Découpe d’ailes de planeur : Procédé de découpe par fil résistant

1. Découpe d’ailes de planeur : Procédé de découpe par fil résistant Version du 13/09/2006 Georges Lautemann

2. Principaux inconvénients de la construction classique par longeron et nervures. • A la construction • La réalisation de nervures en bloc est fastidieuse, le profil d’aile résultant souvent différent de la forme souhaitée. • Le longeron reste difficile à bien réaliser, le montage reste très long, constitué de nombreuses opérations successives ... avec séchage de la colle. • La construction dite traditionnelle est adaptée aux modèles de planeurs anciens, moins aux plus modernes ou « tout plastique ». • En vol • Les longerons bois sont souvent très raide et cassent après une faible flèche. • Leur résistance aux chocs est moindre que les ailes en mousse plus homogènes. • Avantages ….tout de même. • Une aile en structure sera toujours plus légère …. • Des astuces permettent un allégement des deux techniques. • Une bonne compréhension de la résistance des matériaux permet un peu d’optimisation…. • Oublions un peu les techniques anciennes, malgré le plaisir qu’elles procuraient et étudions les nouvelles techniques … vieilles de vingt ans.

3. Composition de ce document : • Principe de découpe, préparation des outillages et des gabarits. • Préparation des planches de polystyrène. • Découpe des noyaux d’ailes .

4. 0 V + 25 V environ Principe général de la découpe par fil. • C’est le « fil à couper le beurre » • Une fil chaud tendu entre deux points se déplace dans un matériau fusible expansé appelé « mousse ». • L’échauffement de la température du fil est assuré par effet « Joule ». Une tension électrique appliquée aux extrémités du fil le maintient en température. • La mousse • Constituée de polystyrène expansé, la mousse avant découpe est une planche de forme vue en plan identique à l’aile, d’épaisseur de 10 à 20mm supérieure environ. Choisir une qualité assez dense : 18 à 25 kg/m3, selon type de modèle. • Une épaisseur de 40 mm suffit généralement ( aile jusqu’à 35 mm épais ).

5. Cordes à piano 4mm diam. Manche à balai télescopique Fil acier inox 0.4mm diam. Préparation des outillages : • La confection d’outillage est un préalable… réalisé une fois pour toutes. • Un chantier plan et rigide pour la découpe : voir pages suivantes. • Des équerres pour découpe verticale : voir pages suivantes. • Des supports de gabarits : voir pages suivantes. • Une alimentation régulée ajustable : 0 à 30 V, 0 à 3 A. avec affichage de l’intensité. • Un arc pour le fil chauffant ( à savoir : le fil chauffé se détend, il faut un montage qui le maintient bien tendu ) : voir ci-dessous. Hauteur utile : 100 mm Longueur utile : 1400 mm

6. Outillage : Chantier de découpe. • La qualité du plan de travail est importante : C’est un outillage réalisé une seule fois. • Dimensions : 1400 x 500 x 120 mm ( ou 2500mm de long pour les modèles de 5.00 m ) • Matériau : aggloméré ou mélaminé de 16 ou 19 mm, qualité hydrofuge. • Posé sur une table, la hauteur du chantier permet un travail confortable • pour les personnes de grande taille.

7. Outillage : Confection des équerres verticales et principe de découpe des trapèzes. Des équerres pour découpe verticale permettent de réaliser facilement la découpe précise de trapèzes. La précision de découpe des trapèzes conditionne la qualité du résultat final. Donc : soigner cette phase de préparation des ailes. Vérifier l’équerrage Surface antidérapante ( abrasif 280 ) Plaques de 100 x 50 x 15 Profilés de 10 x 10 x 160 Plan de travail Pendant la découpe, maintenir le fil en contact avec l’équerre. La découpe d’effectue sous le poids propre de l’arc.

8. Outillage : Confection des équerres verticales et principe de découpe des trapèzes. • Les équerres placées de cette façon permettent une découpe précise de l’extrémité des trapèzes ( le plan défini par un point et une droite ). • Ne jamais tracer la forme sur le bloc de polystyrène mais placer avec précision le fil sur le futur trait de découpe ( c’est plus précis ). Plan de travail Point de basculement Astuce : Pour améliorer la précision, découper individuellement les trapèzes 5mm plus grands puis les superposer ( aile droite et gauche ) et découper à la dimension définitive.

9. Outillage : Confection des supports de gabarits. Les supports de gabarits sont réalisés en bois … une fois à droite, une fois à gauche. Gabarit en aluminium de 0.4 mm Dispositif de bloquage : Came Ep. 10 mm Dispositif de bloquage : Came 6 mm 2 mm 40 mm 15/07/2006 : Beaucoup plus simple : coller les gabarits sur le bloc à l’adhésif double faces

10. Confection des gabarits 1/3. • Confectionner à chaque fois : • Un gabarit intrados et • Un gabarit extrados. • Matériau : aluminium 0.4 mm ( anciennes plaques OFFSET ), découpé aux ciseaux … précision obligatoire, suivie de rectification puis ponçage. 10 mm env. 10 mm Crochet de B.F. Planche de polystyrène B.F. B.A. Marquage : Nom profil:XXXX Modèle : XXXX etc … gabarit intrados 10 mm Plans de référence Planche de polystyrène Marquage : Nom profil : XXXX Modèle : XXXX Date : XXXX Corde profil : XXXX Corde poly : XXXX Vrillage : XXXX gabarit extrados 10 mm

11. Confection des gabarits 2/3. • Contrôle des gabarits après confection. • Chaque gabarit (paire) doit être validé par la découpe d’un profil : • Découper ( voir phase de découpe de l’aile ) un «  trapèze » constitué de deux bloc de 40 mm de large et de la corde estimée, placés aux extrémités. • Un contrôle sera fait par rapport au raccordement fuselage et au profil nominal. • Tenir compte de l’épaisseur du coffrage. Nouveaux gabarits à tester Blocs pour test B.A. B.F.

12. Confection des gabarits 3/3. • Contrôle des gabaritsaprès confection. • Chaque gabarit (paire) doit être validé par la découpe d’un profil : • Vérifier : • la qualité du Bord d’attaque • la qualitédu bord de fuite • la position dans les découpes ( épaisseur de découpe sup. = inf., env. 3 mm mini ) • L’incidence du profil / plan inférieur. • Relever la corde du polystyrène... Marquer cette valeur sur chaque gabarit ( servira à découper la largeur des trapèzes ). • Identifier, marquer et stocker chaque gabarit … ça peu resservir … • Relever l’intensité du fil qui permet une bonne qualité de découpe … la plus lente possible. 3 mm mini 6 à 10 mm 3 mm mini

13. Phase de préparation des planches de polystyrène. • C’est une phase cruciale pour obtenir une bonne géométrie des ailes. • Astuce :Découper des trapèzes de 5 mm plus larges et longs que nécessaire. Placer les deux trapèzes superposés et découper à la bonne cote les deux ailes simultanément. • Trèsimportant : Ajuster l’angle de flèche par montage à blanc des ailes au sol ( fuselage en place ): La flèche à l’emplanture et la forme de l’aile doivent être très bien contrôlées. • Marquer d’un ----> le B.A.extrados de chaque trapèze ( convention pour ne pas inverser les découpes ). Remarque : Pour chaque trapèze, le rapport corde mini/corde maxi doit être supérieur à 60 %, sinon la découpe s’effectue dans des conditions difficiles par la trop grande différence de vitesse droite/gauche. Repère au feutre noir ( extrados seul ) Appliquer une légère pression ici pour vérifier la géométrie de l’aile ( modèle « assemblé » au sol ) Vérifier : La corde de l’aile. La flèche de chaque trapèze. Après avoir réalisé plus de 80 paires d’ailes, j’ai constaté que la précision de découpe des trapèzes conditionne la qualité du résultat final.

14. 25 % 25 % 50 % 50 % 75 % 75 % Découpe de ailes 1/2. • La découpe s’effectue : • Marquer les repères 25, 50, 75 % sur le polystyrène (pour disposer d’un contrôle de la vitesse d’avance pendant la découpe ) • Toujoursdu bord d’attaque vers le bord de fuite. • Le plus lentement possible : régler la bonne intensité. • Jamais à deux, mais seul, les mains écartées de 600 mm maintenant l’arc fermement. • Commencer toujours par l’extrados ( placer les bons gabarits … ). • Poser le polystyrène en place avec précision, placer les poids d’immobilisation. • Brancher l’alimentation du fil, commencer la découpe…..et respirez à fond. Minimum possible ( 10 à 30 mm ) B.A. B.F.

15. 25 % 25 % 50 % 50 % 75 % 75 % Découpe de ailes 2/2. • Le fil est chaud … • Bien respecter une avance identique des profils gauche et droit ( utiliser les repères 25/50/75 % ). • La sortie au bord de fuite doit s’effectuer simultanément à droite et à gauche, attendre la sortie complète du fil en le maintenant dans les crochets du gabarit ( la flèche du fil ne doit pas dépasser 5 mm ). • Finition : ébavurer le bord de fuite après découpe, «  couper » verticalement avec le fil chaud . Minimum possible ( 10 à 30 mm ) B.A. B.F. Ici : Découpe à : 57% gauche et 61% droite; il va falloir corriger en avançant plus vite à gauche …

16. Photo du site de Olivier Ségoin Excellent site sur les machines CNC. Le futur ….Découpe des ailes. • Les gabarits c’est : • Simple • Facile à réaliser • Nous avons fait le tour de la technique de découpe… • Oui mais il faut réaliser chaque fois de nouveaux gabarits ( six pour une aile double trapèze ). • Ah les copains … s’ils se mettaient d’accord pour faire toujours la même aile ! • La précision n’est pas parfaite. • La vitesse d’avance irrégulière peut créer un bord de fuite imparfait. • Et si on pensait : machine àcommande numérique …. Voir article dans le magazine « RCM » de février 1995 Première machine à CNC conçue par l’auteur de ce document.