Régler un planeur avec openXsensor

Bonjour à tous,
je viens d'avoir une 3ème demande privée pour expliquer la méthode que j'utilise pour régler  un planeur. Notamment en utilisant des outils modernes tels que openXsensor (oXs).

je me permets déjà de me présenter :
* Jérôme, modéliste de la 3ème génération (après mon Père et son oncle avant lui). J'ai fais mes premiers vols il y a 33 ans entre les jambes de mon Père.
* J'ai pratiqué la voltige avion (F3a) pendant plus de 20 ans et suis actuellement en catégorie inter.
* Depuis 10 ans maintenant, je pratique exclusivement le planeur en plaine (F3j et maintenant F5j). Ces dernières années, j'ai réussi à terminer 2 fois au pied du podium en CdF F3j.

Je me permets de présenter oXs :
C'est un projet Open Source de capteur télémétrique pour le modélisme, animé par des personnes qui ont ce qu'il faut entre les 2 oreilles.
Ce projet permet de mesurer tout un tas de truc comme l'altitude, le vario, la vitesse, la température, GPS, gyro, accéléromètre, voltage, Rpm, courant,  jauge carburant,...

Ce qui va nous intéresser ici est le capteur d'altitude et la vitesse. La mesure de vitesse est confiée à un capteur très sensible qui permet des mesures à très basses vitesses, au alentour de 5m/s alors que les capteurs du commerce commencent vers 8-10m/s. Et ça, c'est vachement bien pour le F...J car les vitesses de vols sont généralement inférieures à 10m/s. De plus, oXs propose même de combiner les 2 mesures (Alti et vitesse) pour avoir un vario à énergie. Et ça, c'est vachement bien pour la suite car va donner des valeurs bien plus fiables.

Avant de régler, il y a 3 points de fonctionnement à connaitre:
* le 1er point que tout le monde recherche est la vitesse qui donnera le meilleur taux de chute.
Ce point est très intéressant le matin ou le soir lorsque l'atmosphère est neutre (absence de thermiques) car c'est à ce point que le planeur restera le plus longtemps en l'air. A part à ces moments précis, il ne sert pas à grand chose...

* le 2ème est le point de finesse max/air. C'est à ce point que le planeur parcourra la plus grande distance dans l'air, maximisant donc les chances de traverser un thermique. C'est à ce point qu'il faut voler quand on cherche la bulle... presque tout le temps donc ;-)

* le 3ème est le point de finesse max/sol. Là, c'est plus compliqué car il dépend de la vitesse du vent. Il est aussi très important car c'est à ce point de fonctionnement que vous arriverez à revenir sur le terrain face au vent.

Comment régler un planeur : les prérequis
* Le modèle est monté correctement,
* Les servos sont de qualité : surtout SURTOUT sans aucun jeu et un retour au neutre parfait,
* Les débattements, le différentiel, les neutres, la courbure sont réglés scrupuleusement en suivant la notice du concepteur : ne cherchez pas autre chose, d'autres ont essuyé les plâtres avant vous !
* Le centrage : on s'en fou pour le moment, préférez un centrage très avant dans un premier temps qui étendra la plage de mesure tout à l'heure.
* pensez à régler l'équilibrage des ailes (merci l'expérience F3a). En effet, si une aile est plus lourde, votre trim d'aileron sera immanquablement de travers : c'est ballot de mettre de la trainée avant même de voler.

le réglage
Ha !  Enfin !!
Qu'allons nous régler ?
1 : trouver la vitesse de vol correspondante au "tx de chute mini" et à la "finesse max"
2 : déterminer la plage de vitesse où le planeur restera stable notamment pour revenir face au vent
3 : choisir le CG (est une conséquence du point 2)
4 : régler le mixage ROULIS>>dérive au "tx de chute mini" et à la "finesse max".

1 : trouver la vitesse de vol correspondante au "tx de chute mini" et à la "finesse max"
C'est ici qu' oXs sera utile.
* choisir un moment où l'atmosphère est neutre (emagramme totalement plat). Donc de préférence à la levée du jour. Eviter le soir car il peut y avoir de la restit. En journée : même pas la peine d'essayer de régler quoi que se soit.
* Monter le plus haut possible,
* Trimer franchement à cabrer. Proche du décrochage. Le planeur doit être capable de voler tout droit sans que vous n'ayez à toucher la profondeur.
* restez en ligne droite. Si vous devez faire un virage, se sera un rayon de 200-300m
* ne touchez à rien, sauf aux ailerons pour garder les ailes à plat.
* toutes les 10s, mettez un cran de trim à piquer jusqu'à l'atterrissage.
* faite 2 ou 3 vols de mesure.
* au sol, sur un PC, il faut analyser les mesures :
  - tracer la courbe : Tx de chute = f1(trim) et calculer la fonction de transfert (Polynôme d'ordre 2)
  - tracer la courbe : Vitesse = f2(trim) et calculer la fonction de transfert (polynôme d'ordre 2)
  - avec f1 et f2, en déduire la fonction de transfert : Tx de chute = f3(vitesse). C'est la polaire des vitesses
* là, vous disposez de tout ce qu'il faut !
  - avec la fonction f1, vous pouvez régler votre trim pour le Tx de chute mini.
  - avec f3 : vous trouvez la vitesse du point de finesse max.
  - vous revenez à f2 pour connaitre la position du trim correspondant à cette vitesse. Vous pouvez alors régler votre trim pour la finesse max.
Voilà, vous êtes content. 2 points de fonctionnement sont trouvés !

2 : déterminer la plage de vitesse où le planeur restera stable
ici, c'est délicat. Car dépend de vous et de vos habitudes... quoi que...

déjà, c'est quoi la plage de stabilité ?
* vous avez sans doute remarqué qu'un planeur centré avant est plutôt stable alors qu'un planeur centré arrière l'est moins, voir pas du tout.
* Vous avez aussi remarqué qu'un planeur centré très arrière ne supporte pas qu'on le trim piqueur car il va alors s'engager dans un piquer sans pouvoir remonter tout seul. on dit qu'il est instable. Il ne supportera pas de voler vite.
* Vous avez encore remarqué que ce même planeur centré très avant acceptera d'être trimer piqueur et sera capable de rester stable même à des vitesses élevées... et là, ce que j'appelle "vitesse élevée" correspond qu 3ème point de fonctionnement à trouver pour revenir face au vent.
Pour un vent de x m/s, il faut trouver, grâce à f3 et la polaire des vitesses, la vitesse de vol donnant la meilleure finesse/sol. Votre planeur devra rester stable jusqu'à cette vitesse. Il faudra donc trouver le CG correspondant.

Supposons que la vitesse du vent soit nulle, alors, le point de finesse/air et le point de finesse/sol sont les mêmes. Il est alors impératif que votre planeur soit stable jusqu'au point de finesse max. Il faudra donc trouver le centrage qui vous permettra de voler à ce point avec assez de confort. C'est à dire assez stable pour voler droit et assez instable pour détecter les thermiques. Pour moi, voler à la limite de la stabilité à la finesse max correspond à la limite de CG arrière à ne pas dépasser. Voler avec un CG plus arrière : C'est se priver de pouvoir voler à finesse max... Bref, c'est très con...

3 : choisir le CG
Là où c'est chiant, c'est qu'en reculant votre CG progressivement, il faudra revoir le trim de profondeur. Il n'y a pas d'autres choix que d'avancer par itérations et refaire la mesure décrite au point 1- et retrouver le trim correspondant au point de finesse max.

Vous pouvez aussi choisir plusieurs CG : un CG arrière quand il n'y a pas de vent et un centrage de plus en plus avant lorsque ça souffle... On pourrait aussi corréler la position du CG avec la masse de ballast embarqué. Plus il y a de vent, plus je vole lourd et plus je suis centré avant pour voler vite face au vent !

4 : régler le mixage ROULIS>>dérive au "tx de chute mini" et à la "finesse max".
une fois les points de fonctionnement trouvé et le CG choisi, on peut régler le lacet inverse.
là, j'utilise une GoPro monté sur l'axe du fuselage qui filme un fil de laine : quand le fil de laine ne bouge plus après un coup d'aileron : c'est réglé !

Une question sur les fonctions f1, f2 et f3. N'hésitez pas à poser des questions directement ici sur le forum sans passer par les MP. Comme ça, tout le monde profitera des questions et des réponses.

J'utilise simplement Excel pour faire les analyses graphiques. C'est très simple.

voici à quoi ressemble f1
Vz=f1(Trim)
Ici, on voit les points de mesures en bleu, la courbe de régression en rouge et la fonction de transfert (l'équation) en haut à droite du graphique.
on voit aussi très clairement qu'avec 15 crans de trim à cabrer, mon planeur sera bien réglé pour le taux de chute mini... c'est un peu magique quand même !!

remarque. le vario d'oXs est compensé.
Pour faire simple, il indique une perte globale d'énergie (énergie potentielle de pesanteur + énergie cinétique) qu'il exprime en m/s. Les mesures sont bien plus fiables qu'un vario classique qui ne mesure que la perte d'énergie potentielle de pesanteur. Quand je vous dis que les développeurs d'oXs ont une tête bien faite !!


Voici pour f2:
Trim=f2(Vx)
cette courbe n'est pas très utile à ce stade.
Son utilité ? Servir pour tracer f3 grâce à la connaissance de la fonction de transfert.
on reviendra plus tard à cette courbe.


Voici pour f3:
grâce aux fonctions f1 et f2, on en déduit f3
Vz=f1(Trim)
Trim=f2(Vx)
==>
Vz=f1(f2(Vx)) et ça !  c'est la polaire des vitesses
pour connaitre la finesse max, il faut tracer la tangente à la courbe (voir graphique). Ici, la finesse max est atteinte à une vitesse de vol de 7,5m/s (27km/h)


Maintenant, on revient à la fonction f2 et, pour 7,5m/s, on obtient -9 crans de trim.
Voilà pour le réglage de la finesse max.

Si un planeur bien réglé ne vous suffit pas et que vous voulez avoir un planeur franchement super hyper bien réglé... et ben faudra refaire ce petit travail pour-2°,-1°,0°,+2°,+4° de volet et tant qu'à faire avec 0g de ballast, 100g, 200g, 300g et 400g.
Ca vous occupera 2 ou 3 matinées

Bonsoir Jerome

C'est très intéressant, mais ça ce n'est que le début des réglages et ce n'est valable que par temps neutre et sans vent.
Il faudra faire les même exercices dans toutes sortes de conditions et avec du ballast.
Il reste ce qui est à mon sens le plus critique, régler tous les débattements pour avoir le moins de trainé et le plus d'efficacité possible.
En effet, on ne fait pas que de la ligne droite et il y a beaucoup à perdre lorsqu'on donne un ordre.

Ivan

Ivan Moquereau a écrit:

Bonsoir Jerome

C'est très intéressant, mais ça ce n'est que le début des réglages et ce n'est valable que par temps neutre et sans vent.
Il faudra faire les même exercices dans toutes sortes de conditions et avec du ballast.
Il reste ce qui est à mon sens le plus critique, régler tous les débattements pour avoir le moins de trainé et le plus d'efficacité possible.
En effet, on ne fait pas que de la ligne droite et il y a beaucoup à perdre lorsqu'on donne un ordre.

Ivan

Pffffff bande d'assistés... les réglages; c'est de la gnognotte pour les débutants!

Le véritable enjeu c'est de gagner en domptant sa machine à chaque coup de manche et pas en ayant un truc totalement prévisible!

J'm  

Ivan Moquereau a écrit:

Bonsoir Jerome

C'est très intéressant, mais ça ce n'est que le début des réglages et ce n'est valable que par temps neutre et sans vent.
Il faudra faire les même exercices dans toutes sortes de conditions et avec du ballast.
Il reste ce qui est à mon sens le plus critique, régler tous les débattements pour avoir le moins de trainé et le plus d'efficacité possible.
En effet, on ne fait pas que de la ligne droite et il y a beaucoup à perdre lorsqu'on donne un ordre.

Ivan

tu as raison. les débattements sont importants.

Pour le réglage du Tx de chute, Finesse max/air et finesse max/sol, un planeur mal réglé par temps neutre le sera tout aussi mal en conditions réelles  

Voici comment utiliser les travaux d'un certain "Mc Cready" pour trouver la finesse max/sol. et une petite explication sur l'importance de connaître ce point pour revenir au terrain.

par exemple, sans vent, voici la polaire des vitesses. La finesse max est obtenue pour une vitesse de vol de 7,5m/s


Pour trouver la finesse max/sol, il faut décaler la tangente de la valeur du vent. Par exemple, ici, j'ai pris 6m/s (environ 20km/h). Et bien il vous faudra voler à 9m/s pour parcourir la plus grande distance par rapport au sol. vous permettant de rentrer vent de face.


la finesse par rapport au sol se calcul comme ceci :
(Vitesse planeur - vitesse vent)/ taux de chute.
(9-6)/0,5=6
C'est bon ça ! avec 20km/h de vent, on arrive encore a avoir une finesse de 6 ! Donc, à perte de vue sous le vent (environ 900m), je dois impérativement être au dessus de 900/6=150m... sinon, je rentre pas !

Si je me moque de tout ça et et conserve le point de fonctionnement "finesse max/air" (soit vitesse de vol de 7,5m/s), la finesse/sol chute lamentablement:
finesse/sol = (7,5-6)/0,33= 4,5
Donc, dans les mêmes conditions de vent, et à 150m d'altitude, et bien je poserai à 900- 150*4,5=200m de la cible.

Pire encore, si je choisi, face au vent de me mettre au taux de chute mini (7m/s)
alors la finesse/sol = (7-6)/0,31 = 3
là, il me manquera 450m pour revenir au terrain !!

Conclusion :
on comprend bien ici l'intérêt de voler juste 1m/s ou 2m/s plus vite !! C'est très peu finalement (juste 5 ou 6 petits km/h de plus) et ça change tout le jour où il y a du vent.
Connaitre les 3 points de fonctionnement (tx de chute mini, finesse max/air, finesse max/sol) est donc primordial:
* pour voler le plus longtemps par temps neutre
* pour parcourir la plus grande distance et maximiser les chances de croiser un thermique
* pour revenir se poser sur le terrain avec un vent de face

bonjour Jerome ,

três intéressant ,  
sans télémétrie l'estimation de la vitesse/air est difficile et les réglages sont intuitifs , donc évaluer  la polaire de vitesse de son planeur en air calme aide à déterminer à quelle vitesse voler  en fonction du vent et de la vz moyenne ; en ce sens ton expérience de réglage est intéressante pour les longues transitions face au vent et j'ai 2 questions :

1/ j'imagine que tu mets en mémoire sur différentes phases de vol les réglages de vitesse à finesse-max en fonction du vent et du taux moyen d'ascendance : comment ?

2/ la symétrie du vol est un autre paramètre qu'on maîtrise approximativement et la il y a problème pour reproduire sans télémétrie dans le vent et la turbulence les résultats obtenus avec fil de laine + caméra : comment en tiens-tu compte ?

ton expérience est intéressante non seulement pour le vol sans télémétrie mais surtout pour le vol loisir libre et le cross , je vais suivre en espérant que la loi nous laisse un plafond de vol suffisant !

andré

andre a écrit:

1/ j'imagine que tu mets en mémoire sur différentes phases de vol les réglages de vitesse à finesse-max en fonction du vent et du taux moyen d'ascendance : comment ?

Bonjour André,
J'ai 2 phases de vol:
* tx de chute mini : avec la courbure qui va bien (ailes lisses) et le trim de phase pour la profondeur bien réglé
* Finesse max : avec la courbure qui va bien (-1° dans mon cas, mais dépend du planeur) et le trim profondeur est sur un slider. Ainsi, slider à 0% : finesse max/air et j'ajuste la position de ce slider à piquer si j'ai besoin de revenir face au vent me poser.

andre a écrit:

2/ la symétrie du vol est un autre paramètre qu'on maîtrise approximativement et la il y a problème pour reproduire sans télémétrie dans le vent et la turbulence les résultats obtenus avec fil de laine + caméra : comment en tiens-tu compte ?

ben, en fait, en vol, on s'en moque un peu : C'est ici qu'un planeur avec un bon amortissement en LACET est important : il se met rapidement et tout seul dans le fil du vent pour limiter les glissades.
un bon amortissement est donné par :
* une faible inertie
* un grand bras de levier
* une grosse surface de dérive
* une vitesse de vol assez élevée

Le fil de laine+GoPro, c'est uniquement pour régler le mixage ROULIS>>dérive et ajuster le différentiel.

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