Calcul des efforts
Calcul des longerons
Cette section fait essentiellement appel au fascicule de
M. Maurice Guerpont
" Les Ailes de l'amateur "
au livre d'H.Fékété " Les secrets de la construction des aéronefs légers"" Les Ailes de l'amateur "
et aux documents de RG. Desgrandschamps et L. de Goncourt disponibles sur le site du RSA.
Aile
Empennage horizontal 
Empennage vertical
Fuselage
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Introduction Si de nombreuses pièces peuvent être dimensionnées par comparaison avec des avions semblables, d'autres comme les longerons d'aile sont propres à chaque modèle et même s'il est interressant d'étudier des plans de machines de configuration voisine, il peut être risqué de se contenter de recopier. L'envergure, l'épaisseur du profil d'aile, le poids, le dessin général de l'aile et en particulier sa fixation au fuselage vont conditionner les sections de bois et le dimensionnement des ferrures et boulons à utiliser pour assurer la sécurité. Ces calculs nécessitent de fixer le poids total de l'avion, on aura bien sûr intérêt à prendre une petite marge haute pour ne pas avoir à refaire les calculs cinquante fois ! Pour le poids de l'aile venant en "décharge" on aura plutôt intérêt à le minimiser. Dans son fascicule M. Guerpont offre une trame simple (enfin pas toujours !!!) pour mener à bien avec des formules accessibles les calculs indispensables. Les calculs sont effectués en tenant compte de l'utilisation de Spruce avec une valeur de résistance à la compression de 3,5 kg/mm2 et de contreplaqué d'Okoumé ayant une résistance au cisallement de 1.2 kg/mm2 avec efforts dirigés dans le sens ou perpendiculairement aux fibres des plis extérieurs ou 2.3 kg/mm2 avec les fibres dirigées à 45°. Les unités utilisées pour les moments sont exprimées en mkg ..... 2% de différence, on ne va pas en faire une maladie et laisser Newton dormir tranquille ! On peut consulter sans modération le site POU GUIDE et en particulier la rubrique Comprendre pour ses informations sur les bois aéronautiques et ses compléments sur le fascicule de M.Guerpont.  |
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Ailes Le calcul du longeron utilise la configuration demi aile articulée sur 2 appuis A et B. avec une charge au mètre courant de 212 kg La largeur du longeron a été choisi à 35 mm sans les âmes. Les valeurs peuvent être visualisées sur un graphique.
 D'autres efforts vont modifier les contraintes subies par le longeron.
Tableau de calculs.
Le hauban dont l'effort de traction est calculé à -2123 kg va diminuer le moment fléchissant du longeron tout en induisant une compression de 1995 kg .
Pour une simple raison de fixation, l'articulation du hauban sur l'aile est décallée de l'axe du profil au point A, ajoutant à l'effort de compression un effort de flexion augmentant la tension de la semelle supérieure et la compression de la semelle inférieure.  La compression s'exerce donc entre A et B et non entre P et B.
Le moment dû au hauban est calculé à 183 mkg, il est maximum en A et décroit linéairement pour devenir minimum point B.
Le braquage des ailerons (on ne considère que la braquage négatif : vers le bas)
va provoquer un moment de torsion s'ajoutant à ceux de l'aile. On affecte au moment de l'aileron le même signe que celui de l'aile+hauban, on se place ainsi dans le cas le plus défavorable.
La toile provoque une compression sur l'aile et donc le longeron. Cette compression est chiffrée à 400 kg par mètre de corde d'aile par M.Guerpont,
cette valeur importante est discutée sur PouGuide.
Elle est répartie également entre les 2 semelles du longeron et uniformément en envergure.
Pour le DA01 elle est donc de 200 kg par semelle. Le hauban provoque comme vu plus haut une compression constante entre A et B, elle est calculée à 860 kg. Par simplification, M.Guerpond propose de partager également ces compressions entre les 2 semelles. la colonne 13 correspond à ces charges de compression traduites en épaisseur de bois pour chaque semelle. La colonne 9 est la différence entre la hauteur totale du longeron et la colonne 13*2. Cette hauteur sera prise en compte pour le calcul des épaisseurs correspondant à la colonne 7.
Le calcul du coefficient de remplissage W prend en compte les charges de la colonne 7, les dimensions du longeron et la résistance du spruce. colonne 11 : W ramène à un tableau donnant les épaisseurs relatives des 2 semelles du longeron. colonne 12 : épaisseurs vraies = colonne 11 * colonne 9 colonne 14 : épaisseurs semelles finale = colonne 12 + colonne 13 Il reste à calculer colonne 15 les surépaisseurs nécessaire pour tenir un effort à la ressource d'arrière en avant et dans le plan du profil
à la vitesse maximale, au coefficient 7 et à l'angle de portance correspondant au Cz max. Cette force est calculée à 332 kg, l'épaisseur supplémentaire va évoluer linéairement de 0.7 au point A à 2.7 mm au point B. Cette correction va seulement s'appliquer à la semelle tendue (semelle supérieure). On peut au final dresser le tableau des épaisseurs des semelles de longeron.  Puis sachant qu'il ne faut pas descendre en dessous de 8 mm afin d' assurer un bon collage et une bonne raideur en torsion, faire une proposition de construction avec des lames contre collées de 8 mm d'épaisseur.  Pour les efforts tranchants et le calcul des âmes de longeron, on dresse de la même façon le tableau des efforts . 
Pour gagner un peu de poids, on aura tout intérêt à utiliser le CTP fil à 45°
(valeur de cisaillement à 2.2 kg/mm2 contre 1.2 kg/mm2 pour le fil vertical ou horizontal). au moins dans la partie centrale du longeron. On Pourra utiliser du CTP 12/10 Okoumé fil à 45° ou du 2 mm fil vertical. |
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Empennage horizontal De dessin classique avec volet à 50% de la corde sa structure recopie les empennages des D92, P130, Souricette. Il sera doté d'un profil NACA 0011, la partie avant sera entièrement coffrée, et le volet entoilé.  Ils tiennent compte de la largeur du longeron fixée à 15 mm   On peut ensuite tracer la courbe de l'épaisseur en fonction de l'envergure (en rouge)et proposer un mode de construction (en vert) en tenant compte qu'il ne faut pas descendre en dessous de 8 mm pour assurer un bon collage des âmes et une bonne raideur en torsion.  Le longeron de la partie mobile de l'empennage sera également réalisé avec des baguettes 15 x 8. Pour les efforts tranchants, les calculs définissent une épaisseur de 1.63 mm de CTP Okoumé fil vertical au point le plus sollicité. Le coffrage pourra donc être réalisé avec du CTP Okoumé de 15/10 sur toute l'envergure et doublé dans les zones les plus sollicitées. |
