L’Orion d’Ed Kazmirski

Aujourd’hui, je vous présente des répliques du premier modèle de championnat du monde dans l’histoire de la voltige RC1. Conçu, construit et piloté par la légende américaine Ed Kazmirski. Ed est devenu champion du monde de voltige en 1960 avec son « Orion ». Notre modèle bleu appartient à notre ami de longue date Karlheinz Schmid, l’avion rouge peut être admiré au musée Leodolter à Hittnau / Suisse. L’avion bleu a été construit par Günter Hoppe, le rouge par Guido Patrocini. L’histoire peut être trouvée ici…

L’Orion, comme tout avion, est une réponse à un problème. Le problème, dans ce cas, était le besoin d’un vaisseau capable d’effectuer des manœuvres plus parfaites. Jusqu’en 1959, j’avais piloté l’Astro Hog, mais avec diverses modifications pour améliorer les manœuvres. Mais il faut plus qu’un Astro pour battre un Astro.

S’il est toujours possible de citer des domaines susceptibles d’être améliorés dans une conception, il n’est pas possible de mettre sur papier une conception qui permettrait d’obtenir ces améliorations, en particulier lorsque la conception existante est reconnue partout comme étant l’avion pour la multi-concurrence.

Il faut d’abord établir une liste de normes de performance. En étudiant nos propres expériences de concours, certaines faiblesses, apparues au cours de diverses manœuvres avec nos anciens bateaux, ont été mises en évidence. Principalement, il a été décidé qu’un bon bateau de compétition devait toujours voler en douceur.

En gardant tous ces éléments à l’esprit, une conception entièrement nouvelle a été élaborée. Le navire a ensuite connu une période de développement d’environ cinq mois. Pendant cette période, nous avons travaillé sur tout ce qui nous semblait susceptible d’améliorer les performances du vaisseau. Cela s’est traduit par de nombreux essais en vol, des travaux sur les « moments », l’emplacement du centre de gravité et les zones des ailes et des stabilisateurs. Une bonne conception implique de nombreux compromis.

Pendant longtemps, nous avons eu l’impression que le stab, monté sur le bas du fuselage dans l’axe du « lavage » de l’aile, posait quelques problèmes dans certaines attitudes de vol. Même par temps calme le soir, nous avons remarqué des vibrations sur le bateau de l’année dernière. Nous pensions que cela était dû à l’effet de souffle de l’aile sur le stab. Dans le nouveau modèle, le stab est monté bien au-dessus de cette zone, et il est réglé pour voler queue haute en vol horizontal. Cette position élevée du stab semble améliorer la fluidité du vol.

Comme les ailerons sont utilisés la plupart du temps, toute amélioration dans ce domaine serait très utile. Nous sommes allés à l’aéroport local avec un bloc-notes et nous avons fait des croquis des différents types de charnières que l’on trouve sur les avions grandeur nature. Ils semblaient tous suivre un schéma régulier, à l’exception du Piper Apache. Ses ailerons étaient articulés sous l’intrados et derrière le bord d’attaque de l’aileron. Après avoir réalisé une maquette de ce type de charnière et étudié son action, nous avons constaté qu’il pourrait résoudre certains de nos problèmes.

Lorsque nous appliquons l’aileron droit, cet aileron monte et l’aileron gauche descend. À ce moment-là, il faut qu’une unité de pression pousse l’aile droite vers le bas et une unité de pression pousse l’aile gauche vers le haut. De plus, nous devons avoir une unité de traînée sur l’aile droite et une unité de traînée sur l’aile gauche. Cela nous permet d’obtenir un bon virage ou un bon roulis. Sur l’aileron conventionnel, c’est là que le bât blesse. Lorsque l’aileron gauche se déplace vers le bas, nous développons une portance sur le panneau de l’aile gauche.

Et lorsque nous obtenons une portance, nous développons également une traînée, plus importante que celle du panneau de l’aile droite. Nous avons maintenant un avion qui roule vers la droite et qui fait un léger lacet vers la gauche. Nous essayons de compenser cela en utilisant le différentiel, c’est-à-dire en augmentant le débattement de l’aileron supérieur par rapport à celui de l’aileron inférieur. Cette méthode présente toutefois des difficultés et ne peut pas être appliquée de manière satisfaisante à toutes les vitesses et attitudes de l’air.

Prenons maintenant la nouvelle configuration de l’aileron. Lorsque l’aileron droit se déplace vers le haut, le bord d’attaque de l’aileron pousse son nez sous l’intrados de l’aile. Cela a deux effets. La traînée sur le panneau droit de l’aile est égale à la traînée sur le panneau gauche.

Il prend également de l’air sous l’aile droite et le place sur l’aileron supérieur, ce qui le rend plus efficace. Après avoir construit et testé une aile utilisant cette configuration, nous avons constaté une grande amélioration dans toutes les manœuvres d’aileron. Nous avons également découvert que, pour un même degré de déflexion de l’aileron, le taux de roulis est encore meilleur. Cela signifie que notre aileron est plus efficace. Après avoir étudié le plan et éventuellement réalisé quelques gabarits de l’aileron, vous verrez comment il fonctionne.

En travaillant sur les zones de stab et l’emplacement du centre de gravité, nous avons découvert qu’en réduisant la zone de stab et en déplaçant le centre de gravité vers l’arrière, nos approches d’atterrissage étaient améliorées. Le bateau était beaucoup plus facile à poser car la vitesse d’atterrissage était plus faible. Notre raisonnement est le suivant : lorsque la pleine puissance est utilisée en vol à grande vitesse, le stab fait un bon travail pour maintenir l’avion dans sa bonne assiette en tangage. Lorsque nous réduisons la puissance pendant l’approche de l’atterrissage, l’avion ralentit naturellement. À ce stade, le stab étant chargé par le fait que le centre de gravité est beaucoup plus éloigné que la normale et que la surface du stab est réduite, l’avion a tendance à s’enfoncer légèrement. Cela nous donne, en fait, un angle d’attaque plus important, ce qui se traduit par une vitesse d’atterrissage plus lente.

À l’origine, le navire était équipé d’une aile droite avec une charge alaire de 17 onces. Les jours de vent, les approches étaient trop lentes et nous avons donc décidé de réduire la surface de l’aile. Nous avons donc décidé de réduire la surface de l’aile. Nous avons conçu une aile effilée (en conservant le moment de l’aileron) en utilisant environ 100 pouces carrés de moins de surface. Les essais en vol avec l’aile conique ont montré une grande amélioration des performances. Cela vaut bien le temps supplémentaire nécessaire à la construction. La douceur du vol est si nettement améliorée que nous pensons que l’ancienne aile droite est désormais obsolète pour un bateau de compétition.

Une autre ligne de pensée, que nous jugeons importante dans la conception des navires de concours, est que l’avion doit voler à la bonne vitesse. Par exemple, nous avons un avion qui décroche à 20 mph et vole à 30 mph. Lors d’un concours, nous avons un vent de 25 mph ; notre avion pénétrerait à une vitesse de 5 mph. Si nous effectuons trois boucles, nous nous retrouvons sous le vent à une distance considérable de l’endroit où nous avons commencé la manœuvre. Plus important encore, lorsque nous prenons de l’altitude, le navire commence immédiatement à ralentir et, lorsqu’il s’approche du sommet de la boucle, l’avion est proche de la vitesse de décrochage. À ce stade, le vaisseau devient très instable et, bien que nous puissions passer la première boucle, les deuxième et troisième boucles ne sont pas à la hauteur. Ce raisonnement s’applique à une bonne partie des manœuvres que nous effectuons. C’est la raison pour laquelle nous voyons des pilotes plonger avant d’effectuer une manœuvre et, selon le livre, perdre des points.

Prenons maintenant un navire qui vole à 50 mph et décroche à 20 mph. En volant en ligne droite et en palier, nous appelons cela trois boucles. Étant bien au-dessus de la vitesse de décrochage et d’instabilité, le vaisseau traverse les trois boucles sans effort. En fait, si nous continuons à appuyer sur le manche, le bateau fera des boucles indéfiniment. Bien entendu, ces chiffres ne sont que des approximations.

Nous pensons que l’une des raisons pour lesquelles les avions à ailes basses ont la réputation d’être difficiles à piloter est qu’à l’origine, ils pesaient entre 7 et 8 livres. Avec un « moteur 35 », ils étaient continuellement proches de leur vitesse de décrochage. Ils étaient donc assez instables et très difficiles à piloter.

Lorsque le « 45 RC » a été installé, leurs caractéristiques de vol se sont améliorées. Alors, pourquoi ne pas installer un « 60 » et améliorer encore les performances ? Notre réponse est qu’il y a une limite à la taille du moteur que nous pouvons utiliser simplement parce que nous ne pouvons pas supporter les vibrations, ni les augmentations radicales de poids. Nous savons que si nous allégeons et nettoyons notre bateau, notre vitesse augmente sans aucun problème. La plupart des gens diront qu’un avion rapide est difficile à piloter et nous pensions la même chose jusqu’à ce que nous nous penchions sur le problème.

 

Nous avons observé que les navires rapides qui participaient à divers concours étaient sauvages, pas très fluides et semblaient difficiles à manier. En analysant le problème, nous avons constaté qu’ils étaient surcontrôlés. Lorsque la vitesse du navire augmente, les commandes doivent ralentir et la zone de contrôle doit être réduite. Nous avons effectué de nombreux travaux expérimentaux dans ce sens et les résultats sont très satisfaisants.

Considérons l’ascenseur. Tout d’abord, nous réduisons la surface. Ensuite, en utilisant un guignol de profondeur plus long, nous réduisons la vitesse de déplacement et en même temps le débattement. Le bon équilibre entre la surface de la gouverne de profondeur et la longueur du guignol a été obtenu par essais et erreurs. Nous voulons juste assez de profondeur pour obtenir de belles boucles, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur. De plus, nous devons avoir assez de profondeur pour faire tourner l’avion. C’est là que nous faisons un compromis, mais nous finissons par utiliser moins de profondeur que précédemment. Cela fait des merveilles pour la douceur de l’avion mais, tout aussi important, cela aide à l’atterrissage. Nous pouvons utiliser une gouverne de profondeur plus petite avec moins de débattement parce que notre avion se déplace plus rapidement. À cette vitesse, l’élévateur est efficace en raison de la vitesse. Mais réduisons la puissance et effectuons un atterrissage en douceur ou un atterrissage normal. Au fur et à mesure que l’avion ralentit, la gouverne de profondeur devient moins efficace et nous constatons que nous pouvons utiliser plus de profondeur sans que l’avion ne se gonfle. Les approches sont donc plus douces. Il est intéressant de noter que dans un avion grandeur, la gouverne de profondeur est à fond lors du toucher des roues. Nous nous rapprochons peut-être de ce principe dans nos modèles.

Nous avons parlé du nettoyage de l’avion et nous avons pensé que le fuselage était l’endroit idéal pour le faire. Les premiers RC étaient assez encombrants. C’était nécessaire car tous les composants qui entraient dans les compartiments du fuselage étaient grands et encombrants. Ces dernières années, tous les composants sont devenus plus petits. Cela nous permet de concevoir un fuselage dont la section transversale est plus petite. Le fuselage est plus propre et plus léger car nous utilisons moins de matériaux. Après réflexion, nous avons opté pour la construction en blocs souples présentée sur les plans. Cela nous permet de développer les contours que nous souhaitons pour un navire propre. Ce qui est surprenant avec ce type de construction, c’est qu’il est rapide et simple à construire, et qu’il est également léger. Tous les blocs supérieurs doivent être en balsa le plus tendre possible. Le fuselage que j’ai utilisé l’année dernière pesait 20 onces. Au même stade de construction, l’ORION ne pèse que 13 onces.

L’allègement du nez est très utile car il permet à l’hélice de travailler plus efficacement à son diamètre intérieur. Nous avons remarqué une nette amélioration de la tenue au sol avec ce fuselage, car il a moins tendance à faire de la girouette.

La construction

Le modéliste qui construit ce type de navire a une certaine expérience, aussi, plutôt que d’entrer dans les détails de la construction, nous aborderons les points importants. Il est très important que toutes les surfaces d’un multi-navire moderne soient vraies. Si nous avons une aile avec des gauchissements intégrés, elle est pratiquement inutile pour les concours.
Un panneau d’aile ne peut pas être plus vrai que la surface sur laquelle il est construit. Un morceau de contreplaqué d’au moins 12″ x 36″ est parfait. Cependant, même ce contreplaqué peut présenter un léger gauchissement ou une torsion. En le calant et en le serrant sur votre établi jusqu’à ce que chaque partie soit de niveau, vous vous assurerez d’une surface de travail fiat. C’est très important. Utilisez un bon niveau sensible.

Le système que nous utilisons pour construire l’aile conique consiste à travailler à partir de la ligne de corde. La ligne de corde doit être parallèle à la surface de travail. Après avoir découpé les nervures, la ligne de corde doit être marquée sur chaque nervure à l’aide d’un stylo à bille – cette ligne est indiquée sur les plans. En calant le bord de fuite de chaque nervure jusqu’à ce que la ligne de corde soit parallèle à votre surface de travail, vous obtiendrez un véritable panneau d’aile.
Nous utilisons avec d’excellents résultats depuis environ trois ans le type de construction d’aile indiqué sur les plans. Le balsa présente une excellente résistance à la traction et à la compression dans le sens des fibres. En plaçant tous les matériaux près de la surface de l’aile, nous obtenons une plus grande résistance. Cela s’explique par le fait que les éléments sont soumis à la compression et à la tension. C’est pourquoi nous utilisons des longerons de ¼ »x1/2″ posés à plat à 30 % de la corde, qui est la partie la plus épaisse de l’aile. Vous remarquerez sur les plans que les longerons sont doublés à l’intérieur pour supporter les charges de la section centrale et du train d’atterrissage. S’il est construit dans les règles de l’art, ce type d’avion restera dans les règles de l’art pendant toute sa durée de vie.

Le dièdre est de 3 1/8″ sous chaque nervure d’extrémité. Le choix du bois est important. Les longerons doivent être en balsa droit de dureté moyenne. Les feuilles de bord d’attaque doivent être souples, tout comme les nervures extérieures. Les nervures intérieures sont en balsa moyen. Utilisez de la soie pour recouvrir l’aile. Nous avons utilisé du ruban adhésif de 2″ sur le joint central de l’aile. Cela ajoute une grande force à l’articulation centrale. Ce ruban devrait être disponible dans votre aéroport local.

Les côtés du fuselage doivent être fabriqués d’une seule pièce si possible. Si vous devez utiliser une jonction, veillez à obtenir un joint solide. Après avoir découpé les flancs du fuselage, la ligne « 0 » indiquée sur les plans doit être reportée sur les flancs du fuselage. Ceci est important car nous utilisons cette ligne pour définir les angles d’incidence des ailes et du stab. Tous les blocs du fuselage doivent être en balsa souple. Les blocs du pont supérieur sont installés après que les côtés aient été assemblés. Une fois tous les blocs installés, le fuselage semble assez grossier, mais environ une heure de sculpture et de ponçage le transformera en une véritable beauté aérodynamique. Nous utilisons le papier de finition Minnesota Mining Production – 80 grains – pour le dégrossissage et 150 grains pour la finition. Ce papier est disponible dans la plupart des magasins de bricolage.

Le stab est complètement terminé, y compris le recouvrement et l’installation des gouvernes de profondeur, avant d’être monté sur le fuselage. Ne recouvrez pas la partie centrale du stab à l’endroit où il est fixé au fuselage, ni à l’endroit où la gouverne de direction est fixée. Le stab est ensuite fixé de façon permanente au fuselage à ces endroits non couverts.

Lorsque le stab est prêt à être monté sur le fuselage, ce dernier doit être placé avec la ligne « 0 » parallèle au banc. En d’autres termes, les supports de moteur doivent être à 0°. A ce stade, le stab doit avoir une incidence positive de 3/16″ sur 6″. L’aile doit avoir une incidence positive de 1/2″ sur 12″. Cela nous donne un décalage de M » ou environ 1/2° d’incidence. Le CG est indiqué sur les plans et se trouve à 41/2″ derrière le bord d’attaque de l’aile au point de contact avec le fuselage.

Une autre note intéressante concerne le fuselage qui doit être recouvert de soie. Passez deux couches de colle claire sur le bois nu (n’importe quelle bonne qualité de colle au butyrate) ; poncez légèrement avec le papier de finition de production 3M n° 150. Posez de la soie sèche sur le bois, puis passez le dope à travers la soie. Appliquez trois couches de dope sur la soie en respectant un temps de séchage d’au moins deux heures entre chaque couche. Lorsque le bois est sec, poncez-le avec du papier n° 150 jusqu’à ce qu’il soit lisse, en veillant à ne pas traverser la soie. Deux autres couches de colle transparente et un bon ponçage devraient vous permettre d’obtenir une finition lisse. La colle transparente ne doit pas être diluée. Deux couches de couleur couvrent généralement assez bien. Maintenant, le color dope doit être dilué juste assez pour lui permettre de s’écouler en douceur. Il n’est pas nécessaire de poncer le color dope. Après plusieurs jours de séchage, une dernière couche de colle transparente à l’aide de la bombe aérosol Aero Gloss vous donnera une finition vraiment lisse et facile à nettoyer.

Comme nous pouvons obtenir de nombreux points au sol, le train d’atterrissage est très important. Il est préférable d’utiliser une roue à air souple, de préférence un pessaire #5, car si le pneu est légèrement fiat, il faut naturellement plus de puissance pour faire rouler l’avion. Il n’est donc pas nécessaire de descendre trop bas au ralenti. De plus, le pneu à basse pression absorbe beaucoup mieux le choc de l’atterrissage et élimine une partie du rebond. Il est également important d’effectuer un pincement des roues d’environ 11/2°. En effet, si au moment du toucher des roues, l’une d’entre elles touche le sol en premier, le déboîtement sortira et touchera l’autre roue. Cela fonctionne de la même manière lors d’un décollage par vent de travers.

On a également découvert par l’expérience que si la barre de ralenti de la bougie de préchauffage est à 90° par rapport à l’axe du vilebrequin, on obtient un meilleur ralenti. La raison en est que la barre de ralenti est parallèle au flux de gaz dans le cylindre, ce qui réduit la tendance du carburant à étouffer la barre de ralenti. Cela réduit la tendance du carburant à éteindre la barre de ralenti. Il est nécessaire d’utiliser des rondelles de différentes épaisseurs pour amener la barre dans cette position.

Voici un bon mélange de carburant : 4 parts de méthanol – 1 part d’huile de ricin Bakers AA ; ajoutez 32 gouttes d’acétate d’amyle par litre de ce mélange. Cela nous donne un carburant qui permet à notre K & B 45 de fonctionner à froid tout en délivrant toute sa puissance. Le ralenti est excellent avec ce carburant.

Nous ne prétendons pas que toutes les idées présentées ici sont originales, mais nous les présentons simplement à titre d’information générale. En examinant le projet, vous constaterez que nous avons utilisé les bonnes caractéristiques des modèles existants. Nous y avons ajouté un certain nombre d’innovations qui nous semblent offrir de nouvelles possibilités dans le domaine des vols « multi ».

 

Ed Kazmirski 1961

Images : Burkhard Erdlenbruch, Willi Streil, Urs Leodolter