Le BANC d'essai d'A.BIZOT pour l'étude d'une aile
Battante
Banc pour tester les ailes
Le banc est constitué :
- D’un bâti rigide porteur d’une jauge
de contrainte pour mesure d’une force Fz, supportant
un mécanisme de battement inclinable de 0 à
90 deg. Dans la première version (Février 2005),
le mécanisme de battement était attaché
directement sous la jauge, d’ou perturbation de la mesure
par la réaction du bâti (vibrations, résonances).
La version actuelle comporte deux étages d’amortissement
(ressorts + dashpot) pour limiter les effets du couplage mécanique
avec la structure.
- D’une chaîne comprenant un ampli de mesure (en
sortie de jauge), un boîtier électronique (comprenant
les alimentations, le variateur de vitesse de battement, la
mesure de la portance moyenne, la visualisation de U et I
moteur ainsi que la distribution des signaux) et un scope
sur PC pour la visualisation dynamique de la portance. La
fréquence du battement est lue sur le scope.
Utilisation du banc
- Jusqu’à aujourd’hui, étude de
la portance d’une aile (DEPRON, fibre de verre+ carbone
et bientôt aile Novelli…) dans des configurations
dites Libellule et Colibri, dans un contexte de vol lent ou
stationnaire. Le principe d’incidence automatique choisi
suite à de nombreux essais, démontre une portance
optimum (au regard de la puissance nécessaire pour
produire le battement pour des Reynolds faibles. Références
Shyy, Wang …
- La suite… tests sur un torax équipé
de 2 ailes puis expérimentation sur un dispositif de
type funiculaire. Je travaille en parallèle sur les
aspects « stabilisation » du vol à base
d’accéléromètres (MEMS).
Suivent, deux croquis montrant la constitution du banc (version
Février 2005) ainsi que le système d’incidence
automatique utilisé.
( Fichier
Pdf Téléchargeable )
Juillet 05
Nouvelle configuration du banc :
- mécanisme de battement et boîtier électronique
inchangé
- implémentation d’un système d’amortissement
mécanique composé de deux ressorts ainsi que
d’un amortisseur pneumatique (dashpot)
- montage de la sonde de mesure sur un support fixe solidaire
du châssis du banc
- mise en place de deux LED pour l’observation des
mouvements de l’extrémité de l’aile.
battement à 60° 4,6 Hz portance 200 gr
battement à 80° 4,5 Hz portance 230 gr
Remarques :
La présence du système d’amortissement
décale la mesure d’environ 90°
Conclusions :
Le vol stationnaire est optimum pour un battement horizontal…
ceci est cohérent avec les observations sur des insectes
ou des colibris (oiseaux mouche)
L’incidence automatique semble être le mécanisme
nécessaire et suffisant ? pour un vol lent ou quasi
stationnaire avec un minimum d’énergie dépensée
: système vibrant adapté .
A noter : importance de l’adaptation du système
d’actuation de l’aile avec l’environnement,
ici le système d’amortissement vis à vis
du châssis du banc, sur l’oiseau le milieu ambiant
(l’atmosphère…)
La suite :
Vérifier sur le banc les performances et la tenue
au stress d’une aile en matériaux composites
( le DEPRON est trop fragile pour être envisagé
sur un démonstrateur… des dizaines d’ailes
DEPRON explosées lors des essais préliminaires
!!!)
Réaliser un démonstrateur équipé
de 2 ailes pour évaluation sur le banc actuel, puis
ensuite sur dispositif de test de type funiculaire
Le 27 07 05 … avec la même aile + diodes en bout
d’aile
Influence tension ressort incidence zones jaune -> rouge
non significatif
Courbe portance légèrement différente
Nota : après qques minutes la portance repasse (à
variateur 40%) de 175 gr à 200gr comme attendu !
Panne du photocoupleur butée basse
AILE HS !!!!!!!!
Nouvelle aile de 32x15
A 60° on relève :
40% 125gr
45% 155gr
diagrammes page suivante
portance zéro sur l’axe central
portance positive vers le haut décalage du marqueur
position haute du au système d’amortissement
du banc
40% variateur
45% variateur
photo dans le noir…
Rouge, bord avant du bout d’aile
Vert, bord arrière du bout d’aile
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