AVIONS A GRANDE ECHELLE

Les grands aéromodèles et leur technologie

Nous avons consacré un article précédent aux micromodèles, une variante amusante de l'aéromodélisme qui se caractérise par des dimensions extrêmement réduites, tant au niveau des structures que des composants. En toute logique, si certains aéromodélistes se sont spécialisés dans les petits modèles, d'autres ont jeté leur dévolu sur des modèles bien plus grands. C'est ce qu'on appelle le monde de la "grande échelle" ou encore des "p'tits gros".

Test du moteur sur un grand aéromodèle. La traction d'une telle hélice est assez surprenante. Prudence...

A partir de quand parle-t-on de grande échelle ?
Lorsque l'aéromodélisme en était encore à ses balbutiements, un avion était considéré comme grand si son envergure dépassait deux mètres. Bien entendu, ce chiffre fut rapidement dépassé. Dès les années

70, la limite supérieure dut être relevée, car c'est à cette époque que les équipements de radiocommande devinrent réellement fiables, ce qui favorisa le développement des grands modèles. C'est aussi à cette époque que furent organisées les premières concentrations de grands modèles, aux États-Unis d'abord, en Europe ensuite. C'est au fil de ces manifestations que fut établie la première définition "officielle" d'un modèle à grande échelle: soit échelle égale ou supérieure à 1/5, soit dimensions minimales exigées. On considère également comme avions à grande échelle les modèles qui requièrent une autorisation spéciale pour voler en présence d'un public, par raison de sécurité; cette réglementation s'applique, dans certains pays, aux avions de plus de 78 kilos.
Cette catégorie se caractérise par une diversité de poids et d'échelles impressionnante: d'un peu plus de deux mètres d'envergure pour une maquette de l'ultraléger français "Cricri" à plus de 150 kilos pour la réplique française d'un Fokker D-VIII (le triplan du célèbre Baron rouge) à échelle 2:3.

Construction
La construction des grands avions varie selon le modèle. Les premiers avions à grande échelle étaient de simples aéromodèles classiques plus grands que de coutume. Cela peut sembler logique, mais au delà d'une certaine taille (3 mètres d'envergure, disons), des problèmes surgissent, car les magasins d'aéromodélisme ne disposent plus des matériaux appropriés (longerons en balsa trop courts, pièces en contreplaqué trop petites, etc.). Donc, à partir d'une certaine taille, la recherche du matériel nécessaire s'orientera davantage vers les magasins de bricolage que vers les boutiques de modélisme.
Les premiers modèles à grande échelle consistaient, fort logiquement, en des reproductions d'avions tout à fait classiques (appareils de la Première Guerre mondiale et avions civils des années 1910-1930, par exemple). La raison en est simple: les premiers avions étaient de construction quasiment artisanale; ils faisaient appel à des matériaux relativement simples, avec structures en bois et entoilages textiles. Ce type de construction est fort semblable à celle que l'on utilise de manière habituelle en aéromodélisme; les matériaux et structures sont donc les mêmes, qu'il s'agisse d'un avion réel ou d'une reproduction à échelle. Une bonne part des grands modèles appartiennent encore à cette catégorie. La construction de répliques d'avions "anciens" suit les normes d'un aéromodèle classique: ailes en nervures et longerons (bien plus longs que de coutume), fuselage dans le même style et entoilage en matériau textile, tendu de façon classique.
Au cours des dix ou quinze dernières années, les techniques utilisées en modélisme ont intégré de nouveaux matériaux et d'autres formes de construction. Parmi ces nouveaux matériaux figurent les fibres synthétiques, comme la fibre de verre ou de carbone, et les différents types de porex. De tels matériaux, beaucoup plus complexes à travailler pour un amateur moyen, ont favorisé la construction à grande échelle de répliques d'avions beaucoup plus récents. En règle générale, ils sont l'oeuvre de collectifs de passionnés. Au Royaume-Uni est né, sous l'impulsion de Chris Gold, un groupe d'amateurs qui a développé une technique de construction très particulière, à base de foam recouvert d'un papier similaire au papier d'emballage; elle a débouché sur la construction de grands modèles extrêmement sophistiqués.

1) Acrobatiques F3A-X. L'emploi de moteurs à étincelle est courant, avec carburateurs adaptés au méthanol et hélices tripales en carbone.

2) Le lancement des moteurs exige parfois des démarreurs spéciaux. Les systèmes classiques ne sont pas assez puissants.

Les moteurs
Si vous vous rendez dans un magasin de modélisme pour choisir un moteur capable d'emmener un modèle d'une vingtaine de kilos, il y a fort à parier que vous reveniez les mains vides. Dans les catalogues des fabricants de moteurs (en tout cas les plus courants), les plus grosses cylindrées tournent autour de 20-30 cm3. De tels moteurs sont capables de tirer avec une certaine sécurité des modèles classiques allant jusqu'à 8-10 kilos. Si de tels chiffres dépassent de loin la moyenne, ils restent insuffisants lorsque l'on parle de grands modèles. Les avions à grande échelle exigent des moteurs bien plus puissants: de 40 à plus de 200 cm3... II y a peu de temps encore, tous ces moteurs dérivaient directement de moteurs industriels (tronçonneuses, tondeuses à gazon, etc.). Mais depuis quelques années, de nouveaux constructeurs (de petites entreprises, souvent) ont fait leur apparition sur le marché et se consacrent au développement ou à l'adaptation de moteurs spécialement destinés au modélisme.
À partir de 25 cm3 - à l'exception de certains fabricants comme O.S. - les moteurs utilisés sont de ceux que nous avons mentionnés plus haut, plus ou moins modifiés. Ils sont prévus pour fonctionner à l'essence, avec allumage par bougie et étincelle, et font généralement preuve d'une extrême robustesse. On en trouve à deux, voire à quatre cylindres (3W). Les moteurs dérivés des tronçonneuses, comme les célèbres Quadra, doivent être considérablement allégés avant de pouvoir être utilisés en modélisme; l'allégement, qui peut représenter 40-50% du poids total, concerne le bâti, le volant d'inertie, la turbine de refroidissement intégral et d'autres éléments en métal, y compris la culasse. Rappelons que ces moteurs sont initialement prévus pour travailler dans les conditions strictes que sont celles d'une tronçonneuse (refroidis par une turbine, et non par le courant d'air généré par l'hélice).

1) Quadrimoteur propulsé par des moteurs de 15 cc. Plus de quatre mètres d'envergure pour une masse supérieure à 30 kilos !

2) Prototype dérivé d'un avion de course Goodyear.

Moteurs modifiés
Les moteurs spécifiquement destinés à la grande échelle dérivent des moteurs cités plus haut. L'intervention du constructeur consiste à les alléger ou, dans certains cas, à les modifier. Sur les moteurs destinés à la compétition (courses ou acrobaties à grande échelle), il arrive souvent que l'on modifie le carburateur en élargissant le transfert de carburant pour autoriser l'emploi de méthanol en lieu et place de l'essence. Ce carburant génère plus de puissance et moins de chaleur (on limite donc les risques d'incendie). Par contre, la consommation devient deux ou trois fois plus importante... Les moteurs ainsi modifiés peuvent travailler, soit avec une bougie à étincelle (via une bague spéciale), soit avec une bougie glow similaire à celle des moteurs pour modélisme classiques. Au prix d'une légère perte de puissance, on peut se passer du système d'allumage par étincelle, dont le poids n'est pas négligeable. De tels moteurs sont équipés de roulements à aiguilles au niveau de la bielle, ce
qui permet de réduire drastiquement le pourcentage d'huile nécessaire. Les carburateurs de ces moteurs sont très différents des carburateurs habituels. Les moteurs issus des tronçonneuses sont conçus pour pouvoir travailler dans toutes les positions; ils intègrent une petite pompe à carburant et un régulateur de pression. Grâce à cela, la position du réservoir à carburant est nettement moins cruciale, puisque l'alimentation du moteur reste constante. Les modifications les plus courantes consistent également à remplacer le volumineux filtre à aire d'origine (prévu pour protéger le moteur des feuilles, de la terre ou de la poussière) par une sorte de trompette d'admission (comme celles qui équipent les motos ou les voitures de compétition). Ce système améliore l'aspiration et le rendement du moteur.
En matière de modification des moteurs, il existe de véritables spécialistes, capables de doubler leur puissance initiale.

Les maquettes à grande échelle, comme ce Bucker, peuvent atteindre des degrés élevés de réalisme.

Equipements radio
II est évident que les servos de notre petit avion de début ne seront jamais capables de commander un aéromodèle de 30 kilos... Les équipements radio de ces petits monstres seront donc, eux aussi, très spéciaux.
Lorsqu'on pilote un modèle de grande taille, la sécurité doit être une préoccupation constante. Outre la taille et le poids du modèle, d'autres éléments entrent en ligne de compte. Par exemple, le risque est réel de voir le pilote perdre toute notion de perspective et voler beaucoup plus loin que de raison. La qualité et la fiabilité de l'équipement radio doivent donc être maximales.
Les éléments les plus caractéristiques des grands aéromodèles, ce sont les servos. Si le couple d'un servo normal est de 3-5 kg/cm, il n'est pas rare de trouver des servos dont le couple est dix fois supérieur et dont le poids dépasse 200-300 grammes. Leurs bras de sortie et leurs engrenages sont puissamment renforcés. Les transmissions vers les gouvernes sont également très robustes (certains des éléments utilisés proviennent des voitures à échelle 1:8). Pour plus de sécurité, chaque gouverne est munie d'un servo indépendant (voire deux ou davantage). Les modèles les plus grands peuvent embarquer une douzaine de servos! L'alimentation des servos est souvent indépendante de celle du récepteur.
Les récepteurs sont généralement standard, mais de haut de gamme, et toujours dotés de PCM. On embarque parfois deux récepteurs, chacun contrôlant une moitié des servos; ainsi, en cas de panne, le pilote gardera le contrôle de la moitié des commandes... II est fréquent que les interrupteurs et les accus d'alimentation soient, eux aussi, doublés.

1) Les capacités acrobatiques des grands modèles sont quasiment illimitées.

2) Dans les compétitions de haut niveau, le pilote dispose souvent de deux ou trois modèles parfaitement identiques, en cas d'accident.

Autres composants
Compte tenu de la popularité croissante des grands modèles, un certain nombre de fabricants se sont spécialisés dans la mise au point d'accessoires spécifiques qui, avant cela, posaient souvent problème. Un exemple: les hélices, qui peuvent faire 60-80 cm d'envergure, doivent être spécialement renforcées pour supporter les contraintes générées par des puissances supérieures à 10 ch. Elles sont souvent en bois, en fibre de verre ou en fibre de carbone. Le système de fixation de l'hélice ne se contente pas d'une seule vis à écrou, comme pour un moteur de 5 cm3, mais il rappelle davantage le système à écrous multiples des avions réels. Les matériaux utilisés pour les roues et les trains d'atterrissage, y compris ceux de type rentrant, doivent être adaptés aux dimensions et à la masse de l'avion.

1) Modèles grand format (dont un bimoteur, à l'arrière-plan) présentés lors d'un meeting.

2) Deux répliques de CAP (team Breitling) dont !es envergures font près de 2,5 mètres.

Compétitions d'avions à grande échelle
II existe trois catégories de compétitions pour avions à grande échelle. Les plus répandues sont les "meetings", des réunions plus ou moins informelles où les passionnés viennent admirer les modèles de leurs confrères, discuter technique, ... L'une des plus populaires est sans doute le meeting français de la Ferté-Alais. C'est là que vous trouverez les spécimens les plus spectaculaires et les plus grands.
Autre genre de compétition très spectaculaire: les courses de type Goodyear pour avions à grande échelle. II s'agit de courses de pylônes, organisées un peu partout aux États-Unis. Le but est de parcourir un circuit déterminé un certain nombre de fois. II en existe de nombreuses spécialités, comme les courses de maquettes de Texan AT 6 à échelle 1/4 propulsées par des moteurs réglementés. Ces courses sont extrêmement disputées. Les modèles utilisés sont des reproductions à échelle d'avions utilisés dans les courses de pylônes Goodyear des années 1930-1950.
Enfin, les compétitions d'acrobatie à grande échelle connaissent un intérêt croissant, même si l'on ne peut pas encore parler de véritable engouement (mais cela ne saurait tarder...); leur équivalent FAI est l'acrobatie F3A-X. La compétition la plus connue est le "Tournament of Champions" organisé à Las Vegas. Y participent, sur invitation officielle, des répliques d'avions acrobatiques aux dimensions franchement hors du commun (échelle 1:3 ou similaire). Les trophées sont d'ailleurs à la mesure des modèles en compétition... À une échelle inférieure, nous avons la F3A-X, pour laquelle l'accent est davantage mis sur le réalisme que sur la pureté des figures (contrairement à la F3A «normale»).