Fun Cub ADAV

Texte et photos : Jacques Monange

Préliminaire

L'idée m'est venue en regardant le modèle que présentait un modéliste américain qui avait ainsi réussi à transformer son Fun Cub en avion à décollage vertical et dont le vol était très attirant tant par le vol lui-même que par les transitions verticales/horizontales.

Le fil conducteur était de réaliser un concept d'avion à décollage / atterrissage vertical (ADAV, acronyme que je préfère à l'anglicisme VTOL –vertical take- off and landing) consistant à transformer tout type d'avion monoplan en ADAV, simplement par l'adjonction de poutres de sustentation et dont le retour à la configuration d'origine s'effectuerait par le retrait desdites poutres.

La mise en oeuvre de ce concept est rendu réalisable par le développement des dispositifs ad hoc employés sur les quadricoptères. D'autres méthodes sont plus délicates à appliquées bien qu'elles soient utilisées avec succès en aviation grandeur : l'exemple le plus connu étant le Harrier à tuyères pivotantes dont le principe de propulsion est dû à un ingénieur français Michel Wibault qui après avoir essuyé un refus français (la SNECMA travaillait alors sur le Balzac) proposa son invention aux Britanniques.

Il faut aussi citer le Dornier DO 31 allemand avec ces réacteurs en bout d'aile verticaux et ses deux réacteurs horizontaux de propulsion (à voir au musée de Friedrichsafen en bordure du lac de Constance), le Messerschmitt VJ 101 avec ses deux réacteurs pivotant en bout d'aile et plus contemporain : le Osprey (bi turbopropulseur basculant en bout d'aile très opérationnel) et le très dispendieux YF 35.

Matériel

Le Fun Cub original à une envergure de 1,40 m pour un poids en ordre de vol de 1 kg (avec Lipo de 3S-2700mA.h).

Pour réaliser la sustentation j'ai opté pour les moteurs du Dji Phamton Innovation (T-Motor MN 2214 avec hélices de 9.4" x 4.3"). L'alimentation des quatre moteurs fait appel à une seule Lipo et chacun d'eux délivre une traction maximale de 0,8 kg sous 10 A.

En fait l'ADAV terminé affichera une masse de 1,6 kg pour une force de sustentation de 3,2 kg et 40 A de consommation (sans compter le courant de 10 A max nécessaire au vol de propulsion : le temps de vol est forcément limité!).

Le câblage est réalisé par du câble AWG 12 (3,58 mm2), les quatre contrôleurs (ESC) sont des modèles passant jusqu'à 20 A. L'asservissement des moteurs de sustentation est assuré par une platine Naze 32- 6 DOF( 6 degrés de liberté). Les moteurs sont fixés en bout de poutres réalisées en extrudé (renforcées carbone-époxy), calage à zéro partout.

Les poutres sont fixées aux ailes par des vis plastique ce qui permet un démontage rapide grâce aussi aux connexions des câblages par prises PK 4mm (courants forts) et prises servos standard (courants faibles). Les contrôleurs ont été fixés à l'avant des poutres afin de conserver le centrage à son emplacement d'origine.

La Naze 32, quant à elle, est maintenue à l'horizontale par des élastiques à l'intérieur du fuselage; une petite fenêtre percée sur le côté droit du fuselage donne accès à la prise micro USB dédiée à la programmation.

Câblage : pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué !

Vue des poutres avec moteurs et ESC

 

Programmation

La programmation de la Naze 32 a été effectuée au travers du logiciel CleanFlight pratique et simple d'emploi. La platine de stabilisation Naze est raccordée selon la disposition des voies suivantes :

1. Ailerons (roulis).
2. Profondeur (avant/arrière).
3. Moteur Sustentation.
4. Direction (lacet).
5. Armement.
6. Modes.

Les valeurs des durées moteur sont : Max 2000 μs et Min à 1100 μs (pour faire tourner les moteurs avec le manche à zéro).

Le récepteur est connecté de la même façon mais dispose de la voie 7 pour le moteur de propulsion. Le même manche des gaz étant utilisé à la fois pour la commande des moteurs de sustentation via la Naze 32 et du moteur de propulsion, j'ai fait appel au codeur 6 positions pour équiper ma Taranis.

A chaque position du codeur correspond deux courbes : une courbe des gaz propulsion et une courbe des gaz sustentation.

Sur la première position la sustentation est maximale et la propulsion nulle – sur la deuxième position la sustentation est toujours maximale mais il s'ajoute un peu de propulsion – sur la troisième position la sustentation diminue et la propulsion augmente et ainsi de suite- la dernière position donne pleine puissance au moteur de propulsion (sustentation nulle : moteurs coupés par la commande Armement de la Naze 32) et le Fun Cub a rejoint l'orthodoxie du vol habituel.

Le nombre de positions assure une transition imperceptible entre l'ascension verticale et la poursuite en vol horizontal. Le retour à l'atterrissage vertical s'effectue en déroulant le codeur en sens inverse mais en ayant pris soin de maintenir l'avion horizontal pour permettre l'armement des moteurs de sustentation (position 5).

En vol sustenté le Fun Cub se comporte à la manière d'un quadricoptère (vol arrière, glissades droite gauche etc). Pour assurer la sécurité liée à l'utilisation de moteurs électriques j'ai réservé un basculeur à trois positions :

• Position haute : motorisation inhibée.
• Position médiane : seule la propulsion est opérationnelle.
• Position basse : les deux type de motorisation sont activés.

Le codeur est intégré sur le côté gauche de la Taranis et comporte une palette munie d'un tube monté sur roulement à billes dans lequel vient prendre place mon index ce qui assure une manoeuvre facile dans les deux sens de rotation.

Le codeur à 6 positions de la Taranis sans lequel l'ADAV ne serait pas

 

Quelques photos d'ADAV

Lockheed Martin YF 35	Bell V 22 Osprey
Dornier DO 31	Hawker Harrier
Dassault Balzac