Aéromodélisme à La Ferté-Bernard
Le matériel utilisé dans notre discipline
L’American Wire Gauge (AWG) est une unité de mesure standardisée américaine qui classe les conducteurs électriques suivant leur diamètre. Plus la valeur AWG est élevée, plus le diamètre est petit.
Cette table de conversion représente les dimensions (diamètre, section), la résistance et le courant maximum supporté par les conducteurs suivant leur classement AWG. Ces valeurs sont effectives pour des conducteurs cuivre.
Nos engins électriques consomment de plus en plus de watts et les tensions d’alimentations s’envolent. Hors, à partir de 14v, la tension est suffisante pour amorcer un arc électrique à la connexion des connecteurs d’alimentation. Le phénomène est très net à partir de 22v, 6S lipo, où le bruit de claquement et la dégradation des connecteurs sont impressionnants. Au delà de l’aspect visuel et de l’augmentation de la résistance des connecteurs, l’électronique de l’ESC (Electronic Speed Controller) souffre de ce pic de courant qui accélère son vieillissement.
Ce phénomène est donc directement lié à deux facteurs : la tension et la charge rapide des condensateurs présents dans le circuit électrique.
Le but est donc de ralentir la charge des condensateurs pour limiter le courant au moment du branchement des connecteurs. Pour cela, nous utiliserons une résistance de pré-charge en série que nous court-circuiterons au bout d’une seconde.
Attention: Tous les ESC ne supportent pas cette méthode, certains intègrent nativement une résistance de pré-charge.
Dans cet exemple, une résistance est montée en parallèle sur un deuxième connecteur de puissance placé sur un des câbles d’alimentation de l’ESC. Cela permet de mettre la résistance en série avec l’ESC pour pré-charger les condensateurs, puis de la court-circuiter au bout d’une seconde (ou plus) pour une utilisation normale.
1°_ Débrancher le connecteur de shunt de la résistance de pré-charge.
2°_ Brancher le pack d’accus à l’aide des connecteurs de puissances.
3°_ Brancher le connecteur de shunt de la résistance de pré-charge au bout d’une seconde (ou plus).
| Problème | Solution |
| L’ESC a du mal à s’initialiser ou ne s’initialise pas du tout | Diminuer la valeur de résistance |
| Un claquement persiste lors de la mise en court-circuit de la résistance après une seconde de charge | Diminuer la valeur de résistance |
| Un claquement persiste malgré la résistance lors du branchement de la batterie | Augmenter la valeur de résistance |
Les moteurs « glow » sont des moteurs à système d’allumage par bougie incandescente (glow en anglais). Ce sont des moteurs simples qui ne nécessitent pas de bobine ou autre matériel spécifique pour l’allumage.
Pendant la phase de démarrage, la bougie est traversée par un courant électrique à l’aide d’une tension, entre 1,5 volt et 2 volts, qui porte le filament à incandescence. Ce filament absorbe ensuite une partie de la chaleur dégagée par la combustion et en restitue suffisamment pour enflammer le nouveau mélange air/méthanol de la combustion suivante. Il n’est alors plus nécessaire de continuer à alimenter la bougie en courant.
Mais comme les bougies glow n’émettent pas d’étincelle, il est difficile de maîtriser le moment de la combustion et donc le rendement optimal du moteur. En effet, ce moment est dépendant de la capacité de la bougie à absorber et restituer l’énergie, mais aussi de la température ambiante, du réglage de la carburation et du taux en nitrométhane dans le carburant.
Si on augmente la température du filament, le carburant s’enflamme plus tôt (l’avance à l’allumage augmente), et le moteur tourne plus vite. Notons que l’addition de nitrométhane provoque le même effet car, si le nitro apporte de l’oxygène, il baisse aussi la température d’inflammation du mélange qui s’enflamme plus tôt. Il faudra donc rechercher un compromis entre les types de bougies et le pourcentage de nitrométhane.
La bougie se comporte comme si son filament était plus froid ou plus chaud. Il s’agit en fait de l’énergie restituée sous forme de chaleur dans la zone où se produit son action catalytique. Pour simplifier, une bougie “chaude” garde plus de chaleur et tend à avancer l’allumage alors qu’une bougie “froide” va le retarder. Chaque fabricant propose des bougies glow de différents degrés thermiques. Rossi en propose une douzaine, ce qui peut dérouter. Pour compliquer encore davantage la situation, les catégories de température établies par les différents fabricants peuvent ne pas coïncider les unes avec les autres : une bougie “moyenne” chez un fabricant peut équivaloir à une bougie “chaude” chez l’autre.
Le choix se fera en accord avec les caractéristiques données par le fabriquant du moteur qui à déjà fait tous les essais au banc pour déterminer le meilleur rendement. Cependant Il est fréquent de choisir un degré thermique plus haut en hiver, et plus bas en été.
A noter que les moteurs à quatre temps nécessitent des bougies spécialement conçues pour ce type de moteurs. La raison en est que, comme il ne se produit qu’une explosion tous les deux cycles, la bougie a tout le temps de se refroidir. Il faut donc des bougies très « chaudes ».
On dit que la bougie est trop « froide » quand :
Il faut dans ce cas utiliser une bougie plus « chaude » ou un carburant avec plus de nitrométhane.
On dit que la bougie est trop « chaude » quand :
Il faut dans ce cas utiliser une bougie plus « froide » ou un carburant avec moins de nitrométhane.
Le rodage permet l’adaptation entre elles des pièces mobiles d’un moteur, et conditionne son fonctionnement ultérieur. Il suffit d’être en présence de deux moteurs de marque et de cylindrée identiques mais rodés différemment pour constater leur différence de caractère, que ce soit au démarrage ou dans la tenue des réglages. Pour obtenir un résultat parfait, la règle absolue est d’éviter tout échauffement excessif pendant cette période critique. Il en découle trois mesures : Effectuer le rodage au banc, ne pas surcharger le moteur avec une hélice trop grande et le faire tourner très gras.
Le montage sur un banc minimise les vibrations et permet d’avoir un accès total à tous les réglages. C’est le moyen idéal pour « découvrir » un moteur.
En ce qui concerne l’hélice, la taille standard préconisée pour les vols par le fabriquant est généralement adoptée.
L’utilisation d’un mélange très gras évite au moteur de prendre trop de tours et de chauffer, l’excédent de carburant étant un très bon évacuateur de calories. Le carburant utilisé sera le même que pour les vols, soit 5% de nitrométhane et huile synthétique. Le carburateur est maintenu ouvert en grand en permanence, et seul le pointeau principal sera manipulé pour faire varier les régimes, le reste des réglages se fera plus tard.
Après un bref amorçage, pointeau ouvert à environ 4 tours, la mise en route s’effectue au démarreur électrique. Le premier réservoir est vidé en tenant la culasse à la main. S’il y a échauffement exagéré (nécessitant le retrait de la main), il faut ouvrir encore le pointeau ou le cas échéant déposer le silencieux ou ses coupelles internes. Le régime sera légèrement augmenté à chaque réservoir. Après avoir consommé trois quart de litre environ de carburant, le moteur est amené à la pointe en fermant progressivement le pointeau principal. Si une baisse de régime se produit après quelques instants, cela indique une amorce de serrage et la nécessité de poursuivre le rodage. Dans ce cas, le pointeau est immédiatement ouvert pour retrouver un régime gras et favoriser le refroidissement.
Les réglages ne sont entrepris que lorsque le moteur est capable de tenir la pointe à un régime pratiquement constant sans limitation de durée. La commande de gaz est alors actionnée pour amener le moteur au ralenti. L’observation attentive dudit ralenti permet de juger des éventuelles corrections à apporter au réglage d’usine du pointeau de ralenti (ou « contre pointeau ») ou de la vis d’air, suivant le type de carburateur utilisé. Si le régime a tendance à augmenter, le mélange air/carburant est trop pauvre. Une remise de gaz rapide le confirmera par un « trou » à l’accélération, voir un calage franc. Le pointeau de ralenti devra être ouvert (une vis d’air, quand à elle, devra être fermée). Si le régime baisse, une remise des gaz avec « ratatouillage » et émission de fumée confirme un mélange trop riche. Le pointeau de ralenti sera progressivement refermé (la vis d’air sera ouverte). Il faut procéder à ces réglages par huitième de tour jusqu’à obtenir un ralenti stable et des reprises franches. Il ne faut pas hésiter à dépasser le bon réglage, dans un sens comme dans l’autre, pour bien le situer, en effectuant des périodes brèves à la pointe entre chaque réglage.
Une fois les réglages définitifs adoptés, il reste à déterminer la bonne procédure d’amorçage (« bistouille ») pour obtenir la mise en route instantanément à la main, à chaud comme à froid, carburateur au ralenti, ceci même dans le cas des moteurs 4 temps qui ne doivent manifester aucun « retour ». Cette partie de l’étude du nouveau moteur ne doit pas être négligée, car elle permet de bien le connaître et le maîtriser avant son montage sur avion. La bonne connaissance des moteurs ainsi rôdés, réglés, et « apprivoisés » pendant la période de rodage permettra à l’utilisateur de réagir correctement à un problème de fonctionnement rencontré sur le terrain en recherchant la cause (durits à carburant, réservoir, bougie défectueuse) ailleurs que dans un réglage déjà éprouvé et fiable.
Mes moteurs et ceux de mes collègues de club sont traités ainsi depuis plus de vingt ans et se font totalement « oubliés » en vol même dans le cas d’avions multi-moteurs. La découverte de la quatrième voie proportionnelle qu’est la commande de gaz vous permettra d’explorer enfin le domaine de vol complet de votre dernier né. Votre moteur sera parti pour des années de bons et fidèles services. Nous avons coutume de dire qu’il n’existe pas de moteurs réellement mauvais mais de piètres metteurs au point ! Il faut simplement prendre le temps « d’apprendre » et de « comprendre » le fonctionnement de ces belles petites mécaniques… Pour ce qui concerne la fiabilité dans le temps (c’est à dire robustesse, résistance à l’usure, étanchéité, tenue des performances et des réglages) force est de constater que certaines marques n’ont pas volé leur réputation…
Voici comment je procède pour régler un moteur qui a été entièrement démonté, déréglé, ou que je ne connais pas du tout.
D’abord vérifier que le réservoir est correctement raccordé, sans que les durits de plongeur et de pressurisation ne soient inversées. Utiliser du carburant du commerce, récent et conservé dans de bonnes conditions.
Fermer le pointeau principal et le contre pointeau (ou pointeau de ralenti).
Ouvrir le pointeau principal à trois tours, et le contre pointeau à deux tours.
Boucher l’entrée d’air du carbu et faire faire trois ou quatre tours à l’hélice, sans brancher la batterie, et en accompagnant le mouvement (sans la lancer).
Cela « appelle » le carburant dans le carburateur, on doit le voir arriver dans la durit du carburateur. Si ce n’est pas le cas, tourner plus longtemps.
Enlever le doigt, mettre le boisseau du carburateur au ralenti et, toujours sans la batterie, lancer l’hélice plusieurs fois pour brasser le carburant. On doit entendre une sorte de « souffle » sortir par l’orifice du carburateur, sinon le moteur n’est pas amorcé et il faut reprendre l’étape précédente.
Si le moteur est très dur à faire tourner, notamment au passage de la compression, ou si du carburant sort par le pot, il est noyé. Enlever la bougie, et le faire tourner au démarreur. L’excédent de carburant va jaillir par le trou de la bougie. Profitez-en pour allumer la bougie et voir si elle fonctionne bien. Remettre la bougie.
Comme à priori le contre pointeau (ou pointeau de ralenti) peut être complètement déréglé, il ne faut pas compter dessus pour faire fonctionner le moteur au ralenti, donc pour cette fois: démarrer plein pot.
Mettre le carburateur en position « plein ouvert », brancher la bougie et lancer le moteur au démarreur, car il y a vraiment peu de chances qu’il démarre à la main dans ces conditions.
Une fois le moteur démarré, il devrait tourner très gras en « ratatouillant », en fumant et en crachant de l’huile par le pot, et sans prendre trop de tours, vu l’ouverture du pointeau. Débrancher la bougie. Si le moteur s’arrête immédiatement, elle ne convient pas et doit être changée pour une bougie plus chaude.
Fermer progressivement le pointeau pour faire atteindre au moteur son régime maximum.
Le pointeau principal est maintenant réglé, le contre pointeau (ou pointeau de ralenti) n’est pas encore entré en service.
Mettre le moteur progressivement au ralenti, et bien écouter le bruit qu’il fait en arrivant dans les bas régimes.
Si il s’étouffe par excès de carburant, il va faire un bruit « gargouillant », puis s’arrêter.
Si il s’arrête par manque de carburant, ce sera plus rapide, avec un bruit plus sec.
Il faut s’arranger pour dégrossir le réglage du contre pointeau en le fermant ou en l’ouvrant d’un quart de tour à la fois, en redémarrant le moteur avec la méthode ci dessus à chaque fois que ce sera nécessaire.
Une fois que le moteur tient à peu près le ralenti , ce qui est rapidement obtenu en partant d’une ouverture du contre pointeau à deux tours, il faut affiner le réglage pour que le ralenti tienne longtemps et que les reprises soient franches.
Avec le moteur au ralenti, pincer la durit d’arrivée au carburateur, et écouter le bruit que fait le moteur avant de caler. S’il accélère, il faut fermer petit à petit le contre pointeau car il y a encore trop de carburant admis. Dégorger le moteur en lui faisant prendre la pointe entre chaque essai, pour brûler l’excédent de carburant qui pourrait être à l’intérieur.
Si le moteur s’arrête sans avoir accéléré, le bon réglage est proche, il reste à l’affiner encore : en mettant le moteur brusquement à fond, la transition doit être franche et quasi instantanée. Faire l’essai plusieurs fois en retouchant très légèrement le contre pointeau pour obtenir la transition la plus rapide possible.
On y est presque. S’assoir avec un coca, une bière, une copine, ce que vous voulez, et attendre cinq vraies minutes, les longues qu’on surveille sur sa montre. Pendant ce temps, le moteur doit tourner au ralenti sans caler. Une fois les cinq minutes passées, mettre un grand coup de pied dans la commande de gaz. Le moteur doit partir plein pot sans cafouiller, ou à peine… profiter qu’il est à fond pour retoucher le réglage du pointeau principal si nécessaire.
Si votre carburateur est équipé d’une vis d’air à la place du contre pointeau, le principe est le même, mais comme on ne régule plus l’arrivée de carburant mais l’arrivée d’air, l’action sur la vis est inverse de celle sur le contre pointeau.
NiMh
LiPo
LiFe
Ce sont des batteries Nikel/Metalhydride, dont le voltage est comparable aux batteries Nikel/Cadium (NiCd), soit 1,2 Volt par élément (1,4 volt en pleine charge). A poids égal, la capacité de ces batteries est très différente; en effet, la capacité des NiMh est 4 x supérieure à celle des NiCd. Les NiMh ont aussi l’avantage de ne pas avoir d’effet de mémoire.
L’effet mémoire est le défaut qu’ont les NiCd de garder « l’impression » que leur capacité est limitée dans la zone où ils ont étés exploités le plus souvent. Si un NiCd de 1000 mA/h est exploité jusqu’à une décharge où il lui reste 400mA/h de capacité (non exploitée), après un certain nombre de recharges et de décharges de cette +/- même capacité, la batterie se comporte COMME s’il n’avait jamais été prévu qu’avec une capacité de 1000-400 mA/h soit = à 600 mA/h.
C’est une sorte de cristallisation de l’électrolyte non utilisé. Ce qui fait qu’après un certain temps, la batterie ne permet plus QUE de tirer 600 mA/h.
Ces batteries se chargent sans trop de précautions, avec un chargeur peu coûteux. Elles sont beaucoup utilisées pour les accus de réception, puisque 4 éléments permettent d’obtenir une tension stable de 4,8 Volt. Idem pour des batteries d’émission avec 6 ou 8 éléments.
Les Lipo sont des batteries Litium/Polymère qui comme les Li-Ion sont constitués de produits à base chimique. Ils sont encore plus légers que les NiMh pour une même capacité, les Li-Po peuvent facilement débiter beaucoup de courant, mais un peu moins que les NiMh. Pourtant, ils sont +/- 2 x plus coûteux. Ils n’ont pas d’effet mémoire. Chaque élément (appelé « cellule ») a une tension de 3,6 volt (pour les Li-Ion) et 3,7 volt (pour les LiPo). Soit 7,4 volt pour un LiPo de 2 cellules et 11,1 volt pour un LiPo de 3 cellules. Tensions qui montent en charge à plus de 8,2 et 12,3 V.
Ils doivent se décharger à travers un contrôleur « intelligent » qui ne permettra pas de tirer sur cette batterie une valeur supérieure à un minimum de « sécurité ». Les Lipos se détruisent s’ils sont exploités jusqu’à être « à plat ». Il doit toujours leur rester un MINIMUM de charge sous peine de devoir être remplacés parce qu’ils ne savent plus être rechargés.
Si un LiPo est dit d’une capacité de 3000 mA, cela veut dire qu’il peut fournir 3000 miliAmpère pendant une heure. Soit, 3 Ampère pendant une heure, ou 1,5 A pendant 2 heures, ou 1 Ampère pendant 3 heures, ou même 30 Ampère pendant 1/10ème d’heure soit 6 minutes. Le courant demandé au Lipo doit pouvoir être fourni, sinon, il chauffe, et la tension (en volt) va chuter. Il y aura donc une perte de puissance et un risque de destruction de la batterie. Cette valeur de courant est indiquée sur le LiPo en nombre de « C » (Ex: 15C ou 20C, etc..). Cela signifie que la batterie peut débiter en instantané 15x (ou 20x) son courant « de capacité ». Pour reprendre l’exemple du Lipo de 3000 mA/h, il peut débiter un courant de 3000 mA x 15 (pour un 15C) soit 45 Ampères. Cette notion de nC est valable pour tous les types de batteries.
Pour les Lipo, il n’y a pas d’indication sur la tension, ont considère 3,7V pour une cellule, donc avec 3 éléments ils donnent 11,1 V alors que les NiMh ont des éléments de 1,2 Volt. Les Lipo sont noté en puissance, c’est-à-dire en capacité de décharge (exprimé en miliampère par heure). Le terme /h n’est pas souvent renseigné sur l’emballage, mais il existe bel et bien.
En Li-Ion et LiPo, ne pas confondre le nombre d’éléments (cellules) et le nombre de C (capacité de décharge). Le prix est en fonction du courant maximum qu’ils veulent bien « restituer ».
Ex 1 : Un Lipo renseigné en 2000 mA 2S1P 20C/30C, possède 2 cellules de 2000mA en série (7,4v), il peut tenir 20C en continu et 30C max pendant 10 secondes. Cela signifie qu’il peut donner en permanence 20 x 2000mA soit 40A en continu et 30 x 2000mA soit 60 A pendant 10 secondes.
Ex 2 : Un Lipo renseigné en 4000 mA 3S2P 20C/30C, possède 3 cellules de 2000mA en série (11,1v) avec 3 autres cellules de même capacité en parallèle, il peut tenir 20C en continu et 30C max pendant 10 secondes. Cela signifie qu’il peut donner en permanence 20 x 2 x 2000mA soit 80A en continu et 30 x 2x 2000mA soit 120A pendant 10 secondes.
La charge doit se faire avec un chargeur spécial qui respecte leur caractéristiques de charge, et qui « surveille » la charge de chaque cellule séparément pour maintenir leur équilibre. Le courant de charge est aussi exprimé en nombre de « C ». Par défaut, ces batteries se rechargent à 1C soit à 2,2A pour un 2200mA. La durée de charge à 1C sera de 1 heure théorique. A noter que de plus en plus, ces batteries sont capables de se charger en 2C voir en 5C pour les dernières générations. Le temps de charge théorique tombe alors à 12min.
Les LFP, LIFE, LiFePo4, ou A123 sont des batteries de nouvelle génération développées pour l’industrie automobile et apparues chez nous en 2009.
LiFePo: Lithium Fer Phosphate. Il s’agit de batterie n’utilisant pas ou peu d’éléments chimiques. Elles sont beaucoup plus stables que les Lipo et peuvent être endommagées sans exploser ou prendre feu car en cas de problème, tous les éléments sont munis d’une valve de décompression qui libère le gaz qui alimente la batterie. Le seul risque est de voir une petite fumée grise s’échapper de la valve.
Une batterie LIFE à presque tous les avantages d’une LIPO sans les inconvénients:
Le taux de décharge maximum va de 20C à plus de 40C. Il n’y a pas d’effet tampon ou mémoire, on peut les vider à fond et les recharger à fond sans attendre leur refroidissement. Pas besoin de les stocker chargées. Le taux de charge est couramment de 3C. Un autre des ses intérêts est le nombre de cycles. Cette batterie à une durée de vie exceptionnelle. Elle peut supporter jusqu’à 1000 cycles de charges/décharges.
Les inconvénients paraissent bien maigres aux vues des avantages énumérés plus hauts. Cependant, il faudra prévoir un chargeur spécifique, un prix plus élevé que les Lipo et un poids plus important.
