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Motorisation Brushless Pour Avion Modèle réduit Propulsion électrique Février 2012.

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1 Motorisation Brushless Pour Avion Modèle réduit Propulsion électrique Février 2012

2 Préliminaire : Les composants de la motorisation. Hélice MoteurContrôleurBatterie * Extrait du catalogue ModelMotors

3 Choisir sa motorisation en 4 étapes. Principe de la méthode : Choisir la motorisation dont la puissance maximale (c.à.d "gaz à fond") correspond aux critères que lon désire. 1ère étape : Mettre en chiffres les caractéristiques souhaitées pour lavion. On détermine la puissance maximale demandée à la batterie. 2ème étape : Utiliser une feuille de calcul pour choisir Moteur, Hélice, Batterie. 4ème étape : Choisir le contrôleur daprès la tension et le courant maximum qu'il peut supporter. 3ème étape : Consulter sites et catalogues pour faire son choix.

4 1ère étape : Mettre en chiffres les caractéristiques souhaitées pour lavion Prévoir le poids approximatif de lavion fini : - en le comparant à un autre modèle qui lui ressemble - ou prendre la masse de lavion sans motorisation et multiplier par 1,5. Savoir le type davion que lon désire : - calme et sécurisant -sportif et dynamique -acrobatique et démonstratif La batterie devra fournir une puissance proportionnelle au poids de lavion, selon le type davion que lon construit. Les critères usuels sont sur le tableau suivant, dressé daprès lexpérience modéliste.

5 Puissance par Kilo (W/kg) Vitesse de vol standard (km/h) Modèle / volSécurisan t DynamiqueDémonstratif Planeur Avion Avion pour vol 3D : plus de 300 W/kg 1ère étape : Le tableau indique lordre de grandeur de la vitesse de vol suivant le type davion La vitesse de vol intervient pour estimer le pas de lhélice. La vitesse de vol standard est un ordre de grandeur. Pour des cas plus particulier elle peut être précisée en la comparant à la vitesse de décrochage de lavion.

6 1ère étape : Si lon veut affiner. Prévoir la vitesse de décrochage de l'avion : -calculer la charge alaire de l'avion : Ca = Masse de l'avion fini / surface de l'aile. charge alaire de l'aile compensée par la pression dynamique due à la vitesse : Ca = ½ Cz µ v 2. µ est la masse volumique de l'air 1,2 kg/m 3, v la vitesse de l'avion et Cz le coefficient de portance. Le décrochage intervient quand la vitesse est trop petite. Valeur de la vitesse de décrochage Vd en m/s, Ca en g/dm 2 Czmax va de 0,8 à 1,environ.

7 1ère étape : Daprès lexpérience modéliste : Pour une bonne performance La vitesse du modèle se compare à la vitesse de décrochage Vd : Modèle 3D, motoplaneur à très forte pente de montée. Motoplaneur, avion lent. Avion standard. Vitesse 1,5 à 1,9 fois Vd1,7 à 2 fois Vd2 à 2,5 fois Vd

8 1ère étape : Un exemple : Avion démonstratif Capable de faire aisément de la voltige. -Envergure : 130 cm, surface alaire : 30 dm². -Masse totale prévue 1600 g -Puissance désirée 250 W/kg -La batterie devra fournir la puissance de 250*1,6 = 400 watts.

9 1ère étape : Un exemple : Vitesse retenue pour un avion standard : 33,5 x 2,2 = 73,7 km/h. Remarque : Cest bien moins rapide que dans le tableau qui combine une équivalence puissance et vitesse. Le but de cet exemple vise une avion de voltige et non de vitesse.

10 2ème étape : Utiliser une feuille de calcul pour choisir Moteur, Hélice, Batterie. -Les grandeurs à entrer se présentent dans un cadre Cette feuille de calcul utilise des formules usuelles qui caractérisent les moteurs et approximativement les propriétés aérodynamiques des hélices.

11 - Avion : Ce sont les chiffres de la première étape. 2ème étape Critère de choix -Moteur : Vitesse de rotation à vide = Vbatt x Kv En raison des pertes du circuit électrique le moteur tourne moins vite : coefficient ralentisseur raisonnable : 0,85 Le coefficient de rendement tient compte des pertes du circuit complet.Ordre de grandeur : -Faible puissance < 80 W, environ 0,65 à 0,7 -Puissance moyenne < 1000 W, environ 0,7 à 0,8 -Très forte puissance > 1000W, environ 0,8 à 0,85

12 Le coefficient Kv est choisi par essais successifs daprès les résultats qui saffichent. Ordre de grandeur pour commencer : - Petits modèles : Kv de 1500 à Modèles moyens : Kv de 900 à Modèles approchants 3 kg : 600 à 700 -Gros modèles : 200 à 500 2ème étape Critère de choix

13 2ème étape -Batterie : -Nombre de LiPo : cest le nombre déléments en série dans un pack, il est indiqué par les termes : 2S, 3S, 4S … La tension nominale dun pack est : nombre de S x 3,7 volts. -Capacité en mAh : cest la quantité de charge emmagasiné dans la batterie. Plus elle est importante plus la durée de vol est importante, mais plus elle est lourde.

14 2ème étape Faire des essais jusquà être satisfait des résultats. Ce quil faut regarder : Courant pas trop fort, pour ne pas trop chauffer Temps de vol suffisant pour se faire plaisir. Hélice de taille raisonnable par rapport à la taille de lavion

15 2ème étape Quelques ordres de grandeur Courant pas trop fort : - Petits modèles (en salle) : < 15 ampères -Modèles moyens : 20 à 40 ampères -Modèles autour de 3 kg : 40 à 60 ampères -Gros modèles : 60 et beaucoup plus. Si le courant est trop fort augmenter le nom de S. Temps de vol: Taille de lhélice : Daprès son jugement personnel Traction de lhélice : 1 / 3 du poids de lavion pour décoller, 2 / 3 ou plus pour une voltige facile.

16 3ème étape Consulter sites et catalogues. Quelques indications : En général, actuellement, on devrait trouver : -Une batterie dont le poids est inférieur au 1/4 du poids de lavion. -Un moteur dont le poids est de 1/10 ème du poids de lavion, ou moins.

17 3ème étape Daprès lexemple : Dans le catalogue de Models Motors: Poids < 1,6kg/10 : satisfaisant. Petits modèles Kv voisin de la prévision Refaire la feuille de calcul avec kv = 860. On choisira lhélice 10x6 ou 10x7 Courant possible nettement supérieur aux 28 Ampères demandés.

18 3ème étape Daprès lexemple : Sur le site de Miniplanes : Très proche de la valeur désirée Vérifier que la batterie rentre bien à lemplacement prévu 1 / 4 du poids de lavion = 400g 334 < 400 : cest bon. Hélices : par exemple, plusieurs sites proposent de hélices APC E(lectrique) 10x6 ou 10x7

19 4ème étape Choisir le contrôleur : -Faire son choix en vérifiant : -quil supporte au moins le nombre de S de la batterie. -quil supporte largement le nombre dampères prévus. (une valeur de 30 à 40% en plus nest pas déraisonnable. -Et le BEC ! Initiales de : B attery E liminator Circuit Il dispense de lutilisation dun batterie spécifique de réception. BEC linéaire ou LBEC : mauvais rendement, risque de surchauffe au-delà dune batterie 3S. BEC à découpage ou SBEC ou UBEC ou … : Bon rendement, utilisable au-delà dune batterie 3S. (Vérifier le nombre sur la notice). OPTO : pas de BEC, batterie de réception nécessaire, meilleure immunité envers les parasites électriques de la motorisation.

20 Pour les curieux : les formules de la table de calcul. Temps de vol = Capacité/Courant, + 30%, parce que la consommation diminue un peu en lair, et le pilote peut parfois « réduire les gaz ». Puissance à lhélice = Puissance de batterie x Rendement Courant = Puissance de batterie /(3,5 x nombre déléments) 3,5 volts = estimation tension LiPo sous fort courant. Vitesse moteur = Kv x Tension de batterie x Cr x (1 + Cr)/2 Cr = Coefficient réducteur, intervient 2 fois, assez arbitrairement, car il y a pertes dans les résistances (batterie, fils de liaison, contrôleur, bobines du moteur) et réduction apparente de Kv aux forts courants. Vent dhélice = Vitesse / 0,8. La vitesse dun avion normalement conçu avoisine les 80% du vent dhélice.

21 Pour les curieux : les formules de la table de calcul. Pas de lhélice = Vitesse du vent dhélice/ Vitesse de rotation.

22 Toutes ces valeurs peuvent être affinées par des logiciels sérieux : Motocalc par exemple……. Cest fini !!! Bons vols à tous. 22


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