je sais pas d

Je me permet alors de te soumettre le cas :

Sur le site MINIPLANES

- Aile JP 480 Perkins http://www.miniplanes.fr/avion-arf-electrique/racer-aile-volante/aile-volante-jp-480si-electrique-122cm-zagi-jp5500287-p-5904.html#tabs-reviews

Ils annoncent 860g batterie incluse. J'ai vérifié, c'est cohérent avec le poids de l'aile en version planeur.

Ils recommandent

-Controlleur - JP-4404580 30amp
-Batterie- Li-Poly JP-4403526 11.1v 2200mAh 3S 35C

-Moteur - 4445275 -->http://www.jperkinsdistribution.co.uk/detail.php?JPNO=4445275&activepage=1&Navmain=Electric%20flight%20items&subcatname=Brushless%20motors%20-%20EnErG

-Aucune indication sur l'hélice sur Miniplanes. Par contre sur le site JP : 5x2 à 5x5 pour ce moteur. ce que je trouve assez vague!

Lorsque je demande à MINIPLANES, ils me disent 5x5 pour cette aile et ce moteur.

Sur le site JP :

-Aile : http://www.jperkinsdistribution.co.uk/detail.php?JPNO=5500287&activepage=7&Navmain=Aircraft%20-%20ARTF%20&%20Kits&subcatname=ARTF%20-%20JP

-Ils recommandent pas tout à fait le même moteur : 4445060 -->http://www.jperkinsdistribution.co.uk/detail.php?JPNO=4445060&activepage=1&Navmain=Electric%20flight%20items&subcatname=Brushless%20motors%20-%20EnErG

-Et là ils suggèrent hélice APC 6x5.5

Bref, j'aimerai ton point de vue là dessus.

Accessoirement, j'aimerai étudier une variante :

L'idée est de produire un engin plus planeur que fusée de combat.

Donc peut t-on peut envisager de se contenter d'une 1S3P 1300mA 11,1V pour limiter le poids?

Dans ce cas, faut-il mettre une autre hélice?

Allons plus loin (que l'on change la batterie ou pas) : améliorer la finesse en mettant une hélice repliable. Le problème est que celles-ci sont rares en propulsives.

Il y a la repliable CAM Gear Prop 5.5x4 Graupner. Est elle adaptée?

On peut aussi envisager cet accesoire http://www.getfpv.com/accessories-51/accessories/folding-propellor-prop-stop.html permettant de sécuriser n'importe qu'elle tractive repliable en propulsive repliable.

Et là on a un peu plus de choix possibles au niveau des pales --> http://www.miniplanes.fr/search.php?category_id=858&q=h%E9lice.

Qu'en penses tu?

Merci d'avance pour ton expertise.

Salut !

Bon, effectivement, Tetacalc c'est un gros bazar et ton cas n'est vraiment pas le plus facile à traiter.

On a donc une aile de 1,22 m d'envergure, une surface alaire donnée à 26 dm², et une masse totale à 860 g.

Ici je ferais confiance au logiciel pour les calculs aérodynamiques, qui va sortir quelque chose de plausible et classique. Après c'est particulièrement la traînée qui est la grosse incertitude. On peut partir sur un coeff de traînée mini de 0,03 à 250 000 reynolds, c'est arbitraire mais ça me semble sensé. Le minimum syndical :

Les deux moteurs proposés sont des inrunner, donc une catégorie assez peu détaillée par rapport à la multitude de tests d'outrunner. Tetacalc peut "créer" un moteur générique simplement à partir de la masse et du KV du moteur. Toutefois, cette méthode s'applique mieux aux outrunner qu'aux inrunner.

Dans la base de donnée, j'ai néanmoins quelques inrunner tels que le "LightFlightRC - 28-47-3 U. Black" de DrKIWI et le "Turnigy D480S-3200" de bungymania, dont le logiciel peut s'inspirer pour créer un moteur générique. Et il apparait qu'un moteur inrunner doit pouvoir être estimé correctement avec les coeff ci-dessous, donc essentiellement une résistance plus grande que pour un outrunner à équivalence masse / KV :

Miniplanes propose une 5x5 avec leur moteur en 3S.

Je n'ai pas de telle hélice dans la base de données, mais des hélices proches. La plupart des polaires de ces hélices proviennent de la même source :

http://etd.ohiolink.edu/send-pdf.cgi/Brezina%20Aron%20Jon.pdf?wright1340066274

A défaut d'exactitude absolue, on peut quand même espérer une comparaison pertinente.

Mais d'abord la batterie ! on partira simplement sur une 3S 2100 mAh moyenne :

Avec les facteurs "poids" et "Ri" sur la feuille batteries à 30. Le poids est alors directement estimé et on pourra comparer avec une batterie moins grosse.

Enfin, la densité de l'air devrait être définie, je suis parti sur du 1,2 kg/mm3.

Bon, il reste plus que l'hélice, donc une 5x5 non définie.

Il y a plusieurs polaires qui peuvent servir de base pour "créer" une 5x5, par exemple :

APC 4.75x4.75CF - 18006 rpm (approx)

Graupner 5.5x5.5CAM - 12010 rpm (approx)

APC 5.25x4.75E - 15988 rpm (approx)

Les résultats de ces trois là, en terme de poussée, conso et vitesse max :

Soit une conso dans les 20 à 25 ampères, une courbe de poussée assez plate, une vitesse max dans les 30 à 35 m/s, près de 115 à 120 km/h.

Au niveau taux de monté, ça grimpe plutôt bien dans les 7 à 8 m/s, dans la pratique c'est généralement un peu moins. La pente par contre n'est pas très grande, donc ça grimpe mieux avec une bonne vitesse :

Bien sûr, tous ces graphes et chiffres dépendent de la traînée, qui est très approximative.

Par exemple, toutes choses égales par ailleurs, la Vmax calculée avec un coeff de traînée mini (CXp min) de 0,02, 0,03 et 0,04 :

Mais je partirais bien sur l'hypothèse 0,03. Un CXp mini de 0,04, c'est ce que j'utilise pour des avions plus trapu et avec quelques accessoires traînant (caméra...).

Maintenant, l'option de JP propose un moteur de 86 g pour un KV de 2000 (si j'ai bien compris), avec une APC 6x5.5.

Pour l'hélice, je m'inspire de l'APC 5.25x4.75 qui présente le même ratio pas / diamètre. On peut "l'augmenter" à 6 pouces.

Comparée à l'option précédente avec une 5x5 (dans le style graupner CAM) :

La différence de poids est probablement très peu sensible. La version JP en vert est moins rapide, offre plus de poussée à faible vitesse et conso moins d'ampères dans tous les cas de figure.

En outre, le taux de montée est légèrement meilleurs pour une conso moindre.

A mon goût, on reste quand même dans une propulsion destinée à la vitesse mais légèrement plus polyvalent. La différence est peu sensible.

Ensuite, pour ton option avec une 3S 1300 mAh, à priori je pense que ça ne ferait que réduire un peu les performances au moteur, la finesse ne serait que très peu impactée. Il n'y aurait pas vraiment besoin de changer d'hélice à mon avis.

Utiliser une 5.5x4 est certainement une option. En partant du principe qu'on peut l'estimer d'après la CAM 5.5x4.3, non repliable, on obtiendrait :

Avec en vert l'option JP (6x5.5 et moteur de 86g et KV de 2000), en rouge idem mais avec une 5.5x4 et en bleu la 5.5x4 avec le moteur recommandé par miniplanes (141g et KV de 2300).

Evidemment la bleu offre un taux de montée plus conséquent, la poussée est bien plus forte à basse et moyenne vitesse.

Avec le plus petit moteur et son KV plus faible, logiquement on a de moins bonnes performances, un taux de montée à seulement 6 m/s (ça reste quand même honnête).

Pour conclure, disont que la version de miniplanes prévoit peut-être un moteur plus gros que vraiment nécessaire. Les deux versions (miniplanes et JP) semblent quand même bien orientées vitesse.

Une 5.5x4 s'orienterait moins vers la vitesse.

Pour privilégier la montée, comme ça peut être le cas pour une utilisation planeur, il faudrait probablement s'orienter vers une hélice plus large en gardant un bon pas, et en baissant le KV.

Je penserais avec quelque chose comme une 8x6 avec un KV de 1000 (pour un moteur dans les 80 g). Cela limiterait la vitesse max plus vers les 90 km/h au lieu de 110, 7 m/s en montée, et un rendement bien meilleurs !

Bien sûr, je ne sais pas quelles sont les éventuelles contraintes en terme de diamètre d'hélice, etc. Savoir s'il est possible d'utiliser un outrunner...

Voilà déjà ce que je peux en dire ! ce ne sont que des pistes qu'il faudrait confirmer... les marges d'incertitudes sont assez grandes ici, difficile d'être affirmatif.

D'ailleurs il serait intéressant d'avoir un retour sur ton expérience avec cette aile.

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