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TUDE STRUCTURALE DUNE AILE DAVION LEGER

ESSAI EN FLEXION STATIQUE DUN LONGERON DE

LUCIOLE MC30

Matthieu BARREAU

Professeur de construction mcanique IUT de Cachan

Marie CHABROUX, Emile TOUMLILT

tudiants GMP IUT de Cachan

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TUDE STRUCTURALE DUNE AILE DAVION LGER

1 - DESCRIPTIF DE LA LUCIOLE MC 30

2 - STRUCTURE DE LAILE

3 - CHARGES APPLIQUES

4 - DIAGRAMME V-N

5 - MODLISATION DES CHARGES APPLIQUES SUR LAILE, SUR LE LONGERON

6 - REPORTS DE CHARGEMENT SUR LA STRUCTURE DE LAILE

7 - FONCTIONNEMENT MCANIQUE DU LONGERON

Rpartition de charge et moment flchissant

ESSAI EN FLEXION STATIQUE DUN LONGERON DE LUCIOLE MC30

1 - OBJECTIF DE LESSAI

2 - DISPOSITIF DESSAI

3 PRPARATION & PROCDURES DESSAI

4 - LESSAI & LES RSULTATS

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TUDE STRUCTURALE DUNE AILE DE LUCIOLE MC30

1 - DESCRIPTIF DE LA LUCIOLE MC 30

La Luciole MC 30 est un ULM monoplace de sport de construction bois et toile modernise conu par Monsieur Colomban et destin au vol de loisir conomique. Motorise par un bicylindre 4 temps de 25 chevaux cette avionnette jouit de performances trs honorables. La technique de construction fait appel des matriaux modernes l o ils amnent une simplification de fabrication (klgcell pour les nervures) et/ou une amlioration des masses (semelles de carbone pour les longerons, alliages daluminium pour les cadres forts de fuselage). Michel COLOMBAN, son concepteur, a t particulirement attentif la chasse aux grammes. Cela transparait dans la liasse de plans parseme de remarques savoureuses : Ne dites jamais : cest pas lourd . Mais dites vous que tout ce qui doit voler conomiquement est toujours trop lourd ; Plus lger et mieux carn vous permettra de voler plus vite avec moins de carburant ; Bien enlever toutes les bavures de colle est un indice de construction soigne. Ne pas oublier, 22 grammes de bavures de colles non enleves cest un kilomtre dautonomie en moins ; Attention, la drive du poids est un mal insidieux, soyez vigilant sur chaque dtail ; Pour les freins, ne pas oublier que le cble est plus lger que lhydraulique ; Inutile daugmenter les sections ou les densits, il y a trs peu de chances que lavion soit plus solide car vous ne savez pas o est situ le point le plus faible. Une seule chose est certaine : lavion sera plus lourd . Son programme minceur frise presque lobsession mais porte ses fruits puisque la Luciole { vide affiche une masse de 97 kg pour une masse en charge (pilote + ptrole + brosse dent et carte bleue) de 200 kg. La faible puissance de la motorisation impose un soin particulier { la conception de laronef. Cela tait not ds 1973 par Michel COLOMBAN dans un article Note sur le vol petite puissance : Lamateur doit tre mis en garde : si la construction proprement dite dun avion trs lger est, en effet, trs abordable, un avion de petite puissance pardonnera beaucoup moins les erreurs de conception quun appareil plus motoris . Ceci est particulirement sensible au dcollage et en monte initiale o la faible motorisation ne permettra une vitesse verticale correcte, gage de scurit, qu{ la condition dune masse et dune charge en envergure les plus rduites possibles et dun rendement propulsif correct. Le comparatif avec le bb Jodel est difiant : Avec 63% de la puissance du Bb, la Luciole croise 24% plus vite et monte 42% plus rapidement tout en allant presque deux fois plus loin ! Le concepteur donc soign le devis de masse et pourvu la voilure de la Luciole dun allongement consquent de 10,5 tout en conservant une bonne rigidit de la structure.

Fraction de masse : Q = Mvide / Mmax = 97/200 = 0,485 Coefficient de frottement quivalent plaque plane : Cfe = 8/1000 (Luciole sans carnages de roues). Cfe estim 7,5/1000 (avec carnages de roues). SMTCfe = 0,144 m (soit un carr de 0.38x0.38 m) Rendement hlice : Rh = 0,83

COMPARATIF Luciole MC30

JODEL D9 Bb

Envergure [m] 6,90 7,00 Surface [m] 4,60 9,00

Allongement [-] 10,5 5,45

Puissance [cv] 25 40

Capacit rservoir [l] 29,5 25

Masse vide [kg] 97 190 Masse max [kg] 200 320

Vitesse max [km/h] 200 160 Vitesse croisire [km/h] 170 137

Vitesse verticale Vz [m/s] 4,25 3.00

Vitesse mini [km/h] 65 65

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2 - STRUCTURE DE LAILE

M. Colomban a cherch { simplifier la construction de laile : forme en plan rectangulaire, nervures identiques, vrillage install avant coffrage et maintenu par le collage du revtement. Laile en porte { faux (cantilever) de forme en plan rectangulaire (tous les angles sont 90) est constitue dun longeron caisson, de nervures en mousse de Polychlorure de vinyle (Klgcell) et dun revtement de coffrage. Loptimisation en masse est obtenue par un travail sur la structure interne : dune part par une volution des sections des semelles de longeron, dautre part par un espacement progressif des nervures. Le longeron caisson est compos de semelles en matriau composite unidirectionnel carbone/poxy flanques ct extrieur, de lattes de spruce de protection et en intrieur de lattes de spruce (ou de htre vers lemplanture) un peu plus paisses charges de fournir une surface de collage suffisante aux mes en contreplaqu. Les semelles sont de sections dgressives (largeur constante, paisseur dgressive) de lemplanture au saumon afin de suivre lvolution des contraintes dans la poutre. Lcartement entre les semelles est maintenu par des entretoises en spruce, puis en klgcell. Les mes du longeron sont en contreplaqu de bouleau (p : 2 mm fil 45) rigidifi par une stratification de tissus de carbone bi biais { 45 entre les axes de fixation de laile au fuselage. De lemplanture { mi-envergure en bouleau puis au del, en okoum plus lger (Finalement on a donc trois parties dpaisseurs constantes : Loptimisation en masse est obtenue par le choix des matriaux). Les nervures en mousse de PVC donnent la forme arodynamique { laile (profil NACA 43016.4 de 16,4% dpaisseur relative modifi sur l'avant pour reculer le point de transition, et un peu sur l'arrire pour obtenir des lignes droites en arrire de 55% de la corde) et ont pour fonction structurale de reporter les chargements qui sappliquent sur les coffrages daile pour les introduire dans le longeron. Elles servent galement stabiliser le caisson de torsion form par le revtement. Lensemble de la structure est coffre par un revtement de contreplaqu dokoum 12/10 (fil apparent dans le sens de lenvergure) maroufl par taffetas de verre de 50g/m pos { 45 dont la fonction est daugmenter la rigidit en torsion du coffrage.

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3 - CHARGES APPLIQUES

La CS-VLA (Certification Spcifications for Very Light Aircraft), rglement de calcul europen, des avions lgers (MTOW1 = 750 kg ; VS0

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4 - DIAGRAMME V-n

La lecture du rglement de calcul JAR-VLA permet de tracer lenveloppe de vol dfinie par des vitesses caractristique (VS, VA, VC, VD) et les facteurs de charge de calcul et de rafale.

Diagramme V-n (dfinition des points singuliers)

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CAS DE CHARGES DIMENSIONNANT POUR LAILE

Le cas le plus svre pour le longeron est gnralement la ressource, avec facteur de charge maxi et positif, effectue { lincidence maxi et { la vitesse maxi permise par les contraintes admissibles. Le facteur de charge est donn par la rglementation en fonction des diffrentes catgories dutilisation (normal, utilitaire, acrobatique) ou par la rafale. Il est une petite subtilit dont il faut tenir compte pour le dimensionnement dune aile : lincidence de dcrochage. Lors de la ressource ou de la rafale, cette incidence peut atteindre une valeur leve dune vingtaine de degrs. Cela ne change pas vraiment la valeur de leffort perpendiculaire au plan de laile (effort qui entre en compte dans le calcul en flexion du longeron) par contre, la projection de la rsultante de portance dans le plan de laile engendre une flexion vers lavant de laile dont il faut tenir compte pour le dimensionnement du longeronnet, de la baguette de bord dattaque et des reprises defforts sur les cadres de fuselage (cf dessin ci-dessous). Pour calculer lincidence de dcrochage, on adopte la formule passe-partout : = (10 + 20/A).Cz avec dcrochage retard de 1,52. Le Czmax en lisse est inconnu, certainement de lordre de 1,4 { 1,5. On obtient donc une incidence maxi denviron 20.

2 Voir Pierre ROUSSELOT, Avions Lgers

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5 - MODLISATION DES CHARGES APPLIQUES SUR LAILE, LE LONGERON

"Une bonne approximation vaut mieux qu'une mauvaise prcision"!

MODLISATION DE LA RPARTITION DE PORTANCE EN ENVERGURE :

Une fois la rsultante maximum de portance dfinie (par le cas de charge le plus contraignant) il faut faire des hypothses sur la rpartition en envergure des charges de portance. Seule une tude exprimentale en soufflerie peut donner la rpartition relle (par exploration de sillage ou par mesure des pressions locales). Les diffrentes mthodes dcrites ci aprs ne sont que des modles de la ralit, avec videment leurs incertitudes et approximations. Nous ne discuterons que de leurs pertinences et limites. On recherche donc lvolution de la charge linique locale p :

LCzV2

1p(y) loc

2 avec :

P(y) : Charge linique locale [N/m]

: Masse volumique de lair. =1.225 kg/m3

[kg/m3]

V : Vitesse de vol [m/s]

Czloc : Coefficient de portance local [-] L : Corde locale [m]

RPARTITION CZ CONSTANT (PROPORTIONNELLE LA CORDE)

Pour un calcul davant projet davion lger on peut admettre que le Cz est le mme en chaque tranche de laile. Cette hypothse nest rigoureusement exacte que pour laile elliptique non vrille. Dans les autres cas elle est plutt dfavorable (i.e : majorante) donc sre pour un calcul de longeron. On notera cependant que pour un appareil fort vrillage daile, le cas du vol sur le dos reporte les charges vers les saumons de laile. Cette modlisation redevient donc pertinente. Pour une aile rectangulaire ou trapzodale, lexpression de la charge linique locale est :

1E

1y1)(E

b

Fz2p(y)

ou

CeCi

yCeCi2Cib

b

Fz2p(y)

2

Avec :

P(y) : Charge linique locale [N/m] Fz : Rsultante de portance totale Fz = n.m.g [N]

b : Envergure [m] Ci : Corde interne (emplanture) [m]

Ce : Corde externe (saumon) [m] :y Envergure rduite ou normalise (b/2)yy [-]

E : Effilement E=Ce/Ci [-]

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SCHRENK : INTERPOLATION ENTRE UNE PORTANCE ELLIPTIQUE ET UNE PORTANCE PROPORTIONNELLE LA CORDE.

Oscar Schrenk (1901- ?) a dmontr que pour une aile trapzodale non vrille (gomtriquement, aro-dynamiquement, ou par dformation sous charges) la rpartition de la charge arodynamique est proche de la moyenne entre une rpartition elliptique et une rpartition trapzodale. Cest trs certainement le type de rpartition qui sapproche au mieux de la rpartition relle tout en restant assez simple manipuler.

2y1

2

1E

1y1)(E

b

Fzp(y)

Avec : P(y) : Charge linique locale [N/m]

Fz : Rsultante de portance totale Fz = n.m.g [N] b : Envergure [m]

:y Envergure rduite ou normalise

(b/2)yy [-]

E : Effilement E=Ce/Ci [-]

Ci : Corde interne (emplanture) [m] Ce : Corde externe (saumon) [m]

MTHODE ALLEMANDE

La mthode allemande de rpartition du Cz est assez intressante pour une aile rectangulaire avec saumons, arrondis ou non et non vrille.

3.L4.d

Fz2p

Avec :

p : Charge linique { lemplanture [N/m] Fz : Rsultante de portance totale Fz = n.m.g [N]

d : Longueur de chargement constant d=b/2-L [m] L : Corde [m]

b : Envergure [m]

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MTHODE DE PERES & MALAVARD3

Les tables tablies par Joseph PRS et Lucien MALAVARD permettent de dterminer la rpartition de portance par analogie rholectrique (Simulation physique des phnomnes lectriques et arodynamiques par analogie). Ces tables sont tablies pour diffrentes familles daile : allongement, effilement, forme en plan, Vrillage/calage, braquage de gouvernes. Elles permettent de tenir compte des braquages de volets et/ou daileron etc Trs prcises, elles sont cependant dun usage fastidieux.

ET LES SOUFFLERIES NUMRIQUES ?

Il existe galement des mthodes numriques de modlisation de la rpartition de la portance en envergure. Nous ne saurions trop insister sur les prcautions prendre avec ces souffleries numriques . Trs, voir mme, trop, prcises, elles permettent rarement { lutilisateur de se former un sens physique critique.

Ces logiciels dmultiplient les possibilits dun bon concepteur/exprimentateur mais il est fondamental de pouvoir contrler les ordres de grandeurs des rsultats. Pour cela, un petit calcul de coin de table avec une modlisation simplifi sera toujours indispensable.

Remarque trs importante : Pour des voilures dallongement 6 { 10 et deffilement 0,6 { 1, lcart entre toutes ces modlisations est assez faible (10%) sur la prvision des efforts intrieurs au longeron (moment flchissant et effort tranchant) { lemplanture. Il est donc raisonnable dadopter la mthode qui assure le meilleur rapport efficacit/complexit. Tout lart de lingnieur consiste alors { choisir le modle le mieux adapt au calcul en cours. Pour le calcul des semelles de longeron : La rpartition Cz constant, ou la mthode Allemande sont souvent majorantes et donc sres. Pour le calcul des nervures, la mthode de Schrenk est plus adapte.

3 Tables numriques pour le calcul de la rpartition des charges arodynamiques suivant l'envergure d'une aile. Joseph Prs et Lucien Malavard, G.R.A. rapport technique n9

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6 - REPORTS DE CHARGEMENT SUR LA STRUCTURE DE LAILE

Le revtement (ou lentoilage) reprend les efforts engendrs par les champs de pression sur laile (portance, trane, moment de torsion) pour les transmette au coffrage puis aux nervures et au longeron.

La flexion de laile est donc supporte par le longeron ce qui dimensionne les semelles et les mes de ce dernier. En effet, les semelles de longeron en carbone/spruce ont une rigidit en flexion (E.Igx) dix fois plus grande que le revtement. Les semelles sont alors assimilables des ressorts de forte raideur qui vont reprendre lessentiel de la charge.

La torsion de laile est reprise par le contreplaqu de coffrage et dimensionne lpaisseur du coffrage et lespacement des nervures/raidisseurs.

La flexion dans le plan de laile engendre par de la ressource et/ou la trane est reprise par

le coffrage/baguette de bord dattaque et le longeronnet qui avec le revtement de laile forme un gros (de grande hauteur) longeron-caisson travaillant dans le plan de laile.

Les nervures participent la stabilisation du revtement du caisson de coffrage en retardant son plissement ( flambage local ) lors de la torsion. Elles permettent galement le report des charges de portance vers le longeron. Lemplacement des nervures (pas dinter-nervures variable) rsulte alors de deux conditions :

Report de la charge arodynamique vers le longeron (Chaque nervure reporte les charges appliques de part { dautre delle mme).

Stabilisation du revtement sous les efforts de torsion.

Champs de pression sur une aile incidence nulle

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100

7 - FONCTIONNEMENT MCANIQUE DU LONGERON

La connaissance des charges locales sur le longeron permet de tracer le diagramme des moments flchissant et des efforts tranchants :

24

24

)(

ni

iin

ni

in

YdFzMf

dFzT

Fonctionnement mcanique du longeron

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En rsum :

Dimensionnement des semelles Les semelles dextrados (comprimes) et dintrados (tendues) du longeron vont bloquer le mouvement de pivotement de la section droite et vont donc reprendre le moment flchissant Mode de ruine : contraintes de compression, ou de traction Calcul : Les semelles sont donc dimensionnes en traction/compression

Dimensionnement des mes : Les mes reprennent les efforts tranchants en bloquant le glissement des semelles lune par rapport { lautre (selon Y). Ces mes sont raidies par les raidisseurs et les cales. Mode de ruine : Plissement des mes, contraintes de cisaillement. Calcul : Les mes sont dimensionnes au cisaillement et au plissement.

Caractristiques mcaniques des principaux bois utiliss

en construction aronautique

Dsignation Densit

[-]

Contrainte admissible [MPa ou N/mm]

Module dlasticit

Traction Compression E [MPa]

Composite carbone poxy unidirectionnel

1,49 +1000 1000 118 000

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ESSAI EN FLEXION STATIQUE DUN LONGERON DE

LUCIOLE MC30

a a beau tre destructif, a reste quand-mme instructif !

1 - OBJECTIF DE LESSAI

2 - DISPOSITIF DESSAI

LE BTI

LES CHARGES

LATTELAGE

LES SYSTMES ANTI-DEVERS ET ANTI FLAMBAGES

LES MESURES

3 - LES PROCDURES DESSAI

4 - LESSAI & LES RSULTATS

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1 - OBJECTIF DE LESSAI

Lobjectif de lessai est de vrifier la tenue structurelle aux charges de calcul dun longeron fabriqu par des tudiants non spcialistes.

DONNES

M. Colomban nous a transmis le fichier des charges appliques sur le longeron. Les charges par nervures ont t estimes partir de la rpartition de portance en envergure calcule par les tables de Joseph Prs et Lucien Malavard. On calcul la charge transmise au longeron par chaque nervure en effectuant le produit de la charge linique locale par le pas inter nervures local (intgrale par la mthode des trapzes ou les rectangles).

Figure 1 : Charges locales par nervure (n=1 & n=8), Moment flchissant & efforts tranchants

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2 - DISPOSITIF DESSAI

LE BTI

Le banc dessai doit permettre la mise sous charge du longeron, la mesure de leffort et des dformes, le tout en reproduisant le plus fidlement possible le chargement arodynamique. Le bti doit tre rigide et tenir compte de la dformation du longeron.

Banc d'essai pour test de longeron

LES CHARGES

Valeur maxi de la charge Il est souhaitable de disposer dune installation qui permette dinstaller une charge gale { au moins 150% de la charge de rupture prvue par le concepteur afin dtre sr de pouvoir atteindre la rupture. Lors dun vol au facteur de charge de n=1 (vol lhorizontale { vitesse constante) laile est soumise aux efforts suivants :

Poids apparent de laile = n.Maile.g Portion de la rsultante de portance Fz

applique sur laile. (dans le cas dune aile cantilever, la portance qui agit sur la portion daile qui traverse le fuselage nest pas prise en compte. Ce serait le cas pour une aile parasol).

Pour un facteur de charge de 1, la portance quilibre le poids et chaque aile supporte la moiti de la charge (soit 100 daN) diminu de la portion de portance du fuselage (pmoy.bf/2) et diminu du poids de laile externe au fuselage La charge linique Pmoy = Fz/b ou la charge linique locale issue de lhypothse de rpartition de portance choisie. Pour un facteur de charge n, chaque aile supporte n fois les charges ci-dessus. La portance quilibre le poids apparent de lavion (n.Mmax.g) et chaque aile supporte la moiti de la charge diminu de la portion de portance du fuselage (pmoy.bf/2) et diminu du poids apparent de laile externe au fuselage (poids apparent de laile= n.Maile.g = Maile.g si n=1).

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gnMb

bfgnMTz

bf

b

gnMgnM

gnMTz

aileaile

aileaile

12

22

max

maxmax

Pour la Luciole : Tzaile = 81 daN pour n = 1

Avec :

Tzaile : Charge supporte par la demi-aile [N]

Mmax Masse max de la Luciole Mmax = 200kg

[kg]

n : Facteur de charge n = Fz/Mmax.g [-]

g : Acclration de la pesanteur g = 9,81 N/kg

[N/kg]

Maile Masse max de la demi-aile externe au fuselage de la luciole. Maile = 10,3 kg

[kg]

b : Envergure [m]

bf : Largeur fuselage [m]

Dans notre cas, la Luciole est dimensionne pour un facteur de charge limite de 4,4 soit un facteur de charge extrme de 1,5x4,4. = 6,6 Il faut donc un dispositif de chargement qui permette dappliquer une charge majore dau moins 150 % soit : 1,5 x 6,6 x Tzaile = 1,5 x 534,6 = 801,9 daN soit environ 800 daN (ou 800 kg force) Charge minimum du dispositif dessai = 800 daN

LATTELAGE : Reproduire le chargement

Afin de reproduire fidlement le chargement du longeron on utilise un attelage constitu de cinq niveaux de palonniers. Un palonnier est constitu dune barre mtallique (ex 20x20x2 mm) perce de deux alsages qui permettent de boulonner les languettes dintroduction defforts et dun alsage permettant de tirer dessus. Les entraxes entre les boulons permettent la distribution des charges. Les points daccroche des palonniers doivent tre imprativement identifis avec le numro de nervure correspondant.

Principe de calcul des palonniers

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Dtermination du point daccroche de la rsultante des forces de portance : Il est donc ncessaire de calculer la position du barycentre des charges appliques pour accrocher lensemble au capteur defforts.

24

1

24

124

1

24

1

i

i

i

ii

b

i

iiemplanture

i

iaile

dFz

YdFz

YYdFzMomentdFzFz

Introduction des charges locales dans le longeron : Afin de reproduire le comportement de la jonction nervure/longeron, on utilise des languettes mtalliques colles sur les mes du longeron de part et dautre afin dintroduire progressivement leffort de cisaillement dans la peau des mes, comme le ferait la nervure.

LES SYSTMES ANTI-DEVERS ET ANTI-FLAMBAGES

Lors de lessai en flexion statique, le longeron nest plus bloqu par le revtement. La semelle dextrados tant comprime, elle ne demande qu{ flamber dans le plan de laile. La semelle dintrados, elle, reste bien droite, en tension.

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Ceci, combin au fait que la souplesse en flexion du longeron dans le plan de laile est trs grande comparativement sa rigidit en flexion dans le plan perpendiculaire { laile, va provoquer le dversement et la ruine du longeron. Ce phnomne ne peut pas apparatre en fonctionnement normal cause du blocage trs efficace procur par le contreplaqu de revtement qui forme un caisson trs rigide.

Rappel sur le flambement des poutres

La charge critique de flambage thorique est donne par la formule d'Euler:

F

IEL

L

IEF

2

2

k

2

k

Avec :

F : charge critique de flambage thorique (rotule rotule) [N]

E : module de Young du matriau (118 000 MPa pour le carbone) [Pa]

I : moment quadratique de la poutre [m4]

Lk: longueur de flambement de la poutre [m]

Le montage dessai doit donc reproduire ce blocage en empchant le longeron de dverser. Une attention particulire doit tre porte aux guides qui raliseront ce blocage : Ils doivent guider le longeron de manire TRS rigide sans pour autant introduire de frottements qui fausseraient les mesures. De plus, il est pratique de garder lextrados et lintrados du longeron visible pour pouvoir dtecter un ventuel dbut de flambage.

LES MESURES

Mesure de leffort : On utilise un capteur deffort (il faut pouvoir monter en charge jusqu{ au moins deux fois la charge extrme calcule (6,6G x 2 = 13,2 G) Le capteur deffort fera lobjet dun talonnage prcis dans la plage de mesure afin den vrifier la fidlit, la justesse et la prcision. Il est souvent difficile de trouver des capteurs de grande amplitude de mesures (plusieurs centaines de daN) prcis et peu onreux. talonnage du capteur d'effort

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Pour palier ce problme, il est possible dutiliser le principe de la balance romaine ou du levier.

Mesure des dformations Les mesures de dformes se font grace des mtres rubans fixs sur le longeron (5 points de mesures) Une rfrence (rgle de maon) solidaire des axes de fixation et non dforme permet la lecture des flches.

3 PRPARATION & PROCDURES DESSAI

PRPARATION DE LESSAI

RANGEMENT & PRPARATION DE LA ZONE DESSAI :

Dgager lespace entourant le banc dessai. Placer un poster en arrire plan identifiant bien lessai (logo,

date de lessai, titre de lessai, noms des gnreux donateurs).

Mettre en place un clairage puissant pour saffranchir dune mto maussade (projecteurs de chantiers, sources multiples pour viter les ombres)

Mettre en place une horloge visible (trs utile pour identifier les photos)

MISE EN PLACE DU LONGERON DANS LE BANC DESSAI :

Installer lattelage dintroduction des charges Installer et tester le dispositif anti-flambage/anti devers. Installer et tester les systmes de mesure de flches. Placer lafficheur du capteur deffort en vue des systmes dacquisition photo/vido. (cest

fondamental pour une exploitation ultrieure des photos. Une simple ouaibecam filmant lafficheur du capteur deffort et retransmettant linformation par vidoprojecteur sur le mur derrire la scne)

Mise en place dune cale qui permet dindexer la position zro du longeron. En effet, lors de la mise en place de lattelage, le longeron ploie vers le bas sous le poids de ce dernier. Il est donc pratique didentifier la position zero par une cale.

Numroter chacune des nervures de manire visible.

MISE EN PLACE ACQUISITION PHOTO/VIDO :

Charger les batteries Vider les cartes mmoire (prvoir des cartes en rab) tester leur dure de capture, et vider

leurs mmoires. Placer les pieds dappareils photos, reprer les emplacements des pieds par des adhsifs. Au

minimum, une camra filmant la scne de face (mesures des dformes) et de profil (dtection dun flambage ventuel). Les petites camras sportives haute dfinition se sont rvles trs pratiques { lusage.

Vrifier le fonctionnement et le rglage de tous les systmes dacquisition video. Sassurer que les rsolutions des appareils photo/video sont suffisantes pour pouvoir lire

lafficheur du capteur deffort et les rglets du systme de mesure de flches.

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MESURES :

Mise en place de la rgle de rfrence (rgle de maon), bride au niveau des axes du longeron, et non contrainte

Mise en place des rglets, mtres rubans sur le longeron pour la mesure des flches.

Mise en place dune rgle de gomtre place dans le plan du longeron (permet de donner une chelle).

Prparer des affichettes avec les diffrentes valeurs de facteurs de charge. (n=1 ; n=2 ; n= )

Prparer la liste et lordre des chargements que loprateur devra appliquer. Ce dernier rayera tous les chargements dj effectus (prvoir un stylo feutre et des aimants pour fixer les affichettes).

PROTECTIONS PERSONNELLES :

Les lunettes de protections sont obligatoires pour les exprimentateurs qui iront lire les flches.

Blouses de protections.

ENREGISTREMENT DES DONNES :

Apporter un Pc. On prpare { lavance un fichier Excel pour lenregistrement des donnes (en particulier les charges et les flches correspondantes).

Exemple de fichier de donnes.

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4 - LESSAI & LES RSULTATS

Il est fondamental de prparer { lavance des procdures dessai crites (check liste). Le jour de lessai vous aurez beaucoup de choses en tte et on { vite fait doublier de mettre en route une camra ou autre.

CHECK LISTE PRVOL

Inspection du montage dessai Mise zro du capteur. Mesure dforme (zro des mtres rubans avec cale de zero de longeron) Mise en route des camras Faire un essai au facteur de charge n=1 avec tous les dispositifs de capture dimage afin de

tasser un peu lattelage. Dlester. Vrifier que les systmes dacquisition photos/vidos ont fonctionn. Noter les conditions de lessai (temprature, hygromtrie)

DROULEMENT DE LESSAI :

Rpartir les tches entre les oprateurs Domaine lastique - extrme:

Placer laffichette correspondant au facteur de charge Lancer les moyens dacquisition vido Monter un tat de charge (n = 1 ; n=2 ; n=3 ; n = 4 ; n=5 ; n=6 ; n=6,6) Prise de photo Maintient la charge (mini 3s) noncer la charge haute et intelligible voix Lecture des flches haute et intelligible voix (la vido enregistre ainsi les donnes). Saisies des flches sur fichier informatique Vrifier lamelles/devers/flambage Dcharger n=0 ou n=1 Lecture des flches haute et intelligible voix. Prise de photo vrifier tat du longeron

A lissu de lessai jusque au facteur de charge extrme, Tlcharger toutes les photos et vidos et reconfigurer tous les moyens photos/vido. Prendre en photo lcran de lordinateur avec les valeurs de charges et de flches (double sauvegardes) Domaine extrme - rupture :

Lancer les moyens dacquisition vido Dgager laire dessai. Monter en charge de manire continue et rapide jusqu' rupture (n=7 ; n=7.5 etc . n=rupture) Annoncer haute voix les charges pour enregistrement sur bande video. Prise de photos en continu { chaque annonce de valeur de charge et ce jusqu{ rupture.

RUPTURE Scurit des abords et des personnes Arrts des vidos SAUVEGARDE IMMDIATE EN TRIPLE SUPPORT DE TOUTES LES DONNES. Ensuite seulement on peut discuter !

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ESSAI DU 21 MAI 2011 LONGERON LUCIOLE MC30 IUT DE CACHAN

Lquipe au complet avant lessai : mile TOUMLILT Marie CHABROUX Axel RIPPE Moussa ARRHIOUI Et votre serviteur Matthieu BARREAU Dpartement GMP IUT de CACHAN

Marie et mile mettent en place lattelage et les systmes anti devers. Notez : - les mtres rubans fixs sur le longeron et qui pendent derrire la rgle de maon qui sert de rfrence. - Lhorloge bien visible - Les procdures affiches bien en vue.

Lensemble du dispositif dessai : - Attelage - Systmes de mesures - Systmes anti devers (barres de guidage) Etc

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Longeron sans charge

Facteur de charge n=8,79 juste avant rupture. La rupture est intervenue par flambage de la semelle dextrados et dversement du longeron { la suite dun maintien insuffisant par les barres anti-devers. Flche au saumon : 406 mm !

Le longeron cass ! Si tu peux voir dtruit l'ouvrage de ta vie Et sans dire un seul mot te mettre rebtir 4

4 Rudyard KIPLING

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RFRENCES

Michel COLOMBAN Note sur le vol petite puissance Revue Pilotes n 5 (Juillet-aot 2007) S.BADEZ Resistance des matriaux applique laviation , Cours de technique aronautique EASA CS-VLA, Certification Specification for Very Light Aircraft http://easa.europa.eu/ SCHRENK O. A Simple approximation method for obtaining the spanwise lift distribution NACA technical memorandum 948, 1940 http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1940/naca-tm-948.pdf Paul VALLAT Cours de rsistance des matriaux appliqu laviation Mnard diteurs 1945

Matthieu BARREAU IUT de Cachan, juin 2011 Lauteur tient remercier tout particulirement Michel COLOMBAN qui a fait montre dune grande patience et dune disponibilit exemplaires. Merci galement Marie CHABROUX et mile TOUMLILT pour leur formidable travail sur ce projet. Merci enfin Franois BESSE pour sa couverture mdiatique de lvnement et Bernard BERTIN pour ses relectures pertinentes.

Composition & mise en page : Matthieu BARREAU Illustrations : Matthieu BARREAU, Marie CHABROUX, Emile TOUMLILT, Sbastien EXTIER

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