Tpe Sur Les Capacités D'un Planeur En Fonction De Leurs Matériaux

[youngpilot]

Bonjour à tous!

 

Je suis en classe de première scientifique et je dois réaliser des travaux pratiques encadrés (TPE). J'ai choisi comme sujet "Comment optimiser les capacités d'un planeur en fonction de ses matériaux" (j'hésite aussi avec "Quel est l'alliance optimale entre les matériaux et le profil du planeur?"). J'aimerai savoir si vous aviez des informations sur les matériaux utilisés, pourquoi eux et pas d'autres, et si vous aviez des idées d'expériences réalisables s'il-vous-plaît!

 

D'avance merci!

Vélivolement!

 

 

[Albatros68]

"Un planeur" et "Leurs matérieaux" ??

[Thierry]

La fibre de verre par rapport auX bois et toile permet d optimiser les profils et le carbone d alléger le planeur tout en ayant une structure plus solide Modifié le 8 décembre 2015 par Thierry

[youngpilot]

 

La fibre de verre par rapport auX bois et toile permet d optimiser les profils et le carbone d alléger le planeur tout en ayant une structure plus solide

 

D'accord Merci!

 

 

"Un planeur" et "Leurs matérieaux" ??

 

Il me semble qu'il y a plusieurs matériaux qui entrent en jeu dans la construction d'un planeur (ex : le bois et toile")?

[Monsieur bobote]

Historiquement à par le cochonium mercerisé, le plupart des matériaux ont été utilisé.

Les premiers étaient des structures treillis de bois ou bambou entoilé en lin ou coton.

Sont apparus ensuite des coques et ailes nervurée partiellement revêtue de contreplaqué de bouleau moulé.

Les élément structuraux étant en spruce sorte d'épicéa d'altitude aux fibres très compactes

Avec la même technique, pour améliorer le respect du profil, éventuellement les caractéristiques de torsion et l'état de surface une technique sandwich contreplaqué, mousse polyuréthane (ou balsa) ,contreplaqué fut utilisé sur les planeurs de performance de l'époque (Br 901/904 edelweiss). Les fuselages pouvaient être également en treillis (tube) soudés. Des planeurs entièrement ou partiellement métalliques (aluminium) ont été également produit (Blanik, schweitser , calif, IS28,etc).

La technique qui prévaut actuellement est la construction en composite (fibre de verre, de carbone, Kevlar) résine epoxy.

La construction bois limite les performance du planeur car impossibilité de réaliser des profil mince avec une résistance structurelle et un respect du profil compatible avec les planeur moderne.

En raison du coût de l'outillage, la construction métallique est en principe limité aux grandes séries, une limitation est que les surfaces doivent être développable. Les matériaux des planeurs modernes sont composite fibre de carbone, Kevlar ou carbone Kevlar, résine Gelcoat . Le tout est moulé à la main

Prospectivement je m'intéresserai au GLARE (Glass Laminate Aluminium Reinforced Epoxy).Il y des mecs nettement plus pointu que moins sur ce forum dont des professeurs et des historiens qui voudrons peut être t'en dire plus.

[Anne Dms]

Bonjour,
Je vole à Habère Poche et il se trouve que je suis aussi une formation ingénieur spécialisée en matériaux composites à Polytech au Bourget du Lac, peut être que tu connais.
Je pense pouvoir t'aider sur la caractérisation des composites, vu comme tu as l'air de le tourner c'est sur quoi tu vas orienter tes TPE. As tu des connaissances en matière de composites ?

As tu fait un état de l'art des matériaux utilisés sur les planeurs jusqu'à maintenant ?

Hésite pas à me contacter personnellement pour m'en dire plus sur l'avancée du projet, quel plan tu as choisi. Et en fonction de tes connaissances et outils à disposition, on pourrait imaginer des expériences. Il faut savoir si tu veux connaitre les propriétés du composites ou plutôt t'orienter sur l'aérodynamisme de différents profils. C'est un sujet très large que tu as choisi et surtout ultra intéressant

[Neulat 31]

Pour répondre à la question "Comment optimiser les capacités d'un planeur en fonction de ses matériaux".

 

Le problème d'optimisation des performances d'un planeur en fonction des matériaux est aussi celui de la réponse à une certaine demande commerciale / donc pour quel marché ?. S'il s'agit de construire un planeur à 60 de finesse ou de 27 ce n'est pas le même problème.

La solution bois et toile ou treillis soudé et toile en kit peuvent être une solution optimale au problème si l'on a une clientèle se suffisant de 27 à 35 de finesse.

Il suffit de voir le succés de l'ASK13. Il y a aussi pas mal de plaisir à voler encore sur un Ka6E en circuit. Mais souvent les vélivoles souhaitent voler sur des machines en carbone valant une à plusieurs centaines de milliers d'euros.

[youngpilot]

Bonjour,

Je vole à Habère Poche et il se trouve que je suis aussi une formation ingénieur spécialisée en matériaux composites à Polytech au Bourget du Lac, peut être que tu connais.

Je pense pouvoir t'aider sur la caractérisation des composites, vu comme tu as l'air de le tourner c'est sur quoi tu vas orienter tes TPE. As tu des connaissances en matière de composites ?

As tu fait un état de l'art des matériaux utilisés sur les planeurs jusqu'à maintenant ?

Hésite pas à me contacter personnellement pour m'en dire plus sur l'avancée du projet, quel plan tu as choisi. Et en fonction de tes connaissances et outils à disposition, on pourrait imaginer des expériences. Il faut savoir si tu veux connaitre les propriétés du composites ou plutôt t'orienter sur l'aérodynamisme de différents profils. C'est un sujet très large que tu as choisi et surtout ultra intéressant

 

Bonjour!

En effet,je connais plutôt bien le Bourget puisque j'y réside ☺

Très peu..

Non, j'ai réalisé mon tpe en 3 parties en fait : la première partie dans laquelle je décris les différentes catégories de planeur (bois et toile, plastique, totalement métallique), ensuite, dans la deuxième partie, j'ai expliqué comment volait le planeur et des forces (portance, traînée etc..) et dans la dernière partie j'ai parlé de la résistance des matériaux.

Pour l'expérience, je pensais m'orienter sur l'aérodynamisme de différents profils mais je n'ai pas d'idées..

Merci beaucoup en tout cas! ☺

 

Historiquement à par le cochonium mercerisé, le plupart des matériaux ont été utilisé.

Les premiers étaient des structures treillis de bois ou bambou entoilé en lin ou coton.

Sont apparus ensuite des coques et ailes nervurée partiellement revêtue de contreplaqué de bouleau moulé.

Les élément structuraux étant en spruce sorte d'épicéa d'altitude aux fibres très compactes

Avec la même technique, pour améliorer le respect du profil, éventuellement les caractéristiques de torsion et l'état de surface une technique sandwich contreplaqué, mousse polyuréthane (ou balsa) ,contreplaqué fut utilisé sur les planeurs de performance de l'époque (Br 901/904 edelweiss). Les fuselages pouvaient être également en treillis (tube) soudés. Des planeurs entièrement ou partiellement métalliques (aluminium) ont été également produit (Blanik, schweitser , calif, IS28,etc).

La technique qui prévaut actuellement est la construction en composite (fibre de verre, de carbone, Kevlar) résine epoxy.

La construction bois limite les performance du planeur car impossibilité de réaliser des profil mince avec une résistance structurelle et un respect du profil compatible avec les planeur moderne.

En raison du coût de l'outillage, la construction métallique est en principe limité aux grandes séries, une limitation est que les surfaces doivent être développable. Les matériaux des planeurs modernes sont composite fibre de carbone, Kevlar ou carbone Kevlar, résine Gelcoat . Le tout est moulé à la main

Prospectivement je m'intéresserai au GLARE (Glass Laminate Aluminium Reinforced Epoxy).Il y des mecs nettement plus pointu que moins sur ce forum dont des professeurs et des historiens qui voudrons peut être t'en dire plus.

 

D'accord, merci beaucoup!

 

Pour répondre à la question "Comment optimiser les capacités d'un planeur en fonction de ses matériaux".

 

Le problème d'optimisation des performances d'un planeur en fonction des matériaux est aussi celui de la réponse à une certaine demande commerciale / donc pour quel marché ?. S'il s'agit de construire un planeur à 60 de finesse ou de 27 ce n'est pas le même problème.

La solution bois et toile ou treillis soudé et toile en kit peuvent être une solution optimale au problème si l'on a une clientèle se suffisant de 27 à 35 de finesse.

Il suffit de voir le succés de l'ASK13. Il y a aussi pas mal de plaisir à voler encore sur un Ka6E en circuit. Mais souvent les vélivoles souhaitent voler sur des machines en carbone valant une à plusieurs centaines de milliers d'euros.

 

D'accord, merci!

[Monsieur bobote]

Ingegnere Pietro Morelli avait proposé dans un article de technical soaring des éléments de profil en aluminium extrudé, probablement trop novateur pour l'époque car une matrice d'extrudeuse coûtait plusieurs bras et un oeil.<br />Cela reste cependant une solution intéressante pour une production de masse de planeurs, avion légers, drones sachant que les techniques nouvelles permettent de produire des matrices complexes à coût raisonnable.<br />resterait à se mettre d'accord sur les profils types (bord d'attaque, fuite ,gouverne, longerons). Les matériaux de production de masse type ABS, plastiques thermoformés semblent également avoir été négligés alors qu'ils présentent probablement de sérieux avantages coûts performance et flexibilité de fabrication pour des éléments non structuraux

[Stéphane]

Si tu veux un manuel concernant les planeurs bois et toile, il y a celui-ci:

 

http://www.j2mcl-planeurs.net/dbj2mcl/planeurs-biblio/fac-similes/La_construction_des_planeurs_(Cabanes_1946).pdf

 

C'est vieux, mais ça donne une bonne idée de la complexité de ce type de construction. Pour les machines modernes, je n'ai pas de pdf à te proposer. Quelques titres:

 

Fred Thomas, Fundamentals of sailplane design. College Park Press, College Park Maryland, USA, 1999, ISBN 0-9669553-0-7

 

Vittorio Pajno, Sailplane design. Macchione Editore, Varese 2006, ISBN 88-8340-274-X

Pour ce qui est de la construction métallique, il est inexact de dire que les surfaces doivent être développables. Les planeurs métalliques de série comme le
Blanik ont en général un certain nombre de pièces embouties, principalement à l’avant du fuselage. Mais étant donné le coût prohibitif des matrices et des presses nécessaires, on essaie généralement d’employer des éléments développables partout où les pertes aérodynamiques ne sont pas trop importantes, p.ex. l’arrière du fuselage et même les surfaces principales des ailes. Le système classique de plaques rivées sur des couples, des lisses ou des nervures provoque de toute façon des déformations des surfaces, ce qui fait que ce mode de construction n’est plus utilisé pour les planeurs modernes. A ma connaissance, on n’a pas essayé (sur planeur) le dural mis en forme par fraisage chimique, ce qui pourrait diminuer ces inconvénients. Mais le coût serait stratosphérique…

 

[Robert Ehrlich]

En raison du coût de l'outillage, la construction métallique est en principe limité aux grandes séries, une limitation est que les surfaces doivent être développable.

Cependant aux USA Richard Schreder a développé toute une série de planeurs en aluminium pour la plus grande partie conçus pour la construction amateur. Souvent les parties non développables ont été réalisées en fibre+résine. Le point départ a d'ailleurs été un planeur construit par lui-même pour son usage personnel dont on lui a ensuite demandé de diffuser les plans. Tout dans sa conception est pensé pour simplifier le travail de l'amateur : empennage papillon (en V) pour n'avoir que deux surfaces identiques à réaliser, pas d'aérofreins mais des volets pouvant se braquer à 90°, nervures en mousse plastique préfabriquées pour le kit, peu de rivetage, la plupart des assemblages se faisant par collage à l'époxy.

 

Une recherche sur l'Internet avec les mots-clés schreder glider homebuilt foam donne des tas de renseignements supplémentaires

 

Pour revenir au point de départ (relation entre matériaux et performance) on peut noter que le quasi monopole actuel de la technologie fibre+résine est lié à deux facteurs qui sont les principaux influant sur les performances : l'allongement et la laminarité de la couche limite. En particulier cette dernière n'a pu être atteinte qu'à partir du moment où la peau extérieure du profil a pu être réalisée de façon parfaitement lisse et respectant parfaitement le profil. Déjà la construction bois et toile tentait d'y parvenir en coffrant de contreplaqué la partie avant de l'aile, mais même ainsi on voit encore de légers creux entre les nervures.

Modifié le 9 décembre 2015 par Robert Ehrlich

[Monsieur bobote]

Si tu veux un manuel concernant les planeurs bois et toile, il y a celui-ci:

 

http://www.j2mcl-planeurs.net/dbj2mcl/planeurs-biblio/fac-similes/La_construction_des_planeurs_(Cabanes_1946).pdf

 

C'est vieux, mais ça donne une bonne idée de la complexité de ce type de construction. Pour les machines modernes, je n'ai pas de pdf à te proposer. Quelques titres:

 

Fred Thomas, Fundamentals of sailplane design. College Park Press, College Park Maryland, USA, 1999, ISBN 0-9669553-0-7

 

Vittorio Pajno, Sailplane design. Macchione Editore, Varese 2006, ISBN 88-8340-274-X

 

 

Pour ce qui est de la construction métallique, il est inexact de dire que les surfaces doivent être développables. Les planeurs métalliques de série comme le

Blanik ont en général un certain nombre de pièces embouties, principalement à l’avant du fuselage. Mais étant donné le coût prohibitif des matrices et des presses nécessaires, on essaie généralement d’employer des éléments développables partout où les pertes aérodynamiques ne sont pas trop importantes, p.ex. l’arrière du fuselage et même les surfaces principales des ailes. Le système classique de plaques rivées sur des couples, des lisses ou des nervures provoque de toute façon des déformations des surfaces, ce qui fait que ce mode de construction n’est plus utilisé pour les planeurs modernes. A ma connaissance, on n’a pas essayé (sur planeur) le dural mis en forme par fraisage chimique, ce qui pourrait diminuer ces inconvénients. Mais le coût serait stratosphérique…

Relis mon post c'est exactement mon propos

Il y a eu également des tentatives de structures métalliques collées notamment sur un avion léger (je ne me souvient pas du nom) commercialisé un temps par Centrair.

[herveh]

Le CRICRI était collé et le KR2, les avions FOKKER utilisaient aussi beaucoup le collage

[Monsieur bobote]

Le CRICRI était collé et le KR2, les avions FOKKER utilisaient aussi beaucoup le collage

C'était un monomoteur de série US