Calcul des ailes stratifiées

Cette méthode de calcul s'applique exclusivement aux ailes constituées d'un noyau en mousse et d'un recouvrement avec du verre et/ou du carbone (pas de bois de coffrage). La présence d'un longeron n'est pas prise en compte (sandwish à peau travaillante). De même, les renforts de type "cravate" ne sont pas pris en compte. Les tissus s'arrêtent perpendiculairement à l'envergure. Le matériau utilisé pour le noyau doit être en roofmate ou assimilé et non en polystirène, ceci afin de limiter les phénomènes de flambage de la peau extrados.

Cette feuille de calcul est destinée avant tout pour les planeurs type F3B, F3J, F3F, F3I et plus généralement aux planeurs ne subissant que très peu d'accélérations négatives (dans leur usage courant !!!) car le calcul n'est effectué que pour des accélérations positives. La feuille peut être modifiée pour calculer aussi les accélérations négatives mais la flemme a pris le dessus en ce qui me concerne.

Vous vous rendrez compte qu'il vaut mieux mettre plus de tissus à l'extrados qu'à l'intrados, un 100gr UD carbone par exemple n'a pas les mêmes effets s'il est mis à l'extrados ou à l'intrados.

Si sur un panneau donné, il faut 200gr/m2 sur une moitié et 100gr/m2 sur l'autre, il ne faut pas mettre un morceau de tissus de 200gr sur une moitié puis un morceau de tissus de 100gr sur le reste, mais un morceau de 100gr sur tout le panneau puis un morceau de 100gr sur la moitié du panneau. Cela pourra te paraitre évident mais j'ai déjà vu pire... D'où l'intérêt d'utiliser des tissus de faible grammage !

De même, si la peau est essentiellement en carbone, il ne faut plus prendre en compte le supplément de solidité apporté par un éventuel tissu de verre de surface de 50gr/m2.

La masse (et la solidité) du carbone et du verre sont calculés en supposant qu'il y a une répartition 50% fibre et 50% résine.

Les zones de saisie sont en jaune (clair ou foncé).

Les zones calculées sont couleur lavande (mauve).

Les premières saisies commencent par la géométrie d'une demie aile. Celle-ci doit être obligatoirement en trois panneaux. Si l'aile est un simple trapèze, il faut la redécouper en trois panneau en calculant les cordes intermédiaires afin de garder la forme globale souhaitée.

Donc : cellules L4C3, L6C3, L8C3 et L10C3 = cordes d'aile en mm.

A titre indicatif, dans la zone L5C1 à L10C1, vous trouverez la géométrie qui devraient être la plus proche de l'ellipse théorique pour une envergure donnée et une corde d'emplanture donnée.

On passe ensuite au facteur de forme du profil L4C7. Cette valeur sert à calculer le volume du noyau et donc sa masse (ha oui, j'avais oublié, la feuille calcule aussi la masse de l'aile). La valeur de 0.6 reste valable pour le type de profil que l'on utilise en planeur, donc pas la peine de la changer.

L'épaisseur relative du profil pour toute l'aile est saisie en L6C7. Désolé, mais pas de prise en compte de la variation de l'épaisseur relative du profil le long de l'envergure si tel est votre cas. Il y a quand même une méthode pour y arriver et je pense que tu la trouveras tout seul.

La densité du matériau pour le noyau est saisie en L9C7 et en Kg par m3.

Un graphique montre déjà la vue en plan de la demie aile. Les bords de fuite sont alignés et cela sert juste à se donner une idée de la géométrie globale. Vous devrez certainement modifier le rapport largeur/longueur de ce graphique afin de respecter les proportions de l'aile sur votre écran ou sur votre imprimante. Je n'ai pas trouvé d'option dans Excel 7 qui permette d'avoir la même proportion pour les X et les Y de manière automatique dans un graphe; si quelqu'un parmis vous à la solution, j'achète !

On continue la saisie avec les caractéristiques de vol du futur modèle:

Le facteur de forme de l'aile en L26C5 sert à calculer la répartition de la charge aérodynamique le long de l'aile. Une aile simple trapèze donnera une valeur entre 2 et 2,25 (2,15 par exemple).

Le Cz max du profil utilisé est saisi en L35C5. Celui-ci impacte la valeur de moment de flexion à vitesse maxi.

La vitesse maxi du planeur (estimation) est saisie en L36C5 et en mètre par seconde.

La traction maximale au treuillage sera saisie en L37C5 et en Kg. Si vous ne faites pas de treuillage, vous pouvez mettre ici une valeur correspondant au nombre de G que votre planeur risque d'encaisser lié à sa future masse estimée.

Exemple: future masse estimée du planeur complet: 3Kg - Nombre max de G: 10G - Valeur à saisir: 30Kg

IMPORTANT: Le calcul de l'aile est fait uniquement pour des G positifs. Si vous souhaitez faire un planeur de voltige, vous devrez mettre une répartition identique des tissus entre l'extrados et l'indrados et mettre ce qu'il faut en tissus pour que l'aile tienne en G positif. L'aile devrait alors tenir la même chose en négatif (à un petit chouilla près).

A partir de là, les valeurs de moment de flexion à l'emplanture de l'aile sont calculés pour Vmax et Treuillage.

Vous devez alors saisir la valeur de moment de flexion que vous avez choisie en L48C5. Elle doit être égale ou légèrement supérieure à la valeur max entre Vmax et Treuillage; en fait, vous prennez la marge de sécurité que vous desirez ...

Une magnifique courbe rouge va apparaitre dans un graphe et représente la valeur du moment de flexion en fonction de la position le long de la demie envergure.

Maintenant, il n'y a plus qu'à aller dans le tableau de saisie des grammages de tissus (de L5C11 à L16C16) et en mettre suffisemment pour que la courbe (en escalier) de tenue de la peau fibre soit au dessus de la courbe rouge.

Chaque panneau est redécoupé en quatres morceaux afin de permettre une répartition plus "fine" et plus dégressive de la fibre le long de l'envergure. Cela permet de suivre la courbe théorique au plus près et d'optimiser les grammages.

Le chiffre saisi dans ce tableau est le grammage au m2 total de tissus du même type à un endroit donné.

Dans l'exemple de la feuille de calcul :

En L5C15: 210 = 2 couches de tissus carbone UD de 105gr/m2

En L19C13 : 135 = 1 couche de tissus bi -directionnel de verre en 86 gr/m2 et une couche en 49 gr/m2

Si votre aile est en deux parties, la courbe de tenue peut alors se trouver légèrement en dessous de la courbe théorique au niveau de l'emplenture car une partie des efforts seront repris par la clé d'aile.

Si votre aile est en trois parties, vous devrez faire comme si elle était en deux parties pour la définition géométrique; la courbe de tenue devra être au dessus de la courbe théorique à l'emplanture de l'aile (en réalité au milieu du panneau central) et vous pourrez être légèrement en dessous à la jonction du panneau central et des "oreilles" car là encore, la clé d'aile reprendra une partie des efforts.

Maintenant, c'est à vous de jouer, alors bon courage et bonne construction.