PLANEURS

Principales caractéristiques... Types

Les planeurs télécommandés sont des aéromodèles qui, en principe, volent sans avoir besoin de systèmes de propulsion. Pour s'élever, ils profitent des ascendances qui nous entourent, décrites dans un article précédent; les planeurs de "plaine" recourent aux ascendances d'origine thermique et les planeurs de "pente", aux courants d'air ascendants qui se forment lorsque le vent heurte une dénivellation de terrain. Dans tous les cas, quelle que soit la taille des planeurs (cela vaut aussi pour les "vrais"), une lutte constante est menée pour en améliorer l'aérodynamique (augmentation de la sustentation et diminution de la résistance à la progression) et (à de rares exceptions près, quand c'est la vitesse de vol qui prime) l'alléger au maximum afin de tirer le meilleur parti possible des ascendances.

Construction traditionnelle en balsa et thermorétractile, typique du vol de plaine. Sur la photo, modèle d'initiation classique.

Structure générale d'un planeur
En termes quasiment "philosophiques", un planeur est un ensemble de pièces disposées autour d'une aile ou plan sustentateur. Par conséquent, l'aile du planeur en est l'"âme", l'élément majeur, auquel il faut accorder une attention toute particulière. Plus loin, dans cet article, nous aborderons certaines notions d'aérodynamique ainsi que les caractéristiques principales des profils alaires.
En principe, le planeur n'est doté d'aucun système de propulsion; de fait, dans le cas du vol de pente, cet élément est quasiment inexistant. Il est défendu en compétition, à moins que n'ait été clairement défini le système de propulsion auquel on pourra recourir pour parvenir à l'altitude nécessaire afin de planer et/ou de trouver des ascendances. Le moyen le plus "pur" de gagner de l'altitude consiste à remorquer le planeur (à l'aide d'un treuil, d'un câble tiré à la main, d'un élastique ou d'un autre aéromodèle); il existe cependant d'autres méthodes, comme le moteur à explosion auxiliaire ou le moteur électrique avec ses batteries correspondantes. Les dernières tendances en aéromodélisme vont dans ce sens; la FAI (la fédération internationale) a même réglementé les différentes catégories de planeurs à propulsion électrique.
Outre les plans sustentateurs ou ailes, le fuselage constitue le composant essentiel d'un planeur; afin de réduire la résistance à la progression, il doit être le plus étroit possible et avoir une section et un profil très stylisés. La taille du fuselage de n'importe quel planeur - à l'exception de ceux de pure initiation - est conçue de façon à pouvoir seulement y loger les composants de l'équipement de radiocommande et le lest nécessaire au centrage correct du modèle. Sa section est habituellement arrondie ou ovale pour en diminuer la résistance. On accède aux composants situés à l'intérieur du fuselage par la cabine qui, en général, est facile à enlever.

Moment de l'atterrissage. Observez le dièdre accusé du planeur (plus prononcé que de coutume).

Tandis que les empennages des aéromodèles motorisés sont (à de rares exceptions près) très semblables, ceux des planeurs peuvent être conçus selon différentes options. L'une des plus fréquentes est connue sous le nom de "queue en T" : le stabilisateur horizontal est situé au-dessus du vertical. Cette disposition présente de nombreux avantages: elle oppose une moindre résistance aérodynamique, l'empennage est situé à bonne distance du sol (meilleure protection en cas d'atterrissage violent) et le stabilisateur est situé au-dessus de la turbulence générée par l'aile du modèle (en particulier quand il est doté d'aérofreins). Par contre, la construction est plus difficile. Une autre disposition, moins commune mais assez fréquente, est celle de la "queue en V": au lieu de disposer d'un stabilisateur vertical et d'un autre horizontal, on recourt à deux surfaces à 90-100° en forme de "V". Bien que cette configuration offre, en théorie, une plus grande pureté aérodynamique, les difficultés de construction et, dans une moindre mesure, le besoin d'une radio avec mélangeur spécial font qu'elle est relativement peu utilisée.
Sur les planeurs, il est fréquent que le stabilisateur horizontal soit du type "intégral"; autrement dit, en lieu et place d'une partie fixe et d'une autre mobile recourant aux charnières, il bascule dans sa totalité autour d'un axe. Ici encore, les avantages aérodynamiques sont évidents.

1) Le lancer-main et un petit moteur à explosion sont un bon moyen d'atteindre la hauteur souhaitée et de capter les thermiques.

2) "Karmann" ou encastrement aérodynamique des ailes d'un planeur avec le système de fixation des ailes et la baïonnette.

Plans sustentateurs
Comme nous vous l'avons dit, les planeurs consistent, schématiquement, en une aile équipée d'accessoires. Dans certains cas précis (ailes volantes, planeurs où le fuselage est réduit à sa plus simple expression, voire inexistant), nous n'aurons qu'une aile. Il n'en demeure pas moins vrai que l'aile représente la pièce la plus importante d'un planeur. De plus, les ailes des planeurs présentent certaines propriétés qui les distinguent des autres aéromodèles. Ces dernières sont beaucoup plus marquées sur les modèles destinés au vol thermique; la raison en est simple (nous vous en avions déjà touché un mot dans un autre article) : les ascendances utilisées par les modèles de cette catégorie sont plus rares et plus difficiles à trouver que celles dont profitent les modèles pour vol de pente; dans ce dernier cas, c'est la vitesse de vol (plus rapide) qui prime sur la capacité à pouvoir tirer profit de faibles ascendances. La construction de l'aile revêt, dans tous les cas, une plus grande importance pour les planeurs que pour les autres aéromodèles, et il faut respecter le plus fidèlement possible le profil alaire choisi.

1) Tringle en corde de piano : système habituel pour joindre les deux demi-ailes.

2) Détail d'un planeur F3B complètement réalisé en fibre. Observez les tuyaux de logement du lest et la perfection de son fini superficiel.

Amélioration du rendement
Premier élément qui saute aux yeux lorsqu'on regarde un planeur (surtout ceux de "plaine") : la longueur et l'étroitesse des ailes (elles offrent un allongement plus important). Cette valeur, qui reflète le rapport entre l'envergure de l'aile et sa largeur ou corde, est de 4-5 pour les aéromodèles motorisés et de 10-12, ou plus, pour les planeurs. Les chiffres d'allongement les plus élevés indiquent une plus faible résistance aérodynamique (et au-delà d'une certaine limite, les techniques de construction sont plus complexes); c'est pourquoi on recourt à ce genre d'ailes pour les planeurs. Ce même avantage aérodynamique explique que les extrémités des ailes ("marginaux") revêtent des formes un tant soi peu sophistiquées. Les planeurs présentent non seulement une forme plus stylisée, mais aussi des profils aérodynamiques différents de ceux des modèles dotés de moteurs. Étant donné que l'on recherche une plus grande sustentation et une plus faible résistance, les modèles les plus sophistiqués sont équipés de profils à haut rendement, conçus par des équipes formées de divers spécialistes; les profils les plus récents (Selig, HQ, etc) sont analysés dans des souffleries aérodynamiques complexes et modélisés au moyen d'ordinateurs sophistiqués. Grâce à ces profils (de plus en plus difficiles à construire, d'ailleurs, par un amateur moyen), les modèles sont capables de voler à de grandes vitesses avec un coefficient de vol plané inimaginable voici encore cinq ou dix ans. Pour que vous compreniez la portée de ce que nous venons d'expliquer, sachez que dans les épreuves de vitesse de la spécialité F3B (planeurs FAI), l'un de ces modèles "de pointe" a volé sur quatre tronçons de 150 mètres avec les trois virages correspondants en moins de 20 secondes, ce qui correspond à une vitesse moyenne supérieure de 120 km/h.
Quand on atteint ces vitesses avec un modèle qui plane pratiquement indéfiniment, on se trouve confronté à un autre problème: l'atterrissage. Pour rendre la manoeuvre plus facile, on recourt à des systèmes qui permettent de "briser" à volonté l'aérodynamique du plan sustentateur. Le plus courant est l'utilisation d'aérofreins: il s'agit de surfaces placées sur l'aile (en général l'extrados) et qui, une fois levées, annulent la sustentation et augmentent drastiquement la résistance. Résultat: le modèle perd de la vitesse et "chute" plus rapidement (le vol plané s'en ressent). On peut ainsi faire atterrir un bon planeur sur un terrain de dimensions normales avec beaucoup de précision, ce qui est indispensable en compétition. Dans certains cas (planeurs de grande taille), on peut placer les aérofreins aussi bien sur l'intrados que sur l'extrados de l'aile.

Concours de planeurs FAI; les concurrents se dirigent vers la ligne de treuillage.

Généralités sur la construction des planeurs
On construit généralement les planeurs les plus simples et/ou les plus petits selon les méthodes classiques (bois). On peut donc réaliser des modèles faciles à construire et, condition importante pour les modèles thermiques de petites dimensions, relativement légers. La structure la plus utilisée est le fuselage type "caisson" en balsa, aux renforts en contreplaqué d'environ 1 mm d'épaisseur jusqu'au bord de fuite de l'aile. Les empennages sont de simples plaques en bois de balsa de 3-5 mm d'épaisseur, plus ou moins profilées. Les ailes, quant à elles, sont constituées de nervures et de longerons en bois. Pour augmenter leur résistance à la flexion et améliorer l'efficacité du profil, on applique d'habitude un placage jusqu'à environ 30-50% de la corde, en forme de poutre en "O". Les ailes des modèles plus petits (jusqu'à 1 ,50 mètre) sont, en général, d'une seule pièce; au delà de ces chiffres, on les construit séparément, les baïonnettes en acier servant de jonction.

1) La baïonnette de jonction des ailes des grands modèles présente une section rectangulaire.

2) Pour piloter le modèle à distance, il faut le décorer de couleurs vives pour éviter toute confusion.

De toute façon, et quel que soit le système de construction choisi, il ne faut jamais oublier qu'un planeur, pour simple qu'il soit, est soumis à des forces plus que considérables; le grand allongement et l'envergure que peuvent atteindre les ailes y sont pour quelque chose: quand le planeur est dans les airs (et surtout lorsqu'on le lance au moyen d'un treuil ou d'un élastique), la jonction des ailes et du fuselage supporte d'énormes contraintes, la longueur du "bras de levier" des ailes n'arrangeant pas les choses. Les profils de faible épaisseur (les plus en vogue ont une épaisseur équivalant à 8-9% de la corde), utilisés en compétition, ne font qu'aggraver le problème que pose la construction d'une aile très résistante. Le problème atteint son point culminant dans le cas des planeurs F3B, pour lesquels on utilise de la fibre de carbone à profusion pour la jonction des ailes, sous forme de "poutres" sur toute leur épaisseur; mais, même ainsi, il est fréquent que des ailes se brisent lors des compétitions.
Quand il s'agit de modèles autres qu'un simple entraîneur, ou de modèles de pente, où le poids ne constitue pas un facteur restrictif et où l'efficacité du profil est importante, on construit les ailes en foam recouvert de bois (balsa, obechi, etc). La structure est beaucoup plus résistante, au prix, cependant, d'une légère augmentation du poids; par ailleurs, il est plus simple d'incorporer des aérofreins, flaps ou ailerons aux ailes-en porex qu'à celles de structure classique.

Planeurs de pente. Ils sont généralement plus robustes et moins lourds que ceux destinés au vol thermique. Les ailes sont moins allongées.

Pour les modèles d'un certain niveau, on fait appel aux fuselages en plastique ou en fibre. Ces derniers sont, en général, beaucoup plus aérodynamiques, légers et résistants. Bien que l'on puisse construire soi-même des fuselages de ce type, rares sont les modélistes qui le font, préférant, en général, recourir aux fuselages disponibles dans le commerce. On construit donc les planeurs de "moyenne-haute" gamme avec très peu de bois de balsa (on l'utilise surtout pour les empennages et le revêtement des ailes; le fuselage est en fibre ou en plastique et les ailes, en une sorte de porex contreplaqué). Voilà ce que vous trouverez dans la plupart des kits commerciaux de construction; le temps et le travail nécessaires pour terminer un modèle s'en voient ainsi considérablement réduits.
Les modèles de haute compétition constituent un sujet à part. Actuellement, les planeurs F3B sont (à de rares exceptions près) totalement hors de portée d'un simple amateur. Ce sont des modèles construits entièrement en fibres, très résistants, et dont les ailes, réalisées en moule métallique, présentent une finition irréprochable. Chacun de ces moules requiert des centaines d'heures de travail hautement spécialisé; c'est pourquoi ces modèles sont habituellement développés et construits par des groupes de spécialistes; lorsque les moules correspondants sont fabriqués, on "clone" une série limitée de modèles et on en commercialise certains; c'est ainsi que, sur certains marchés, comme en Allemagne, il est possible d'acheter (à prix élevé) des ailes, des fuselages et d'autres composants identiques à ceux des modèles utilisés dans les championnats internationaux.

Belle image d'un planeur de pente sur une falaise. L'ascendance autorise des vols de plusieurs heures.