|
|
Refroidissement des moteurs : Ca chauffe Marcel !!!
 |
 Le refroidissement de vos moteurs - par Patrick DESLANDES |
|
|
|
|
Chauffe, Marcel ! ... Ou comment refroidir nos moteurs.
Permettre un refroidissement de nos moteurs sans défigurer l'apparence du modèle ?
Voici les principes que j'utilise sur mes maquettes depuis de nombreuses années, et qui pourront être adoptés sur tous les types de modèles. Il vous restera ensuite à utiliser les ingrédients adaptés au type de moteur, qui restent des éléments importants pour un fonctionnement serein :
l'hélice,
le carburant,
le type de bougie ...
sachant que ces variables sont liées entre elles et auront toutes une influence majeure pour la fiabilité attendue de votre motorisation.
Un conseil donc : essayer et rôder votre moteur au banc, trouver les meilleurs compromis, et tester l'installation finale, que vous aurez soignée, dans le modèle avant de mettre en l'air !
Ca chauffe où, docteur ?
Pour rester simple, on peut considérer que 70% de la chaleur d'un moteur à explosion est dissipée par la culasse (en rouge). Pourquoi ?
La compression des gaz, suivie de leur explosion, se produisent lorsque le piston est en position haute. C'est donc la culasse et le piston qui "encaissent" le choc thermique, le reste se dissipant par la paroi du cylindre.
Le piston des moteurs deux temps est en partie refroidi par les gaz frais provenant du carburateur. C'est donc en priorité sur la culasse et les hauts de cylindre qu'il va falloir apporter le remède : l'air frais. C'est ce qui est fait en aviation grandeur à l'aide de déflecteurs chargés de canalyser le flux d'air, ou encore sur nos hélicoptères à l'aide de turbines centrifuges.
|
L'effet de l'hélice :
Tout d'abord, le flux d'air généré par une hélice fait penser à une spirale qui se propage le long du fuselage. La raison en est bien logique :
- Une hélice est une aile, avec ses caractéristiques aérodynamiques propres, et entre autres portance et traînée. Ce n'est donc pas la pression derrière celle-ci qui fait la force de la propulsion, mais bel et bien la dépression créée en avant, par son extrados.
- Des caractéristiques de finesse de l'hélice dépendront des traînées parasites qui, par ailleurs, consomment de l'énergie transformée en bruit.
- L'hélice tournant à grande vitesse, compte tenu de son maître couple et ses traînées, va avoir un effet de centrifugeuse. Le flux d'air résultant derrière les pales peut être approximativement représenté comme ci-contre.
En fait, on constate que, contrairement aux idées reçues, le fuselage se trouve dans une zone de dépression en arrière de l'hélice. Ce phénomène peut d'ailleurs perturber les venturis de carburateurs que l'on éloignera de préférence du capot, avec un coude orienté vers l'arrière du modèle ( à "l'ombre" des turbulences).
On va donc se servir de ces phénomènes, et les utiliser à notre profit.
|
CAS DES MOTEURS EN LIGNE
Dans le cas de modèles à "moteur en ligne", on ménagera une ouverture de la section minimum de la culasse en partie inférieure du capot. En effet, la "pente" étant prononcée, on bénéficie d'une pression résiduelle. L'ouverture fait donc office d'écope.
L'évacuation de l'air chaud peut se faire en utilisant la dépression, avec des pipes d'échappement creuses.
L'air chaud étant plus volumineux que l'air froid, il faut prévoir une section de sortie de deux fois la section d'entrée pour profiter d'un effet "venturi".
Afin de forcer l'air sur la culasse, et éviter de gaspiller cette fraîcheur bienvenue par dispersion dans le capot, il sera idéal de confectionner une boite autour de la culasse. De cette façon, on refroidira aussi l'arrière de la culasse et du cylindre, toujours soumis à des températures extrêmes. Pour exemple, la forme caractéristique donnée par Super Tigre et Laser aux ailettes de leurs moteurs, se prolongeant vers l'arrière.
Ainsi conçue, notre veine d'air va brasser le moteur de façon idéale, en profitant des effets pression/dépression générés par notre hélice.
|
De la théorie à la pratique ...
Voici comment j'ai organisé le refroidissement dans mon Yak, à l'échelle 1/4.
L'aménagement du capot en fibre comporte une ouverture de la section de la culasse, se pro-longeant en forme de tube aplati réalisé en verre/époxy. L'air est donc bien guidé sur la culasse et le haut de cylindre.
Une boite est également confectionnée autour de la culasse, avec des joues latérales, de façon à éviter que l'air ne se disperse dans le capot et évite "l'obstacle culasse". De cette façon, on est sûr que le haut moteur va être brassé par l'air frais.
|
Les tubes d'échappement sont logés dans des gouttières latérales de part et d'autre du fuselage. Ces gouttières sont simplement faites en verre/époxy, stratifié sur une feuille de PVC transparent, et insérées dans les ouvertures. Un passage suffisant a été prévu pour l'évacuation de l'air chaud.
On voit que, dans le capot, les pipes d'échappement sont creuses, ainsi que l'emplacement de la rampe complète, utilisé pour l'évacuation d'air chaud.
Installé de la sorte, le moteur n'a jamais montré signe d'échauffement (moteur Team 54cc, Glow, 6,5cv, hélice 24X10, carburant 9% huile synthèse "Micro-motul", 5% nitro)
|
A noter que le carburateur, complètement intégré au capot, n'est pas soumis aux turbulences de l'hélice.
Ce même montage de refroidissement est utilisé sur ma maquette au 1/5, successivement motorisée par un ST2500, Laser 150, Moki 135, et donne toute satisfaction
|
CAS DES MOTEURS EN ETOILE
Contrairement aux idées reçues, ce n'est pas le volume environnant qui refroidit, et il faudra également soigner la circulation d'air sur le moteur. Pourquoi ?
Parce que le refroidissement se faisant par transfert de calories, il faut de l'air vraiment frais circulant sur les parois du moteur. Or, le capot se remplissant sous l'effet de la pression de l'hélice, il faudrait des ouvertures énormes pour avoir un grand débit sur le moteur lui-même. Sans chenal d'air frais, le capot se retrouve donc vite plein d'air tiède, puis chaud, au fur et à mesure du vol, ce qui nuit au refroidissement.
Le principe idéal sera donc de forcer l'air à venir frapper la culasse, puis l'évacuer par les ouies latérales ménagées dans la cloison pare-feu.
|
La meilleure solution sera donc de disposer un disque en CTP devant le moteur, dans lequel est ménagée une encoche devant le cylindre et la culasse.
L'air frais ainsi prisonnier, et sous la pression de l'hélice, est projeté sur les parties chaudes du moteur.
Il sera également important, dans certains cas, d'installer des déflecteurs de part et d'autre de la culasse, afin d'éviter que l'air ne se disperse dans le capot. Ces déflecteurs pourront, par exemple, être deux plaquettes en contre-plaqué collées sur le disque en avant du moteur.
Attention toutefois si vous utilisez de la tôle d'aluminium, car les vibrations peuvent en dégrader la fixation. La tôle pourrait alors frotter sur le moteur, entrainant des perturbations de la radio (ça m'est arrivé ... en approche et à 5m du sol !) A ce sujet, éviter impérativement toute source de frottements de pièces métalliques dans un modèle.
|
De la théorie à la pratique ...
Voici comment j'ai organisé le refroidissement des deux Laser 70 dans les nacelles de mon Beaufighter.
Pour ce modèle, conçu en vue de la compétition maquette, il était exclu de laisser la nacelle vide.
Le capotage a donc été réalisé en deux parties, en res-pectant les emplacements des raccords de l'avion sujet.
Le moteur est installé incliné. Les échappements peuvent ainsi sortir par les conduits intégrés à l'échappement maquette, et l'accès aux réglages de carburateurs sont simplifiés.
|
Un premier capotage intermédiaire est fixé par vis à la cloison pare-feu, au travers d'un anneau en contre-plaqué et d'inserts métalliques taraudés.
La partie frontale du capot est ensuite rapportée.
Un disque en contre-plaqué reçoit les faux moteurs. Une lucarne a été ménagée face au moteur. Les sorties d'air chaud se font au travers des encoches dans la cloison pare-feu, sous les volets annulaires.
|
Ce type d'installation a été également adopté sur mon T6 de 2M60, motorisé par un ST 4500.
Même sous fortes températures extérieures, les moteurs n'ont jamais donné signe de surchauffe ou de perte de puissance en vol.
Entre nous, pour un bimoteur, il vaut mieux !!!
|
|
|
|
|
|
