VOLETS D'ATTERRISAGE

J'en parle ailleurs sur mon blog, je me suis posé pour la première fois volets sortis avec mon Corsair fin septembre. Comme beaucoup de premières fois, je me suis posé pas mal de questions (et j'ai échangé sur le sujet sur le forum modelisme.com) avant cette première tentative. Je vais exposer ici ce qui en ressort (ou du moins ce que je crois avoir compris ... les remarques constructives sont les bienvenues).

Tout d'abord pourquoi utiliser des volets d'atterrissage : essentiellement pour ralentir la vitesse du modèle réduit, accessoirement pour augmenter le cz maximum (donc la portance maximum que peut apporter l'aile) et diminuer la vitesse de décrochage. Mais pour moi c'est bien le premier point qui est le plus important. En effet, quand on fait voler un modèle de masse élevée, un problème se pose lors de la prise de terrain : lors de la descente finale l'avion accélère du fait de sa masse, même si le moteur est coupé. On arrive en entrée de piste à vitesse largement supérieure à la vitesse de décrochage, il n'est pas possible d'arrondir (parce que pour arrondir il faut être proche de la vitesse de décrochage, si on tire la profondeur à vitesse trop importante l'avion monte ce qui n'est pas le but) et si on attend que la vitesse se soit suffisamment réduite en vol horizontal on pose les roues au sol en bout de piste, voire après la piste. Donc on se pose à vitesse élevée sur le train principal, sans avoir arrondi, l'avion rebondi, on gère comme on peut ... et ça se finit après quelques rebond, assez souvent sur le nez, ou à l'envers, ou pire.

On peut tenter une approche en venant bas et de loin, mais c'est une solution risquée (le sol est proche), l'avion oscille pour montrer son mécontentement si on essaie de voler lentement (risque de décrochage à basse altitude) et si on garde une vitesse de sécurité pendant cette phase on arrive en entrée de piste également trop vite et .. il faut du temps pour ralentir.

L'intérêt des volets c'est qu'ils vont énormément augmenter la trainée. Le deuxième intérêt c'est que tout en gardant le modèle horizontal le Cz de le partie de l'aile qui porte les volets va augmenter très fortement, parce que le profil de cette aile se trouve à une incidence élevée (par rapport au vent relatif). Ce qui va permettre de voler moins vite en vol horizontal. Un petit dessin permet de mieux comprendre cet aspect. J'y ait fait figurer la corde du profil "en lisse" et la corde su profil volets sortis (ici 40°, c'est ce que j'ai sur le Corsair).

On voit que l'écart d'incidence entre les deux profils est de 7 degrés. Donc si on sort les volets alors que l'avion est en vol horizontal et donc avec une incidence de l'ordre de 4° (on est à vitesse assez basse) alors la partie de l'aile avec les volets se retrouve à une incidence de l'ordre de 11 degrés. Le Cz augmentant avec l'incidence on comprends aisément que transitoirement la portance va augmenter, ce que l'on va corriger en baissant les gaz afin que la portance (proportionnelle à Cz x V²) équilibre à nouveau la masse du modèle.

Cette augmentation du Cz est amplifiée par le fait que le profil volets sortis "porte plus" que le profil en lisse.

Enfin l'effet de reduction de la vitesse de décrochage existe, mais il reste limité. En supposant que le Cz maximum augmente de 50% et que les volets couvrent la moitié de l'aile on peut estimer grossièrement que la vitesse de décrochage diminue de 10% environ.

A l'aide de predimrc j'ai tracé les polaires avec et sans volets. J'ai pris comme profil le Naca 2415 qui me semble très proche du profil du Corsair Top Flite 60'. Cela permet d'avoir des courbes plus propres que si j'avais rentré manuellement le profil que j'ai relevé sur le modèle (si, je l'ai fait ... et ça permet de voir que c'est très très proche du naca 2415).

Volets sortis j'ai calculé les polaires de 2 façons : d'une part en gardant comme axe de référence du profil "en lisse" et d'autre part en prenant comme axe de référence la corde réelle du profil volets sortis. La première solution permet de voir quelle va être l'augmentation de Cz si on continue sur la trajectoire initiale (en gros augmentation de 1 si on est à peu près en vol horizontal). La deuxième solution permet de comparer dans l'absolu les deux profils avec et sans les volets (et là on voit que le gain en Cz est de 0,3 environ à iso incidence - prise par rapport à la corde du profil -  avec un Czmax avec volet qui augmente de moins de 0.5). J'ai tracé les polaires pour 200000 Reynolds, on serait plutôt aux alentours de 400000 en réalité mais ça ne change pas grand chose au résultat. Nous constatons : 

- une forte augmentation du coefficient de portance Cz sur la partie portant les volets, le Cz augmentant de 1 environ entre "lisse" et volets baissés pour une même attitude de l'avion (essentiellement parce que l'incidence de cette partie de l'aile - angle entre la corde du profil et le vent relatif - est très importante).

- une forte augmentation du coefficient de trainée Cx sur cette même partie

Conséquence : à iso gaz, le modèle ralentit (car la trainée a augmenté) mais reste en vol à plat (car le coefficient de portance a également augmenté). Enfin c'est l'idée parce que dans la réalité il va falloir jouer sur les gaz pour rétablir une vitesse telle que la portance équilibre la masse de l'avion. Je passe sous silence l'effet câbreur ou piqueur qui va apparaitre lorsqu'on sort les volets et qui va nécessiter soit de mettre du trim, soit de corriger aux manche de profondeur, soit de mettre un mixage volets vers profondeur sur la radiocommande. Dans le cas de mon Corsair aucun effet parasite ne se présente.

Maintenant, grâce à l'augmentation du Cx lors de l'approche pour atterrissage le modèle n'accélère plus lors de la descente, il faut même soutenir la vitesse légèrement au moteur. Arrivé en entrée de piste la vitesse va pouvoir être ajustée au moyen du moteur (impossible sans les volets puisque on est gaz coupé sur la lancée en arrivant en entrée de piste), on va pouvoir arrondir et s'approcher progressivement du décrochage à vitesse réduite et celui-ci va se faire progressivement puisque la partie intérieure de l'aile va d'abord décrocher (elle est à beaucoup plus forte incidence que la partie sans volets) mais la partie extérieure va encore porter, et même fortement puisque l'incidence est forte, et on obtiendra donc un enfoncement progressif de l'avion.

Un dernier point à noter :

- il est souhaitable de sortir progressivement les volets afin que si il y a un effet parasite celui-ci arrive progressivement. Cela permet également de ralentir progressivement l'avion et de ne pas générer un effort trop brutal sur les volets. Ceux-ci ne doivent en tout état de cause être sorti qu'à vitesse réduite pour limiter les efforts. On peut d'abord sortir les volets à mi course, commencer à ralentir, puis sortir les volets à fond. Le conseil apparemment étant de les sortir au moment de la finale (descente vers la piste), pour l'instant je préfère les sortir au milieu de la partie vent arrière ça permet de mieux visualiser la réaction de l'avion et sa vitesse.

- en cas d'atterrissage avorté, remettre les gaz avant de rentrer les volets. Si on rentre les volets brutalement le coefficient de portance de l'aile chute et comme on est à faible vitesse il y a risque important de décrochage. Donc on remet les gaz progressivement, et seulement quand l'avion a repris une vitesse suffisante on remonte les volets, encore une fois progressivement.

Un petit bonus, les polaires "en lisse", avec 20° de volets et avec 40° de volets (sans faire de correction de corde dans les profils avec volets). 

L'augmentation de portance au moment ou on sort les volets à 20% va permettre de réduire sensiblement la vitesse de l'avion tout en maintenant un vol horizontal (mais moins bien entendu que avec las volets à 40°). Par contre l'influence sur le Cx (donc la trainée) est beaucoup plus faible avec les volets à 20°.

Voila ... je pense avoir restitué ce que j'ai compris, j'espère que ce que j'ai compris est exact ... n'hésitez pas à poser des questions ou faire des commentaires.