ailes

Matériaux et Construction des ailes de l’ULM Gaz’aile.

Présentation des matériaux et surtout, la construction par elle même des éléments et des différentes phases d’assemblage.

Collage des premières nervures avant

Après le collage du longeronnet avant et avant de poursuivre. Ensuite, de tracer sur le contreplaqué l’emplacement des nervures, du longeron et du longeronnet arrière.

Cela est utile pour effectuer un ponçage préalable, l’encollage et bien sûr le positionnement correcte de chaque nervure.

Dans un premier temps. Je ne colle que les nervures fortes et celles qui se trouvent dans l’emprise de la cornière en carbone, car à ce stade, le contreplaqué a du mal à être correctement cintré au voisinage du bord d’attaque.

Voyez sur la photo qui suit que le longeron est lui aussi poncé (le chant extrados également). J’ajoute un Scotch de protection au droit des nervures à coller et au niveau de la cornière en carbone pour pouvoir le retirer à la suite de ce collage.

Collage des premières nervures avant

Le montage à blanc fait apparaître le bon positionnement et alignement des nervures avec le bord d’attaque. Le galbe du revêtement d’extrados et la bonne verticale du longeron tout le long du chantier (vérification faite avec une équerre en bouts et avec une nervure arrière pour le reste de l’aile..

Collage des premières nervures avant

Je commence par positionner les nervures d’emplanture et de saumon,

je positionne une règle par dessus en chevauchant le bord d’attaque. Cela qui permettra d’enfiler celles du milieu et qu’elles tiennent en place.

Je prends l’ensemble en sandwich en présentant le longeron. Légère mise en contact avec des serre-joints,

je pose une deuxième règle à cheval entre l’arrière des nervures et le longeron.

je bande 5 sangles pour faire épouser les nervures à la forme puis j’ajuste le serrage des serre-joints.

  Collage des premières nervures avant

On peut voir sur la photo de droite le collage de la cornière en carbone.

Contrôle et réglage pour la perpendicularité des nervures

Vérification de la mise en contact des nervures avec le contreplaqué OK

Je contrôle aussi la perpendicularité du longeron OK

Collage des premières nervures avant – c’est un bon début, on voit le chantier avancer.

Chantier d’aile 1er collage

Enfin, on passe aux choses sérieuses.

La préparation de tous les éléments des ailes est assez longue, je pense que l’assemblage de l’ensemble sera comme du « Mécano »

Traçage sur le chantier des entraxes des nervures en utilisant le longeronnet arrière garni de ses nervures comme gabarit.

mise en place des formes en polystyrène collées au Scotch double face.

Mise en place des gabarits de découpe des formes en bout pour éviter l’enfoncement du longeron lors de la mise sous presse au moment du collage.

Chantier d'aile 1er collage

Présentation du coffrage et mise en place, il faut l’aider un peu à se cintrer surtout vers le bord d’attaque.

Chantier d'aile 1er collage

Montage à blanc bien sûr puis collage du longeronnet (30gr de colle)

Chantier d'aile 1er collage Chantier d'aile 1er collage

Les plaques de bois verticales permettent le bon maintien du longeronnet autant en alignement longitudinal que vertical.

Des morceaux de Scotch pour être sûr de bien plaquer le contreplaqué sur le longeronnet.

Chantier d’aile 1er collage – c’est soft pour l’instant – il faut garder à l’esprit que les collages sur les ailes ne sont pas démontables !

Assemblage nervures arrières

Mise à plat et bridage du longeronnet sur des petites cales à cause de l’épaisseur des rivets et contreplaque de la ferrure d’attache.

Positionnement de la nervure l’emplanture avec un montage bien d’équerre

montage des autres nervures fortes d’après le traçage préalable de l’emplacement des pentures

Tout va bien, collage et mise sous presse:

Assemblage nervures arrières Assemblage nervures arrières

Après polymérisation, une règle de chaque côté pour maintenir les autres nervures en place et réglage de la  perpendicularité, collage.

Assemblage nervures arrières

Au niveau des pentures d’ailerons, il faut veiller à laisser environ deux 2 mm de jeu entre les pentures et les ferrures pour échaper aux rivet de ces ferrures.

Assemblage nervures arrières – un sous-ensemble fait.

Revêtement des ailes

Avant de commencer le chantier d’assemblage, je prépare également les revêtements des ailes sur le chantier à l’aide des formes en polystyrène.

Revêtement des ailes

La forme creuse en dessous revêtue d’un Scotch

la forme bombée (la chute de la découpe comme quoi, il faut presque tout garder) servira de presse.

Ensuite, un petit coup de défonceuse pour retirer la languette au niveau des longeronnets AV et AR ainsi que du longeron.

Revêtement des ailes côté extrados terminé.

Alignement longerons / fuselage

Mise en place d’une règle pour le réglage du dièdre: j’atteins 2,4°.

Alignement longerons / fuselage

Maintien des longerons avec des serre-joints pour faire le collage des cales de positionnement.

Ensuite, je laisse les longerons bien en appui sur les cales et je replace les serre-joints,

je pointe là ou je dois percer les longerons,

Collage des bagues dans C3 et C4 avec l’axe enfilé pour garder l’alignement,

Je perce les longerons à 22 à la colonne bien perpendiculaire

Je les repose un par un avec des cales d’espacement, leurs bagues collées au floc, et l’axe toujours pour l’alignement.

et voilà, c’est fini.

PS: ne pas oublier de cirer l’axe et l’intérieur des bagues, c’est plus facile de les retirer au cas ou !

Alignement longerons / fuselage – c’est tout bon.

Fabrication des winglets

Voici la caisse qui vient de Hérault par transporteur: 125 x 80 x 40 30Kg. Cette photo n’est pas prise par moi

Dans la caisse il y a les deux paires de moules. Une doc très complète. De la visserie pour assembler les moules. Puis les gabarits de découpe des tissus, du polystyrène et des nervures.

Je n’ai pas pris beaucoup de photos car c’est pas facile avec les mains dans la résine !

Cette photo n’est pas de moi non plus. Empilage du 106, carbone. Polystyrène et 200 verre + tissus d’arrachage et feutre. Le tout recouvert d’une bâche pour tirer le vide:

24 heures plus tard

Je ne démoule surtout pas. Je découpe précautionneusement ce qui dépasse du moule avec un cutter en appuis sur du Scotch d’électricien que l’on a préalablement disposé sur le pourtour au bord du plan de joint.

J’enduis le bord de fuite ainsi que « l’aileron de requin » d’une pâte assez épaisse faite de résine chargée mélangée à de la silice. J’ai pris du microballon. On en met grassement juste au bord car, une fois fermé, on ne peut accéder à cette zone pour relier les deux parties.

La suite, sur le bord d’attaque jusqu’au pied de l’aileron est enduit de résine un peu chargée pour recevoir moule fermé une bande de bibiais préalablement imprégnée.

Je ferme le moule en faisant bien attention à ne pas affaisser les cordons de colle avant que celui-ci soit en position bien en face.

Découpage des nervures d’après les gabarits et contre collage des CP 1.6 sur les mousses,

Je règle la forme et position des nervures tant que le moule est fermé.

Fabrication des winglets

Traçage de la découpe finale à 10 cm du bord du moule (après c’est beaucoup plus compliqué, mieux vaut ne pas oublier cette étape)

Fabrication des winglets

Je coupe à la cote à la Dremel et pratique une finition des collages

Fabrication des winglets

Fabrication des winglets – 1ère étape terminée.

 

Etuvage du longeron

Une étuve que je n’ai pas eu à fabriqué, car c’est Pierre Portier qui l’a faite et me l’a gentiment prêtée.

La sous-face de l’étuve est aussi en polystyrène pour éviter tout pont thermique.

Je pose le longeron sur des cales en polystyrène pour que le chaud passe bien en dessous.

Des bandes de papier alu sont scotchées sous les ampoules pour éviter la surchauffe locale sur le longeron.

Je dispose à chaque bout deux sondes thermiques au même niveau que le longeron pour surveiller / régler la température à 60°C.

Fermeture, au Scotch d’emballage pour éviter toute fuite.

Branchement de la rampe de 6 ampoules de 60W, ça monte lentement, j’atteins les 60°C après 3 heures.

Etuvage du longeron Etuvage du longeron Etuvage du longeron

Etuvage du longeron – 1/2 – le deuxième on répète la même chose.

Stratification du longeron

Méthode, il faut de la méthode et de la précision:

Dans la liasse il est stipulé de découper le bibiais carbone à une largeur légèrement inférieure à la largeur du longeron plus deux épaisseurs. Effectivement, les rebords se recouvrent sur le deuxième côté mais ne vont pas jusqu’en bas du longeron, ça poserait un problème avec le film plastique de la mise sous vide.

Le boulot dure 2 heures et demi le temps de strater les trois tissus ainsi que la mise sous vide.

J’ai utilisé du mastic acrylique de bâtiment pour boucher les fissures, le résultat est formidable. Je tire entre 0.9 et 1 bar de dépression suivant le réglage du vacuostat et le moteur ne tourne presque pas car j’ai ajouté un ballast de vide avec une bouteille de gaz.

Stratification du longeron Stratification du longeron

Stratification du longeron – une bonne chose de faite !

Axes d’ailes

Les axes sont en « Stub » 100c6 diamètre 18

Je les perce de part en part à 8mm pour allègement

Je perce le côté conique à 10mm sur 20mm encore pour allègement

Le côté gauche reçoit une vis M10x12 immobilisée en rotation par une goupille Mecanindus de 3mm. Cette vis servira à aider à sortir ou rentrer l’axe entre les cadres et les longerons. Je place ensuite une rondelle en sandwich entre la vis et l’axe.

Les axes coulissent dans les cadres et les longerons sur un baguage en 2017 qui sera collé au floc.

Axes d'ailes

Comment percer un axe qui fait 135mm de long ?

  • percer à 5 de chaque côté jusqu’à la fin du dessin du taillage du foret
  • agrandir à 8 de chaque côté
  • prendre le foret de 5 en bout,
  • de chaque côté aller le plus loin possible, ça débouche après retournement
  • Je l’agrandis de chaque côté à 8 et le trou est fait.

Axes d’ailes prêts à claveter avec précision.

Traçage nervures fortes sur longeronnet arrière

Après avoir bien vérifié la géométrie des volets et des ailerons. Ils doivent être bien alignés sur leur bord de fuite et l’espacement entre eux doit être régulier. 2mm entre les volets et 5mm entre volet et aileron.

Il faut maintenant tracer sur le longeronnet arrière la position qu’aura chaque nervure forte au droit des pentures. C’est pas bien compliqué avec une équerre.

J’ai failli faire une erreur au niveau des volets. Attention, dans mon cas, je dois prévoir une sur épaisseur de 2mm entre les pentures et les ferrures en place pour échapper à l’épaisseur des rivets.

Traçage nervures fortes sur longeronnet arrière

J’ai même fait un montage pour bien visualiser la penture du volet côté saumon pour bien me le représenter.

Traçage nervures fortes sur longeronnet arrière terminé, plus qu’à coller.

Mise en forme longeronnet avant

Pour avoir un longeronnet raboté bien droit et régulier sur toute la longueur,

J’ai confectionné deux gabarits en bois (un pour l’extrados et l’autre pour l’intrados), car les angles sont bien sûr différents.

Je place ces gabarits sur la table de la raboteuse et le tour est joué:

Mise en forme longeronnet avant Mise en forme longeronnet avant

Parfait, même méthode que pour les longeronnets arrières, car il n’y aura aucun problème d’alignement une fois sur le chantier d’assemblage.

Longeron: découpe des tissus

Phase un peu rébarbative, la découpe des tissus est longue et doit être faite avec précision:

Le rouleau de Feltrex (feutre d’absorption) fait 75cm de largeur. Je découpe 6 bandes de 20cm par strat, soit 24 bandes au total. Au cutter, ça va bien à condition d’avoir une règle métallique sous le tissus, sinon, la lame rentre dans le bois et le tissus avec !

Longeron: découpe des tissus

Pour le Peeltex (tissus d’arrachage) c’est facile, le rouleau fait 20cm de largeur. C’est au poil la largeur dont j’ai besoin. J’ai donc découpé 4 longueurs de 4m50 (je pense les recouper à 1m12 pour faciliter la pose).

Pour le carbone, c’est un peu plus compliqué. Il faut découper des bandes de 4m50 bien droites et sans effiloches. Même méthode avec sous le tissus, une règle en alu, le résultat est top !

mes bandes font 192mm de largeur pour éviter que le tissus ne descende plus bas que la base du longeron ce qui pose un problème de forme après polymérisation sous vide.

Il reste à tailler les encoches de part et d’autres là ou le tissus ne vient pas sur le champ du longeron pour garder une épaisseur constante finie de 157mm dans la partie de l’aile coffrée.

Longeron: découpe des tissus

Longeron: découpe des tissus – terminé – le plus intéressant est à venir …

Mise en forme longeron

Après le ponçage du longeron pour mettre tout au même niveau (tant que possible)

je le passe à la raboteuse pour obtenir un fini bien droit et une cote régulière sur toute la longueur.

vérifié avec mes nervures, il faut 155mm car il y aura 2mm de sur épaisseur à cause du strat en bibiais carbone.

Mise en forme longeron

Amincissement du longeron à son début pour échapper à la lisse basse et obtenir un certain angle de dièdre,

Arrondi de l’extrémité pour échapper au bord du fuselage,

La photo a été prise après avoir enduit le longeron au micro ballon (non encore poncé) pour rattraper certains creux ou aspérités de manière à avoir un plaquage et un fini avec le bibiais irréprochable.

Mise en forme longeron terminée – plus qu’à l’enrubanner.

Collage longeron Gaz’aile

Je garde la règle de 4m50 qui m’a servi à assembler les semelles carbone,

Protection du chantier au Scotch d’emballage,

Pré assemblage des éléments avec repère sur chaque pièce pour les mettre dans le bon ordre et à la bonne place pour le collage,

Mise en pression de l’ensemble et mesure de l’épaisseur qui doit être de 157 mm régulière sur toute la longueur,

Démontage et collage de l’ensemble, ça prend 1 heure et demie pour chaque longeron! car mes mousses sont en 10 mm d’épaisseur et j’ai dû les encoller (90gr de microballon en plus par longeron!) et 110 de colle floc par longeron.

Démoulage et ponçage bien à plat.

Collage longeron Gaz'aile

Collage longeron Gaz’aile – à faire la même chose sur le deuxième.

Préparation longeron

Après démoulage des ensembles semelles carbone et baguettes, il faut donc retirer le surplus de colle.

Je fait ça à la cale avec un gros grain 40 deux baguettes d’un coup. Cela permet d’éviter le bombé sur les côtés.

Préparation longeron

Je n’ai pas de papier épais (qui ne déforme pas) pour tracer les vides des longerons pour la découpe des mousses. Pour cette raison, je fabrique un chantier légèrement surélevé pour y positionner des serres-joints par le dessous. Cela laisse l’espace dessus pour présenter les mousses découpées.

Préparation longeron

L’écartement entre les deux règles est de 157mm, car le revêtement bibiais carbone ajoutera de l’épaisseur.

Attention: Il y a une légère courbure sur la découpe des mousses dans la partie extérieure au fuselage.

Pour la mousse, j’ai utilisé de la 130Kg comme il était préconisé par le passé. Je l’avais acheté donc je l’ai utilisé. C’était une plaque 10mm 190×85, avec un bon calepinage, ça rentre juste.

Aujourd’hui, il est conseillé d’utiliser de la 90 Kg sur la première partie côté emplanture et de la 75 Kg pour le reste. Ce sera un peu moins lourd. l’idéal est de la trouver en 20mm d’épaisseur.

Préparation longeron en partie faite, à la suite: mise en forme avant stratification.

Mise au profil des longeronnets arrière

J’ai mesuré sur un plan que les angles du revêtement au niveau du longeronnet arrière sont de 81° à l’extrados et 85° à l’intrados par rapport à la face du longeronnet.

Sur ma dégau, ça fait donc 9° et 5° à raboter.

Mise en place d’une règle en haut du guide d’angle qui permet d’avoir les 9°

Ajout d’une baguette en bas pour l’extrados qui donne 5°

Mise au profil des longeronnets arrière Mise au profil des longeronnets arrière

l’avantage de cette méthode est que les cales d’épaisseur au droit des pentures qui sont de l’autre côté du longeronnet ne me gênent pas dans la translation de celui-ci sur la dégau.

la Mise au profil des longeronnets arrière permet de débuter l’assemblage avec les nervures.

Modification du chantier de collage des semelles carbone

Je décide de modifier le chantier d’assemblage des semelles carbone, car sur les photos ci-dessous (dessus à gauche et dessous à droite), on peut voir qu’il y a une belle sur épaisseur de colle à poncer surtout sur le dessus, certainement à cause des vagues qu’ont fait le film plastique.

Je remplace donc le polyane par du Scotch d’emballage, en plus c’est écrit dans la liasse!

Voilà les semelles sous presse, on peut même racler ce qui dépasse sur le dessus.

Modification du chantier de collage des semelles carbone

Voici le résultat (dessus à gauche et dessous à droite),

Modification du chantier de collage des semelles carbone Modification du chantier de collage des semelles carbone

Modification du chantier de collage des semelles carbone terminé – Y’à plus grand chose à poncer !

 

Collage des semelles carbone du longeron

Gros travail de préparation:

  • Ponçage des semelles pour que le collage se fasse sur le carbone sans défauts en « marches d’escalier » et sans colle
  • rainurage des baguettes pin et hêtre à la lame de scie à métaux pour leur permettre de « boire » la colle
  • préparation du chantier d’assemblage

J’utilise un serrage par cames latérales au lieu des serre-joints qui ont tendance à faire se relever le montage.

32 cames à fabriquer, perçage des trous d’axes en série:

Collage des semelles carbone du longeron

Le chantier:

  • Une règle de 4m50 (en deux parties) fixée sur la table tous les 30cm. Il ne s’agit pas que ça bouge!
  • Un film polyane au dessus de la règle qui sera redoublé de chaque côté par dessus les collages
  • il y aura un empilage de chaque côté (un intrados et un extrados). Comme ça mes cames restent en place pour l’autre aile
  • un tasseau 18×38 pour répartir la pression des cames de serrage
  • des traverses tous les 30cm pour bien plaquer le montage sur la table.

Collage des semelles carbone du longeron

Le collage:

Il faut prévoir une bonne heure pour chaque empilage, car il y a la baguette hêtre double encollage les deux baguettes en pin en simple encollage et la semelle carbone en double encollage. Ca fait 6x4m50 soit 27 mètres linéaires multiplié par deux pour une aile= 54ml, x2 pour les deux ailes= 108ml

La colle Axon H9951 est très épaisse, un peu comme de l’araldite donc l’étalage au pinceau est assez laborieux. Il est dit dans la liasse d’y ajouter deux cuillères à café de floc pour 100gr de colle. Il n’en faut pas plus, vous aurez beaucoup de mal à l’étaler. Par empilage j’ai utilisé 60gr donc 120gr pour une aile, 240 pour les deux, les pots de colle Axon font 500+310=810: On peut faire 3 paires de longerons avec !

Méthode:

Sur mon chantier d’assemblage j’ai mis une emplanture de chaque côté de la règle, pour ce qui suit, il faut déjà positionner la semelle carbone de l’empilage de l’on traite dans le bon sens.

  • de l’autre côté de la table sur des tasseaux transversaux, je pose en premier la baguette lisse 1 de 5mm que j’encolle
  • à côté, j’encolle le côté lisse de la semelle carbone, je la retourne sur la lisse 1 (alignées coté emplanture)
  • j’encolle le côté escalier de la semelle carbone qui est maintenant sur le dessus de l’empilage
  • je pose de la colle d’un côté de la baguette en hêtre, je la retourne sur l’empilage en cours, j’encolle l’autre côté
  • j’encolle la dernière baguette pin et la retourne pour finir l’empilage

Je comprime un peu l’ensemble à la main (la colle est tellement visqueuse que ça tient) et je le dépose sur le chantier. La baguette lisse 1 de 5mm contre la règle, ce sera le bord extérieur du longeron.

mise en contact seulement du tasseau de serrage puis on répète l’opération pour l’autre côté.

maintenant on peut serrer les deux empilages avec les cames des deux côtés en même temps pour éviter toute flexion accidentelle de la règle

je recouvre les collages avec le plastique qui dépasse puis je serre les brides transversales.

Je colle les pièces entre elles à la résine chargée au floc

Explications:

le bulbe de droite prend la pression dynamique, ensuite, cette pression passe par le tube en cuivre et ressort par le trou à l’arrière de la pièce en pointe.

Cette pièce en pointe est le bord de fuite du dispositif.

Sur le tube en alu, on voit un des 4 trous de 1mm qui captent la pression statique.

Cette pression statique ressort par le trou de droite de la pièce arrière.

Pour faire vite et approximativement, l’anémomètre fera la soustraction entre pression dynamique et pression statique.

Cette pression résultante indiquera la vitesse air.

Je fixe l’antenne à 120 mm sous l’aile.

Je colle des conduites à l’intérieur de l’aile pour acheminer ces pressions dans le fuselage.

Enfin, elles seront raccordées à l’anémomètre, l’altimètre, l’EFIS…

Tube pitot ou antenne de prandtl

Tube pitot ou antenne de prandtl, presque terminée !