Le Génésis est un planeur que j’avais remarqué en 1995 dans la revue EXPERIMENTAL (revue de construction avion amateur). J’ai tout de suite envisagé d’en faire une reproduction au 1/3 et jeté quelques idées sur une feuille de papier. Mon problème à cette époque était le fuselage. Aussi, lorsque j’ai lu en 2000 l’article de JC Bachetta dans Mod Mag sur sa réalisation de Génésis 2, j’ai ressorti mes vieux papiers, contacté JC qui a accepté de me vendre un fuselage et recommencé l’étude puis la construction de mon Génésis. Il faut dire par ailleurs que je suis assez fou des ailes volantes et qu'à ma connaissance, le Génésis est le planeur aile volante contemporain qui vole le mieux!
La vrai Génésis 2 et sa reproduction sur les pentes du Cap Blanc Nez
A l’origine, l’équipe du projet Génésis voulait réaliser un planeur de classe standard, diffusé en kit, avec comme étalon de performance le Discus. Plusieurs ingénieurs et aérodynamiciens ont travaillé sur différentes formules pour arriver à un dessin d’aile volante à flèche inverse, avec un fuselage doté d’une très haute dérive équipée d’une petite gouverne présentée comme un compensateur longitudinal (et non pas un stabilisateur !). Le profil de l’aile, un Roncz GEN74S est autostable. Les essais sur le prototype ont permis de déterminer une vitesse de décrochage de 42 Kt (78 km/h) et une finesse maximale supérieure à 40. Certaines sources mentionnent même une finesse de 42,5 !
Maintenant le concept a légèrement évolué, ce n’est plus un kit mais un planeur commercialisé sous le nom Génésis 2. Par rapport au prototype, il dispose de deux roues rétractables et de gouvernes d’ailes légèrement différentes. Les comparaisons sur la polaire des vitesses avec un Discus et un ASW-24 donnent les résultats suivants:
| Vitesse (Km/h) | 111 | 130 | 148 | 167 |
| ASW-24 (cm/sec) | 0.0 | -5.6 | -5.6 | -6.7 |
| Discus (cm/sec) | -3.9 | -9.4 | -8.3 | -36.1 |
(Par exemple à 130 km/h, le Génésis a un taux chute meilleur de 9,4 cm/sec par rapport au Discus.)
Le Génésis 2 est ainsi équivalent à l’ASW-24 à 111 km/h (60 Kt) et supérieur en taux de chute aux deux planeurs à tous les autres régimes de vol. Le groupe Génésis travaille maintenant à une version motorisée ainsi qu’à une version classe libre avec une envergure de l’ordre de 20m.
Mais revenons au modélisme, les idées maîtresses de ma réalisation tournent autour de deux buts:
· Me faire plaisir en construisant un planeur dont j’avais envie depuis très longtemps.
· Valider certaines méthodes numériques ainsi qu’un choix de profil car je travaille sur un projet de planeur aile volante (un vrai !)
Donc le profil était déjà fixé : le Selig 5010 qui devrait me servira à d’autres réalisations futures. Ce choix est le résultat d’une longue concertation avec un Allemand qui a construit de nombreuses ailes volantes: Hartmut Siegmann et qui a une énorme expérience des profils. Le Selig 5010 est très utilisé de l'autre côté du Rhin avec certains profils MH pour réaliser des ailes volantes de vitesse, il est très fin avec juste 10% d'épaisseur. La forme de l’aile en plan est maquette, je n’ai donc pu jouer que sur une répartition de vrillage non linéaire pour définir mon aile idéale. Pour ce faire, j’ai beaucoup utilisé le programme Nurflügel de Michael Möller (merci à Matthieu pour le tuyau !) ainsi que Xfoil de Mark Drela pour obtenir les polaires 2D du profil aux nombres de Reynolds que je désirais.
Le petit stabilisateur utilise un SD8025 : profil développé par Selig pour les gouvernes de profondeur. Ce profil est légèrement dissymétrique et est optimisé pour un stabilisateur à incidence totale, ce qui est le cas sur le Génésis 2. Je n'ai pas réussi à savoir si le Génésis de série a un contrôle de tangage assuré par les élevons ou par le mini stab mais pour ma part, ce sera le stab qui fera le travail!
La géométrie de mon aile est la suivante: (ceci donne également les blocs pour la découpe en poly !)
| Pièce | Profil | Corde Empl | Corde Saumon | Envergure | Flèche Bord At | Vrillage ° |
| Stab monobloc | SD 8025 | 120 | 120 | 640 | 0 | 0 |
| Aile partie 1 | Selig 5010 | 380 | 310 | 475 | 0 | -1 |
| Aile partie 2 | Selig 5010 | 310 | 225 | 900 | -60 | -1.5 |
| Aile partie 3 | Selig 5010 | 220 | 140 | 900 | -120 | -3 |
| Aile partie 4 | Selig 5010 | 140 | 40 | 100 | -40 | -6 |
On constate tout de suite que le vrillage est non linéaire et surtout assez important. Mes idées principales lors de la détermination du vrillage étaient, dans l'ordre décroissant d'importance
Plus grande plage de vol possible, comme j'ai un profil fin, autant s'en servir!
Eviter le décrochage des saumons
Garder des caractéristiques de stabilités correctes sur tout le domaine de vol.
(A l'arrivée, çà doit faire une aile qui cavale tout en restant pilotable)
Les calculs avec mon vrillage donnent, pour une charge alaire de 68g/dm²:
Cm0 = -0.0057 Alpha0 = 0.83°
| Cz de vol | Centre de poussée | Cxi/Cxi ell | Vit de vol |
| 1.0 | 42 mm | 1.087 | 10.7 m/sec |
| 0.9 | 42 mm | 1.092 | 11.3 m/sec |
| 0.8 | 42 mm | 1.099 | 11.96 m/sec |
| 0.7 | 43 mm | 1.108 | 12.78 m/sec |
| 0.6 | 43 mm | 1.122 | 13.81 m/sec |
| 0.5 | 43 mm | 1.143 | 15.12 m/sec |
| 0.4 | 44 mm | 1.181 | 16.91 m/sec |
| 0.3 | 46 mm | 1.258 | 19.53 m/sec |
| 0.2 | 48 mm | 1.465 | 23.91 m/sec |
| 0.1 | 56 mm | 2.521 | 33.82 m/sec |
Le rapport Cxi / Cxi ell caractérise l’efficacité de l’aile : traînée induite rapportée à une aile à traînée induite elliptique (cas d’école).
Que dire de ces résultats ?
Ces calculs ne prennent pas en compte le stabilisateur, le centre de poussée total du planeur est plus en arrière.
Le Cz max. de l’aile est faible, c’est une conséquence du choix du profil et surtout de la combinaison des vrillages. Malgré une charge alaire très raisonnable pour un 5m (moins de 70 g) on aura une vitesse mini de l'ordre de 40 km/h.
L’aile est très légèrement instable. Ceci n’est pas gênant car le Génésis dispose d’un stabilisateur. Le contrôle en tangage sera assuré par cette gouverne.
Je vais adopter un centrage initial de 39 mm, je le reculerai par la suite en fonction des sensations en vol. L’effet du à la flèche inverse est ici très important : ce centrage correspond en fait à 30 %¨de la corde aérodynamique moyenne.
Le centre de poussée se balade très peu (14 mm sur toute la plage de vol pour une corde moyenne de 263 mm). Le stabilisateur n’aura beaucoup de travail à effectuer pour gérer tout ceci, par contre il faudra une excellente précision de la gouverne de profondeur.
Aux gros Cz, le rapport Cxi/Cxi ell est faible. L’aile a un ‘rendement’ 9% plus mauvais qu’une aile à répartition de portance elliptique. Pour une aile volante ce résultat est très faible, par analogie une brave aile Horten obtient un rapport entre 19 et 30 % ! Le vrai Génésis 2 a des résultats supérieurs à un Discus et j’espère pouvoir retrouver sur mon modèle un comportement similaire !
Celle ci a duré a peu près 6 mois, dans le courant de l'année 2001, les premiers vols furent en Octobre 2001. Depuis la Génésis vole tous les week end si la météo le permet!
Cliquer ici pour avoir le plan 3 vues, merci à JC Bachetta pour ce plan!
Le fuselage provient de JC, le gros travail a consisté à rajouter les karmans. Pour cette dure épreuve, j’ai réalisé un chantier comme ceci: un U en mélaminé de 25 mm, les flancs bien positionnés à 90° avec un écartement correspondant à la largeur du fuseau avec les karmans soit 250 mm. Sur les flancs sont tracées les nervures d’emplanture avec un calage de 2,5°, les trous de passages de clés d’ailes et les tétons de positionnement sont préalablement percés rigoureusement à 90° avec une perceuse à colonne. Des petites assises en roofmate sont ensuite confectionnées pour que le fuselage soit bien calé en ligne de vol dans cet ensemble. Tout ceci me permet de positionner de manière parfaite les flancs des karmans en époxy de 15/10. puis de choucrouter le tout avec bonheur. Les passages des tétons de positionnement sont en tube laiton de 8mm, ils traversent le fuselage de part en part et servent de barre anti écrasement, les clés principales sont deux joncs de carbone de 12 mm, montées flottantes, ce qui est standard sur toutes mes constructions. Je peux ballaster en changeant un ou deux joncs par une CAP acier du même diamètre. J'ai été amené après quelques vols à renforcer ce fuselage au niveau de la cabine car il était trop souple, ce qui convient à Jean Claude pour poser en plaine avec un train mais qui souffre très vite en pente. Quelques rubans kevlar et carbone ont réglé ces soucis.
Les détails de la 'boite à tout faire': calages en incidence, réalisation des karmans, support pour le transport
La bulle provient d’un Nimbus 3D de 6m30, le cadre de verrière est moulé directement sur le fuselage, l’aménagement cabine est fait à partir de quelques pièces Multiplex au 1/3, de carton et de balsa.
Détails de cabine du Génésis 2
Un point très délicat du fuselage est l’assise du stab. La dérive ayant très peu de corde à son saumon, j’ai eu peur qu’un montage classique n’assure pas la rigidité et la solidité nécessaires à cette gouverne. C’est pourquoi j’ai choisi le montage que vous pouvez voir en photos, qui demande un peu de soin mais qui est démontable très facilement , très rigide et donne une articulation sans jeu. La partie en 'Y' visible sur la photos comporte le guignol de commande à l'intados. Après avoir utilisé différents systèmes plus ou moins réussis de commande de profondeur via gaine Bowden ou tringles avec renvois j'ai finalement opté pour la solution la plus radicale: le servo de profondeur (11 mm) est en haut de la dérive en attaque directe. J'ai ainsi résolu mes problèmes de jeu et surtout de démultiplication.
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Le stab monobloc et son système de montage
Voici les caractéristiques générales du planeur :
| Env aile (dm) | 50.00 | Corde empl. | 310 | Env stab (dm) | 6.4 |
| Surf (dm²) | 115.50 | Corde saum | 140 | Surf stab (dm²) | 7.68 |
| Allongement | 21.65 | Corde moy | 261 | Allong stab | 5.3 |
| Profil Aile | Selig 5010 | Charge al. | 68 | Vol stab | 0.22 |
| Alpha0 aile | 0.83° | Centrage % | 30 à 40 | Profil stab | SD 8025 |
| Cm0 aile | -0.0057 | Centrage mm | 39 à 68 | Calage aile | + 2,5 ° |
| poids (g) | 7900 | Bras levier (dm) | 8.50 | Calage stab | +0,5 à + 1,5° |
Il est clair, en regardant le volume de stab, qu'on n'est pas en présence d'un planeur classique! Je dis çà pour ceux qui dorment ou qui ont encore des doutes.
L’aile est en polystyrène blanc coffré fibre de verre et koto sous vide. Les noyaux ont été découpés sur CNC par un de nos bons artisans Français (CCM). La technique de coffrage des ailes est tout a fait standard pour un grand planeur, koto 10/10 collé à la résine époxy et tissus 120 g/dm². J’ai particulièrement renforcé en torsion le dernier tiers de l’aile car j’avais des craintes sur ce sujet (le profil est mince et les phénomènes de couplage aéroélastique sur une aile en flèche sont terribles, (voir à ce sujet la littérature sur le SB13 !)
Un longeron en contreplaqué parcours toute l’envergure, est intégré à la boite de clés d’ailes et les renforts de coffrage en tissus forment un ‘D’ entre le bord d’attaque et le longeron pour donner la résistance en torsion de l’aile. Les clés d'ailes sont deux joncs en carbone pultrudé (WEBER à Paris) de 12mm de diamètre, montées flottantes dans le fuselage. Le dièdre est donné dans l'aile par les boites de clés. A ce sujet une précision (partisane certes, mais comme tout ce que j'écris!): je suis un inconditionnel du principe de la clé flottante. C'est très simple à construire, c'est la solution qui vieilli le mieux. Un verrouillage rigide des ailes n'est pas nécessaire et serait même à déconseiller: en cas de mauvais atterrissage, les ailes peuvent s'écarter et la cellule subit le minimum de dégâts. Mon montage type est donc formé d'une ou deux barre de 12 mm, carbone ou acier (suivant la souplesse que je désire), deux tétons de centrage en 8 mm de diamètre et 12 mm de long, le karman est percé à 14 mm pour le passage des joncs ET C'EST TOUT !
Détails de la nervure d'emplanture: les deux clés d'aile en carbone, les deux pions de centrage, le connecteur électrique
Le petit stabilisateur est construit comme l’aile, la dérive est en structure. Le fuselage a été apprêté puis peint à la peinture automobile bicomposants, le reste est entoilé à l’oracover, les marquages sont en vinyle, découpé par ordinateur.
Côté installation radio, j’ai installé tous mes servos en attaque directe, j’utilise deux packs de 5 éléments en 1800 mA. Les ailes ont la particularité d’avoir, en plus des ailerons, des petits freins de bout d’ailes que j’ai programmés initialement comme des ailerons, mais avec un différentiel maximal de 100%. Une autre possibilité de réglage serait de les commander par le manche de dérive, je me réserve cette option si les essais en vol ne sont pas satisfaisants. Le planeur n'a donc pas de train mais un crochet de remorquage. Le poids est initialement juste sous 8 kgs, ce qui est léger pour un 5m.
Surnommé ironiquement 'La Baleine' par ma femme, premier vol du Génésis, lequel des 2 est le plus ventru?
Pour le premier vol, j’ai retenu un centrage de 39 mm. Avec ce réglage, l’aile est naturellement rapide, semble très fine, il est impossible de la faire décrocher mais les virages sont très larges, et le pilotage sur l’axe de tangage demande beaucoup d’anticipation. L’efficacité de la dérive ne m’a pas parue importante. La sortie des aérofreins ne génère pas de couple notoire et c'est une excellente nouvelle! Les ailes sont assez souples mais ne se vrillent pas, la combinaison longeron/recouvrement est adaptée aux contraintes de vol avec un profil mince. Les choix pris au moment de la construction étaient bons, ce qui n'était pas évident pour moi avec cette épaisseur de 10%.
Le
CG a été progressivement reculé pour les vols suivants. J’ai aussi refait la
commande de dérive pour augmenter son débattement ainsi que la profondeur :
la commande par gaine Bowden donnait trop de souplesse, (pas de jeu !). Jean Claude m’avait mis en garde sur la
particularité qu’a son Génésis à rebondir à l’atterrissage. Ceci semble être
du à la conjonction du fuselage très court et du train rentrant. Mon Génésis
ne se comporte pas du tout ainsi, par contre (je vole quasiment exclusivement
à la pente) le planeur glisse un peu dans tous les sens et la dérive souffre
énormément ! J’ai raccourci le bas de ma gouverne de dérive de 12 mm et
augmenté le biseau et tout est rentré dans l’ordre!
En reculant le centrage, j’arrive à tenir en l’air par des conditions dynamiques vraiment très moyennes. Pour fixer les idées, sur nos pentes Parisiennes et Normandes, quand c’est très moyen, les Jedi sont au sol, les lancés mains sortent des coffres, un Alpina 4001 domine un peu tout ce monde, mais de juste 10 ou 15m. La finesse du Génésis est vraiment excellente, le taux de roulis même à basse vitesse est très bon, ceci avec les freins de bout d’aile en fonction ailerons 100% de différentiel. Par contre la dérive est très molle : j’ai même fait un vol avec juste la dérive bloquée par un scotch car j’avais arraché sa commande à l’atterrissage précédent ! Je me suis rendu compte que finalement, elle servait un peu...
De vols en vols j'ai beaucoup reculé le centrage. La position la plus arrière est 68 mm sur la nervure d'emplanture ce qui correspond à un centrage à 40 % de la Corde Aérodynamique Moyenne. Avec ce réglage l'aile décroche très franchement (elle passe même sur le toit vu la faible inertie sur l'axe de tangage!), n'a aucune tendance à la vrille, elle peut voler lentement comme très vite mais l'amortissement sur cet axe est très marginal ou même insuffisant. Le V obtenu à ce réglage est de 0.5°. J'ai remis du plomb depuis et évite de voler trop lentement car c'est à basses vitesses que les problèmes d'amortissement sont les plus perceptibles. Quel que soit le centrage retenu, l'aile a des aptitudes évidentes pour le vol rapide, ne siffle pas du tout et n'émet même pas le chuintement habituel des grosses machines. Une difficulté due à son fuselage compact et à sa dérive en flèche: il est difficile de savoir à quelle incidence elle vole et je me retrouve très vite aux grands angles en spirale. Je soupçonne également un couple cabreur du à la dérive. Par contre ce qui est très sympa, c'est qu'elle réaccélère très facilement . Il faut que je continue à voler dans des conditions plus variées que celles rencontrées depuis Octobre 2001, mais je suis déjà un modéliste comblé par cette réalisation: L'allure en l'air est inimitable et ne laisse personne indifférent!
Les lancers à la pente sont très faciles, même seul: les 8kgs sont très concentrés et ainsi le planeur tiens tout seul dans la main, par contre il faut du vent ou courir franchement. Pour se poser, les AFs sans couple et la grande maniabilité en roulis aident beaucoup, par contre pas question d'arriver en dérapage: ce n'est pas possible ce qui est gênant à la pente si on est obligé de se poser à 90° du vent (fréquent chez nous en Haute Normandie). L'aile n'a aucune tendance au rebond, l'arrondi doit être parfaitement piloté à la profondeur. Rien de bien méchant pour un 5 m quoi. Je n'ai pas encore remorqué le Génésis, j'en aurai l'occasion ce printemps et lors de la rencontre Grands Planeurs de Caen, mais je ne suis pas inquiet: malgré l'absence de roue, ça partira tout droit et facilement!
Le bilan est donc positif, concevoir et faire voler une formule aile volante, en plus de grande taille et de plus de 20 d'allongement est pour moi source d'énormément de satisfaction dans la compréhension des mécanismes régissant stabilité et performances. Après avoir réalisé (et raté !) un nombre assez important d'ailes volantes de tout type, le Génésis matérialise pour moi une belle étape franchie. Le choix du profil est très discutable, à refaire ce planeur, je prendrais une évolution du S 5010, épaissi à 13%, avec un maître couple plus avancé et surtout un Cm0 moins nul (plus autostable) Ce profil existe déjà, je l'ai réalisé avec Xfoil et il sera certainement utilisé sur un des mes prochains planeurs.
Le type de réalisation des karmans (rajoutés sur un fuselage qui n'est possède pas) vieilli mal: des petites criques apparaissent entre les karmans et le fuseau, et il est clair que suite à un choc important des grosses écailles de peinture sauteront. Pour éviter ceci deux solutions: ne pas mettre de karmans ou refaire le moule!
Pour ceux qui sont intéressés par une telle réalisation et qui ne sont pas regardants sur l'aspect maquette, je conseillerai fortement d'oublier le stab pendulaire et de mettre une solution plus classique à volets: la construction sera bien plus facile!
Il n'est pas du tout exclu que je reconstruise une Génésis, fort des enseignements de cette première réalisation. Ce sera soit une des futures version à 18m, soit un Génésis 2 plus grand (échelle 2,5/1) mais tout ceci est une autre histoire.
Génésis 2 sur les pentes de mon club, en haute Normandie.
Un grand merci à JC Bachetta pour son travail sur le fuselage, pour son plan 3 vues et tout simplement pour avoir le premier réalisé cette machine! Vous pouvez aller voir son planeur sur le site http://mplaneur.free.fr
Le planeur de Jean Claude Bachetta
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