MAGAZINE, LES COURS D'AEROMODELISME > MATERIEL : n°7 Imprimer l'article

VOL ELECTRIQUE  Caractérisitiques : types de modèles et sélection   Sur ce site, nous avons mentionné certains des phénomènes qui ont considérablement modifié la conception actuelle de notre hobby, comme par exemple l’apparition sur le marché de modèles quasiment prêts à fonctionner (ARTF), ainsi que le “boom” qu’a connu le vol électrique. Nous vous avons décrit des modèles du type ARTF (plusieurs d’entre eux électriques, d’ailleurs). Dans cet article, nous allons traiter des grandes caractéristiques du vol électrique, de ses origines et des problèmes qui lui sont propres; ensuite, nous décrirons brièvement les modèles que nous pouvons rencontrer le plus fréquemment sur les terrains de vol, leurs avantages et leurs inconvénients.     La seule différence entre ces deux modèles est que celui de droite est équipé d’un moteur électrique. Pour le reste, leurs qualités de vol sont semblables. Origines du Vol Electrique Malgré l’absence, jusqu’il y a 15 ans, de modèles électriques pratiques et bon marché, les premiers aéromodèles équipés de ce type de propulsion sont beaucoup plus anciens. Nous devons manifester notre admiration et rendre hommage à des pionniers comme H.J. Taplin, qui en 1957 (et avec une radio de l’époque!) fit voler en Angleterre le premier aéromodèle électrique télécommandé. Cependant, ce ne fut que 15 ans plus tard que les frères Boucher réalisèrent leur modèle avec un moteur de dimension “normale” selon nos normes actuelles et équipé de batteries Ni-Cd à charge rapide; ce fut le premier modèle “pratique” à propulsion électrique. Signalons en passant que ces passionnés sont les fabricants des moteurs “Astro”, qui restent ce qu’on a fait de mieux jusqu’a présent. Il est probable que le vol électrique, tel que nous le connaissons de nos jours, n’aurait pas été possible sans le développement des batteries nickel-cadmium et de la technologie des moteurs électriques, qui rend possible l’achat d’un moteur efficace et puissant pour un peu plus de 40 FF, et les progrès de nos connaissances en aérodynamique; ces connaissances ont débouché sur la mise au point de modèles plus légers et aux meilleures qualités de vol, d’hélices à plus haut rendement et plus silencieuses, etc.    1) Moteurs électriques avec réducteur. Ils permettent d'entraîner des hélices de plus grandes dimensions et à meilleur rendement. 2) Le bobinage d'un moteur électrique permet d'en modifier le mode d'utilisation. Observez l'encoche pour l'équilibrage.   Caractéristiques et problèmes du vol électrique  Les moteurs et les batteries utilisées actuellement sont très efficaces, beaucoup plus que les moteurs à explosion. Qu’entendons-nous par là? Tout simplement que le moteur et les batteries rendent sous forme de puissance utile un pourcentage élevé de la puissance stockée. Le rendement d’un bon moteur électrique, à plein régime et avec des batteries en pleine charge, est supérieur à 70% face aux 15-20% des moteurs à explosion. Alors, vous vous demanderez sans doute pourquoi les modèles à moteur électrique, s’ils sont si efficaces, n’offrent pas les mêmes performances que les moteurs à explosion. L’explication est simple : les batteries présentent l’inconvénient d’être un système de stockage d’énergie très lourd par rapport à n’importe quel autre carburant habituellement utilisé en modélisme. Il existe des moteurs électriques qui fournissent quasiment deux chevaux et qui pèsent de 800 à 1000 grammes (comparables à un bon moteur à explosion de puissance semblable); cependant, les batteries nécessaires pour alimenter ce moteur durant dix minutes pèsent plus de deux kilos, face aux 300-400 grammes dans le cas d’un carburant. Ces différences sont d’autant plus frappantes que le moteur électrique est petit. Il n’y a pas si longtemps, nous nous sommes pris à rêver lorsque les batteries à nickel-hydrure métallique ont commencé à être mises au point. Ces dernières sont capables de stocker presque deux fois plus d’énergie par poids qu’une batterie nickel cadmium (Ni Cd); malheureusement, elles ne tolèrent pas bien les décharges à haute intensité, et ne sont donc pas indiquées pour le vol électrique. Cependant ce ne serait tardé, grâce à l’effort des constructeurs, on en trouve depuis cette année et toujours plus puissantes.   1) Moteur à aimants en néodyme de la marque Keller, probablement le pionnier en matière de moteurs de grande puissance. 2) Petit chargeur 10 fois moins cher que le suivant. Il fonctionne bien jusqu'à 7-8 éléments.   Avantages et Inconvénients Nous vous avons déjà parlé des inconvénients des modèles électriques : le système est relativement lourd et actuellement, le fonctionnement du moteur ne dépasse pas les trois minutes, son autonomie est donc limitée; les performances sont relativement faibles; à partir d’une certaine dimension et pour obtenir de bonnes performances, ces modèles reviennent chers (surtout au départ). Mais, d’un autre point de vue, les modèles électriques sont réellement séduisants. En premier lieu, ils sont silencieux et propres : on ne les entend pratiquement pas, ils ne salissent pas et n’émettent aucune fumée. Ils ne nécessitent évidemment aucune carburation et les pannes de moteur en plein vol sont pratiquement inexistantes. En outre, une fois acheté l’équipement électrique, les frais d’entretien sont pratiquement nuls. Les moteurs électriques ont un avantage que peu connaissent : leur grande flexibilité. Alors qu’un moteur à explosion nécessite une carburation appropriée et une hélice déterminée pour développer tout son potentiel, les moteurs électriques peuvent fonctionner sous des tensions et avec des hélices très différentes. Un même moteur, s’il est doté d’une petite hélice et travaille sous une tension élevée, pourra équiper un acrobatique rapide ; il pourra également, si nous l’équipons d’une hélice de grande dimension et d’une batterie avec moins d’éléments, assurer parfaitement la motorisation d’un planeur léger au vol ‘’flottant’’ ; nous ne connaissons aucun moteur à explosion offrant de telles possibilités.   Chargeur sophistiqué pour batteries ayant jusqu'à 30 éléments. Le prix est proportionnel au nombre d'éléments qu'il peut charger.   Applications des moteurs électriques  Jusqu’ici, et peu encore, presque tous les modèles à propulsion électrique étaient des planeurs auxquels on avait ajouté un moteur et sa batterie. Cette application correspond bien à l’esprit des planeurs : en général, leurs pilotes n’aiment pas beaucoup le bruit des moteurs à explosion ; ils le tolèrent seulement pour pouvoir élever leurs appareils sans devoir recourir au treuil ou à l’élastique, systèmes plus fastidieux. Bien qu’aujourd’hui encore, ce concept du moteur électrique en tant que moteur auxiliaire d’un planeur soit toujours d’actualité, il est de plus en plus fréquent de voir des modèles de toutes catégories à propulsion ; en particulier des acrobatiques ou des entraîneurs. À la différence près que les moteurs que l’on utilise sont toujours les ‘’standards’’ (Mabuchi 540 ou 550) alimentés par un paquet de batteries de 6-8 éléments. Dans d’autres pays européens, cependant, les modèles plus sophistiqués ou de compétition sont relativement fréquents.     Installation d'un puissant moteur électrique sur une turbine du type "Ducted-fan". Principaux types d’aéromodèles électriques Bien qu’il soit possible d’établir des dizaines de classements, nous en avons élaboré un, fondé en gros sur la motorisation et le nombre d’éléments de la batterie; ce classement correspond assez bien à la dimension, à la complexité et aux performances des aéromodèles. Au bas de l’échelle, nous trouvons les modèles “jouets” : ce sont des modèles de petites dimensions qui, en général, se vendent montés et prêts à voler. Nous n’avons pas pu résister à la tentation d’inclure ici une petite maquette sans équipement radio (cependant, nous sommes en train d’essayer de lui en installer un) d’un Cessna dont le poids total est de 70-80 grammes; elle se vend avec batteries et moteur inclus et est alimentée au moyen de deux piles alcalines de dimension normale. Un échelon plus haut, nous trouvons de petits modèles préparés pour recevoir un équipement radio et motorisés par un Mabuchi RS380 (semblable au 540 mais plus petit) ou RS260 avec réducteur (encore plus petit). La batterie est d’habitude de 500 mAh et à 4-5 éléments. Les modèles ont le plus souvent 70-90 cm d’envergure (120-140 cm dans le cas des planeurs) et pèsent de 500 à 700 grammes. C’est le cas, par exemple, du “Petit Robin” de Kiosho. Quels sont les avantages et les inconvénients de ces petits modèles? D’une part, ils sont bon marché et facilement transportables; leurs batteries sont simples à charger et bon marché. D’autre part, ils nécessitent généralement des servos et des récepteurs miniatures qui peuvent coûter autant que le modèle lui même; leur vol est plus délicat et nerveux que celui de leurs homonymes plus grands. L’échelon suivant inclut les modèles “moyens”, entrainés par le fameux Mabuchi RS540-550. Ils forment la majorité sur nos terrains; ce sont des modèles de 110-130cm d’envergure (les motomodèles) et même de deux mètres dans le cas des planeurs. Les moteurs peuvent être ceux dont nous venons de parler, ou des dérivés à rendement plus élevé, comme ceux de la série “Le Mans” de Kiosho, les “Speed” de Robbe et j’en passe; les batteries sont à minimum 6 et maximum 8 éléments; au delà de ces valeurs, leur recharge à partir d’une batterie de voiture poserait problème (il faudrait un chargeur plus sophistiqué). Aujourd’hui, les compétitions de ce type d’appareils connaissent un certain engouement (on limite à sept le nombre d’éléments). Bien que, dans cette catégorie, les planeurs motorisés comme le “Brisa” ou le “Varta Fly”, se taillent encore et toujours la part du lion, d’autres modèles commencent à faire leur apparition (entraîneurs comme le “Scout” décrit sur ce site, acrobatiques comme le “Flash” de Kiosho, ou même des modèles de course très populaires dans certains pays). L’apparition récente d’une catégorie à sept éléments de batterie dans les compétitions FAI promet un bel avenir à ce type d’appareils. Le dernier groupe d’aéromodèles électriques est aussi le moins “populaire” et le plus varié. On y trouve des hélicoptères électriques et des avions aux allures les plus diverses. Ces avions peuvent être des planeurs motorisés (de sport ou des différentes catégories FAI), des acrobatiques, des maquettes, etc. Exceptions mises à part, les modèles de ce groupe se caractérisent par l’utilisation de moteurs sophistiqués, de batteries à grand nombre d’éléments (jusqu’à 30) et des chargeurs à haute technologie. Les moteurs les plus utilisés sont ceux à aimants en terres rares (samarium-cobalt, néodyme). Ils sont onéreux mais leur rendement est extrêmement élevé, avec des puissances de plus de 2 chevaux. Le marché est dominé par les Keller, Geist et Büehler dans leurs différentes versions. Quant aux batteries, on utilise de façon quasi exclusive des éléments Sanyo SCR (les fameuses Sanyo “rouges”), capables de fournir 50 ampères constants ou davantage. Le contrôle de ces intensités est réalisé au moyen de contrôleurs électroniques sophistiqués. Les planeurs de ce groupe sont sans doute les appareils les plus modernes en modélisme: on fait appel à des profils alaires de dernière génération réalisés en fibre de verre ou de carbone tout comme les hélices (repliables) et la quasi totalité des composants; les moules sont métalliques pour obtenir des finitions impeccables. Un tel modèle de compétition est une oeuvre d’ingénierie très complexe et fort difficile à réaliser par un seul amateur; d’ailleurs, les modèles qui gagnent les grands championnats ne sont pas l’oeuvre d’une seule personne, mais bien d’un groupe de passionnés qui les développent conjointement.       1) Contraste avec la photo précédente : installation simple sur un modèle de base. 2) Les batteries Sanyo SCR "rouges" sont encore ce qu'il y a de mieux sur le marché depuis 20 ans.   Résumé  Ces dernières années, nous avons beaucoup progressé dans le domaine des aéromodèles électriques; ils ne sont plus l’exception, bien au contraire, et sont même parfois considérés comme de possibles modèles d’initiation. Au vu des progrès réalisés et des préoccupations de notre époque (lutte contre les pollutions acoustique et autres), nous pouvons affirmer qu’il est plus que probable que le futur de l’aéromodélisme sera électrique.     Enorme paquet de batteries (30 au total) sur un hélicoptère transformé pour propulsion électrique.