Contribution à l'étude et au réglage des aéronefs Mignet


par Louis COSANDEY


Les textes qui suivent ont été rédigés par Louis COSANDEY et publiés dans d'anciennes éditions de la revue du R.S.A. ("Les Cahiers", numéros 22 et 23) édités vers l'année 1948.


Jean-Marie Balland nous a fourni les textes originaux des bulletins RSA sous la forme de fichiers-images, Matthieu Barreau et Alain Berland nous ont aidés en proposant une copie des pages correspondantes, mises en ligne par Eric Germano sur son site personnel (maintenant disparu). C'est Eric qui avait réalisé le premier un gros travail de saisie et de mise en page pour mettre l'étude de L. Cosandey à la portée de tous. Nous lui avons emprunté une bonne partie de son travail sans pouvoir lui en demander l'autorisation car il est impossible de retrouver sa trace. Hou, hou, Eric ????

 

 

PRÉAMBULE DES CAHIERS DU RSA N° 22, page 630


Notre ami Cosandey nous avait donné il y a plusieurs années la première partie d'une étude technique sur le Pou du Ciel. Il nous a remis, il y a quelques semaines seulement, la suite de cet article.

Bien loin de lui en vouloir d'un retard involontaire, nous le remercions de cet envoi et pour que chacun de nos lecteurs ait à sa disposition la première partie qui avait été publiée dans le numéro 3, nous publions dans le présent numéro l'article complet.

Signé : R.S.A.

Il n'est pas nécessaire de présenter Louis Cosandey. Il est maintenant connu et mérite de l'être puisqu'il est jusque là le seul pilote de vol sans moteur breveté C sur un planeur de formule Pou du Ciel, avec un vol d'une heure et quart.

L'étude qui suit est intéressante pour tous et en particulier pour les Pouduciélistes qui recherchent encore le réglage correct de leur appareil.

 

SOMMAIRE

Avant-propos

Comparaison entre la voilure classique et celle de Mignet

Stabilité

1° Centrage, interinclinaison

2° Incidence de l'axe d'hélice

3° Entreplan horizontal

4° Entreplan vertical

5° Proportion des surfaces

6° Le volet mobile au bord de fuite de l'aile arrière

7° Profils et stabilité

 


 

AVANT-PROPOS


Voici déjà près de 14 ans qu' Henri Mignet lança sur la boule terrestre son fameux bouquin avec le succès que l'on sait. 14 ans d'expériences au cours desquelles la " bête " fit sa maladie d'enfance. Mais maintenant est-il encore permis de douter de la valeur des principes posés par le "Saint-Patron " ? Qui voyons-nous pratiquer actuellement le sport aérien en France sans le secours de l'état : Le multimillionnaire et le constructeur amateur !

Dans le ciel de France, le Norécrin salue au passage. le "Pou du ciel ", et c'est bien ainsi.

Cependant, beaucoup trop encore se traînent au sol ou à proximité de celui-ci. Il ne faut pas.

- "Mais mon moteur ne donne que 17 malheureux chevaux bien poussifs." Raison de plus pour ne pas les fatiguer inutilement. Tu poliras tes ailes, tu caréneras tes tubes et tes mâts, tu rentreras tes épaules dans ton fuselage, et surtout : tu régleras ton appareil au fifrelin, qui est, comme dit la Goupille, le quart de poil fendu en quatre.

C'est pour venir à ton aide, amateur-constructeur, mon frère, que j'écris ces pages. C'est de l'histoire vécue au grand air, à l'atelier, au laboratoire, par des amateurs comme toi, ayant la foi !

Henri Mignet est parti pour les Amériques. mais son œuvre se poursuit et il n'abandonne pas ses disciples. Je ne pouvais mieux lui témoigner ma reconnaissance qu'en apportant ici ma modeste contribution. Grâce à lui, j'ai pu goûter aux joies les plus raffinées du sport de l'air : le vol à voile en planeur "Pou du ciel ".

Je m'en voudrais de ne pas mentionner spécialement l'œuvre féconde du journal courageux entre tous, "les Ailes ", qui ouvrit toujours ses colonnes toutes grandes au mouvement des amateurs, qui fut et qui est encore pour nous tous un lien merveilleux. Sa documentation technique à la portée du plus grand nombre a puissamment contribué à l'essor de nos jeunes ailes.

Dans l'étude qui suit, nous appellerons :

- Entreplan horizontal : la distance horizontale entre le fil à plomb tombant du bord de fuite de l'aile avant et le bord d'attaque de l'aile arrière. L'entreplan est négatif s'il y a recouvrement des deux ailes...

- Entreplan vertical : la distance verticale mesurée du bord de fuite de l'aile avant et le bord d'attaque de l'aile arrière, la voilure étant calée en position de vol de croisière.

- Interinclinaison : la différence d'incidence de l'aile avant par rapport à l'aile arrière. L'interinclinaison est négative si l'aile avant a moins d'incidence que l'aile arrière pour le cas de vol considéré.

 


 

COMPARAISON ENTRE LA VOILURE CLASSIQUE ET CELLE DE MIGNET


Lorsque, en 1938, j'entrepris la construction d'un Pou-planeur ayant deux ailes d'égales envergures (5 m), la grande inconnue fut pour moi la question du centrage car une telle disposition n'avait été utilisée que par le Groupe de Chauvigny et j'ignorais leur réglage.


Le Pou-planeur du Groupe de Chauvigny


On sait peu de choses sur cet appareil, construit par le groupe Daniel Roy, de Chauvigny ; on n'en trouve qu'une brève description dans le numéro 744 des "Ailes".

Ses caractéristiques sont les suivantes:

- Fuselage 100 % "bouquin".

- Aile avant et arrière identiques, envergure 6 mètres, dièdre de 230 mm, profil Mignet à bord d'attaque pointu, bord de fuite relevé, entoilage léger.

- Cabane 100 % "bouquin", une jambe de force part du sommet de celle-ci pour aboutir sur une ferrure sur la pointe avant. Cette ferrure reçoit également le crochet de traction.

- Atterrisseur : celui du "bouquin", moins le tube de renfort intérieur, à l'arrière, il s'agit de celui du "bouquin", patin type HM 8.

- Centrage : Avec un pilote de 77 kg., l'articulation de l'aile se trouve à la verticale du milieu de la planche de bord. (n° 68 du "Bouquin").

- Poids de l'appareil : 75 kg à vide.


(Information extraite du site d'Eric Germano)


J'ai fait le raisonnement suivant :

- Quelle est la charge au mètre carré réciproque des deux ailes d'un HM 14 bien centré et volant bien ?

A cette époque, pour un entreplan horizontal égal à zéro, le centrage à 70 cm du bord d'attaque avait donné de bons résultats.

Si nous supposons que le centre de poussée du profil Mignet 1937 se trouve à environ 40 cm du bord d'attaque, soit à 29 % environ pour l'incidence de vol normal, la répartition des charges au poids total de 210 kg par exemple est la suivante :

Aile avant : (110 / 140) x 210 = 165 kg

Aile arrière : ( 30 / 140) x 210 = 45 kg

 


Les surfaces réciproques étant de 7,5 m² pour l'aile avant et 4,7 m² pour l'aile arrière, nous avons :

Charge au m² : avant : 165 / 7,5 = 22 kg / m²

arrière : 45 / 4,7 = 9,6 kg / m²

Autrement dit, l'aile avant porte une charge 22 / 9,6 = 2.3 fois plus grande par m² que l'aile arrière.

Par analogie, le centrage de mon planeur devrait se trouver à 82 cm du bord d'attaque de l'aile avant. Par la suite il fut porté plus en arrière encore, 90 cm, grâce à l'incidence négative du volet de l'aile arrière (car volet il y avait) qui confère une excellente stabilité de forme à l'ensemble. A ce moment la répartition des charges au poids total de 150 kg était :

Aile avant : (90/140) x 150 = 97 kg

Aile arrière : (50/140) x 150 = 53 kg

 


Les deux ailes étant égales (6.4 m² chacune), la charge au m² était de 97 / 6.4 = 15 kg pour l'aile avant et 53 / 6,4 = 8.3 kg pour l'aile arrière. Ce qui veut dire que mon aile arrière travaillait mieux que dans les cas précédents puisque la proportion des charges au m² était dans le rapport 1,81 à 1.

Pour ce faire une idée exacte du rendement de la voilure Mignet il faut la considérer comme un profil unique possédant une fente en son milieu. L'aile avant constitue en quelque sorte le bord d'attaque du profil et l'aile arrière le bord de fuite, avec le bénéfice de la fente. Dans le cas du planeur à deux ailes égales, le centre de poussée total résultant (coïncidant avec le centre de gravité), rapporté à la profondeur totale de la voilure soit 2,80 m, se situe à 32 % du bord d'attaque de la voilure. Celui d'un profil normal, porteur, est à environ 33 % pour l'incidence considérée. La comparaison est intéressante.

De même que la partie antérieure d'un profil travaille plus que la partie postérieure, de même l'aile avant du "Pou du ciel " qui se voit hypersustentée par la présence de l'aile arrière (qui pousse la complaisance jusqu'à prendre sur elle une bonne partie de la traînée de l'aile avant), prendra plus de charge que sa partenaire, et c'est justice.

En bon amateur averti, nous ne dirons donc plus que l'aile arrière est un frein et qu'elle ne sert pas à grand chose ! Les essais en soufflerie de Nénadowitch sont suffisamment explicites à ce sujet.


 

STABILITÉ


Les essais en soufflerie et la pratique ont démontré que l'ancien "Pou du ciel " HM 14 était très stable en cabré, moins en vol normal, et instable en piqué accentué. De plus, un centrage très en avant améliorait considérablement la stabilité au détriment malheureusement des performances. Par ailleurs on peut s'accommoder d'une légère instabilité aux faibles incidences pour autant que les commandes restent efficaces, ce qui est le cas des deux ailes conjuguées (HM-14 1936). Signalons encore que l'absence de recouvrement des deux ailes (entreplan horizontal égale zéro, ou même positif) améliore sensiblement la stabilité.

Mentionnons en passant la solution PCCC , qui fut aussi celle de Perrin à Genève, ajoutant un empennage fixe calé convenablement et qui a donné d'excellents résultats à ce point de vue.

 


La "solution PCCC". (Cette image extraite du site E. GERMANO ne figurait pas dans le dossier RSA)

Mais la solution la plus élégante en même temps que simple à ce problème si délicat, est le volet à l'aile arrière, ou le bord de fuite retroussée de l'HM 290. Mignet en a suffisamment démontré l'efficacité sur ses prototypes, depuis l'HM 16 à l'HM 210 biplace, et son dernier-né : l'HM 280. Encore une fois les essais en soufflerie et la pratique sont d'accord à ce sujet.


Reconnaissons objectivement que cette solution avait été pressentie par Monsieur Robert Boname aux états généraux de l'aviation nouvelle, en 1935 (cent "Pou du ciel " page 140). Son magnifique exposé garde actuellement toute sa valeur. Il disait entre autre, en parlant des améliorations à apporter à la formule Mignet : c'est un véritable programme d'essais aérodynamiques qui amènera, sans doute, à jouer sur l'emplacement relatif des deux ailes, probablement à adopter sur l'aile arrière des gouvernes de bord de fuite dont le braquage, pour ne pas compliquer le pilotage, pourrait être conjugué avec celui de l'aile avant. La formule et son utilisation en valent la peine.


On peut dire que ce programme a été intégralement rempli par Mignet.


Ceci dit, nous allons examiner séparément, dans les paragraphes suivants, l'influence réciproque du calage des divers éléments qui constituent le "Pou du ciel ".


 

1° CENTRAGE, INTERINCLINAISON


Ces deux facteurs sont étroitement liés : à centrage très en arrière correspond une interinclinaison négative accentuée, à centrage très en avant : une interinclinaison positive. Mais il faut préciser cette question de centrage.


Pour un monoplan classique, c'est facile. Nous n'avons plus qu'un centre de poussée pour l'incidence de vol normal, et notre centre de gravité n'a qu'à se trouver dans son voisinage. Dans le cas de la formule Mignet, nous avons deux ailes décalées ayant chacune son centre de poussée. Centrer veut dire alors : répartir le poids total sur les deux ailes. Si votre centre de gravité se rapproche du centre de poussée de l'aile avant, celle-ci prend d'autant plus de charge, et ceci dans le rapport inversement proportionnel aux distances a et b. On aura :

P1 = Pt (b / ( a + b ))

P2 = Pt (a / ( a + b ))


D'autre part, il est d'usage de situer notre centrage en pourcentage de la profondeur de l'aile avant. Là encore, il nous faut préciser quelque peu : un exemple concret nous le fera mieux comprendre.


Deux Poux du ciel, centrés tous deux à 50 % soit à 70 cm du bord d'attaque de l'aile avant. Le numéro 1 a un entre plan horizontal négatif de -20 cm (recouvrement des deux ailes de 20 cm). Le numéro 2, un entreplan horizontal positif de +20 cm.

Admettons que les centres de poussées respectifs se trouvent à 40 cm du bord d'attaque de chaque aile. La répartition du poids total (admettons 240 kg) sur chaque aile sera :

 


Il est bien évident que le rendement de ces deux appareils sera différent, l'aile arrière du numéro 2, par exemple, prenant moins de charge que celle du numéro 1, alors que son aile avant en prend plus.


Nous comprenons mieux maintenant comment deux Poux du ciel, centrés apparemment au même endroit, peuvent avoir des performances bien différentes. A mon humble avis, pour tenir compte de ces différences d'entreplan, il faudrait situer le centrage non pas en pourcentage de la profondeur de l'aile avant seule, mais en pourcentage de la profondeur totale de la voilure, comptée du bord d'attaque de l'aile avant au bord de fuite de l'aile arrière.


La bonne position du centre de gravité dépend en somme de trois choses essentielles :

- 1/ de la proportion des surfaces aile avant, aile arrière ;

- 2/ de l'entreplan horizontal ;

- 3/ de l'interinclinaison que l'on désire obtenir en vol normal, suivant le type d'aéronef.


Ceci dit, n'allez pas trop vite accuser Mignet d'avoir manqué de précision à ce sujet ! En effet, il est dit quelque part (page 332 de l'édition 1936) : " êtes-vous bien centré en vol ? - En vol de croisière, vous devez avoir 1 à 2 degrés de moins à l'aile avant qu'à l'aile arrière ... "


En somme le centrage est donné pour que nous puissions centrer notre appareil avant les essais avec une approximation suffisante pour écarter tout danger, mais le fin réglage sera obtenue par la suite en contrôlant l'interinclinaison des ailes en vol de croisière, soit : -1 à -2 degrés pour le "Pou du ciel " bouquin, et -6 degrés pour le HM 290.


Il vaudrait peut être mieux n'avoir qu'un type d'aéronef à construire : reproduction scrupuleuse d'un prototype ayant fait ses preuves. Mais d'autre part, il faut reconnaître que traité "à la Mignet " le système s'est accommodé de toutes sortes de moteurs, de trains d'atterrissages, etc., etc., la personnalité du constructeur pouvant mieux s'exprimer ... et chacun de nous y tient !

Il faut bien se pénétrer de l'importance de l'interinclinaison, car elle révèle à elle seule la qualité et la perfection du réglage quelles que soient les autres variables : surfaces, entreplans, etc. Plus l'aile arrière est chargée par m², plus elle travaille : meilleur est le rendement de la voilure et plus grande est l'interinclinaison négative. La difficulté sera plutôt de stabiliser cette disposition ; nous verrons cela plus loin.


Et maintenant nous allons encore préciser le problème du centrage et de l'inter inclinaison. Ce sera le passage le plus important de cette étude.


Pour acquérir la certitude d'avoir un réglage parfais, il faudra vérifier l'inter inclinaison des ailes non seulement en vol de croisière au moteur, mais encore et surtout en vol plané sans moteur. Expliquons-nous !


 

2° - INCIDENCE DE L'AXE D'HELICE ...


Le réglage d'un Pou-planeur est relativement facile car il suffit de la centrer correctement pour obtenir l'interinclinaison optimum. Il en est tout autrement pour le "Pou-moteur " car l'axe de traction de l'hélice plus ou moins bien placé peut modifier notablement les qualités de vol. Ce point est particulièrement sensible pour les avions très court tels que : sans queue, ailes rondes, Pou du ciel, etc., etc., alors qu'il l'est moins pour les avions classiques dont l'empennage correcteur agit avec un long bras de levier.

La lecture des comptes-rendus d'essais des appareils Mignet dans Les Ailes est édifiante à ce sujet. Celui-ci trouve difficilement la bonne position du manche pour le vol normal ; lorsque l'on coupe le moteur pour atterrir, il faut rendre la main… N'est-ce pas Monsieur Guérinet ? Celui-là s'engage en piqué lorsque l'on met plein gaz … N'est-ce pas Monsieur Tisserand, etc..

De telles constatations, et j'en passe, sont certainement l'indice d'un réglage imparfait, il n'est pas si difficile d'y remédier en procédant avec méthode.

 


En vol normal, toutes les forces agissant sur l'appareil doivent s'équilibrer entre elles.

Portance = Poids

Résistance ou traînée = Traction de l'hélice


Pour l'avion, si l'axe de l'hélice devait se trouver plus haut que le centre de traînée total, il provoquerait un moment piqueur qui serait combattu par un braquage négatif du plan fixe, par exemple : dans le cas des aéronefs Mignet, la même cause produira le même effet. Pour empêcher votre appareil de piquer, vous devez tirer sur le manche, mais du même coup l'interinclinaison requise par le centrage se verra diminuée. Le rendement de la voilure, fonction de cette interinclinaison, baisse au moment ou vous mettez les gaz ! Vous n'y comprenez plus rien, car vérification faite, votre centrage vous paraît correct ainsi que le débattement de l'aile.


Examinons donc les différents cas qui peuvent se produire.


Cas A :

Trop grande incidence positive de l'axe d'hélice(ou bien axe d'hélice placé très bas)


Caractéristiques : facilité de décollage, en vol horizontal, demande à rendre la main à mesure qu'on met des gaz ; en croisière, si l'on réduit brusquement le moteur, sans bouger le manche, l'appareil amorce immédiatement un piqué ; à vitesse de croisière égale, vole avec une interinclinaison négative plus petite sans moteur qu'avec moteur.


Exemple à l'appui :

Le Pou-planeur qui avait la sauterelle du câble placée sous le fuselage grimpait au treuil en cabré, manche dans la position de vol normal, ou presque. Mais là, c'était voulu…

 


Cas B

Trop grande incidence négative de l'axe d'hélice (ou axe d'hélice placé très haut)

 


Caractéristiques : décollage pénible, montée pénible, pilotage délicat ; en palier, plus on met les gaz, plus il faut tirer sur le manche ; si l'on coupe brusquement le moteur, l'appareil amorce une chandelle. A vitesse de croisière égale, l'interinclinaison négative est plus grande sans moteur qu'avec moteur.

Ce cas particulier est plus fréquent qu'on ne le pense, surtout dans les Poux bouquins 100 % ou le moteur est placé relativement haut.

Je puis en causer en connaissance de cause, ayant eu des difficultés de ce genre sur mon Pou du ciel en 1939. Comme moteur, j'avais monté un Douglas de moto de 600 cm³, entraînant par chaîne une hélice de 1,60m de diamètre, pour 1,30 m de pas. J'obtenais quand tout allait pour le mieux, 1450 tours d'hélice, au point fixe. Son axe assez haut placé à cause de la démultiplication, était parallèle à l'intrados de l'aile arrière, et à 25 cm au-dessus.

Les premiers essais furent assez mouvementés : je venais de décoller péniblement et arrivais au bout de mes 500 mètres. Je coupe les gaz. Immédiatement l'appareil fait une chandelle et je me retrouve à quelques mètres de hauteur en position cabrée. C'était vraiment drôle : plein gaz je me traînais près du sol, et moteur coupé, je grimpais ! Je compris tout de suite d'où venait le mal. J'augmentais l'incidence positive du groupe moto propulseur de quelques degrés et, sans aucune autre modification, il donna toute la satisfaction que je pouvais attendre d'une telle mécanique.

Revenons à nos moutons…

Pour remédier à ces inconvénients du cas B, point n'est besoin de changer la hauteur du moteur sur le fuselage, il suffit de lui donner l'incidence positive qui convient. Il est difficile cependant de donner une cote fixe, car le centre de traînée varie selon la finesse des ailes, du train d'atterrissage, etc. N'oublions pas qu'un train tripode mal caréné, par exemple, provoque par sa traînée un moment piqueur parce qu'il est placé nécessairement assez bas.

Il est bien entendu qu'avant de modifier quoi que ce soit, il faut être certain d'être bien centré et par conséquent d'avoir l'interinclinaison qui convient. C'est pour cette raison que j'insiste sur le contrôle de celui-ci en vol plané, précisément pour éliminer l'action de la traction de l'hélice.

Cette certitude étant acquise, il sera facile alors de régler l'incidence de l'axe d'hélice.

On poussera même le réglage de telle façon que, en vol de croisière au moteur, au moment où l'on ramène la manette des gaz au ralenti, le Pou du ciel amorce de lui-même la descente en vol plané normal. Alors vous aurez un appareil bien plus agréable à piloter et qui cherchera un peu de lui-même l'attitude de vol correspondant à la manette des gaz.


 

3° ENTREPLAN HORIZONTAL


L'entreplan horizontal a une influence certaine sur la stabilité : plus l'entreplan est négatif (fort recouvrement des ailes) moins bonne est la stabilité. Il est intéressant à ce sujet de comparer les courbes utilitaires obtenues en soufflerie de deux Poux du ciel centrés également à 65 cm (46 %), l'un avec fort recouvrement (celui de STAE) et l'autre avec entre plan horizontal égal à zéro (soufflerie de Lodz). On y voit clairement l'amélioration de la stabilité pour cette dernière disposition. En particulier la zone d'inversion de la commande de profondeur entre A et B a complètement disparu.

 


D'autre part, un écartement horizontal accentué des deux ailes nous éloigne de plus en plus de la position optimum trouvée par Nénadowitch (entreplan horizontal = 0, entreplan vertical = 1/3 de la corde du profil). Il est préférable de ne pas s'écarter de cette disposition.

 


Incidences d'équilibres en fonction de l'interinclinaison de l'aile avant sur l'aile arrière.


 

4° ENTREPLAN VERTICAL


Si nous avons suivi le mouvement « Pou du ciel » depuis son origine, nous aurons remarqué que cet entreplan vertical, assez faible sur le HM 14 de 1934 où il était de 28 % de la corde, est allé en augmentant jusqu'à atteindre 43 % environ sur le biplace HM 190. L'expérience avait démontré en effet que plus cet entreplan était faible, plus l'appareil était délicat en profondeur aux grandes vitesses. Il se produisait même dans certains cas une inversion de la commande : en tirant sur le manche pour redresser, le "Pou du ciel " accentuait son piqué et parfois passait sur le dos. Le mystère a longtemps plané sur ces caprices de la "bête ", et on a pu lire là-dessus toutes sortes d'explications.

Les « docteurs ès Poux du ciel » sont d'accords pour attribuer ces anomalies à l'effet-fente devenu trop puissant par suite de la canalisation des filets d'air sur l'extrados de l'aile arrière. Pour remplir ces conditions d'instabilité au mieux, il fallait avoir du recouvrement et une fente étroite, autrement dit : un entreplan horizontal négatif et un faible entreplan vertical.

Il se passait en quelque sorte ceci : la fente assimilable à un tube venturi, ouvert sur les cotés, mais n'ayant pas moins de 3 à 4 mètres de large. Manche normal à grande vitesse, la hauteur de la fente était, mettons 40 cm. Si nous diminuons brusquement cette hauteur pour l'amener à 20 cm par exemple, la vitesse de l'aéronef n'aura pas varié instantanément, mais la quantité d'air qui passait par la fente de 40 cm, devra passer maintenant par celle de 20 cm.

Or, pour un même débit, si l'on diminue la section de passage, c'est la vitesse du fluide qui doit augmenter. Nous savons également que la sustentation croît comme le carré de la vitesse : vitesse doublée = sustentation quadruplée ! Cet accroissement subit de vitesse des filets d'air arrivant sur l'extrados de l'aile arrière augmentait la portance de celle-ci dans une proportion telle qu'elle faisait basculer l'ensemble sur le dos. Le regretté Robineau, ayant augmenté le débattement de l'aile avant seule, en a probablement fait la triste expérience.

Notez bien que cette inversion de la commande pouvait très bien ne pas se produire en dessous d'une certaine vitesse, (toujours en vertu de la loi du carré de la vitesse) et que les pilotes prudents étaient beaucoup moins exposés de ce fait.

 


On peut affirmer que l'expérience pratique de Mignet jointe aux essais en soufflerie l'ont amené à augmenter l'entreplan vertical ainsi qu'à supprimer le recouvrement des ailes. Ces deux corrections et les deux ailes mobiles en sens contraire donnant une défense surabondante sont réunies dans le "Pou du ciel " rénové de la deuxième édition : la maladie d'enfance était pratiquement guérie. Celui-ci ne passera plus sur le dos contre la volonté de son pilote.

Il faut donc se garder d'avoir un entreplan vertical trop faible. Manche tiré à fond en arrière, la hauteur de la fente ne devrait pas être inférieure a ¼ de la corde de l'aile.


 

5° PROPORTION DES SURFACES


Un point semble maintenant bien acquis : Il n'y a pas grand intérêt à diminuer trop la surface de l'aile arrière. Il va de soi que le grand intérêt de la formule Mignet étant dans sa voilure à fente, plus on réduit l'envergure de l'aile arrière, plus on réduit l'importance de la fente et par conséquent son effet.

L'idée première de Mignet était d'avoir deux ailes égales et les croquis explicatifs du bouquin en font foi. Seulement le HM de deux fois 4 mètres était poussif et son auteur s'est décidé d'agrandir l'aile avant à 6 mètres pour parer au plus pressé : élever le plafond. Fort de l'expérience acquise, il y est revenu par la suite et son "Pou bébé " de 4 mètres d'envergure aura démontré à ceux qui auraient pu en douter (y en aurait-il encore ?) L'excellence de la formule.

L'expérimentation des appareils Mignet aura donc vu toutes sortes de dispositions d'ailes, depuis les deux surfaces égales à celle d'une aile avant de 8 mètres pour 4 mètres à l'arrière. Chaque solution a ses avantages propres : la grande aile avant a pour elle un meilleur allongement, mais c'est plus encombrant ; les deux ailes égales bénéficient au maximum de l'effet de fente et donnent une machine très compacte, plus légère et plus maniable latéralement.

Comme rendement aérodynamique, je puis donner les précisions suivantes : la maquette sans moteur du "Pou du ciel " bouquin 6 et 4 mètres accusait à la soufflerie de Lodz une finesse maximum de 9.4. Celle de mon planeur de 5 et 5 mètres donnait environ 10…

Notons que les fuselages sont absolument semblables et munis d'un train d'atterrissage a deux roues. Ceci semblerait confirmer l'intérêt d'avoir deux surfaces égales procurant un bon effet-fente. La démonstration du "Pou planeur " n°2 promenant son constructeur sur les ascendances pendant plusieurs heures est assez probante à ce sujet. La finesse n'est pas tout…et la maniabilité est bien sympathique dans la turbulence…

Naturellement, le centrage dépend essentiellement de la proportion des surfaces. Connaissant les centrages de deux appareils ayants, l'un : 6 mètres et 4 mètres, l'autre : deux ailes égales, un simple graphique nous donnera le centrage d'un HM dont la proportion des surfaces se situerait entre ces deux extrêmes. Encore faudra-t-il tenir compte de l'entreplan horizontal ; ce que nous ferons en donnant le centrage par rapport à la profondeur totale de la voilure. De même il ne faudra compter que sur la surface utile de l'aile arrière, si son extrados est modifié par une carrosserie ou un profilage quelconque. Pour le HM 290, par exemple, retrancher 1/3 de m².


Exemple A : HM 14 de 6 mètres et 4 mètres, entreplan horizontal de +15 cm.

Surface avant / Surface arrière = 7,4 m² / 4,6 m² = 1.6

L'horizontale 1.6 touche la droite HM 14 au point A ; la verticale a ce point nous donne l'abscisse : 25 % de la profondeur de la profondeur totale de la voilure qui est de :

1,40 + 0,15 + 1.40 = 2,95 mètres

Soit un centrage à 73 cm du bord d'attaque de l'aile avant.


Exemple B : HM 293 de 5,50 et 4,20 mètres

Surface avant / Surface arrière = 5,8 m² / 4,0 m² = 1,45

Entreplan horizontal de -8 cm comme sur le plan 290.

L'horizontale 1,45 des HM 290 en B, et nous lisons sur l'abscisse : 27,2 % de la profondeur totale qui est :

1,20 - 0,08 + 1.20 = 2,32 m

Soit un centrage à 63 cm du bord d'attaque de l'aile avant.

 


Exemple C :

Si dans le cas précédent, nous avions un entreplan horizontal de +10 cm, par exemple, le centrage se situerait à 27 % de 2,50m.

1,20 m + 0,10 m + 1,20 m = 2,50 m

Soit : 68 cm du bord d'attaque.

 



NDR : Ce qui suit figure dans le N° 23, page 709, des Cahiers du R.S.A.

6° LE VOLET MOBILE AU BORD DE FUITE DE L'AILE ARRIÈRE


Parmi les solutions employées pour augmenter l'efficacité de la gouverne de profondeur, celle du volet mobile à l'aile arrière s'est révélée intéressante et très efficace. Employée par Mignet sur les HM-16, 18, 190, 210, elle a eu les honneurs de la soufflerie soit en France, soit en Suisse (pour ce qui concerne plus particulièrement mes "Pou planeurs"). Nous avons donc des chiffres qui permettent de comparer utilement entre elles différentes solutions.

Antérieurement à ces essais en tunnel, j'ai construit une maquette au 1/10 que j'ai essayée d'une façon rudimentaire, peut-être, mais sûrement économique qu'il vaut la peine de relater.

Comme il s'agissait uniquement d'essais qualificatif d'efficacité de gouvernes et non d'essais qualificatifs avec grands renforts de balances, c'est la maquette qui se déplaça dans l'air. A cet effet, elle fut portée par un mât horizontal haubané, fixé lui-même à l'avant d'une auto assez rapide. Articulée en son centre de gravité elle pouvait donc osciller librement en tangage autour de cet axe.

On cale les gouvernes dans une position déterminée, puis on file sur la grand-route à 100 km à l'heure environ. En tirant alors sur le nez de la maquette par une ficelle, on amène celle-ci à une incidence de -30 ° sur la trajectoire, puis relâchant lentement la ficelle on remarque immédiatement si ça se redresse oui ou non et avec quelle puissance.

 


Plus tard, j'eus l'occasion de faire souffler une nouvelle maquette de "Pou-planeur " évolué à la grande soufflerie de Zurich et là j'obtins de belles polaires accompagnées de chiffres précis. Il serait dommage de laisser tout ce travail sombrer dans l'oubli. D'autre part la lecture de toutes ces courbes n'intéresse que les initiés. Je crois donc préférable d'interpréter directement les résultats obtenus dans ce qu'ils ont d'intéressant au point de vue pratique.

De tous ces essais, théoriques et pratiques, on peut retenir ceci :

a) Un volet au bord de fuite de l'aile arrière ayant une surface égale au 10 % de la surface totale de la voilure (donc surface des deux ailes), braqué à -25 ° (soit relevé de 25 °), redresse l'appareil dans tous les cas de vol même si l'aile avant est braquée négativement par rapport à l'aile arrière de -7 ou -8°.

b) Le braquage du volet permet de réduire le débattement total de l'aile à 8° ce qui diminue d'autant les variations d'ouverture de la fente.

c) Le volet légèrement relevé (-4 à -5°) améliore l'autostabilité de l'ensemble, surtout aux faibles incidences. Ceci s'entend pour des centrages normalement pratiqués et conseillés par Mignet lui-même. Mais revenons sur ce dernier point.

 

AUTOSTABILITÉ

Supposons l'appareil en vol normal, aile avant à + 5° par exemple et aile arrière à + 8°, profils identiques aux deux ailes (fig. 1).

Si maintenant nous braquons négativement de quelques degrés un volet au bord de fuite de l'aile arrière, il est clair que l'avion va cabrer (fig. 2).

 


Pour retrouver les incidences identiques de vol normal (+5° et +8°), avec ce volet relevé, il faudra avancer le centrage (fig. 3).

Or un centrage plus en avant améliore toujours la stabilité.

Il faut bien se pénétrer de cette idée que cette question de stabilité est intimement liée au centrage. Si, pour reprendre l'exemple précédent, nous nous contentons de braquer le volet sans toucher au centrage, il ne nous restera plus qu'à pousser sur le manche pour trouver une position de vol normale. Alors les incidences respectives des deux ailes seront peut être de +3° et +9°, mais notre stabilité restera ce qu'elle était auparavant, à peu de chose près.

On pourrait se demander maintenant si, au lieu d'un volet relevé, nous n'obtiendrions pas le même résultat au point de vue stabilité en calant simplement notre aile arrière à une incidence moindre.

Franchement, je ne le crois pas, si je m'en réfère aux essais de soufflerie. La maquette essayée à Zurich était assez ressemblante à certain projet de planeur Pou du ciel dessiné autrefois par le regretté Michel Minéo. La proportion des surfaces avant et arrière était exactement celle du HM 293, l'allongement par contre supérieur. Cependant il est clair que l'effet constaté en soufflerie par le braquage d'une gouverne se retrouvera sur un autre appareil de même famille dans le même sens, du moins on peut raisonnablement le supposer.

 


C'était une maquette au 1/7, dont les surfaces en grandeur nature devaient être 5,6 m² et 3,9 m². Ce sont à peu de chose près les surfaces mêmes du HM 290. La surface du volet mobile n'était cependant que de 5,25 % de la surface totale de la voilure.

Je ne donnerai ici que deux courbes de tangage pour illustrer au mieux cet effet stabilisateur du volet relevé de quelques degrés, les centrages étant calculés pour donner dans les deux cas la même incidence de vol, soit 7° environ à l'aile arrière. (figure n°4).

 


Cette figure nous montre donc deux courbes : l'une (A) pour une interinclinaison de -3° avec volet relevé de 10°, l'autre (B) pour une interinclinaison de -1° (c'est la solution suggérée plus haut de diminuer simplement l'incidence de l'aile arrière), avec volet relevé de 2° seulement.

Entre les incidences de vol de +10° à +4° les deux courbes se chevauchent, donc égale et bonne stabilité dans les deux cas. Mais aux faibles incidences (grandes vitesses, piqués), il en va tout autrement : alors qu'avec le volet relevé la stabilité reste bonne, le second cas accuse une certaine indifférence d'équilibre en dessous de 4°. Il est probable que ce défaut serait encore plus accusé si le profil de l'aile arrière était pur, donc sans volet relevé.

 

RÉGLAGE DU VOLET

L'action du volet est puissante, surtout s'il est important. Aussi faut-il prendre quelques précautions si l'on ne veut pas avoir un appareil hypersensible en profondeur.

Voici par exemple un réglage qui m'a donné satisfaction avec un volet à 10 % de surface totale.


Aile avant    Aile arrière    Volet

-8°                0°                -5°

-4°                0°                -5°

-3°                0°                -5°

-2°                0°                -7°

-1°                0°               -12°

0º                 0°               -20°


Le centrage le meilleur était celui qui me donnait une interinclinaison de -3° à -4° : le profil de ce volet était légèrement creux à l'extrados.

Pour sa commande, l'ingéniosité de l'amateur peut se donner libre cours : leviers, cames, télécommande hydraulique. Que sais-je ?

Pour mon compte j'ai accordé ma confiance à un câble tirant sur un guignol et bielle pour la levée, avec ressort de rappel pour le retour du volet en position normale.

 


De l'examen du schéma de commande il ressort:

1 - Que la levée du volet est lente au début, rapide à la fin.

2 - Que le volet ne risque pas de se lever intempestivement, l'effort de traction de la bielle étant assez fort au début malgré la faible traction du ressort.

3- Cette résistance du ressort à vaincre situe le moment exact de l'entrée en action du volet.

4- Cette entrée en action est facilement réglable.

5- Cette commande est simple, légère et facile à réaliser. Telle qu'elle, je m'en suis même servi à titre expérimental pour commander le braquage de l'aile arrière entière.

Le fait de relever ce volet de 2 à 10° fait perdre un peu de portance, naturellement. Pour mon compte j'ai obtenu de bons résultats avec un volet assez important (10% de la surface totale) mais relevé de 5° seulement. Le figure 6 montre deux polaires comparatives : L'une avec le volet relevé de 2°, l'autre de 10°. Pour les incidences de vol normal la perte de finesse est assez faible (fig 6).

Et maintenant voyons encore quelques caractéristiques intéressantes de cette maquette "Pou-planeur" soufflée à un nombre de Reynolds de 480 000.

La finesse maximum obtenue fut de 15,4 pour une incidence d'aile d'avant de 4,8°, aile arrière de 5,8° (100 Cz = 54,1 et 100 Cx = 3,52). Remarquons que cette finesse correspond à une interinclinaison très faible : -1°. La portance maximum fut de 100 Cz = 94,1 (100 Cx = 11,5) pour une interinclinaison de -3° et une incidence à l'aile avant de 11,4°. La traînée minimum : 100 Cx = 2.12 (100 Cz = 10,7) pour une interinclinaison de -3° également.

Cependant un tel planeur, qui devait faire merveille selon moi ... accusait à la soufflerie quelques défauts : effet de fente assez faible, surface portante un peu trop réduite par rapport à un maître couple du fuselage (donc finesse moindre), et surtout décollements des filets d'air en bout d'ailes aux grands angles.

Bien entendu tous ces renseignements sont donnés à titre documentaire et ne concernent intégralement que cette maquette. Les centrages indiqués par exemple, peuvent paraître très avancés par rapport à ceux pratiqués couramment sur les appareils Mignet. Cela provient de ce que l'aile arrière est en forte flèche vers l'avant, d'où un centre de poussée résultant situé assez en avant.


 

7° PROFILS ET STABILITÉ


Beaucoup d'amateurs sont persuadés que l'emploi du profil NACA 23012 a suffi à rendre le "Pou du ciel" stable dans tous les cas de vol. Il n'en est rien. Par contre l'usage de ce profil à centre de poussée pratiquement fixe nous a donné une gouverne de profondeur plus stable. Son bras de levier reste plus ou moins constant.

Les deux ailes sont trop rapprochées pour que chacune d'elle travaille indépendamment. Ces deux profils qui se suivent n'en font en somme qu'un qui se déforme au gré du pilotage. Comme l'aile arrière a presque toujours plus d'incidence que l'aile avant, le profil résultant est creux avec en plus une fente au milieu. Cette fente joue un grand rôle en ce sens qu'elle confère à l'ensemble une stabilité formidable aux grands angles de vol. Mais cette stabilité va diminuant à mesure que nous allons vers les faibles incidences. Pour y parvenir, nous poussons sur le manche, augmentant ainsi l'interinclinaison négative entre les deux ailes. Le profil résultant est devenu encore plus creux, l'instabilité est proche et nous allons passer sur le dos si notre réglage est imparfait.

Qu'on veuille bien me pardonner le malin plaisir qui me pousse à montrer un vieux "Pou du ciel" à profil bec pointu plus stable en piqué qu'un HM … à profils 23012…

 


Voici donc (fig. 7) deux courbes utilitaires de stabilité établies en fonction de la position du manche. L'une concerne le HM-14 de 1934, profil à bec pointu, sans recouvrement des ailes et centré à 46,5 %, (65 cm du bord d'attaque), l'autre se rapporte à une maquette du HM-210, profil 23012 pur aux deux ailes écartées de 10 cm, centrage à 48 %.

On remarquera que la pente de la courbe est relativement régulière pour l'HM-14 en question : à chaque position du manche correspond une assiette bien définie de l'avion. Pour l'autre, vers les faibles incidences, un faible déplacement du manche amène une plus grande variation d'assiette et, ce qui est pis, pour une interinclinaison de -3°, l'appareil pourrait prendre deux attitudes différentes : +3° (point A) ou -6° (point B). Là nous sommes en pleine instabilité.

Evidemment cet exemple concret est choisi spécialement pour les besoins de la cause. Ces courbes proviennent bien d'essais faits en soufflerie, mais comment expliquer ce paradoxe ?

A mon avis, je crois tout simplement que les centrages presque identiques (surtout si l'on tient compte de l'écartement de 10 cm, pour les ailes dotées du 23012) ne le sont qu'en apparence. Le centre de poussée du 23012 est à 26 %, celui de Mignet 34 ou 30 % au moins. Pour retrouver les mêmes conditions de centrage l'HM-210 en question devraient être centré plus en avant, 44 % peut-être au lieu de 48 %. Dans ce cas-là, on aurait une courbe différente et certainement plus stable.

Mais alors, me direz-vous, que penser des centrages préconisés pour l'HM-293 par exemple, tous beaucoup plus en arrière ?

Tout d'abord, il faut tenir compte du bord de fuite retroussée à l'aile arrière et de l'autostabilité qu'il confère surtout aux faibles incidences. Ensuite, pourquoi ne pas faire confiance à Mignet ? Croyez-vous vraiment que ses nombreux prototypes n'ont pas profités de l'expérience acquise soit en soufflerie, soit au grand air? Commençons par respecter scrupuleusement les plans établis.

Il faut centrer le HM-293 à 62 cm du bord d'attaque pour un entreplan égal à zéro. Pour des conditions de vol normales, ce centrage ne pas être situé plus en arrière, à mon avis, car on tend vers l'instabilité et c'est désagréable aux grandes vitesses. A partir d'un centrage à 60% de la corde du profil de l'aile avant, la commande de profondeur devient insuffisante pour redresser l'appareil dans tous les cas de vol (d'après courbes de tangage provenant de la soufflerie de Lille). Dans le cahier numéro 2, page 24, on y lit à propos du centrage, « qu'on doit centrer, pour bien voler, entre 65 et 70 % » J'espère pour les amateurs que l'on voulu dire : entre 65 et 70 centimètres, sinon cela risque d'être fort catastrophique.

Précisons cependant que l'entreplan joue un certain rôle stabilisateur. Ainsi, pour un entreplan horizontal de +10 cm on peut centrer à 65 cm du bord d'attaque ; pour un entreplan horizontal de +20 cm, à 68 cm, tout ceci étant bien entendu calculé pour l'HM 293 dont les caractéristique sont : 5.50 m d'envergure avant, 4.20 m d'envergure arrière, avec bord de fuite relevé à l'aile arrière.

 


La figure 8 nous donne maintenant une idée des caractéristiques de trois profils employés pour les Poux du ciel. Il s'agit :

1 - du profil à bec pointu du bouquin 1934 ;

2 - de celui de la nouvelle édition de 1936 ;

3 - du NACA 23012.

Malheureusement pour le premier, je n'ai pu avoir la courbe des Cm. Ces trois polaires sont établies pour l'aile avant seule, d'un allongement de 5. Comme elles ont été élaborées dans des souffleries et à des nombres de Reynolds probablement différents, il ne faut pas les prendre trop au sérieux.

Le vieux profil du HM-14 de 1934, ne nous apparaît point si mauvais, hormis son centre de poussée que l'on sait vagabond. Il décrochait assez doucement semble-t-il.

Le profil de HM-14 de 1936, apparaît excellent. Son centre de poussée varie très peu (polaire aimablement transmise par Mignet).

De même, on ne s'étonnera pas trop de la valeur du Cz maximum en général. Celui du 23012 n'atteint ici que 100 Cz = 116, à cause de son allongement de 5 et du nombre de Reynolds de 604 000 se rapprochant des essais de la soufflerie de Lille. Il se trouve en effet qu'avec l'augmentation du nombre de Reynolds la polaire s'améliore dans le sens de d'une augmentation du Cz maximum et d'une diminution du Cx minimum.

 

Louis Cosandey

 



Origine de l’article
: Anciens bulletins R.S.A N° 22 et 23 (1948 ?)
Auteurs: Louis COSANDEY
Composition et mise en ligne: Charlie CRAWLEY
Ont participé :  J.-Marie BALLAND (oct. 01) : fourniture des pages-images originales des Cahiers du RSA
Eric GERMANO : a autrefois saisi, mis en page les textes, et scanné les schémas des Cahiers
Matthieu BARREAU, Alain BERLAND : ont conservé en archives le site d'Eric Germano
J.-Pierre LALEVÉE : a rassemblé tout ça et fait quelques retouches d'après les originaux.
Mise en ligne original : JPL (nov. 2001)


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