DA 01 aaa U L M

Moyenne monoplaces Surface d'aile
Empennage horizontal Empennage vertical
Train Poids et centrage
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Abréviations

Caractéristiques de 28 monoplaces avions et ULM

Cette étude permet de retenir les valeurs moyennes



Surface d'aile
Ces valeurs moyennes, certes sur des aéronefs assez hétérogènes montrent un rapport masse utile sur masse à vide très acceptable de 0.75.
le Cz max moyen de 1.6 (pour une VS0 de 65 km/h) correspond à une aile simple, de grande surface et sans volet de courbure
Le DA 01 se voulant une machine plus petite et compacte, la surface d'aile sera diminuée et compensée par l'utilisation de volets de courbure.

Il faut fixer en premier la surface minimale de l'aile permettant de respecter le critère VS0 70 km/h.
Déterminer cette surface nécessite de fixer au plus juste la masse de l'appareil ainsi que le coefficient max de portance volets sortis.
Pour ne pas recommencer 10 fois les calculs, on a tout intérêt à ne pas se montrer trop optimiste dans le choix de ces valeurs.
Le CZ max est fixé à 1.90 (compatible avec les données du NACA pour un profil NACA 23015 équipé de volets de bord de fuite) et la masse maximale au maximum de la réglementation soit 330 kg.

Surface Aile =
(2*M*g) / (A*V*V*Czmax)
avec M en kg et V en m/s

Surface minimale d'aile
pour VS0 70 km/h = 7,5 m2


Avec pour avantages une bonne stabilité aux grands angles (le décrochage débute dans la partie centrale de l'aile) et la simplicité de construction, l'aile sera rectangulaire.
On peut d'ailleurs trouver cet article de Peter Garrisson

Allongement de l'aile

Allongement aile : minimum 6.

Allongement = 7,5
Envergure aile = 7.50 m
Corde totale aile = 1.00 m

Flaperon :
20 à 30% de la corde de l'aile

Corde flaperon = 22.5 %
Cv = 18.7 cm





Calcul de l'empennage horizontal et du bras de levier arrière.

Il a été proposé de mesurer les caractéristiques de la stabilité horizontale d'un aéroplane par le calcul d'un coefficient (CSH) prenant en compte
  • la distance entre l'aile et l'empennage horizontal
  • la surface et la corde de l'aile
  • la surface de l'empennage horizontal
Ce coefficient doit être égal ou supérieur à 0,5.

Le bras de levier arrière ( BLAR ) distance entre 25% de la corde d'aile à 25% de la corde l'empennage peut être estimé par la formule :
BLAR = 1.1 à 1.2 * (racine SA)

La surface de l'empennage horizontal est voisine de 20% de la surface de l'aile

Vu la configuration du DA 01 et le risque de centrage avant, on aura tout intérêt à choisir une surface d'empennage et un bras de levier arrière confortables.
C'est gagnant gagnant pour le centrage et la stabilité.



Par simplification de structure et gain de poids, il avait été prévu de construire un empennage horizontal monobloc.
Finalement, on se rend compte que le réglage de ce genre d'empennage est souvent décrié et complexe à mettre au point
L'empennage horizontal sera finalement classique, de forme rectangulaire avec un volet de 50% de la surface totale (minimum 35%)
Pour son allongement, on admet qu'il doit être voisin de la moitié de celui de l'aile.

BLAR :
Surface totale :
Envergure :
Corde totale :
Allongement :
SE/SA :

CSH :

BLAR = 3,50 m
SEH = 1,41 m2
EEH = 2,10 m
CEH = 0,67 m
All = 3,13
% SA = 18.75 %

CSH = 0.655



L'empennage sera placé sous l'axe moteur.

Il est important de dégager l'empennage horizontal du sillage de l'aile pour éviter toute interférence à basse vitesse.


Tab de profondeur.

Un tab de profondeur sera installé, débordant au bord de fuite de l'empennage.
Certes, pas très joli mais simple et efficace comme sur ce Minimax !



Calcul de l'empennage vertical.

Il a de même été proposé de mesurer la stabilité de lacet d'un aéroplane par le calcul d'un coefficient (CSV) prenant en compte
  • la distance entre l'aile et l'empennage vertical
  • la surface et l'envergure de l'aile
  • la surface de l'empennage vertical
    • Ce coefficient doit être égal ou supérieur à 0,035




    Pour les autres dimensions de l'empennage vertical, on admet généralement une partie mobile représentant 30% de la surface totale
    avec une corde de volet comprise entre 25% et 40% de la corde moyenne
    un allongement compris entre 1.3 et 2.0
    un effilement compris entre 0.3 et 0.6
    une éventuelle flèche du bord d'attaque de 20° à 35°

    Ces dimensions générales sont déclinées de manières très différentes comme par exemple les dérives droites de Mooney ou en flèche des Cessna

    Il ne semble pas y avoir de différences dans le comportement de des dessins, la dérive du Mooney pouvant être plus efficace aux grands angles ..... celle du Cessna plus esthétique.
    La cheminée d'un bateau lui donne sa "marque", c'est un peu pareil pour la dérive d'un avion !

    Distance CG/dérive :
    Surface totale dérive :
    hauteur :
    Corde emplanture :
    Corde marginale :
    Corde emplanture partie fixe :
    Corde marginale partie fixe :
    Corde emplanture partie mobile :
    Corde marginale partie mobile :
    Allongement :
    Efillement :

    CSV :

    CG/Dérive= 3.10 m
    SEV = 0.75 m2
    HEV = 1.00 m
    Ce EV = 1.00 m
    Cm EV = 0.50 m
    Ce pf = 0.70 m
    Cm pf = 0,30 m
    Ce pm = 0,30 m
    Cm pm = 0,30
    All = 1.50 m
    Eff = 0.50 m

    CSV = 0.037


    Dans son livre Darrol Stinton précise que les surfaces déstabilisatrices avant comme l'hélice, le train ... doivent être compensés en surface de dérive.
    Il propose de réaliser une silhouette en carton du fuselage, de déterminer la position de son centre de gravité "CPL" (égal à son centre surfacique)
    et de vérifier que la distance entre CPL et CG est comprise entre 0.1 et 0.18 L (idéalement 0.175).

    Dans le cas du DA01, cette valeur de 0.14 démontre que l'effet girouette sera un peu faible.

    La dérive sera placée en avant de l'empennage horizontal.

    Il est important de dégager l'empennage vertical du masquage de l'empennage horizontal.


    Cette disposition de la dérive n'est cependant pas réputée très efficace en sortie de vrille.
    (on cite souvent le cas du TB20, incontrôlable sans les quilles ajoutées sous le fuselage).
    Une quille offrant une résistance à la rotation sera ajoutée sous le fuselage.

    Le coefficient de stabilité vertical passe ainsi à 0.048
    le rapport l/L à 0.165 offrant une bonne résistance à la vrille.


    Train d'atterrisage.

    Bien que pas très logique sur une petite machine, le train tricycle est retenu pour sa simplicité de maniement.

    A partir du CG max arrière, on calcule l'angle de déport arrière du train principal.
    Cet angle correspondant au Cz = 0.9 est lu sur la polaire et augmenté de 3°.

    Angle Cz 0.9 +3° :
    M / E 0.06 à 0.15:
    Empattement :
    Angle de voie 25° à 60° :
    V / E :
    Voie :

    Angle = 15.5°
    M/E = 0.16
    Empattement = 1.50 m
    Angle de voie = 58°
    V/E = 1
    Voie = 1.50 m

    On peut maintenant calculer à la masse max de 275 kg la charge sur les trains.
    La charge sur le train avant est généralement comprise entre 10% et 20% du poids total.
    Il ne faut pas descendre en dessous de 8% pour éviter tout phénomène de marsouinnage

    Au CG max arrière 32% :
    Au CG avant de 20% :

    Au centrage 29% = 16% du poids total
    Au centrage 20% = 9% du poids total






    Poids - Centrage

    La littérature offre des formules empiriques pour calculer le poids des divers éléments des avions en construction classique bois et toile


    Avec cette position du poste de pilotage, une flèche avant de l'aile est idispensable pour un centrage correct.
    Voici quelques valeurs relevées sur des avions de configuration identique.


    Avec une flèche avant de 5°, cette première estimation un peu à la louche montre qu'il ne devrait pas y avoir de gros problèmes de centrage pour des poids de pilotes entre 50 et 95 kg en jouant sur l'emplacement de la batterie.
    Ce tableau sera affiné au fur et à mesure du dessin de chaque élément.