... de la conception en contreplaqué !

Après le Mass-STICK 800, j'ai voulu explorer la technique de découpe laser sur un modèle un peu plus grand, et aussi m'essayer à la conception d'un modèle à la structure faisant appel majoritairement au contreplaqué de peuplier. En effet, le balsa devenant de plus en plus coûteux, le contreplaqué devient une alternative à ne pas négliger… C'est donc en poursuivant ces deux buts que j'ai conçu et fabriqué le Mélimélo 1230.

Disons-le tout de suite, si au final, c'est un petit trainer vraiment très agréable à piloter, il n'est pas fait pour être reproduit en plusieurs exemplaires. En effet, l'envie d'explorer diverses solutions dans la découpe et l'assemblage, aux fins de mon autoformation, m'a conduit à complexifier plus que de raison la structure de ce modèle. On le verra, c'est aussi passé par une tentative de réalisation d'un train avec amortisseurs, qui bien que fonctionnant, s'est avérée bien trop fragile. Bref, l'avion est là, il vole, il est certes plus lourd que je ne le souhaitais, mais ça ne l'handicape guère et il a le droit à sa page dans cette section des "dossiers de construction".

Caractéristiques

Nom : Mélimélo 1230

Type : Trainer électrique 3 axes avec volets

Envergure : 1230 mm

Longueur : 950 mm

Surface alaire : 22.6 dm²

Profil : Plan convexe perso à 12% d'épaisseur relative.

Batterie : LiPo 3S 1800 à 3300 mAh

Poids en ordre de vol : 1310 g à 1430 g suivant batterie.

Charge alaire : 58 à 63 g/dm² suivant batterie.

Genèse

Comme toujours depuis plus de 45 ans, le dessin initial a été tracé sur un bloc A4 quadrillé 5x5 mm. Le format le permettant, il a été dessiné à l'échelle 1/5. Les chiffres portés sur ce croquis diffèrent légèrement du résultat final, car au fil de la conception sous Fusion 360, j'ai apporté de-ci de-là quelques modifications. Ainsi, la corde au saumon est passée de 125 à 150 mm par exemple. J'étais très optimiste en chiffrant l'avant-projet quand j’ai écrit C/A ~ 40 g/dm2… Avec un avion tout balsa, c'était possible de s'en approcher, mais pour mes premières armes en contreplaqué, j'en suis très loin !

Dès le départ, il m'a fallu avoir en tête un critère majeur : mon laser a une surface de coupe utile de 40 x 40 cm… Il faut donc prévoir que des pièces longues comme les longerons seront à scinder et à rabouter. Il en sera de même pour le fuselage dont les flancs et le fond devront être en trois parties.

J'avais aussi noté au départ des servos 13 grammes. Finalement, j'ai monté des 9 grammes de bonne qualité et ils sont parfaitement adaptés… C'est toujours 24 grammes de moins…

Trouver un nom...

Sur ce premier croquis, le projet s'appelle "Mass-e-Trainer"… Mais bon, je ne trouvais pas que ça sonne terrible… J'ai cherché longtemps alors que le projet avançait sous Fusion 360. C'est à force de justifier sur Facebook les choix dans les formes que j'ai dit que c'était un "méli-mélo" de Cessna (forme des ailes), de Fiesler Storch (train suspendu alors à l'étude), de Pilatus Turbo Porter (long nez), dessous plat (façon Whisky et autres de mes modèles maison) que le nom final m'est venu… "Mélimélo", en ajoutant 1230 car il fait 1320 mm d'envergure…

Début de la conception : la voilure

L'envergure imposait de tronçonner le longeron en pièces de moins de 400 mm... Pour 1200 mm d'envergure, ça semblait faisable en seulement trois parties, mais comme il faut de belles entures pour que les raccords soient solides... Mieux valait partir sur 4 pièces, deux de chaque côté. Et donc, j'ai tout de suite choisi de faire deux demi-ailes, démontables, ce qui faciliterait aussi le transport et le rangement.

Comme dit au départ, le contreplaqué de peuplier doit être utilisé au maximum et c'est en 3 mm d'épaisseur qu'il est le plus facile et le plus économique à approvisionner (chez Silence Model dans mon cas).

Le longeron et la totalité des nervures seront donc en contreplaqué de 3 mm. Pour les coffrages et le bord d'attaque, le balsa reste toutefois impératif.

Une fois de profil dessiné, les extrusions vont bon train et la base de la structure prend forme. A ce stade, les nervures ne sont pas encore ajourées.

Ci-dessous, un petit diaporama avec diverses étapes de la conception des ailes. (Cliquez sur les images pour les agrandir et lire les légendes)

Construction des ailes

Je n'ai pas attendu d'avoir modélisé le fuselage pour attaquer la fabrication des ailes. Les pièces ont été projetées en 2D, exportées en format DXF et injectées dans le logiciel LightBurn qui pilote mo, Laser Creality Falcon 2 Pro 22 Watts. Voici le diporama ce leur assemblage. Là encore, agrandissez les images pour lire les légendes.

Ci-dessous, les pièces à couper au laser.

Pendant les pauses "séchage", la conception continue !

Et cette fois, il s'agit de modéliser le fuselage et les empennages. Tout part d'esquisses en 2D qui via des extrusions et opérations booléennes (addition, soustraction, intersection) vont donner les principaux éléments du fuselage.

Le moteur prévu est lui aussi complètement modélisé afin de pouvoir lui concevoir un support et un capot qui l'englobe parfaitement.

Petit à petit, les éléments du fselage prennent forme, couples, fond, dos, ouvertures pour alléger... Le tout en n'oubliant pas qu'il faudra scinder les éléments trop longs pour mon laser en plusieurs parties...

Le stab, puis la dérive, sont modélisés à leur tour et l'avion commence à ressembler à quelque chose.

Le support du moteur est créé, en vue d'une impression 3D. Il intègre l'anticouple. Le piqueur est donné par inclinaison du couple avant.

Et pour le dessus du fuselage à l'avant ? On fait comment ?

Il me fallait un bon accès pour le contrôleur et pour la batterie. Je me suis dit qu'une trappe intégrale allant du couple avant jusque sur le dessus du bord d'attaque était une idée à creuser... Et pour donner quelques courbes à cette caisse à voler, pourquoi pas en impression 3D ?

Une fois les formes définies et modélisées, il fallait un verrou... Histoire de se donner encore un sujet d'étude supplémentaire. Et ben... ça a marché du premier coup !

Mini vidéo du fonctionnement du verrou de trappe.

Un train suspendu ?

J'ai eu des envies de complication... Un train suspendu à la géométrie inspirée par le train du Fieseler Storch... Le tout réalisé en PET-G imrimé 3D saud les tubes de amortisseurs faits en tube alu.... La conception a pris un bon moment, un proto en PLA a été fabriqué pour vérifier et corriger ce qui n'allait pas... Ensuite, le train final a été imprimé 3D et assemblé. On le verra plus loin, s'il fonctionnait, il était trop fragile et il n'a pas supporté un nid de poule dès le premier atterrissage. Mais bon, c'était intéressant à étudier !

Deux mini vidéos, montrant les amortisseurs prototypes et le train suspendu version finale.

A ce stade, et avant de passer côté atelier, c'était le moment de visualiser le Mélimélo sous divers angles...

Construction des empennages

Un treillis classique, une grosse bourde sur la conception du stab... qui sera refait ! Mais c'est rapide et facile !

Bon, il faudrait peut-être le faire, ce fuselage en contreplaqué !

Le calepinage commence à être bien rempli... La découpe des pièces du fuselage peut être lancée et l'assemblage ne prendra que trois jours (séchages compris)...

Mélimélo, première sortie...

Le temps de quelques images, la cellule non entoilée et avec la trappe avant prototype ont été sortis dans la cour.

Essais de compression du train à l'atelier.

Finition et installation des équipements

Après un bon ponçage général du fuselage, des ailes et des empennages, l'entoilage a été réalisé avec du film thermorétractable Kavan blanc. C'est à ce stade que j'ai réalisé une erreur de conception pour le plan fixe du stab (qui a carrément cassé en deux entre mes doigts… Heureusement que je ne l'ai pas mis en vol !). J'ai rapidement repensé cet élément, et reconstruit en quelques minutes. Le lendemain (faut que la colle sèche !), je pouvais entoiler la version "bonne de vol".

Tous les guignols ont été dessinés spécialement pour l'avion afin d'utiliser au mieux la course des servos et leur couple, ils sont imprimés 3D.

Les servos ont été installés dans le fuselage avec pour commander la profondeur, la direction et la roulette de queue des cordes à piano de 0,8 mm avec chape métal sur direction et profondeur, connecteur à vis côté servo pour la roulette.

Pour les ailes, les guignols d'ailerons donnent un léger différentiel mécanique, ce qui me permet de n'utiliser qu'une seule voie du récepteur via un cordon en Y. Des rallonges ont été ajoutées pour sortir les fils des ailes.

Pour les volets, j'ai utilisé deux voies, ce qui permet un réglage plus précis de la symétrie de mouvement. Les guignols et les servos sont donc finalement positionnés de manière symétrique. Là aussi, les guignols ont une forme qui assure d'exploiter au mieux le couple des servos quand les volets sont au débattement maximum.

Le moteur a été fixé sur son support et celui-ci est boulonné sur le couple avant. Le capot vient recouvrir le tout et il est fixé sur le support moteur par 4 petites vis à tôle.

Le train pré-assemblé a trouvé sa place sans histoire sous le fuselage, 4 vis M3 le boulonnant sur sa plaque support dotée d'écrous à griffes.

La roulette de queue est vissée sous l'arrière du fuselage.

L'ensemble des gouvernes est articulé par du ruban adhésif Scotch Crystal, sur les deux faces.

L'hélice enfin est une 11 x 5 Foxy pour les premiers vols. (C'est celle qui est préconisée dans la notice du moteur)

Une fois l'ensemble de l'avion entoilé et équipé, j'ai pu constater que sans batterie, le centrage était déjà "presque" bon… Ce qui m'a permis de déterminer la position pour la batterie, dont les 2/3 arrières se retrouvent sous l'avant de l'aile. J’ai vraiment une grosse latitude devant et derrière pour affiner la position ! Ceci va aussi permettre d'utiliser des batteries de divers calibres, allant de 1800 à 2800 mAh en 3S. Le standard sera 2200 mAh, mais il serait même possible de loger des 3300 mAh !

C'était l'heure d'aller faire rouler le Mélimélo dans la cour et de voir comment se comportait le train !

Les premiers essais de taxiage, sur graviers, puis sur des dalles

et du sable avec des touffes d'herbes en pagaille.

Premier vol et... déception côté train !

Alors que j'en étais à commencer le décor, un créneau météo favorable pour aller en plaine de Saône s'est présenté… je n'ai pas attendu d'avoir finalisé le décor, je voulais savoir comment ça volait (petit doute à cause du poids autour de 1,3 kg alors que le moteur est donné pour des trainers jusqu'à 1 kg.) et si le train allait être à la hauteur de mes espérances… A noter qu'entretemps, une nouvelle trappe allégée et blanche a été imprimée, poncée et peinte.

Avec un petit vent en travers de ma "piste" dans la plaine, j'ai choisi de décoller directement avec un cran de volets. Et là, impeccable, le décollage a été rapide et court, donc, j'ai tout de suite été soulagé quant à la puissance de la motorisation.

Ce premier vol a été avant tout dédié à faire les trims, ce qui s'est d'ailleurs borné à 1 cran aux ailerons, rien à la direction, et à faire les trims de profondeur pour les 3 phases de vol correspondant aux 3 crans de volets : rentrés, 1 cran et 2 crans… Comme je m'y étais attendu, un peu de compensation à piquer est nécessaire lors de la descente des volets.

Pour le reste, Mélimélo s'est tout de suite montré super-gentil, avec juste un piqueur qui aurait mérité 1 degré de plus… Au-dessus de mi-gaz, il cabre un peu… (Un petit mixage gaz-profondeur a été ajouté dès la seconde séance et c'est réglé.)

Le lacet inverse est présent, mais sans exagération et il se contrôle aisément avec un peu de direction.

Le roulis induit est net et même puissant. Malgré les seulement 3° de dièdre par aile, il est parfaitement possible de piloter le Mélimélo en "2 axes".

L'anticouple s'est révélé parfait.

Quelques figures ont été passées dès ce premier vol, boucle, tonneau, renversement et vol dos. Ce dernier n'est bien sûr pas top, vu le profil totalement plat. Il faut pousser la profondeur comme un âne pour tenir le palier, et en étant plein gaz. Pas grave, ce n'est pas sa vocation ! La bonne surprise est venue de la gouverne de direction qui malgré une surface pas énorme s'avère redoutable d'efficacité en renversement !

Les essais de décrochages ont montré un avion très gentil qui refuse l'abattée au centrage du premier vol. Il parachute en restant stable et contrôlable aux ailerons et à la direction.

Après 6 ou 7 minutes, il était temps de passer à l'épreuve la plus délicate : le premier atterrissage…

La présentation en correction de dérive (vent de travers) a été sans problème, et le Mélimélo a touché la piste en souplesse et a commencé à rouler en dodelinant sur les irrégularités du sol, je commençais à être content… Et puis, en toute fin de course, un petit coup de vent latéral, je ne contre pas assez, je laisse filer sur le bord et là, un petit nid-de-poule ne fait pas de cadeau… Crac ! le train gauche casse net et trois endroits à la fois ! Bon, et bien les deux autres packs LiPo ne serviront pas aujourd'hui… La conclusion est sans appel : même en PET-G, mon train n'est pas assez robuste… Je vais donc revenir à une lame classique (mais quand même imprimée 3D en PET-G, vu que ça marche sur le Mass-STICK).

Train phase 2 "provisoire"

J'ai donc redessiné un train simple à lame à imprimer en PET-G. Mais... la bobine de ce matériau était quasiment vide et ne me permettait pas de fabriquer immédiatement la pièce...

Comme je n'avais qu'une envie, c'était de continuer les essais en vol, j'ai fouillé mon tiroir à trains d'atterrissages et j'ai trouvé un vieux train T2M qui pouvait faire l'affaire. Une pièce de fixation a été vite dessinée et imprimée avec le reste de la bobine, ce qui m'a permis de reprendre les essais dès le lendemain du 1er vol, en attendant la livraison d'une nouvelle bobine de PET-G.

Une mini vidéo "souvenir" des essais avec ce train provisoire a été faite juste en posant le Lumix sur le toit de la voiture... Et je me suis bien planté sur le cadrage... Alors, c'est court et c'est pas terrible, mais ça reste un souvenir...

Train, épisode III... Le bon ?

Le décor a été finalisé. La bobine d'un kilo de fil PET-G étant arrivée, l'imprimante 3D a été immédiatement mise à contribution et une lame de 5 mm d'épaisseur en est sortie durant la nuit. Au petit matin, ébarbage, transfert des roues du train provisoire à celui-ci et hop, le tout est boulonné sous le Mélimélo. Et cap la Plaine de Saône où le vent de travers est un peu fort pour essayer directement un décollage sur la "piste"... Ce sera sonc directement un test en "tout terrain", depuis la plaine, mais face au vent. Cette fois, ça semble tout bon ! J'ai pu réaliser de nombreux décollages et atterrissage, dont un de chaque sur le dur et vent de travers...

Les qualités de vol déjà révélées avec les trains numéros 1 et 2 sont confirmées, le Mélimélo est déclaré bon pour le service. (Ce qui veut dire que l'émetteur élève est préparé pour pàouvoir faire essayer les copains et si l'occasion se présente, faire de l'école à des élèves.)

Cette fois, le Lumix est sur pied, j'ai mieux repéré le cadre et il faut voler en mode "Porte de Versailles" pour tenter de rester dans l'image... Mais bon, on voit bien que l'avion est sain, que la terre et les touffes d'herbe ne lui font pas peur... Et que le train est solide, cette fois !

En service !

Désormais, Mélimélo est intégré à la flotte des modèles "de tous les jours" et il a commencé à voler sur les sites d'Aéro Massilly 71. J'ai pu le faire essayer à plusieurs copains du club qui l'on apprécié et trouvé très doux à piloter.

J'ai aussi testé une autre hélice, plus petite et avec plus de pas, à savoir une 10 x 7. Et bien la différence se sent à peine ! En fait, il vole "tout pareil" !

Coté batterie, Mélimélo a volé avec des 3S 1800, 2200 et 2800 mAh. Là encore, la variation de masse passe inaperçue, et mes craintes quant à la masse de l'avion sont évanouies ! Mon profil maison porte fort et compense le poids allègrement !

Les volets sont super efficaces pour des approches sur plan "fort", ce qui facilite les arrivées avec obstacles sous la finale, la visualisation du point d'aboutissement et ça évite toute tendance à allonger ou flotter durant l'arrondi.

Il est rigolo, ce petit machin tout simple ! Et même si je n'en suis plus aux trainers depuis bien longtemps, j'ai vraiment du plaisir à voler cool avec lui !

On termine avec les photos et une vidéo en vol prises par Cécile !

3300 mAh juste pour voir… Quoique !

30 août 2024, à Massilly, alors que la température est de 31 °C, l'heure est à utiliser Mélimélo pour la première fois en école avec un élève qui fait son tout premier vol en double commande. Tout se passe parfaitement bien et ça valide l'usage école de l'avion. Ce vol a lieu avec la batterie "nominale" prévue, à savoir un LiPo 3S 2200 mAh. On vole une dizaine de minutes.

Un peu plus tard, je décide de faire un test : surcharger Mélimélo en l'équipant cette fois d'un 3S 3300 mAh. En effet, la place disponible le permet facilement, sans même que ça change le centrage. Cette fois, je vais décoller à 1430 grammes (Charge alaire : 63 g/dm²). le décollage se fait sur un mix de terre et herbes rases et je ne sens même pas de différence sur la distance de décollage. Ensuite, le vol va être de type très sage, à tourner en rond et en hippodromes au-dessus du terrain jusqu'à ce que la télémétrie m'indique 3,6 V par élément… Et il faudra 30 minutes pour y parvenir ! Le surpoids ne s'est pas du tout senti, pas plus en vol qu'au décollage ou à l'atterrissage… Bref, je peux valider sans problème l'utilisation de packs 3300 mAh sur le Mélimélo ! Je modifie la fiche technique en conséquence !