Un nouveau calculateur de propulsion - choisir l'hélice et le moteur

Après quelques jours de réflexion, j'ai développé ma feuille de calcul pour faciliter l'analyse des données, en particulier en ajoutant des représentations graphiques qui permettent d'avoir une bonne vue d'ensemble du résultat. Ce faisant la feuille de calcul a également évolué dans sa présentation.

Je commence par reprendre le tableau de résultats montré dans l'article précédent.

Déjà un premier examen des solutions. On voit que les hélices retenues vont de la 11x5 à la 14x8.5. Les Vpitch sont toutes égales à 105 km/h bien entendu, et les tractions dans une plage de 3500 gf +/- 10%. Par contre les intensités varient de 42 à 120ampères.

Je vais d'ores et déjà écarter l'hélice 12x6 qui me donne une intensité de 120 ampères (je pense que les constantes de puissance de cette hélice sont erronées, le résultat est aberrant). Et je vais positionner les 14 autres hélices sur deux graphiques, l'un donnant le Kv en fonction de la puissance à l'axe (proportionnelle à l'intensité puisque le rendement moteur est fixé) et l'autre donnant le kv en fonctions de la traction.

Il ne faut pas être troublé par le fait que la même hélice peut apparaitre plusieurs fois, avec une origine de la mesure différente. C'est même rassurant dans le cas où les données sont groupées, car cela permet de valider la justesse des constantes de traction et/ou de puissance utilisées. Ceci étant cela peut donner une fausse idée du nombre de solutions, et j'ai donc un peu retravaillé la représentation en regroupant les hélices de même type.

Nous avons donc :

- 4 points pour la 13x8 APC E, avec un Kv de 700 ou un peu supérieur, la traction est légèrement en dessous de la cible et la consommation est dans la zone basse

- 2 points pour la 14x8.5 APC E, Kv entre 650 et 700, traction à la cible, environ 260 watts/kg (un peu plus de 50 ampères).

- 3 points pour la 11x5.5 APC E avec un Kv compris entre 1050 et 1100, environ 300 watts/kg. Les valeurs de traction sont dispersées, allant de 3200 gf à 3500 gf. C'est ma mesure qui donne la traction la plus élevée, mais quand je regarde la comparaison avec les autres sources de données si on prend les valeurs APC la traction serait plus importante, si je regarde UIUC et Drivecalc elle serait plus faible .... Nous somme face à une situation assez habituelle, il faut s'en contenter. Nous retiendrons que la traction avec cette hélice est à la cible ou un peu en dessous.

- ensuite 5 hélices pour lesquelles il n'y a qu'un point.

• une 12x6 Graupner camprop qui avec un Kv de 950 aurait une consommation assez faible et fournirait une traction d'environ 3500 gf.
• une 12x6 APC E avec un kv environ 1070 qui consomme énormément et fournit une traction de 3770 gf, au dessus de la cible à la limite haute de la plage de traction objectif. J'ai trouvé dans la base 2 autres mesures sur des 12x6, qui n'apparaissent pas parce que les tractions sont hors zone objectif (les 3 sources donnent 3800, 4019 et 4304 gf). Les puissance consommées étant très élevées (377 à 444 watts selon la source). J'écarterai donc cette hélice, 
• une 11x6 Apc Sport (source : ma mesure) qui donne des résultats comparables à la 12x6 Graupner. Cette hélice apparait également dans la base de source Emeter Hypérion mais a été écartée par le calcul car la traction est de 2850 gf. J'ai comparé ma mesure avec UIUC et APC et globalement les résultats sont corrélés. Donc la position du point sur le graphe est correcte (et la source Emeter Hypérion sous estime la traction).
• Une 13x7 APC sport qui avec un Kv de 850 donnerait une traction un peu au dessus de la cible.
• Et enfin une 14x7 EMP, issue de drivecalc, qui donne une traction dans la zone haute et une puissance consommée de l'odre de 400 watts/kg. Je ne connais pas cette marque et la consommation est de toute manière trop importante donc j'écarte cette hélice.

Le choix ... J'ai écarté 2 hélices il m'en reste 6, il faut maintenant choisir. Pour cela je vais me tourner vers une hélice qui correspond au cahier des charges, qui consomme peu, et si plusieurs possibilités se présentent je prendrai l'hélice qui a un rapport D/P le plus proche de 0,8. Accessoirement la possibilité de trouver une solution alternative avec le même moteur pourra être un "+" (possibilité de choisir une hélice donnant plus de puissance à l'avion).

• la 14x8.5 donne une traction à l'objectif et une consommation dans la zone plutôt basse, cela me semble être le bon choix.
• la 13x8 avec un Kv 700 est également un bon choix. La consommation est moindre qu'avec la 14x8.5. La question se pose de savoir si la traction sera suffisante ou non. Mais il y aura la possibilité de passer en 14x8.5 si ce n'est pas le cas. On aura une vitesse et une traction un  peu supérieures à la cible parce que pour la 14x8.5 le Kv calculé est inférieur à 900 tours/mn/volt, mais ce n'est pas très grave.
• La 11x5.5 a un ratio pas/diamètre de 0.5, consomme plus et tire moins que la 14x8.5, donc je l'écarte pour ce modèle.
• la Graupner 12x6 est séduisante, elle tire autant que la 14x8.5 mais consomme moins. Ce pourrait être un bon choix mais est-ce que la mesure est correcte ? il faudrait que j'en achète une pour la passer au banc. Par ailleurs le ratio diamètre/pas est de 0,5, inférieur à celui de la 13x8 et de la 14x8.5.
• Reste la 13x7 qui est un peu au dessus de la cible et qui consomme plus que les 13x8 et 14x8.5. Je l'écarte donc.

Donc : le vainqueur est la 13x8 avec un moteur de 700 tours/mn/volt ou un peu plus (il faut que la Vpitch soit de 11500 tours/mn sous 14.4 volts). 

Au fait ... quelle hélice et quel moteur ai-je sur le Volt ? j'utilise une 14x8.5, avec un moteur de Kv 662. Le calcul montre que ce n'est pas le plus judicieux, mais à l'époque j'avais ce type de moteur sur le baron, je l'avais caractérisé et avec mon calculateur qui détermine les paramètres de la propulsion (Vpitch et Traction) pour différentes hélices, j'avais mis en évidence que la 14x8.5 était la meilleure hélice. Elle donne effectivement un résultat tout à fait conforme à mes attentes sur mon Volt.

J'ai également volé avec une 13x8, toujours avec mon moteur Kv 662 tours/mn/volt. Ce n'est pas mal, mais on manque de puissance dans les figures ascendantes, en particulier dans le humpty bumpy ou il faut encore avoir une bonne vitesse quand on aborde la demi boucle. C'est conforme à ce qui précède, la 13x8 serait bien avec un moteur Kv 700 ou un peu supérieur selon le calcul et là il n'est que de 662 ...

Dernier point, peut être le plus important : comment choisir le Vpitch et la traction. Je ne sais pas répondre à cette question, ou du moins pas complètement. Aujourd'hui je sais répondre pour un avion de voltige classique (Vpitch = 110 km/h et Traction = 120% du poids de l'avion). Il faut que je regarde pour les autres modèles, ce sera l'occasion d'un troisième article.