OPTIMISEZ
VOTRE SYSTEME de propulsion électrique 
Grâce
à un moteur simple, sans variateur électronique, et sept éléments
seulement, ce voltigeur est capable de réaliser de l'acrobatie durant
près de six minutes. Nous allons tracer quelques lignes maîtresses qui vous permettront d'acquérir les éléments les plus appropriés à votre modèle ou de tirer un profit maximum de votre système de propulsion.
Comme nous l'avons déjà expliqué dans certains articles de ce site, le nombre d'amateurs qui choisissent d'installer un système à propulsion électrique sur leur modèle est de plus en plus important. Le système, aussi propre que silencieux, requiert peu d'entretien et fonctionne, bien évidemment, sans aucun type de carburation, au sens propre du terme.
Il ne présente toutefois pas que des avantages: comme vous le savez déjà, les systèmes à propulsion électrique sont des systèmes à "énergie limitée" (celle des batteries, bien sûr) et le fait de transporter plus d'énergie à bord suppose une augmentation de poids incompatible avec certains modèles. Dans certaines branches du modélisme (les voitures, en particulier), la quantité et la taille des batteries sont réglementées: les concurrents se retrouvent tous sur un pied d'égalité; une utilisation judicieuse est donc essentielle pour arriver au terme de la course.
Nous avons l'impression qu'en aéromodélisme, de nombreux amateurs n'ont pas les idées très claires quant à l'influence qu'ont certains paramètres sur le comportement de leur équipement moteur. C'est ainsi que, parfois, le rendement d'un moteur simple et économique est supérieur à celui d'un autre, plus cher et plus sophistiqué. Nous entendons par "rendement", la capacité d'ascension ou d'acrobatie, l'autonomie des batteries... la longévité d'un moteur en parfait état, ou, au contraire, la tendance qu'il peut avoir à se détériorer, voire à brûler.
Paradoxalement,
les modèles qui tirent le mieux parti d'une bonne combinaison
batterie-moteur-hélice sont les entraîneurs à faible puissance.
Un peu d'électricité
À partir de maintenant, nous allons surtout parler d'aéromodèles, mais une bonne partie de nos propos peuvent être appliqués aux voitures; il suffit de changer le paramètre "dimensions de l'hélice" par
" développement final ".
Nous commencerons par vous rappeler l'archiconnue loi d'Ohm qui établit le rapport entre les volts, les ampères et les ohms. En résumé, l'intensité d'un courant est directement proportionnelle à la différence de potentiel du circuit (les volts) et inversément proportionnelle à la résistance. Par ailleurs, la puissance fournie par un moteur est proportionnelle aux volts et aux ampères qui parcourent le circuit. Retenez ces deux règles fondamentales.
Des moteurs à courant continu
Nos petits moteurs à courant continu ont un rendement élevé (entre 60 et 80%)... à condition de respecter les limites fournies par le fabricant (voltage et ampérage, principalement). Ce chiffre se rapporte au pourcentage d'énergie appliquée au moteur, qui se traduit sous forme de puissance utile. Le reste se dissipe sous forme de chaleur. N'oublions pas ce point car, dans le cas de moteurs puissants, la chaleur produite peut suffire à les faire fondre (eux... ou une partie du modèle !); il faudra donc qu'elle puisse être évacuée, d'une manière ou d'une autre.
Nos moteurs admettent des marges de puissance relativement importantes. Ainsi, un moteur conçu pour fonctionner avec 6- 7 éléments peut très bien, dans certaines conditions, admettre une batterie de 5-10 éléments. 
1)
Système de refroidissement sophistiqué pour un moteur d'embarcation
(serpentin en aluminium). 2)
Hélicoptère électrique à hautes performances avec ses deux paquets de
batteries. Le moteur dispose d'un bobinage spécial. Le moteur électrique et l'hélice
L'hélice revêt une importance capitale dans le comportement d'un moteur électrique. Une bonne combinaison hélice-batterie est d'ailleurs fondamentale pour que le moteur donne un bon rendement. Les lois de l'électricité, que nous n'aborderons pas ici, font que la puissance d'un moteur variera selon l'hélice utilisée; la consommation, elle, sera proportionnelle à cette puissance (rappelez-vous la deuxième formule). Si vous installez des hélices de grand diamètre ou de pas important (ou les deux), le moteur tournera moins vite qu'avec une hélice plus petite, mais la puissance et la consommation seront nettement supérieures. Il existe une autre manière de modifier la puissance fournie par un moteur: la variation du voltage de la batterie qui l'alimente. Plus le voltage est grand, plus la puissance fournie le sera également (et, comme dans le cas précédent, la consommation du moteur). On peut agir sur ces variables pour adapter l'équipement moteur à notre modèle. 
1)
Bonne ventilation du moteur dans ce carénage. Observez l'épaisseur des
câbles. 2)
Hélice repliable et parfait réglage aérodynamique pour ce planeur. Les hélices et leurs variantes
Il existe un troisième paramètre qui n'est pas strictement d'ordre électrique: le type d'hélice choisie. Les hélices ne sont pas toutes pareilles, même si, théoriquement, elles ont les mêmes dimensions: à régime égal, celles à pales étroites absorbent moins de puissance que celles à pales larges. Comme toujours, certaines hélices sont meilleures que d'autres. Une bonne hélice fournit davantage de poussée qu'une autre de mauvaise qualité, à régime égal et pour une même consommation. Tout dépend de nombreux facteurs, comme le profil utilisé sur l'hélice, le dessin de la pale, les matériaux utilisés, etc.
En règle générale, plus une hélice est grande et plus son régime de rotation est bas, meilleurs sont son rendement et sa puissance de traction. La conséquence directe en est l'utilisation de plus en plus fréquente de grandes hélices avec réducteur (une démultiplication où à chaque révolution d'hélice correspondent de 2 à 5 tours moteur), dont le rendement est plus élevé. 
Enorme
assortiment de moteurs (ou mieux, de bobinages) proposé par ce
fabricant. Tous
les moteurs, du type 540, sont conçus pour les voitures de compétition. Choix du moteur
Supposons que nous disposions d'un modèle concret (un planeur ou un avion sportif ou acrobatique) que nous souhaitons motoriser.
À chaque modèle et type de vol correspond un moteur déterminé; sur le marché, on en trouve de tous genres. Dans le cadre de certaines compétitions, il faut s'en tenir au type de moteur imposé, ce qui en limite donc clairement le choix. Les normes à suivre en matière de choix d'un moteur sont très flexibles: si nous voulons un planeur à forte capacité d'ascension, nous choisirons un moteur très puissant, au prix d'une consommation supérieure. Leur régime de rotation est généralement élevé et l'hélice de grand diamètre utilisée est entraînée par le biais d'un réducteur. Il est probable que le nombre de batteries soit limité pour ce genre de modèles. Choisissez parmi les modèles disponibles un moteur de ce genre avec le nombre d'éléments recommandé. Les consommations sont énormes (50-60 ampères) et les batteries utilisées sont du type SCR munies d'un interrupteur "tout ou rien". Pour un modèle sportif, nous choisirons un moteur de puissance et de consommation moindres, mais qui autorise une plage étendue de conditions de vol (plus ou moins 60-80 watts par kilo pour le vol sportif et environ 100 pour le vol acrobatique). Ces modèles acceptent une marge importante de possibilités pour ce qui est du type et des dimensions de l'hélice, ainsi que pour le nombre d'éléments de batterie. Les consommations sont inférieures que dans le cas précédent (10-20 ampères), mais le moteur doit pouvoir fonctionner beaucoup plus longtemps. Il ne faut donc pas rechercher un moteur très "gonflé" ou à haut rendement. Batteries
Dans le cas de certains planeurs électriques de compétition, où nous ne faisons tourner le moteur que durant 10-15 secondes à trois ou quatre occasions seulement, il vaut parfois mieux recourir à des batteries d'une capacité d'environ 800-1000 mAh (type AR ou équivalent) pour économiser du poids; celles de 1700-2000 ont une capacité beaucoup trop grande.
Par contre, dans le cas d'un modèle sportif, nous devons pouvoir disposer d'un maximum de puissance. On utilise alors des éléments de 1700-2000
mAh. Le nombre d'éléments peut varier: si le modèle n'autorise que peu de charge, nous pourrons utiliser un ou deux éléments de batterie supplémentaires. Si nous laissons tout tel quel (moteur et hélice), le moteur fournira davantage de puissance et la consommation sera plus importante: le modèle gagnera en vitesse et en capacité acrobatique, aux dépens de son autonomie. Nous pouvons aussi opter pour une hélice de moindre pas; la consommation s'en verra ainsi diminuée et nous nous retrouverons comme avant l'installation des éléments supplémentaires, mais avec un moteur jouissant d'une autonomie accrue.
Parfois, d'autres raisons nous poussent à modifier le nombre d'éléments, par exemple, lorsque le modèle est quelque peu "poussif": un élément supplémentaire donnera un peu plus d"'entrain" au moteur. On peut, dans certains cas, alléger un modèle en faisant appel à une batterie comprenant moins d'éléments (1-2 maximum) et à une hélice plus grande. Dans ces cas-là, la puissance sera semblable, mais l'intensité du courant qui circulera dans le moteur sera supérieure: il faudra dès lors contrôler la température de ce dernier, qui aura tendance à chauffer davantage. 
Même
avec les dimensions nominales identiques, la forme et la surface des pales
confèrent à une hélice des rendements différents. Mieux vaut les
expérimenter. L'hélice
Comme nous l'avons indiqué, l'hélice est aussi importante que la batterie ou le moteur. Une bonne règle à suivre. commencer vos expérimentations avec le nombre d'éléments et l'hélice recommandés par le fabricant. Nous adapterons l'hélice au modèle : diamètre inférieur et pas plus important sur les modèles acrobatiques, moins de pas et plus de diamètre sur les planeurs qui requièrent davantage de traction. Nous utiliserons, dans la mesure du possible, des hélices de bonne qualité
(Master Airscrew ou Robbe, par exemple, pour ne citer que les plus courantes). Comme dans le cas des moteurs à explosion, elles doivent être correctement équilibrées. Les modèles à performances de haut niveau doivent être équipés d'hélices résistantes (fibre de verre ou de carbone).
Au risque de généraliser, nous allons vous communiquer quelques dimensions pour des moteurs courants. Ainsi, les moteurs format 540 donnent de bons résultats avec une 20x10 {diamètre x pas, en centimètres) et sept éléments de batterie. Avec un élément supplémentaire, nous pouvons garder la même hélice ou choisir une 18 x 10 pour plus d'autonomie. Un "550" peut entraîner une 23 x 10 ou une 20 x 15 (avec sept éléments). Les moteurs de type "380" ou " 400" utilisent une 15 x 8 ou équivalente. En-deçà de ces valeurs, les hélices sont très peu efficaces et la traction est pratiquement nulle.
Un réducteur permet d'obtenir une plus grande traction, ce qui est vital pour élever un planeur à une altitude suffisante et pouvoir ainsi profiter des thermiques. On y parvient par une moindre consommation du moteur et une autonomie plus longue des batteries. Avec un moteur de type 540 et 6-7 éléments de batterie, il est difficile d'élever un planeur de plus de 1500-1600 grammes si l'on utilise une hélice en traction directe (sans réducteur). Pour vous donner une idée, la combinaison moteur et sept éléments de batterie avec hélice 32 x 17 et réducteur 3,5 à 1 permet d'élever joyeusement un planeur de près de 2500 grammes.
Variateur ou interrupteur
Les planeurs ne requièrent pas de variateur: un interrupteur "tout ou rien" fera l'affaire, car on utilisera le moteur à pleine puissance. . .ou alors, pas du tout. Cependant, quand il s'agit de voltigeurs ou de modèles sportifs, mieux vaut faire appel à un variateur électronique (contrôle progressif du moteur). Nous pourrons ainsi doser beaucoup mieux la puissance nécessaire à chaque phase du vol: en vol horizontal, on n'aura besoin, tout au plus, que d'un mi-moteur. La batterie, et donc, le vol dureront plus longtemps. Il est vrai que le variateur perdra une petite partie de l'énergie sous forme de chaleur (il n'en existe pas dont le rendement soit de 100%), mais il reste néanmoins très utile et donne au vol un confort et une précision non négligeables. Autres points à améliorer
De nombreux paramètres différencient un modèle normal d'un autre, mieux préparé. la légèreté (moins de poids à élever pour le moteur), un bon profil de l'aile, un parfait réglage de toutes les surfaces de vol par rapport au fuselage (moins de résistances parasites).
On néglige parfois des précautions aussi élémentaires que le refroidissement du moteur : tout comme leurs confrères thermiques, les moteurs électriques ne doivent pas chauffer au-delà d'une certaine limite. Il faudra prévoir des ouvertures de refroidissement d'entrée et de sortie pour le moteur et pour les batteries. Rappelez-vous qu'à 60-70°, les aimants du moteur se démagnétisent, le moteur ne fournissant alors plus de puissance (les aimants de terres rares sont plus résistants,... mais aussi beaucoup plus chers). Il en va de même des batteries. durant leur décharge, elles chauffent et perdent de leur puissance. Il faudra faire en sorte que leur compartiment soit suffisamment ventilé.
1)
Deux systèmes de réducteur installés sur leurs moteurs. 2)
Deux bobinages différents pour un même moteur. Celui de gauche est
équilibré et dispose d'un système de ventilation.
Résumé
Un modèle simple équipé d'un moteur électrique bon marché peut nous procurer beaucoup de plaisir. Il suffit de choisir judicieusement- et en réfléchissant bien avant d'agir - le moteur, l'hélice, le nombre et les dimensions des batteries les mieux appropriées. Le bon choix de tous ces éléments peut transformer un modèle poussif en un appareil aux excellentes qualités de vol. Pour ce qui est du vol électrique, l'attention portée à certains détails moins évidents, comme le moyeu d'une hélice, un bon entoilage exempt de plis, la légèreté de la construction, etc., se traduit automatiquement par une amélioration de son autonomie et de ses qualités du vol. Il est très difficile de donner une "recette" concrète, mais, dans cet article, nous avons posé les principes de base qui vous permettront d'entamer vos propres expériences. Du courage et au travail ! |
