Février 2022, je découvre sur internet une vidéo de Tom Stanton où il est question d'une fusée avec moteur brushless, hélice et parachute, assez impressionnante.
La fusée est alimentée par des condensateurs chargés au départ avec une batterie LiPo en une fraction de seconde.
Ce qui m'impressionne le plus, c'est l'énergie emémagasinée dans les condensateurs dont je n'imaginais pas la valeur. Le plus gros condensateur que j'avais vu était un 10000 microfarads et il s'agit ici de condensateurs de 50 Farads. Le rapport est de 5000 !!!
Rappel théorique :
Q = C x U = I x t avec :
Q, quantité d'électricité en Coulombs. C, la capacité en Farads. U, la tension en Volts. I, le courant en ampères. t, le temps en secondes.
La valeur résultante de condensateurs reliés en série est C / Nb de condensateur.
La valeur résultante de condensateurs reliés en parallèle est C x Nb de condensateur.
Il s'agit ici de condensateurs de 50 Farads (3 Volts) en série soit un condensateur de 8,33 Farads (18 Volts).
Comme la charge sera effectuée à partir d'une batterie LiPo, il s'agira d'une 4 éléments, soit 16,8 Volts.
D'où Q = 8,33 x 16,8 = 140 Coulombs.
Mars, j'ai trouvé dans un recoin de mon atelier un moteur Emax 2205/22 1660 KV dont le courant maximum est de 12 ampères, j'ai enfin reçu les hélices et je peux réaliser des essais.
Avec une hélice GWS 7x3,5 en statique, ce courant est atteint avec une tension de 11, 5 Volts.
La fusée est maintenant construite. Voici les différentes pièces d'impression 3D
La soute du parachute accrochée au support du servo et du récepteur
Le shéma électrique est le suivant :
La partie haute de la fusée avec le moteur, l'ESC 15 ampères (4S) et le connecteur XT60.
Les fils reliant le moteur à l'ESC sont maintenus à la colle pour pistolet chauffant.
Le câble de l'ESC doit être allongé pour pouvoir le connecter au récepteur situé plus bas dans la fusée.
Une fois la fusée montée, le parachute est fixé au moyen de fils de pêche en nylon en utilisant des nœuds de pêcheur. Un premier fil est fixé au bas du support du servo, dans la partie conique où la soute du parachute vient se fixer.
Le fil doit être passé de l'extérieur vers l'intérieur par un des 2 trous pour repasser ensuite vers l'extérieur par le second. L'opération nécessite une pince à fin bec. Une des deux extrémités sera laissée sur une longueur de +/- 10 cm.
Elle sera nouée aux fils provenant de la soute du parachute et du parachute lui-même. Un second fil relie les 2 parties de la soute du parachute au travers des deux petits trous tout en bas de la fusée.
Les deux parties doivent se joindre quand la soute est fermée. Une des 2 extrémités du fil est laissée sur une longueur de +/- 15 cm. Elle sera nouée à celle qui proviendra du bas de la fusée en forme de cône.
Un troisième fil est noué à la jointure des 2 premiers et au parachute. Du côté du parachute, il sert à joindre les deux suspentes.
J'ai trouvé un parachute mais le poids pour lequel il convient n'est pas indiqué.
Je doute qu'il soit suffisant pour les 415 grammes de la fusée. A voir !
Le récepteur est un AR52 Futaba en SFHSS
L'ESC est un simonk 15 ampères 4S
Les condensateurs sont des 50 Farads
animation du montage des pièces
Elle est pas belle ma fusée?
Mi-avril 2022, il faut tenter un essai car je suis certain que mes calculs sont totalement erronés.
Tom Stanton atteint une cinquantaine de mètres avec un moteur de +/- 500 Watts.
Un peu avant mon essai, j'avais calculé une apogée sur base de la transformation d'énergie électrique (provenant des 140 coulombs des condensateurs) en énergie potentielle.
(C.V2)/2 = m.G.h
Entre 16,8 V et 7 V l'énergie fournie par les condensateurs est (50/6*(16,8-7)2)/2 = 400,16 Joules
Donc
H = E/m/G = 400,16 / 0,415 / 9,81 = 98,29 mètres
J'avais aussi effectué des calculs à différents stades de tension fournie par les condensateurs. J'en avais conclu qu'en 5,3 secondes la traction serait tombée en dessous du poids de la fusée à une hauteur de 6,42 mètres.
Il n'y avait donc aucun risque à faire l'essai dans mon jardin. En effet, la fusée monte à un peu plus de 2 mètres.
Le moteur était un Emax GT2205/22 1660KV
La fusée pesait 413 grs et le moteur produit une traction de 682 grs sous 16,8 V et 11,5 Amp avec une hélice 7x3,5 au décollage.
Cette traction procure une accélération de départ de +/- 6 m/s2 mais il ne faut pas croire pour autant qu'elle va durer.
La vitesse de la fusée fait diminuer le pas apparent de l'hélice. A 6 m/s le pas réel et la traction seraient réduits de 25%.
La tension et le courant diminuent aussi et il ne faut que quelques secondes pour que la traction soit inférieure au poids de la fusée, ce qui annonce la décélération.
Il faudrait aussi tenir compte de l'accoup de courant au décollage et de l'énergie perdue en rotation de la fusée sur son axe de trajectoire.
J'ai tenté de calculer comment la fusée se comporterait mais cela s'est avéré trop compliqué. C'est pourquoi j'ai décidé d'approfondir mes connaissances sur les hélices et les moteurs brushless.
10 Mai, j'ai imprimé un nouveau support moteur et installé un moteur Emax EcoII 2306 1700 KV avec une hélice Dalprop 7x4 ainsi qu'un variateur Wasabi 45 Amp.
14 mai, pas trop de vent, premier essai avec l'hélice Dalprop 7x4
16 mai, deuxième essai avec une hélice Graupner 8x5
Afin d'améliorer le décollage, j'ai réalisé une base de lancement qui empêche la fusée de tourner sur son axe dans les premiers centimètres.
Le parachute ne s'est pas ouvert assez tôt et le couvert végétal n'a pas assez amorti le choc, la pièce inférieure de la tête de la fusée s'est brisée à sa jonction avec le corp.
J'ai revu la conception et ajouté deux alésages pour de petites tiges de carbone (longueur 20 mm) collées à la cyano.
Il y a un point positif: l'apogée est meilleure. J'ai relevé la hauteur de la fusée sur la vidéo à chaque dixième de seconde et voici le résultat sous forme de graphique:
Le zig-zag de la courbe de vitesse vient de l'imprécision des mesures sur les images.
Bientôt d'autres essais avec d'autres hélices.
Malheureusement, l'herbe a été fauchée, il va falloir attendre car je ne fais pas trop confiance au parachute. J'ai remplacé les nœds par des jonctions imprimée en PLA.
28 Mai, à l'occasion de la séance de vol et de l'assemblée générale de l'AAE, je teste la fusée avec une hélice 8x6. C'est légèrement mieux, la fusée monte à +/- 7,5 mètres
Il y a encore du chemin à faire !
8 juin, j'ai refait toutes les pièces de la fusée en les allégeant par divers évidements et j'ai revu l'agencement des fils de nylon qui relient la soute et le parachute à la fusée.
Je m'aperçois que le poids de la fusée "allégée" est plus important alors que toutes les pièces imprimées sont plus légères! Je n'avais plus pesé la fusée depuis le changement de moteur.
J'ai gagné 7,57 grs sur les pièces imprimées mais le moteur pèse 5,18 grs de plus, le variateur 10,32 grs de plus et l'hélice 5,97 grs de plus.
Le câblage électrique est resté le même mais a nécessité 4,1 grs de colle chaude en plus, la fusée pèse maintenant 431 grammes, soit 18 grs de plus qu'au départ.
Par rapport au dernier vol, j'ai gagné 7,57 grammes mais cela est négligeable. L'idéal serait de réussir à alléger le tube qui pèse à lui seul 67 grs, peut-être le faire en fibre.
3 juillet, je cherche un champ qui pourrait amortir la chute de la fusée en cas de problème et je trouve un champ de colza mais il y a pas mal de vent.
Je décide de tenter le coup mais dès que la fusée dépasse la hauteur de la végétation, le vent la dévie et elle part presque à l'horizontale.
Bilan: un aileron cassé. Il semble évident que la fusée ne peut pas atteindre plus d'une dizaine de mètres avec ce poids et cette motorisation.
