Le projet HKW-Aéro

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swiftlightpas
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Le projet HKW-Aéro

Message par swiftlightpas »

Le projet de 3 amis Strasbourgeois, très impliqués dans inter.action, qu'ils mettent en pratique dans leur machine ultra économique tout en alu , et qui devrait voir le jour au début de l'année prochaîne si tout va bien:
http://www.hkw-aero.fr/
La maquette de leur ULM: comme vous pouvez le voir il a un petit air de Sonex, mais avec de grosses améliorations basés sur les recettes connues(ex: aile médiane dans l'axe de l'hélice) visant à optimiser les écoulements et bien plus d'allongement de l'aile: en principe, si leurs calculs sont exacts, ça volera à 185km/h avec seulement 24cv de puissance pour 7.3L/h de consommation (le moteur prévu devrait être un 4 temps aux environs de 40cv (très peu de choix hélas), 60cv (HKS ou Hexadyne P60 seulement si nécessaire pour la sécurité des décollages)
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par administrateur »

HKW est invité à présenter son projet ici, si une médiatisation est recherchée.
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MKA
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par MKA »

Tout d’abord, un grand merci de nous inviter à ce forum dédié à l’optimisation des avions ultralégers.

Commençons par nous présenter en quelques mots :

Nous sommes industriels et/ou enseignants dans le domaine de la conception aéronautique et de l’éco-conception appliquée aux transports.
L’optimisation des avions légers, nous mobilise depuis de nombreuses années. Voulant mettre en pratique les multiples modélisations aéro-techniques sur lesquelles nous travaillions, depuis plus de trente ans pour le plus expérimenté d’entre nous, nous nous sommes réunis à 4 associés pour concevoir un avion ultra léger particulièrement économique. Pour ce faire, il nous a fallu suivre une démarche de conception, de simplification et d’industrialisation en vue de rendre notre machine reproductible à moindres coûts. Ceci en respectant les critères de qualité que nous avons fixés. Le slogan d’IKEA, « pourquoi la qualité devrait-elle être couteuse ? », nous a bien inspiré :) .

Quels sont nos objectifs :

Notre premier objectif est de proposer tout d’abord un avion (ULM…) de loisir biplace qui consomme environ deux fois moins de carburant que la moyenne des appareils actuels. C'est-à-dire 4 litres au cent à 185 km/h *. Ceci, avec une charge utile de 205 kg et une autonomie de 900 km.
Ensuite, nous souhaitons développer une gamme basée sur ce premier appareil. Notamment des dérivés motoplaneurs qui permettront de voler avec une dépense d’énergie quasi nulle.

Nos autres objectifs sont de :
• réduire les coûts, notre prix de vente objectif est d’environ 42 k€ HT en configuration prête à voler (nous prévoyons ultérieurement une version en kit avancé) ;
• assurer une durée de vie élevée ;
• faciliter le contrôle et la maintenance pour un coût réduit ;
• réduire les nuisances sonores ;
• être facilement recyclable (aluminium + un peu de carbone très facilement dissociable, faible masse d’aluminium…).

Au terme de 6 ans de développement et d’essais (et de sueur…) pour cet appareil économique, la société HKW-aero a été fondée début 2011. Le premier appareil est en fin d’industrialisation et le premier vol est prévu dans moins d’une année... avec encore pas mal de boulot !

Nous sommes à votre écoute pour vos suggestions ou vos questions en rapport avec ce projet. Merci encore d’avoir initié ce forum.

L’équipe HKW

http://www.hkw-aero.fr/

 Pour atteindre cet objectif, il nous faut traiter la « cause principale » qui entraîne une consommation de carburant. Il s’agit de la puissance nécessaire à l’avion pour vaincre la traînée parasite et la traînée induite par la portance (ces deux trainées étant fonction de la qualité massique et de la qualité aérodynamique de l’appareil). Diviser la consommation par 2 ou plus nécessite en priorité de réduire ces traînées dans les mêmes proportions. Voici la clé de notre appareil biplace : ses traînées sont très faibles. Par conséquent, une puissance installée d’environ 40 cv suffit. Ceci à performances au moins équivalentes : 185 km/h, charge utile 210 kg, autonomie 900 km.
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Pimprenelle
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par Pimprenelle »

ah... ca c'est un projet qu'il est bien.....
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Rarald
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par Rarald »

Sur le site de l'association Interaction dont vous faites parti, il est mentionné plusieurs fois qu'un avion avec moteur 4T "réussi" devrait avoir un rapport masse à vide / masse au décollage n'excédant pas 0,5. Votre cahier des charges fait apparaitre un rapport de (450-205)/450 = 0,54, qui reste encore à confirmer sur le proto… Pourquoi cet écart entre vos analyses sur le site d’Interaction et la mise en pratique ?

Je pose la question, car la charge utile est le point noir chez les ULM 3 axes biplaces. Il est connu que très peu de machines “haut de gamme” offrent une charge utile suffisante, ou alors pour les poids plume, et que beaucoup volent hors la loi avec une masse au décollage supérieure à 450 ou 472.5 kg (la MTOW « technique » est typiquement bien supérieure à la MTOW réglementaire). Seul le MCR a en même temps une vitesse de croisière élevée et une charge utile importante grâce à un poids à vide de 230 kg, ceci toutefois pour un prix très conséquent.

Pour être juste, le poids à vide n’est pas le seul paramètre à prendre en compte pour comparer les charges utiles : la consommation horaire annoncée du HKW est environ moitié moindre que celle du Rotax 912 qui équipe la majorité des machines rapides, ce qui donne un avantage de 5 kg / h de carburant embarqué sur la charge utile pour le HKW. Si on considère que trois heures d’autonomie sont suffisantes, cela fait 15 kg de mieux, ce qui nous ramène à la charge utile du MCR qui lui croise à 250 km/h…
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MKA
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par MKA »

Le ratio masse à vide / masse au décollage (Mv/Md)

Ce ratio caractérise la qualité massique de l’avion : plus il est faible, mieux c’est !

De très rares appareils se distinguent aujourd’hui par un ratio Mv/Md inférieur à 0,50 : par exemple le MCR et le récent SIMBA d’Issoire aviation. Philippe Moniot dispose d’un outil industriel remarquable pour produire d’excellents avions tout carbone. Rajoutons que le SIMBA est un vrai 4 places certifié y compris pour la voltige avec 2 personnes. Mais ces appareils sont particulièrement couteux, aussi, le SIMBA n’est pas ULM.

De notre coté, nous avons mis dans la balance légèreté, simplicité², coût réduit, résistance (dans la durée), facilité de contrôle et de maintenance… Ceci a un coût en masse et nos calculs et essais ont débouché dans ce contexte sur un ratio d’environ 0,55… Suivant notre cahier des charges, ce ratio est « acceptable » et surtout, comme signalé par Rarald, il est compensé par la faible masse de carburant embarqué.

Voir notamment les documents :
- coefficient spirale : ce document développe largement les interactions masses, puissance… http://www.hkw-aero.fr/generalites.html ;
- micro-essais pour macro résultats http://www.hkw-aero.fr/projet.html ;
- micro-essais http://www.hkw-aero.fr/projet.html
- valider les calculs…

A noter que le ratio Mv/Md d’un ULM est logiquement supérieur à celui d’un avion certifié pour cause de surface alaire supérieure liée à la vitesse de minimum de sustentation imposée par la réglementation ULM.

Quant au coût, nous souhaitons développer un avion ultra léger que nous pourrons aussi (presque) nous payer nous-mêmes… et revendre d’occasion facilement plus tard.

Résumons, on fait tout pour atteindre nos objectifs mais les mauvaises surprises sont toujours possibles lors d’un nouveau développement, alors on travaille aussi en croisant les doigts… :) !

L'équipe HKW
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Gabinger
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par Gabinger »

SUPER! tenir le cahier des charges ne va pas être évident! Mais au vu des compétences présentes sur ce dossier ils ont toutes leur chances!
Le concept est pile poil dans l'air du temps...Ca m'a même donné une idée ou deux...
Par contre j’espère que nos amis concepteurs penseront a une version "tchip" économique très simple en concurrence des Challengeurs et autres car je pense qu'il est possible de faire pas cher, simple et relativement efficace!
En tout cas bonne chance aux audacieux !
Asso 4 - moteur lycoming basé à Albenga - Italie
Auteur du livre Monaco Pekin en paramoteur http://amzn.eu/d/eUScJ28
swiftlightpas
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par swiftlightpas »

Gabinger a écrit : Par contre j’espère que nos amis concepteurs penseront a une version "tchip" économique très simple en concurrence des Challengeurs et autres car je pense qu'il est possible de faire pas cher, simple et relativement efficace!
La configuration type challenger est assez défavorable niveau aérodynamique, à l'exception de l'Earthstar Odyssey dont j'ai déjà parlé, mais qui n'est pas si "cheap" que ça (18500$ ht en kit hors moteur) car relativement sophistiqué malgré son apparente simplicité: conception globale visant au poids minimal (190kg avec un HKS), aile en aluminium (garantit un bon respect du profil,sans haubans, difficile à faire en structure entoilée simple), cabine constituée d'une cage en tubes d'acier soudée et d'un carénage aérodynamique en composites, hélice propulsive , mais assez bien alimentée par l'optimisation des écoulements, mais toujours inférieure niveau rendement et plus bruyante qu'une tractive qui travaille en milieu non perturbé...
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par administrateur »

sujet proche : ici
Rarald
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par Rarald »

swiftlightpas a écrit :
Gabinger a écrit : Par contre j’espère que nos amis concepteurs penseront a une version "tchip" économique très simple en concurrence des Challengeurs et autres car je pense qu'il est possible de faire pas cher, simple et relativement efficace!
La configuration type challenger est assez défavorable niveau aérodynamique, à l'exception de l'Earthstar Odyssey dont j'ai déjà parlé, mais qui n'est pas si "cheap" que ça (18500$ ht en kit hors moteur) car relativement sophistiqué malgré son apparente simplicité: conception globale visant au poids minimal (190kg avec un HKS), aile en aluminium (garantit un bon respect du profil,sans haubans, difficile à faire en structure entoilée simple), cabine constituée d'une cage en tubes d'acier soudée et d'un carénage aérodynamique en composites, hélice propulsive , mais assez bien alimentée par l'optimisation des écoulements, mais toujours inférieure niveau rendement et plus bruyante qu'une tractive qui travaille en milieu non perturbé...
Une page qui compare l'ULM Earthstar Odyssey avec des machines similaires et avec des liens vers leurs constructueurs/vendeurs : http://www.ulmoccasion.com/archive/2010 ... .html#more

On voit y des machines avec 240 kg de charge utile et qui croise à 140 km/h et coûtant bien moins de 30 kE... Une machine vraiment intéressante devrait avoir le cahier des charges suivants (principaux points) :

- Moins de 30 kE prête à voler, robuste et peu coûteuse à entretenir et réparer.
- 200 kg de charge utile, soit 2x90 kg, parce qu'il n'y a pas que les gringalets qui volent, plus 20 kg d'extra (bagages, casques, cartes, bidons, etc. - lorsque l'on compte vraiment tous, le poids de "l'extra" monte vite dès qu'on voyage) + 3h d'autonomie. Formuler ainsi le besoin de charge utile encourage l'optimisation en baissant la conso. Si on prend un HKS700 et 10 L/h comme hypothèse, car il y a peu d'alternative 4T de moins de 80 cv, cela donne une charge utile de 222 kg et Mv/Mmax=0.507.
- le respect de la réglementation ULM (de la vitesse de décrochage faible devrait découler des distances d'att/déc faibles).

Il s'agit ensuite d'obtenir la vitesse de croisière la plus élevée possible. Vu l'offre disponible, une vitesse de croisière supérieure à 140 km/h rendrait cette machine imbattable, et 160 km/h en ferait un excellent ULM. Ce point de fonctionnement est à mon avis plus attractif que le HKW: sacrifier un peu de la vitesse de croisière pour gagner sur le prix et la charge utile, et en faire un VRAI biplace.
swiftlightpas
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par swiftlightpas »

En effet, ce type de machine est très intéressant car tout à fait dans la phylosophie ULM, ne cherchant pas à singer les avions: j'ai d'ailleurs indiqué il y a très longtemps à "Vol moteur" qu'il serait intéressant d'aller essayer notamment l'Odyssey, ce qui intéresserait certainement plus d'un pilote (au moins 1 journaliste de vol moteur ils se rend régulièrement à Oshkosh, alors tant qu'à faire...), et "fin de non reçevoir", faut croire que présenter des machines à plus de 60 000€ ou qui filent à 250km/h est plus "vendeur"...
En ce qui concerne le HKS, son seul concurrent est le moteur Américain Hexadyne P60, non importé lui non plus, mais nettement plus léger, et équipé d'un injection...
http://www.hexatronengineering.com/prod02.htm
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par Yankeeromeo »

Le seul ennui, avec Hexadyne, est que... il n'y a pas de nouvelles de cette société depuis 2006...
Leur site n'a pas étét renouvelé depuis 2002, et leur tarif date de... 2001. Ça n'a pas l'air très vivace...
Yurek
http://www.yankee-romeo.com
If God meant man to fly, He'd have given him... more money.
Honi soit qui mal y pense !
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par swiftlightpas »

Yankeeromeo a écrit :Le seul ennui, avec Hexadyne, est que... il n'y a pas de nouvelles de cette société depuis 2006...
Leur site n'a pas étét renouvelé depuis 2002, et leur tarif date de... 2001. Ça n'a pas l'air très vivace...
Etrange en effet, ça ressemble un peu au serpent de mer Masschi...qui a fini par faire surface sous le nom de D-motor avec d'autres personnes... :roll:
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MKA
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par MKA »

Haubans ou pas ?

Rappel : …les haubans sont-ils pénalisants ? Une récente publication (Colloque Aéronautique de Cachan :) ) avait pour titre « pour aller vite, mettez des mats ». L’auteur explique intelligemment que les haubans permettent de réduire la section frontale (longeron non traversant) et la masse du longeron, donc la surface alaire… Ces éléments contribuant à amorcer une très bénéfique spirale convergente (voir document mentionné ci-dessus). L’auteur de cette étude souligne que le bénéfice des mats est largement supérieur à la traînée aérodynamique qu’ils entrainent. La conséquence étant qu’un avion doté de mâts est, à cahier des charges équivalent, plus économique que le même avion sans mats donc plus lourd…

Il faut aussi parler de l’influence de l’allongement sur la masse de l’aile. Certes, l’allongement est toujours bénéfique… mais finit par être pénalisant pour cause de masse du longeron. Explications : à surface alaire (Sa) constante, l’augmentation de l’allongement de l’aile entraîne une diminution de son épaisseur. Sachant que la résistance, à section constante, d’un longeron augmente avec le cube de sa hauteur, sa diminution de hauteur nécessite beaucoup plus de section donc de masse. A ceci se rajoute l’augmentation des efforts à l’emplanture (moment fléchissant), ce qui entraine une augmentation de masse supplémentaire.

Résumons, à Sa constance, augmenter l’allongement améliore le rendement mais alourdit l’aile ce qui dégrade le rendement. Nous avons donc un optimum à déterminer. Rajoutons que le carbone, résistance aidant, a modifié les allongements optimums.

Sans carbone, avec un longeron alu par exemple, il faut alors réduire l’allongement sinon la masse exploserait (voir Sonex par exemple). Mais ceci se paye par une traînée induite par la portance un peu plus élevée en croisière mais considérable aux basses vitesses (finesse pas terrible).

C’est là qu’interviennent les mats : ils reprennent une partie importante des efforts ce qui permet d’alléger le longeron. Dans ce contexte, grâce aux mats, le concepteur peut alors :
- soit choisir un longeron en alu moins couteux qu’un longeron en carbone (voir les RANS S9 ou 10 dont parle swiftlightpas, c’est solide et pas cher !) ;
- soit garder un longeron en carbone mais alléger l’aile ;
- soit garder un longeron en carbone mais augmenter l’allongement…

Les mats nécessitent par contre des liaisons supplémentaires dont le coût n’est pas anodin. C’est une des raisons pour laquelle nous avons retenu une aile sans mats pour notre ULM.

En conclusion, c’est une affaire d’optimisation avec de nombreux paramètres…
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Gabinger
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Re: Le projet HKW-Aéro

Message par Gabinger »

Bonjour, sujet intéressant !
Pour moi il y a deux pistes:
1/ tubes composites "du commerce" il existe une foultitude de tubes carbone ou carbone/kevlar déjà fabriqués coutant des prix raisonnables et offrant (je suppose) une résistance siffisante pour reprendre les efforts d'une aile d'ULM le problème des liaisons ne se pose pas si on reste sur un renfort interne droit. A vérifier que les tailles nécessaires existent que la résistance soit suffisante et que le prix reste OK.
http://www.tubecarbone.com/
2/ mats participants à la portance ? pourquoi ne pas essayer des mats/aille un espèce de cantilever mais ayant fonction de hauban?

Voila ! plus facile a dire qu'a faire!

Bon courage, ce projet m'intéresse!

Gabriel.
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