La propulsion électrique

J'électrifie des planeurs depuis près de 20 ans, de 1m d'envergure à 4m, j'ai eu quelques modèles entre les mains. Chez nous en Ile de France, les pentes sont éloignées, notamment celles de mon club pour lesquelles il me faut parcourir 90km. Cette particularité rend l'électrique encore plus indispensable, car faire autant de chemin et se retrouver à ne pas pouvoir voler conduit à 3 attitudes: la première consiste à papoter allégrement de tout et de rien avec les modélistes présents (s'il y en a), la deuxième à balancer un planeur au trou par trop d'impatience et tenter d'enrouler à 20m du sol l'hypothétique ascendance qui va nous permettre de rouler des mécaniques et la troisième d'essuyer les quolibets jaloux qui ne manqueront pas de se faire entendre en voyant notre planeur grimper allègrement de 50 mètres et d'enrouler gentiment pendant des heures. J'ai eu l'occasion de tester la deuxième option qui m'a quelquefois coûté cher, mais finalement j'ai opté pour la troisième depuis quelques années et j'électrifie tous mes modèles, arguant qu'il est plus intelligent de centrer un planeur avec un set de propulsion qu'avec du plomb. Évidemment, je laisse de côté les puristes, souvent les mêmes qui fontpartie de la première catégorie décrite préalablement.

La propulsion électrique est aujourd'hui à la portée de toutes les bourses avec Internet qui nous offre des solutions venues des 4 coins du monde, et surtout d'orient.

Les moteurs brushless outrunner en particulier permettent grâce à leur gros couple de faire tourner de grosses hélices au rendement bien meilleur. Pour le planeur qui vole lentement, c'est un atout considérable de pouvoir entraîner par exemple une 18x12 à 7000rpm car avec seulement 800W, mon LS4 de 6,5kg monte à 45° sans aucun signe de fatigue, à sa vitesse de vol, façon presque maquette d'un grandeur montant au treuil.

 

Éléments indispensables dans l'ordre d'importance pour bien motoriser son planeur:

Un analyseur de puissance permettant de connaitre instantanément la puissance absorbée par le moteur

Un compte-tour

Un banc de mesure de traction statique en plus, ça ne peut pas nuire...

La cerise sur le gâteau serait une alimentation capable de passer 50A de 0 à 30V, mais là c'est du lourd! Avec l'ami André Amyot au début de l'électrique on a commencé à faire des mesures avec une telle alimentation, un compte-tour qui fonctionnait sur une radio Thobois et un shunt de quelques millièmes d'ohm pour avoir l'intensité et donc la puissance consommée. Les hélices étaient prêtées en partie par un commerçant bienveillant (Modélisme 92). Et les moteurs étaient montés sur un banc de mesure de traction statique. C'était le top!

Pour motoriser un planeur, voilà les paramètres que je choisis:

1. un moteur au faible Kv (<1000)
2. le poids doit être compris entre 5 et 8% de la masse totale du planeur
3. la puissance devra être de 100W/kg pour faire de la pente et 150w minimum pour pouvoir le lancer en plaine
4. avoir le diamètre le plus important possible tout en respectant la règle 2
5. pouvoir l'alimenter avec un accu dont la tension devra être supérieure à la moitié de celle conseillée pour le moteur. Je m'explique: si un moteur est donné pour focntionner avec une tension comprise entre 8 et 15V, il sera judicieux de l'alimenter en 3S ou 4S, soit 11v ou 15V. En dessous de 11V, pour la même puissance, il sera nécessaire consommer plus avec une plus grosse hélice, et le rendement du moteur va en souffrir (le moteur aussi).

Quelques exemples à travers mes motorisations. Pour chaque propulsion vous avez le coût total, et vous verrez que le coût d'une propulsion varie entre 100 et 250€.

Le Volcano, 3,7m et 4,2kg. Coût de l'ensemble de propulsion complet (accu, variateur hélice+cône, moteur): 140€

moteur C4250/700 :

1. Kv=700
2. Poids= 220g (5% du poids)
3. Puissance=720W (j'ai 630W soit 150W/kg)
4. Diamètre 42mm
5. tension entre 9 et 15V (l'accu choisi sera un 4S 2200 soit 15V ou un 5S A123 2300)

L'hélice choisie, une 14x9,5, va permettre d'avoir 630W, soit 150W au kg. Avec la même hélice et le même accu, le Mega 22/30/4 que je lui destinais au départ ne permettait pas d'avoir le même nombre de tours pour la même consommation et il chauffait plus rapidement (10% environ de mieux pour le C4520). Le rendement du 4520 est légèrement supérieur au Méga dans mes essais, je pense que c'est le résultat de son architecture typiquement Outrunner et son diamètre supérieur de 6mm par rapport au Mega. Lors du 1er vol, j'ai mesuré grâce à l'alti/vario embarqué un taux de montée de 7m/s. Soit 1600m de dénivelé, ce qui fait 45mn de vol en air calme avec un taux de chute à 0,5m/s.

 

Le Tasid, 2,14m et 1,2kg. Coût de l'ensemble de propulsion complet (accu, variateur hélice+cône, moteur): 100€

 

moteur D2836 de chez RevolutionShop (revendeur Ebay)

1. Kv=1000
2. poids=70g (6% du poids total)
3. puissance 220w (j'ai 240W soit 200W/kg)
4. diamètre 31mm
5. Tension 11,1v (accu choisi 3S 1800)

L'hélice choisie est une 12x6 permettant d'atteindre les 240W.

 

 

 

 

Le PIK20, 3m et 2,8kg. Coût de l'ensemble de propulsion complet (accu, variateur hélice+cône, moteur): 100€

 Le moteur est un 3542 Brushless Outrunner 830KV acheté chez Hobbyking.

1. Kv=830
2. poids 135g (5% du poids)
3. puissance 700W (j'en tire 500W)
4. diamètre 35mm
5. Tension max 15v (accu choisi 4S 2000)

L'hélice est une 12x6, la puissance obtenue de 500W est largement suffisante pour lancer en plaine.

 L'axe de 5mm est indéformable. Après plusieurs vols, je suis très satisfait de ce moteur.

Le Superior Elektro Voll

Planeur de 1250g et 30dm2. J'ai opté pour un moteur facile à mettre en œuvre car les fils débouchent à l'arrière, c'est le Mini AC Extreme AC1215 de ches AXI trouvé chez Topmodel. Ce moteur n'est plus référencé chez eux, mais on le trouve chez Model Motors à 125€. C'est cher, mais la différence est visible dès le premier vol: taux de montée bien plus important et pourtant le moteur est tiède à l'arrivée. Ça vaut la différence de prix!

Il est équipé d'une hélice 12x8, consomme 30A et la puissance mesurée est de 220W. La puissance absorbée à vide par le réducteur est de 10W.

 

 

le LS4, 4m et 6,5kg. Coût de l'ensemble de propulsion complet (accu, variateur hélice+cône, moteur): 250€

Moteur 4530-405 de chez Aero-nuts

1. kv=405
2. poids=415g (6% du poids total)
3. puissance > 1kw
4. diamètre 50mm
5. tension max 30v (accu utilisé 6S 4000, soit 22V)

L'hélice est une carbone 18x12, la puissance obtenue est de 830W avec un accu 6S. On n'a que 120W au kg, mais avec une telle hélice, le rendement obtenu est tel que la pente de montée est à 45% à vitesse normale. Le taux de montée est autour de 7m/s contrôlé par altimètre.

 

Le moteur que j'avais mis n'existant plus, je vous recommande un équivalent plus performant:
https://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__18123__Turnig...

Régulateur
https://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__18009__HobbyK...

Accu 5S 5000mAH et une 15x7: puissance 800w

 

Les servos

Après quelques décennies d'expérience ou dès le début je construisais mes servos à partir d'une mécanique Lextronic, j'ai eu entre les mains quelques servos qui m'ont donné plus ou moins satisfaction. D'une façon générale, plus le servo est petit, plus il est fragile. C'est rarement l'électronique qui lache, c'est le potentiomètre d'asservissement qui peut présenter des traces de fatigue qui se manifestent par un moins bonne linéarité et généralement des vibrations autour du neutre. Cette usure ne représente pas de danger, car ce défaut augmente progressivement dans le temps et permet de changer le servo en toute tranquillité.

En revanche le deuxième défaut constaté est beaucoup plus grave, car il survient n'importe quand, la plupart du temps suite à un effort important, genre blocage lors des essais, ou même en vol. J'ai été victime des deux causes, la deuxième aurait pu être fatale, heureusement que c'était un servo d'aileron. Si on examine un moteur de servo, on s'aperçoit que les balais sont l'élément le plus fragile. Chaque balai est constitué d'une lame métallique divisée en 2 ou 3 parties suivant la grosseur du moteur. Si le courant qui passe dans chaque balai est excessif, il arrive qu'une lamelle peut se déformer par la chaleur et court-circuiter le moteur car elle touche l'autre balai. Dans ce cas l'ampli de servo se met à chauffer fortement (jusqu'à déformation du boîtier) et en faisant baisser la tension de l'accu met le modèle en danger très rapidement.

Les conseils simples, c'est de faire très attention à ne pas bloquer un servo lors des essais et d'éviter qu'un servo grogne lorsque l'on bouge le manche correspondant, c'est le signe que la commande a un point dur et qu'il y a danger. Utiliser le servo le plus gros pour une place donnée, d'abord les gros servos sont souvent moins chers, les moteurs et les balais bien plus résistants. Consulter évidemment l'excellent Servormance qui est la référence pour le choix de ses servos. 

Pour moi, et il faut le prendre comme une expérience personnelle, j'ai définitivement écarté Hitec avec lesquels j'ai eu trop de mésaventures, je n'utilise plus que du Futaba (acheté chez Towerhobbies) ou des servos vendus par Hobbycity. Staufenbiel est aussi tout récemment sur la liste de mes commerçants préférés par ses prix attractifs, son sérieux et un commercial parfaitement bilingue. Il suffit lors de votre appel téléphonique de taper 3 à l'annonce du message en allemand et de demander la personne qui parle français à votre interlocuteur. Celui ci comprend parfaitement et quelques secondes après l'inévitable "Eine moment Bitte", vous avez le commercial en direct.

Les servos que j'utilise aujourd'hui et avec lesquels j'ai au moins un an d'utilisation: 

Petits servos 9 grammes: Futaba S3107, HXT900

 

 

le dernier Dymond DS62 Métal numérique à 14€ pièce

 

 

 

 Servos moyens 15g: HXT 9314 MG à 12€

Gros servos: Futaba S3003