LA MOTORISATION AUXILLAIRE

<= Notes sur les pratiques techniques


La Motorisation: Il s’agit presque tout le temps de moteur deux temps. Les canaux de transferts remplacent les soupapes des moteurs quatre temps. A puissance égale un moteur deux temps est moins lourd qu’un quatre temps, d’où son adéquation avec la pratique ulmiste. 

Un cycle thermique complet correspond à un tours de vilebrequin. Premier demi tour: détente et admission;  deuxième demi tour: compression - combustion

        

Ses deux caractéristiques essentielles sont :

Nota: Les moteurs deux temps sont moins sujets que les quatre temps au givrage du carburateur, d’où l’absence de dispositif de réchauffage du carburateur; en revanche ils sont plus sensibles au phénomènes de refroidissement (d’où phénomène de serrage du à un mélange air-essence trop pauvre).


Filtre à air: Augmente la longévité du moteur en filtrant les poussières. Il doit être propre afin de ne pas grever l’aspiration. Il a également pour rôle de diminuer le bruit de l’admission.


Carburation: Elle détermine par ses réglages le rapport optimum du mélange gazeux air/essence et par la position du système d’accélération la quantité introduite dans le moteur et donc le régime moteur. 

Carburateur à membranes: La plupart des carburateurs employés en paramoteur sont des carburateurs dit « à membranes » de la marque WALBRO ou  TILLOTSON. Ces moteurs en effet ne possèdent pas, hormis quelques exceptions, de pompe à essence. Celle-ci se trouve donc intégrée au carburateur sous la forme de membranes. Le carburateur comporte 2 circuits distincts.

On a donc deux réglages: 

Fonctionnement: Lorsque, dans un moteur 2 temps, le piston monte et descend dans le cylindre il génère dans le carter du bas moteur une succession de pression/dépression. C’est en se connectant par un flexible sur ce carter, que l’on va agir sur la membrane de la pompe. Il faut savoir également qu’une seconde membrane supporte 2 clapets anti-retour.

     

Ce système permet d’assurer une pression d’alimentation plus ou moins constante dans la chambre d’alimentation. Le volume est également sensiblement constant. Lorsqu’il baisse, un plot fixé sur la membrane souple agit sur la fourchette et ouvre le pointeau, permettant ainsi à l’essence d’arriver dans la chambre. Ce cycle de mouvements des membranes a lieu à chaque tour complet du moteur.


Bougies: Elles doivent assurer l'allumage correct du mélange air/essence. Cela dépends beaucoup du réglage du carburateur. Les réglages moteur doivent toujours être effectués avec une bougie propre, voire neuve, doublé d'une inspection de la bougie:

État Normal: Dépôts gris brun (marron clair), extrémité de la partie centrale légèrement enrobée

État Charbonneux: Dépôts fuligineux secs et noirs
Causes: Mélange trop riche.
Solution: Réglage de la richesse au carburateur

État Huileux: Dépôts d’huile humide.
Causes: Trop d’huile dans le chambre de combustion. Usures des segments ou du cylindre. Gommage des segments. Mélange trop riche en huile. Filtre à air colmaté.
Solutions: Baisser la richesse du mélange dans le carburateur. Abaisser le pourcentage d’huile dans l’essence. Nettoyage piston, segment. Changer le filtre à air

Surchauffe: Électrodes d’aspect vitreux, extrémité de la partie centrale très blanche
Causes: Surchauffe de la bougie. Indice d’octane trop faible. Mélange trop pauvre. Manque d’huile
Solutions: Prendre une bougie plus "froide" . Contrôler le calage de l’allumage. Changer d’essence. Augmenter la richesse du mélange Augmenter le pourcentage d’huile

Calamine: Accumulation d’une croûte de couleur grise
Causes: Usage excessif d’huile sur le haut du cylindre. Moteur trop longtemps au ralenti
Solutions: Régler le ralenti à la préconisation constructeur

Électrodes Endommagées: Électrodes brûlées, vitreuses
Causes: Température de fonctionnement élevée, surchauffe.
Solution: Contrôler l’avance à l’allumage

Partie Centrale Endommagée: Électrode centrale fondue
Causes: Mauvais réglage de l’écartement de l’électrode. Mélange du carburant trop pauvre
Solutions: Régler l’écart des électrodes. Enrichir le mélange. Vérifier le calage de l’allumage

Vitrification: Électrode centrale d’aspect jaune ou jaune vert et brillant
Causes: Mauvaise carburation. Ralenti trop bas, suivi d’accélération trop brutale. Mauvais calage de l’allumage
Solution: Régler le ralenti à la préconisation constructeur. Vérifier le calage de l’allumage


Circuit d’alimentation: une tuyauterie souple relie le réservoir, le filtre, les robinets, la pompe et le carburateur. 

Le réservoir peut être gradué, translucide ou doté d’une jauge de niveau. Il doit être solidement fixé pour résister aux vibrations.

Le filtre à essence doit arrêter les impuretés avant le passage de l’essence dans la pompe et le carburateur. La crépine empêche les grosses impuretés de rentrer dans le circuit ; les filtres papiers sont à proscrire.

Mise à l’air libre : Elle permet à l'air du réservoir d'être à la pression atmosphèrique. Elle doit être étanche à l’eau de pluie, ne pas se boucher par le gel et éviter le siphonnage en cas de facteur de charge négatif


Le Carburant: les essences sont classées suivant leur indice d’octane qui caractérise leur pouvoirs antidétonant (l’octane en effet favorise une explosion moins brutale et autorise une meilleure utilisation de l’énergie chimique libérée). On doit conserver les essences aussi pures que possible:

La densité de l’essence est de 0.7Kg par litre.


Lubrification: Dans un moteur deux temps le mélange gazeux entre en contact avec les pièces moteur et donc doit contenir une petite quantité d’huile spécialement étudiée pour cela. Pour ce faire on mélange l’huile et l’essence dans le réservoir. La proportion d’huile varie entre 1.6 et 3%. la lubrification conditionne la fiabilité du GMP et donc la rentabilité de l’investissement et la sécurité en vol; elle a notamment pour fonction :

Quantité d’huile insuffisante

  • la friction et la température augmentent et les pièces se dilatent
  • perte de puissance
  • l’usure croît exponentiellement
  • le moteur peut serrer et s’arrêter

Quantité d’huile excessive

  • le moteur fume et s’encrasse
  • dépôts de résidus mal brûlés
  • gommage du moteur: la friction et l’usure des segments augmentent
  • rendement moins bon
  • s’il y a trop d’huile le moteur peut refuser de démarrer

L’allumage: L’explosion du mélange gazeux est produit par une étincelle qui jaillit entre les électrodes de la bougie d’allumage. Le courant est produit par une bobine d’allumage qui transforme le courant basse tension du circuit primaire en courant haute tension nécessaire pour provoquer l’étincelle. Le moment opportun de déclenchement de l’étincelle est déterminé par le calage de l’allumage. Le déclenchement des bougies est piloté par une centrale CDI (condenser discharge ignition), i.e. allumage par décharge du condensateur; le déclencheur provoque l’étincelle au bon moment dans chaque cylindre. A noter la présence d’un antiparasite afin d’éviter les nuisances sur les appareils électroniques à bord ou au sol. Un coupe contact accessible du poste de pilotage permet d’arrêter le moteur (mise à la masse des bobines du CDI)

    


L’échappement : Il doit assurer le bon fonctionnement du moteur (en cas d’endommagement de celui-ci les risques d’endommager le moteur sont importants). Il diminue aussi le bruit et la pollution. Très soumis aux vibrations du groupe moto-propulseur et à ceux des gaz d’échappement, on doit le surveiller attentivement.


L'hélice: Son rôle est de convertir la puissance mécanique du moteur en traction utile pour le vol. Elle est constituée d’un moyeu centré sur l’axe de rotation sur lequel sont fixées des pales identiques formant entre elles un ensemble statiquement et dynamiquement équilibré. Les hélices en bois absorbent bien les chocs, mais si malgré le vernis de protection elles absorbent un peu d'humidité, le bois va se déformer, dégradant la géomètrie et l'équilibrage, entraînant des vibrations et altérant le rendement. Les hélices en composite fibre de carbone demandent moins d'entretien et ont une meilleure tenue dans le temps. Les hélices en composites kevlar ont une résistance exceptionnelle aux chocs, tandis que la fibre de verre constitue encore un bon matériau pour ce type de produit.


Chaque pale forme en fait un profil qui fait un angle avec le plan de rotation (angle de calage). Un élément de pale situé à une distance r décrit en un tour la circonférence 2(PI)r et avance dans l’air d’une distance p nommée pas; la valeur de ce pas est fonction du calage CR. Une hélice est caractérisée par son nombre de pales, son diamètre maximal et son pas. En ULM les hélices sont à calage fixe, prévu pour les vitesses de croisières, ou bien elles ne sont réglables qu’au sol. Le réglage petit pas réduit la distance nécessaire au décollage et améliore le taux de montée. Le réglage grand pas permet des vitesses de croisières élevées mais nécessite une distance au décollage plus grande. 


Chaque pale est frappée par un vent relatif créé par la rotation de l’hélice et la translation de l’ULM. Cela crée une force utile de traction, mais aussi une force de traînée sur les pales. Le rendement est optimal lorsque le rapport traction / traînée est optimal.

Une partie des pertes est liée à la trainée aérodynamique (trainée de frottement et trainée induite). Pour améliorer cela il faut soigner l'aérodynamique des pales, la meilleure solution étant d'augmenter leur nombre pour répartir la portance entre les pales et donc réduire la trainée induite. 

Une deuxième partie des pertes est liée au principe de propulsion dans l'air. L'hélice utilise le principe de l'action et de la réaction, en poussant l'air vers l'arrière (action) elle est poussée vers l'avant (réaction). Mais comme l'air n'a pas d'appui, cela crée un accélération du flux d'air vers l'arrière (souffle induit). La mécanique des fluide impose que cette accélération induite ait lieu pour moitié vers l'aval de l'hélice, pour moitié vers l'amont, ce qui fait que la vitesse de l'air au moment où il passe dans le disque d'hélice est égale à la vitesse de vol plus la moitié de la vitesse induite. La différence entre la vitesse de vol et celle du flux d'air traversant l'hélice est la cause des pertes représentées par le rendement propulsif. En effet:


Pour améliorer le rendement propulsif il faut augmenter le diamètre des pales ou augmenter la vitesse-air.

Réducteur: La grande vitesse des moteurs deux temps utilisés pour les ULM exigent en général l’utilisation d’un réducteur (la grande vitesse en bout de pale, si elle avoisine celle du son, peut produire un mauvais rendement et des bruits excessifs, la vitesse périphérique des hélices traditionnelles est donc limité à 850Km/h). En effet la réduction du diamètre n’est pas une solution satisfaisante. La réduction est faite soit avec un système de poulies et de courroies (trapézoïdales ou crantées) , soit avec un réducteur à engrenages.

Adaptation de l’hélice: Le moteur doit travailler dans toute sa plage d’utilisation et l’hélice doit fournir son meilleur rendement, i.e. meilleur rapport résistance/traînée. En effet, si l’hélice a un diamètre trop petit ou un calage trop faible, ou à pales trop étroites, le couple résistant ne peut équilibre le couple moteur et celui-ci s’emballe. Si le diamètre est trop grand, ou le calage trop important, ou les pales trop larges, le couple moteur ne peut s’opposer au couple résistant , le moteur ne prend pas ses tours et ne peut offrir sa puissance maximale. Donc:

Pour estimer la bonne ou moins bonne adaptation de l’hélice on dispose de :

Une hélice donnée ne peut fournir le meilleur rapport puissance/traînée que pour une incidence donnée. Or celle-ci dépend, à régime moteur fixé, de la vitesse de l’appareil. Ce meilleur rendement ne peut donc être atteint que pour une vitesse donnée, et on le règle à la vitesse de croisière. => on doit trouver un compromis (lorsque la vitesse/air augmente la traction augmente)


Effets dus à la rotation de l'hélice:

Effet du couple moteur: l’hélice trouvant une certaine résistance à sa rotation va subir en réaction un couple dit de redressement dans l’autre sens. L’élévateur opposé au sens de rotation se trouve ainsi plus chargé et l’on se retrouve avec une asymétrie permanente. On peut régler cela pour le vol en palier en utilisant un ancrage asymétrique par abaissement d'un point d'ancrage ou décalage de celui-ci. D’où virage dans un sens au décollage (moteur à fond), dans l'autre sens en descente (moteur réduit), droit en palier.

Précession gyroscopique: quand l'hélice tourne, un effort dans une direction se traduit par un déplacement du plan de l'hélice dans une direction décalée de 90° dans le sens de la rotation. Par exemple une mise de gaz avec par conséquent un mouvement à cabrer du paramoteur se traduit par un mouvement de lacet du coté de la rotation de l'hélice. 

La précession gyroscopique est un phénomène momentané.

Poussée asymétrique des pales: le plus souvent le moteur est incliné vers l'arrière, et donc lorsqu'une pale monte elle est entraînée vers l'arrière, diminuant sa vitesse/air de la vitesse d'entrainement, lorsqu'une pale descend elle est entraînée vers l'avant, augmentant sa vitesse air de la vitesse d'entraînement (on a le même effet sur les pales d'hélicoptères).

Toujours du fait de l'inclinaison arrière l'angle d'attaque de chaque pale est plus élevé lorsqu'elle descend que lorsqu'elle monte. par ces deux facteurs la pale a une poussée plus grande lorsqu'elle descend que lorsqu'elle monte. 

Si l'hélice tourne dans le sens horaire, la pale descend du coté droit et monte du coté gauche, entraînant une poussé plus grande coté droit, d'où un couple de lacet à gauche. Comme le pilote et le paramoteur sont déviés vers la gauche cela masque d'autant ce coté qui recevra un flux d'air plus perturbé, accentuant le phénomène.

La poussée asymètrique des pales est un phénomène permanent

La solution de ce problème est de garder le plan de l'hélice le plus proche possible de la verticale, le réglage devant se faire pour le vol en palier. On peut régler la sellette ou reculer les points d'attaches. Les ancrages asymètriques aident aussi à contrer le phénomène.


FLY100EVO:

Caractéristiques:

 Cycle: 2 temps

 Course: 50 mm

 Cylindrée: 98.2 cm3

 Alésage: Ø 50 mm

 Puissance: 18 cv à 9.500 tours/min - rpm

 Cylindre: Monocylindrique en aluminium chromé

 Piston: 2 segments

 Aspiration: Silencieux air-box - Carburateur Walbro - Admission lamellaire dans le carter

 Refroidissement : Par air forcé avec hélice et gaine de ventilation

 Mise en marche: Électrique ou manuel

 Embrayage: Centrifuge réglable

 Réducteur: À engrenages hélicoïdaux à bain d’huile - Rapp. 1/3.3 – 1/3.65 – 1/4

 Allumage: Électronique

 Bougie: NGK BR9ES

 Temp. d’exercice cylindre : de 80°C à 95°C

 Pot d’échappement: Expansion réalisée à la main avec silencieux - Option en carbone

 Sens de rotation: Horaire

 Carburant: Essence verte - Huile synthétique 2.5%

 Consommation: 2.2 – 2.5 litres/heure

 Poids: 12 kg. Avec démarrage manuel tous accessoires compris (voir photo)

 Poids: 12.5 kg. Avec démarrage électrique tous accessoires compris

 Poids: 13 kg. Avec démarrage manuel et électrique tous accessoires compris


Remplissage de carburant:



Réglages standard du carburateur:

Le moteur est réglé et testé avec les réglages standard d’usine. Pour régler soi même le carburateur on utilise deux vis de réglage :

réglage de la vis L: tourner dans le sens horaire jusqu’à sa fermeture complète. Tourner ensuite précautionneusement cette vis un quart de tour dans le sens antihoraire (cette manœuvre enrichit le mélange air/essence). Ce réglage est variable à + ou moins un huitième de tour en fonction des moteurs, de l’altitude, du taux d’humidité, de la température, etc.

Réglage de la vis H: tourner dans le sens horaire jusqu’à fermeture complète. Puis ouvrir la vis dans le sens antihoraire entre un tour et un tour un quart.

attention: ces réglages sont extrêmement sensibles, la somme totale des ajustements à faire ne doit pas excéder un quart de tour. L’incrémentation d’un dixième de tour est déjà suffisante pour modifier les performances du moteur. En particulier, on doit à tout prix éviter de faire tourner le moteur avec un mélange air/essence trop pauvre, car il peut en résulter une surchauffe du moteur et des dommages aux cylindres. En revanche un mélange trop riche n’endommagera pas le moteur. Voilà pourquoi, en cas de doute, à haut régime, il vaut mieux avoir un mélange trop riche que trop pauvre

Vérification de la carburation: on peut la vérifier avec la couleur de la bougie d’allumage, lorsque le moteur a tourné vingt ou trente minutes :

on peut aussi ajuster la carburation en écoutant le régime moteur ; si cela s’avère difficile, cela signifie que le tuyau attire de l’air par la pompe (et il est fortement conseillé de procéder au changement de celle-ci) ou de la connexion entre le réservoir et le carburateur. Les bulles d’air sont facilement visibles dans le circuit lorsque le moteur tourne.

Essence utilisée: On utilise de l’essence super sans plomb 95 ; il est fortement déconseillé d’utiliser des essences v-power ainsi que les additifs améliorant les taux d’octane. On doit éviter d’utiliser les mélanges effectués dans les stations services. Un mélange doit être utilisé dans les deux semaines. En effet un mélange fait de longue date peut diminuer les performances ou causer des dommages au moteur. On utilise les dosages suivants :


Rodage:

Le rodage du moteur est terminé après huit à dix heures en usage normal. On doit suivre les conseils de sécurité suivants:


Contrôle et entretien:

Contrôle et entretien: il est conseillé de suivre le programme d’entretien suivant :

 remplacer:
  1. joints toriques de culasse
  2. les segments du piston
  3. la laine de roche du silencieux
  4. les joints toriques d’échappement
  5. la bougie d’allumage
contrôler:
  1. l’état des silent block
  2. passage intérieurs du carburateur et des membranes