les ailes expansé coffrées bois                                                                                Page 1    

  Page publiée le 31 janvier 2004 et actualisée le 06 mars 2018

 

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Fabrication d'ailes de 8 mètres par Thierry actualisée le 25 janvier 2005

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Fabrication d'ailes de GPR selon Philippe créée le 04 février 2006

aile 4m

Fabrication d'ailes de GPR selon Pierre créée le 09 avril 2005

Découpe

Technique de découpe des ailes avec gabarits : Présentation sous Power Point (.PPS) par Georges Lautemann

Réalisation

Technique de fabrication des ailes sous presse : Présentation sous Power Point Georges Lautemann

 

" Pour affaiblir un roseau renforcez le localement... "

Maxime "GPRiste" à méditer avant d'entreprendre la fabrication de vos ailes !

Nous allons décrire la méthode la plus utilisée car elle pardonne (dans une certaine limite) les imperfections de réalisation lorsque l'on débute mais surtout cette méthode permet presque toujours les réparations. Ce qui n'est pas toujours le cas des ailes à revêtement plastique. Nous appellerons cette méthode " aile expansé-coffrée bois "  ce qui se traduit par : Aile polystyrène (extrudé ou expansé) coffrée bois (samba ou bien balsa) à l'aide d'un sac mis sous vide. L'aile traitée ici est une aile à deux panneaux la plus représentative de vos besoins (celle du JP 15/36 au 1/3). On peut donc faire plus simple mais également plus compliqué comme l'aile de l'ETA qui dans ce domaine représente le sommet de l'art !

  Avertissement :

La méthode décrite ici permet de réaliser des ailes pour des planeurs de loisir ou du type maquette. Pour la compétition - en particulier les planeurs F3b - subissant des facteurs de charge importants la méthode décrite n'est pas adaptée car insuffisamment précise.

D'autre part, compte tenu de la grande diversité des modèles, il est délicat de donner des sections précises et des grammages de tissus.  Il est donc recommandé lors de l'apprentissage de procéder par étapes  et ne pas débuter par un modèle au 1/3 s'il s'agit de votre première aile. Apprendre à réaliser une aile de trois  mètres, puis quatre, puis cinq ! Dans tous les cas les conseils d'un modéliste rompu à la construction sera toujours préférable si vous le pouvez à la litterrature ! Cette aide vous pouvez la trouver en adhérant à un club. Toutefois les GPR ne sauraient être responsables de vos déboires dans ce domaine car malgré le désir d'aller à l'essentiel nous ne pouvons pas transmettre de façon exhautive tous les détails et tous les détails comptent pour réaliser correctement des ailes !

Cet avertissement ne doit pas  vous rebutter - au contraire, mais vous faire prendre conscience qu'il n'y a pas de magie mais de la reflexion et du travail ! La maîtrise de cette fabrication c'est l'assurance d'éprouver encore plus de satisfaction et de plaisir lors des vols ! GR

 

Recommandation générale :

Nous vous conseillons d'ouvrir un cahier pour noter pour chaque nouvelle aile tous les paramètres importants.

  •  Type de tissus, grammage et dimensions.
  •  Type de résine et quantité préparée
  •  Pesée : noyau, bois de placage, tissus, inserts, gaine, aéro-freins, etc.

Connaissant tous les poids des différents ingrédients vous serez capable avant réalisation de définir à 50g près le poids de vos ailes. Et ensuite - à l'aide de cette base de données, capable de réaliser des ailes de plus en plus légères et robuste.

 

Mettre la matière "travaillante" là où il le faut ...

Il y a deux situations où les contraintes atteignent leur maximum :

  1.  lors d'une brutale ressource après un vol à grande vitesse
  2.  lors d'un choc avec la planète...

Les deux cas peuvent arriver à tous : Une panne momentanée (brouillage qui déclenche un vol à grande vitesse suivi d'un ordre à cabré ou bien un choc suite à un atterrissage manqué). On va donc s'attacher à renforcer les points particuliers décelés par l'expérience acquise en vol ou lors de crashs...

Dans ces deux cas l'aile subit des contraintes en des lieux différents ce qui va nous conduire à renforcer localement l'aile par des tissus ou mèches de fibre, soit de verre ou de carbone. Ici sur le site des GPR  vous l'avez compris l'aile indestructible n'est pas pour demain, bien que certains nouveaux matériaux pourraient le faire croire à la condition de ne pas être exigeant sur les épaisseurs de profils, l'allongement, la finition des surfaces et les performances qui en découlent. 

 

Matériel nécessaire :

  • Plan de travail géométriquement plan à 5/10 près
  • Pompe à vide régulée
  • Sac à vide
  • Tissus de verre
  • Tissus de carbone
  • Bois de placage (samba 7/10 ou balsa 15/10)
  • Film plastique de protection
  • Résine époxy
  • Balance précise au 1/2 gramme
  • Pinceaux ordinaires
  • Ciseaux spéciaux tissus de verre
  • Raclette (carte de crédit)
  • Gants de protection
  • Solvant de nettoyage : acétone
  • Local ventilé 

Etape 1 : Découpe des noyaux de polystyrène

Traitée abondamment sur le web et les revues spécialisées la technique de découpe ne sera pas traitée ici. Il est possible aujourd'hui d'obtenir des découpes d'ailes par des artisans équipés de CNC. Avantages : ils maîtrisent l'outil et les coûts sont raisonnables. Autres solutions : le club ou bien l'ami équipé d'une CNC. Mais sachez que le temps à consacrer à la découpe n'est pas négligeable car il ne suffit pas d'appuyer sur un bouton et attendre! Il faut calibrer la machine selon le polystyrène fourni, réaliser des tests, découper les différentes ébauches de chaque panneau, avant de commencer la découpe proprement dite. Et ensuite ne pas avoir d'incident... La technique du gabarit permettant de guider le fil chaud est aujourd'hui désuète, mais pour certains suffisante car on ne construit pas des ailes tous les jours lorsqu'on est un amateur !

 

Etape 2 : Préparation du matériel

La préparation du matériel et de l'aile est la phase la plus longue d'une fabrication d'aile. En effet, il convient de tout préparer méthodiquement car lorsque la résine est mélangée à son durcisseur - elle - n'attends pas ! Réaliser une aile n'est pas très compliqué, c'est avant tout une affaire d'organisation.

 

Etape 3  : Assemblage des dépouilles (1/2 aile à deux panneaux)

La première opération consiste à  raccorder par collage toutes les dépouilles des panneaux (ici deux panneaux) constituant une 1/2 aile. L'idéal est de coller la dépouille d'intrados sur une plaque de contre-plaqué ordinaire de 5mm au même contour que la dépouille. Cette méthode vous garantira le bon alignement des panneaux et donc en final des ailes symétriques !  Ce qui ne sera jamais le cas si vous faites l'impasse. Ce panneau en contre-plaqué sera utilisé ensuite pour la réalisation de la deuxième 1/2 aile (en la retournant !). Il sera utile de conserver par la suite ce panneau CTP en cas de réparation car il vous garantira l'alignement des éléments cassés. Les dépouilles sont maintenues sur le CTP par du scotch double face. Un bon moyen de respecter géométriquement la forme de l'aile est de tracer au crayon l'axe du longeron comme référence.  

 

Etape 4 : Assemblage des noyaux :

Les noyaux sont collés bout à bout avec peu de colle (époxy rapide) pour éviter qu'elle ne déborde du joint car cela provoquerait une variation d'élasticité locale du polystyrène et qui serait visible après moulage ( indispensable sur aile à revêtement plastique). Utiliser pour l'alignement des noyaux la dépouille en prenant soins de l'isoler par un film plastique type polyhane.

 

Etape 5 : Préparation des noyaux

Le dispositif de clé d'aile préalablement réalisé (tube fdv, nervure emplanture et fausse nervure) est positionné dans le noyau à l'emplanture. Cette opération doit être conduite avec le plus grand soin car d'elle dépendra la symétrie du dièdre et le respect géométrique de l'ensemble voilure. A ce sujet deux façons de procéder qui ont leurs avantages et leurs inconvénients...

Méthodes :

  • On réalise lors du coffrage l'assemblage définitif de la clef d'aile
  • On achève l'assemblage de clef d'aile après coffrage de l'aile

Cette vue montre la fausse nervure percée recevant le tube de la clef d'aile. Plus en arrière la présence de l'aérofrein.

Et au premier plan la nervure d'emplanture en contreplaqué de 6 à 10mm selon l'envergure. On voit ici que le dièdre est obtenu par décalage des trous dans le plan vertical. L'excédant de polystyrène situé hors karman est conservé pour assurer la continuité du profil sans avoir des effets de bord. Ici il s'agit de l'aile du JP 15 au karman non perpendiculaire au longeron.

Ici on voit la nervure d'emplanture qui viendra en appui sur le fuselage. Il convient de s'assurer du bon calage angulaire de cette nervure dans tous les plans pour limiter les opérations d'ajustement lors de la mise ne croix des ailes.

Quelle méthode choisir ?

Vous débutez ou le polystyrène est de l'expansé très léger et donc vous ne pouvez faire confiance à cette matière pour positionner correctement le fourreau d'aile et le karman de fuselage n'est pas géométriquement correct, la méthode 2 est préférable. Seule la fausse nervure (mais percée au diamètre extérieur du tube de fourreau) sera en place dans le noyau au moment du coffrage. Cette méthode offre également l'avantage de coller la nervure d'emplanture en prenant en compte le karman du fuselage qui est rarement symétrique sur les fuselages.... En effet on plaquera la nervure d'emplanture sur le fuselage et ensuite on viendra présenter l'aile et l'ajuster pour éviter les toujours longues opérations de finition.

Le choix réalisé, tracer l'axe du longeron sur l'extrados du noyau. A partir de cette référence positionner :

  • le tube du fourreau de clef d'aile
  • la fausse nervure,
  • le bloc bois dur pour recevoir le téton de calage de l'aile
  • le puits des aéro-freins,
  • le puits du ou des servos (volets de courbure et ailerons.
  • le passage des gaines de commande si elles ne sont pas réalisées lors de la découpe en CNC. Evider pour le passage de la gaine avec l'outil idoïne. (Lame de scie à métaux ou bien fil chaud en forme de boucle placé à l'extrémité d'un fer à souder.

 

Etape 6 : Le longeron  

Ici il y a autant de méthodes que de modélistes... Tout a été essayé et généralement tout marche car généralement cela conduit à des ailes beaucoup plus robustes que nécessaire. On pourrait donc en déduire  qu'elles sont généralement trop lourdes... Probablement vrai ! Il faut donc s'attacher à déposer de la fibre (qui ne travaille bien qu'en traction ) exclusivement dans les zones de fortes contraintes mécaniques. Petit détail : les mèches doivent être parfaitement tendues donc rectiligne et non "zigzagante" pour travailler correctement !

Longeron intégré à l'enveloppe...

Nous allons décrire la méthode du longeron intégré à l'enveloppe, une méthode qui a fait ses preuves sur le SB10 des GPR depuis plus de 20 ans malgré deux crashs sérieux les longerons n'ont jamais été endommagés. Cette méthode n'est pas non plus une méthode personnelle, elle est utilisée par les planeuristes depuis de nombreuses années.

Avec cette méthode, le noyau n'est pas coupé en deux pour loger un longeron car il n'y a pas de longeron à âme verticale. Les liens - mécaniques- indispensables pour être assimilable à une poutre entre la semelle d'intrados et d'extrados sont obtenus par le polystyrène lui-même qui travaillera en compression, seul domaine où cette matière est performante. La largeur de la saignée sera dictée par la densité du polystyrène :s'il s'agit d'expansé faible densité il convient d'élargir la semelle au détriment de l'épaisseur pour mieux répartir les efforts de compression lors de la flexion de l'aile.

Vous noterez au passage que cette méthode garantit la continuité du profil. Toutefois dans la zone de fortes contraintes au niveau de la clef d'aile il convient de ne plus faire confiance au polystyrène mais il faudra relier les semelles intrados et extrados mécaniquement : soit par des mèches de fibre de verre, soit par l'intermédiaire de la matière qui entoure le fourreau de clef d'aile. Cette précaution prise qui ne favorise pas la séparation des semelles du longeron, votre aile saura faire face aux contraintes en fléchissant telle un roseau ! A ce sujet analyser une tige de bambou vous donnera un grand nombre d'indications forts utiles pour nous planeuristes: A savoir la conicité naturelle du bambou assimilable à l'épaisseur relative de l'aile, les anneaux régulièrement espacés renforçant localement le bambou pour éviter également les glissements et donc la délamination des fibres. Bref dans ce domaine, la nature a beaucoup d'informations à nous communiquer ! A nous de savoir les comprendre pour ensuite tenter de les transposer à nos ailes de planeurs, mais pas seulement !

Réalisation de l'empreinte des semelles...

De la qualité de cette empreinte dépendra la tenue de l'aile en flexion pure et du respect du profil. En effet l'empreinte trop profonde provoquera après moulage un creux qu'il faudra combler, donc poids supplémentaire ou l'inverse une bosse qu'il faudra poncer. Le deuxième cas étant préférable au premier à la condition de n'avoir pas traversé le coffrage lors du ponçage ...

Il est donc indispensable de réaliser un outil capable de nous donner en pratique une section H et L conforme à vos choix. De plus cette section est évolutive et pour une aile comme celle du SB10 de 6 mètres, trois sections  différentes ont été réalisées pour recevoir trois longueurs différentes de mèches. Pour l'aile d'un quatre à cinq mètres, il faudra compter trois sections de profondeur différentes et sur une longueur égale au 1/3 de l'aile. Voir croquis ci-joint. Ce type de longeron à section évolutive donnera ne flexion naturelle et proportionnelle aux efforts. Il est préférable de réaliser une cale à poncer à gros grains pour maîtriser la forme de l'empreinte du longeron. Cette cale venant prendre appui sur la découpe lorsque la profondeur souhaitée est atteinte. Il faut donc réaliser 3 cales à poncer.

Ici on voit la saignée destinée à recevoir les mèches de fibre de verre. Cette saignée est réalisée simplement par ponçage (avec du gros grain). La cordelette matérialise l'axe de référence de l'aile L'équerre permet de tracer l'empreinte opposée.

 

Etape 7 : Préparation des bois de placage

Le bois de placage le plus souvent utilisé est le samba 7/10 ou bien plus épais (Méthode aile Multiplex non décrite ici)

Veillez à constituer un seul panneau pour coffrer l'intrados et un deuxième pour l'extrados. Ces panneaux seront constitués si possible d'un seul bloc mais si vous devez les assembler, un scotch de liaison placé à l'extérieur du coffrage fera l'affaire.  Prévoir un débordement de 5 mm au bord de fuite et aucun débordement au bord d'attaque. De la qualité du positionnement des plaquages au bord d'attaque dépendra la section de bord d'attaque rapporté. En effet selon votre dextérité il est possible de supprimer le bord d'attaque rapporté si le coffrage enveloppe parfaitement cette partie. Il convient toutefois dans ce cas d'introduire de la mèche FDV en guise de renfort du bord d'attaque. Opération réalisable plus facilement après coffrage des ailes.

Etape 8 : Préparation des tissus et des mèches

  • Le bord de fuite intrados et extrados est revêtu de roving 50g  sur toute la longueur : Ce tissu de verre vous garantira la rectitude, la rigidité et la finesse du bord de fuite ( largeur de la bande légèrement supérieure à la profondeur des ailerons).
  • Une cravate en Roving 110 g/m² intrados et extrados selon les proportions décrites sur le croquis ci-après
  • Le longeron : Le but remplir la saignée d'un écheveau de mèches de fibre de verre ( et non de carbone) préalablement préparé en comptant les mèches ici de trois longueurs différentes. Pour cela  il faut réaliser sur une planche à clous de la longueur du longeron afin de dérouler la mèche toujours parfaitement tendue entre les clous espacés tous les 1/3 de la longueur. Ces mèches seront ensuite coupées à leurs extrémités pour les libérer car elles doivent être parfaitement rectilignes !

Étape 9 : Préparation de la résine époxy

Nota : Les résines polyesther ne sont pas utilisables avec les noyaux d'aile en polystyrène

Dosage : Se reporter à la notice technique de la résine

Formule de pesée pour un dosage pondéral :

Exemple : Pour 100g de résine le fabricant préconise 40g de durcisseur

Je veux préparer 60g de résine de la "2022" de chez SF Composites - la formule donne :

(60 x 40)/140 = 17,14g de durcisseur.

Soit : 60-17,14= 42,86g de résine. On arrondi ensuite au 1/2 gramme.

Étape 10 : Mouillage des tissus et mèches

Local ventilé, température 20°, air non saturé d'humidité. Utilisation de gants de protection.

Il convient de mouiller parfaitement le tissu (expression consacrée) pour cela il doit devenir parfaitement translucide. Après imprégnation il faut "essorer" la fibre c'est à dire enlever l'excédent de résine. Le meilleur outil : la carte plastique de crédit aux angles arrondis. L'excédent de résine n'apporte rien à la solidité mais par contre augmente sérieusement le poids. Il est donc utile de noter les quantités préparées pour éviter de reproduire des gaspillages de résine.

Une règle approximative : Poids résine = poids du tissu

Étape 11 : Mise dans le sac à vide

Dépression : 250 à 300 mbar

Les placages sont scotchés pour éviter tout déplacement de ces derniers lors de la mise en sac. A ce sujet si vous disposez de place la bonne solution est de réaliser une table spéciale à vide. Cette table est percée par dessous pour distribuer le vide sur toute la longueur de l'aile et une simple feuille de polyéthylène  déposée par dessus l'aile permet de créer enceinte à vide. Avantage : rien à déplacer pour la mise sous vide.

Dans le sac il convient de mettre une corde tout autour de l'aile pour favoriser la bonne distribution du vide.

Le sac est généralement étanché à l'aide d'une pate proche du mastic utilisée en particulier dans le caravaning pour l'étanchéïté.

Laisser le vide durant 12 heures environ. Ne pas manipuler l'aile avant 48 heures car malgré sa rigidité apparente après les 12 heures la résine n'est pas stabilisée. Il est donc préférable de la laisser 48 h dans les dépouilles avec des poids répartis sur toute l'envergure pompe à vide coupée. Lors de cette phase les retraits s'opèrent et peuvent générer du vrillage incontrôlé.

Étape 12 : Finition

Travailler toujours en utilisant les dépouilles. Le bord d'attaque selon votre choix sera en samba rapporté et collé soit à la colle blanche ou bien époxy. Ou bien vous aurez choisi d'introduire de la mèche en écartant les extrémité du coffrage.

Lors du ponçage il convient de ne pas réaliser des bords d'attaque pointus mais respecter scrupuleusement le profil. Un bord d'attaque pointu dégrade sérieusement les performances et rend le planeur imprécis au pilotage.    

En attente les croquis et images à venir et des données techniques à titre d'exemple .... sorry !

 

A suivre...