Comment faire une prise d'air dynamique sur un aéronef ?

[Clouds]

Bonjour,

Je sais que le sujet a déjà été abordé, mais je souhaite aller un peu plus loin

Je réflechis à l'idée de mettre en oeuvre une prise d'air dynamique d'admission sur mon tagazou (injection) car après avoir réalisé un magnifique systeme d'extraction des calories par dépressurisation du capot moteur, je me demande si cela ne serait pas un peu idiot de faire respirer le moteur dans cette ambiance depressionnaire, aussi je me gratte la tête pour installer une prise d'air dynamique histoire d'avoir la conscience tranquille.

Il semblerait qu'il n'y ait pas de prise d'air dynamique sans boite à air (avec filtre, chicane à flotte et insectes) sur les engins terrestres mais je me pose la question à propos de nos monture ailées; Ci dessous une giclée de questions tournant autour de la question, je vous remercie par avance de vos commentaires.

Sur un moteur aéro dont l'utilisation exclue les coups de gaz façon moto au feu rouge, ou dans les pif paf Vosgiens, est il nécessaire d'avoir une boite à air de gros volume ?
En gros, à régime constant à quoi sert une boite à air ?

Quelle est la regle du volume ?, j'ai lu de ci de là qu'il fallait compter entre 10 et 7 fois la cylindrée pour les véhicule terrestres

Comment détermine t'on la section et la longueur du (des) tunnel d'alimentation de la boite à air,
Oû placer le filtre, amont ou aval de la boite ?

Est ce que la forme de la boite aurait une incidence sur le fonctionnement du moulin ?

Est ce qu'une boite à air ne devient pas gênante à faible vitesse ?

C'est tout pour aujourd'hui,
Au plaisir

Clouds

[Yankeeromeo]

L'analogie avec les voitures ne me semble pas la bonne : il n'y plus - ou presque - des moteurs des voitures refroidis par air... Iles ont tous un refroidissement liquide.
La boite à air sert à homogénéiser le flux d'air de refroidissement, à empêcher qu'il ne tourbillonne sous le capot, et à le ramener à tous les cylindres à refroidir.
Voilà pourquoi, il faut aussi respecter le rapport de sortie / entrée d'air (plusieurs fois plus importante que l'entrée) : sinon, on crée un "bouchon" et le refroidissement est perturbé.

[Clouds]

Petit qui proquo, il s'agit de l'admission pas du refroidissement

merci de ta réponse

[JETHRO]

Petit qui proquo, il s'agit de l'admission pas du refroidissement

merci de ta réponse

Bonsoir, Clouds,

J'ai aussi failli tomber dans le quiproquo... Tu aurais dû préciser "boîte à air d'admission" dans ton texte.

YankeeRomeo a raison, dans tous les avions traditionnels refroidis par air, il y a une boîte à air de refroidissement, constituée par des cloisons en tôle d'alu équipées de joints à lèvres faisant contact avec le dessus du capot moteur, créant de ce fait un espace de collection/distribution de l'air de refroidissement aux cylindres/culasses.

Ton questionnement me paraît tout-à-fait différent de cet état de fait.

D'où l'importance de bien préciser sa pensée lorsqu'on écrit, de façon à justement éviter les quiproquos.
Je sais, ce n'est pas chose aisée, même si en ce qui me concerne, j'essaie de m'y astreindre en vertu de la première loi de ma signature...

Je m'en vais de ce pas tenter d'élaborer une réponse à tes multiples questions dans un tout prochain message.
(Faut pas faire trop long, sinon on n'est pas lu, ou mal !)

Bien cordialement,

[Bernard-WT9]

Pour ma part je pense que le message de Clouds est parfaitement clair.
Pour répondre je ne peux que te conseiller de t'appuyer sur des réalisations existantes qui fonctionnent bien.
En effet l'expérimentation peut s'avérer très compliquée en matière de dynamique des fluides. Même si les solutions ne sont pas totalement transposables les idées sont bonnes à prendre.
Je vole sur un Dynamic (Rotax 100cv) qui exploite parfaitement cette solution, donc si tu as la possibilité de voir une telle machine décapotée ça pourrai de donner quelques idées dans le partage des entrées partagées entre refroidissement (eau, huile et cylindre) et admission moteur, ainsi que la boîte à air admission qui agit comme "tranquiisateur" de la veine gazeuse.
Pour info sur ma machine le fait de court-circuiter l'admission "forcée" fait perdre 200 tours au moteur. Attention une partie de cette perte de tours/mn est aussi due à la température sous le capot moteur.
Par contre en situation de givrage potentiel, le moteur y est assez sensible, mais prévient bien. Il faut donc impérativement avoir une réchauffe carbu. Une sonde de température dans la boîte à air est une bonne aide pour ajuster la rechauffe, et perdre le moins de tours possible.
Avec l'injection pas de problème.
Bon courage

[sonex710]

Hello Clouds,

La pression dynamique vaut environ 200mm de colonne d'eau à 180 km/h, soit +2% de puissance
La température en aval du refroidissement est environ 30°C au dessus de la température extérieure, soit -10% de densité (30 °C par rapport à 300 Kelvin).
Il est préférable de donner de l'air froid au moteur : +10% de puissance ...
Il faut un boa de gros diamètre pour limiter les pertes de charges.
ci dessous le lien vers des photos de ma prise d'air dynamique, prise au dessus des cylindres.

https://plus.google.com/photos/10445123 ... 5OAqtOW7AE
ou
http://groups.yahoo.com/neo/groups/sone ... 1297571333

[JETHRO]

Bonjour Clouds,

Comme promis, je reviens bavarder un peu au sujet de cette prise d'air dynamique que tu envisages...

... Je réflechis à l'idée de mettre en oeuvre une prise d'air dynamique d'admission sur mon tagazou (injection), car après avoir réalisé un magnifique systeme d'extraction des calories par dépressurisation du capot moteur, je me demande si cela ne serait pas un peu idiot de faire respirer le moteur dans cette ambiance depressionnaire, aussi je me gratte la tête pour installer une prise d'air dynamique histoire d'avoir la conscience tranquille.

En ceci, tu as parfaitement raison de te poser la question : la puissance d'un moteur atmosphérique diminue avec l'altitude, c'est archi-connu; donc, un moteur alimenté en ambiance dépressionnaire aura une puissance plus faible que ce même moteur alimenté en direct par l'air ambiant... et un moteur alimenté par un air un peu plus dense que l'air ambiant aura sa puissance un peu augmentée, tout cela considéré à position identique de la manette des gaz.

...Il semblerait qu'il n'y ait pas de prise d'air dynamique sans boite à air (avec filtre, chicane à flotte et insectes) sur les engins terrestres mais je me pose la question à propos de nos monture ailées...

Sur les motos en particulier, il n'y a nul besoin de quelqu'artifice que ce soit : la plupart de ces moteurs respirent pratiquement à l'air libre; ils ne se trouvent donc pratiquement jamais en ambiance dépressionnaire...

Par contre sous les capots de nos voitures, cela peut être différent. En général, cependant, la tendance est à positionner la prise d'air d'admission vers l'avant du véhicule, à peu-près au niveau et à l'aplomb du radiateur.
C'est à observer sur chaque véhicule particulier, chaque constructeur peut avoir utilisé des options différentes... et c'est même vraisemblable, parce que dictées par des nécessités de facilités de fabrication, ou de style !
Mais on a vu, sur les autos assez anciennes (Tractions, 4cv, Dauphines, 203, 403, etc.), des montages sous le capot avec le carburateur surmonté de son filtre à air, sans précautions particulières d'admission d'air...

A noter que sur nos véhicules automobiles, on n'utilise la plupart du temps qu'une petite partie de la puissance disponible (pour rouler à 90 km/h, il suffit d'à peu-près une trentaine de cv, soit bien moins de 50% de la puissance max...), alors qu'en aéro, c'est plein gaz au décollage, puis 66% à 75% de la puissance disponible ensuite, et en permanence. L'influence de l'admission n'est pas la même en auto et en aéro !

Sur un moteur aéro dont l'utilisation exclue les coups de gaz façon moto au feu rouge, ou dans les pif paf Vosgiens, est il nécessaire d'avoir une boite à air de gros volume ?
En gros, à régime constant à quoi sert une boite à air ?

Tous les avions légers traditionnels sont équipés d'une boîte à air, située tout à l'avant du capot en prise d'air directe derrière l'hélice, qui regroupe le filtre et la commande d'admission de l'air réchauffé si besoin.
Selon les appareils, selon le type et le positionnement du moteur, le carburateur de celui-çi est relié en direct à cette boîte à air, ou par l'intermédiaire d'un "boa" (tubulure souple armée).

Pour les ULMs, à l'origine, le moteur était à l'air libre, dessus l'aile ou dans le dos du pilote, non capoté. On se trouvait donc dans des conditions très proches de celles de la moto : un ou des carbus, chacun équipé de son filtre à air, le tout à l'air libre... Puis on a voulu plus d'esthétique, plus de "propreté" aérodynamique; les moteurs ont alors migré devant les pilotes, ont été capotés : ceci a impliqué une étude du refroidissement moteur, et la recherche de la meilleure efficacité de celui-ci.

D'où la mise en dépression du capotage pour favoriser le flux de refroidissement dudit moteur.

Mais d'où l'admission traditionnelle toute simple qui s'est retrouvée dans une zone dépressionnaire... et chaude de surcroît !
Si ceci présente l'avantage d'une architecture utra-simple, et d'un air d'admission chaud évitant le givrage toujours à craindre avec les carbus, ceci fait évidement perdre de la précieuse puissance, justement à cause de cette ambiance chaude et de la dépression environnante...

Et d'où le recours à une boîte à air alimentée en air extérieur... retour aux solutions éprouvées dans l'aviation générale traditionnelle et à la traditionnelle tirette de "réchauffe-carbus" (d'ailleurs parfaitement inutile avec l'injection) : c'est comme ça sur mon Pioneer 300 !

Quelle est la regle du volume ?, j'ai lu de ci de là qu'il fallait compter entre 10 et 7 fois la cylindrée pour les véhicule terrestres

Juste un tout petit peu de réflexion : sur nos moteurs, de deux à quatre cylindres, un seul cylindre est en aspiration à la fois (ce qui ne serait peut-être pas tout-à fait le cas avec un nombre de cylindres plus élevé).

Il me semble logique de postuler qu'un volume de boîte à air d'au moins deux ou trois fois la cylindrée élémentaire est suffisant, à condition que la section de l'admission de l'air dans cette boîte soit également de deux à trois fois la section d'entrée d'air du (ou d'un) carburateur...

Prendre en considération la boîte à air mise au point par Rotax pour les 912 me paraît être de loin la meilleure façon, et la plus simple, d'aborder le problème : tout a déjà été expérimenté, essayé, calculé... par un motoriste connaissant son métier.

Pratiquement, en calculant le rapport entre le volume de la boîte à air Rotax et la cylindrée totale (1,368 litre), d'une part, et entre la section d'entrée de cette même boîte à air et la section d'entrée d'un des carbus Bing d'un 912 S, d'autre part, tu auras tous les éléments nécessaires en fonction de ton propre moteur...

Comment détermine t'on la section et la longueur du (des) tunnel d'alimentation de la boite à air, où placer le filtre, amont ou aval de la boite ?

Pour la longueur du "tunnel" d'alimentation, ce sera selon la géométrie et la place disponible sous le capot : le moins long possible sera évidement le mieux.
Je constate que le filtre est toujours placé en avant de la boîte à air sur les avions, ou tout au moins dans celle-ci, juste en contact avec l'air extérieur, donc tout au début de la veine d'admission.
Pour la section, comme pour la position du filtre, je pense que le mieux est de se reporter à ce qui se fait en général (examiner comment est alimentée la boîte à air Rotax sous un capot d'ULM ainsi équipé : les constructeurs ont bien été obligés d'expérimenter et de mettre au point des solutions efficaces... nul besoin de ré-inventer la brouette !

Est ce que la forme de la boite aurait une incidence sur le fonctionnement du moulin ?

Vraisemblablement non, à condition que cette forme ne conduise pas à des complications de circulation de l'air aspiré par l'admission : pas de coudes brusques, pas de chicanes... (risques de pertes de charge).

Est ce qu'une boite à air ne devient pas gênante à faible vitesse ?

Absolument pas, dans la mesure où elle ne gêne pas le fonctionnement plein gaz du moteur en statique !
Qui peut le plus peut le moins !

En espérant t'avoir apporté quelques éléments de réponse , et ne pas avoir été trop verbeux et trop long ...
Cordialement,

[nicolas.lbg]

C'est beau ce que vous dites !!

Je me contenterai de donner un point de vue technique...
As tu déja regardé un racer (Cassutt / Sonerai...) qui est préparé pour les courses ?
Ils ont tous des flat4 refroidis par air (et qui tournent à fond la caisse) ex : VW 1850 / AeroVee / Limbach 2400...
Ils ont tous des entrées d'air rikiki, dont l'une (souvent centrale sur le capot inférieur), est reliée à une boite à air avec un tuyau souple haute température.

La boite à air est placée à l'arrière du moteur (certainement déjà réchauffée par le moteur) et est équipée d'une réchauffe...
Pour ce qui est de la taille et du volume, je pense que c'est assez empirique...

[Clouds]

Merci de vos réponses,
La boite à air participe t'elle à une augmentation de la pression d'admission par un bernouilli quelconque ou fait elle juste fonction d'accumulateur et de tranquilisation?

[nicolas.lbg]

A mon avis, vu la pression aérodynamique, la boite à air est certainement légèrement pressurisée...

[JETHRO]

Merci de vos réponses,
La boite à air participe t'elle à une augmentation de la pression d'admission par un bernouilli quelconque ou fait elle juste fonction d'accumulateur et de tranquilisation?

Bonjour Clouds,

Je pense que oui, une boîte à air correctement alimentée (canalisation de bon diamètre), d'un volume suffisant (de combien exactement... sais pas, voir réponse précédente), reliée à l'admission du moteur par une canalisation de bon diamètre aussi, donc de bon volume également, permet non seulement une tranquillisation de l'air capté, certes, mais surtout un ralentissement de la vitesse de l'air (capté par un petit orifice extérieur) à l'intérieur d'un grand volume, et partant, la conversion de cette vitesse en pression (selon Bernoulli).

Il n'est qu'à considérer les systèmes de refroidissement des chasseurs genre Spitfire (sous les ailes), Mustang (sous le fuselage), Lightning (sur les poutres d'empennages), et surtout d'en considérer le dessin en coupe longitudinale pour comprendre... et appliquer.

Je pense aussi qu'il y a trois solutions principales pour effectuer ce captage dynamique :

- Entrée de l'air par une embouchure (qui peut être relativement "rikiki", comme l'a dit notre ami nicolas.lbg précédement ) située tout à l'avant du capot moteur (c'est le système traditionnel retenu par presque tous les constructeurs Avions ou ULM.
A remarquer que cette embouchure devrait idéalement se situer au point d'arrêt du flux dynamique d'air extérieur sur le capot moteur.
Cette prise d'air devrait être portée par un pédoncule (excroissance) qui la dégage bien de la surface plus ou moins courbe du capot, afin de s'affranchir des effets éventuels de la couche limite.
C'est d'ailleurs comme cela que sont réalisées la plupart des prises d'air disposées de cette manière.

- Entrée d'air par une écope saillante sur le capot, ou sur le côté, ou même dessous, peu importe, pourvu que cette écope soit toujours bien baignée dans le flux d'air extérieur.
Là encore, attention à la couche limite, et s'inspirer des réalisations de nos grands maîtres qu'étaient les concepteurs des chasseurs de la WWII cités plus haut.
A constater aussi que sur les appareils modernes (Mirage, Rafale...) les entrées d'air des réacteurs sont bien séparées de la surface du fuselage par 2 bons centimètres, et que ces entrées sont saillantes dans le flux d'air : il y a donc bien une excellente raison à cela !
L'inconvénient majeur de cette disposition est un accroissement de traînée inévitable, alors que la première solution n'augmente guère la traînée considérable du capot.

- Enfin, la troisième solution est la prise d'air par le moyen d'une prise NACA, la aussi, qui peut être située sur le capot, ou sur l'un ou l'autre des côtés, à condition que ce soit dans une zone de compression, évidement.
C'est la solution qui a été retenue sur mon Pioneer (P 300 d'Alpi Aviation) et qui semble très bien fonctionner, pour ce que je peux en constater !
Avantage : pas besoin de piège à couche limite, pas d'excroissance génératrice de traînée supplémentaire.
Je suis bien incapable de dire si c'est plus, ou moins, efficace que la traditionnelle prise d'air de l'avant du capot...

Cordialement,

[Clouds]

Merci Jeth'

J'ai une mauvaise expérience avec une Naca latérale qui était censée alimenter un radiateur d'huile, en fait je l'avais mis au pif sur le flanc du capot, et la loi de Murphy a fait le reste, j'ai réalisé en réaction une écope sous le menton du carénage bien moins gracieuse mais bien plus efficace, et le radiateur se les gèle maintenant.
En clair une Naca ne se pose vraimment pas n'importe où, ce qui doit faire marrer les aérodynamiciens.
En addition j'ai déjà réalisé une écope façon WW2 sur le dessus capot pour aller dans le sens que tu as décrit avec un objectif d'alimenter l'admission en pression dynamique, j'ai besoin d'un chausse pieds pour réaliser une boite à air surtout si il faut du volume, c'est le pourquoi de ma salve de questions. Je n'ignore pas que la trainée de ce appendice pourrait contrarier le gain de la manip, mais ça donne une gueule qui a fait pencher les choix.
J'ai lu sur des posts de ce forum que la pression dynamique pouvait apporter un pouce de PA, ce qui pourrait faire revenir quelques cv (ou leurs poulains), sachant qu'il m'apparait idiot de pomper de l'air sous un capot en dépression. Et l'idée globale est qu'il faut d'abord régler ce détail avant de chipoter l'hélice, je précise que je suis en injection.
L'alimentation en direct des Cassut et autres Sonerai me fait comprendre que les concepteurs ont chassé les pertes d'alimentation et celles par les radiations caloriques pour "goinfrer" le carbu en molécules de première qualité, laminaires et froides


Bien cordialement

[Gilles CHRISTEN]

Hello ...

Je sais que ça va pas t'aider, mais peut être juste conforter le bien fait d'une prise d'air forcée ...

Passage au banc de puissance de ma moto ... Bof, elle n'a même pas les chevaux annoncé déçu et retour à l'atelier , avec en prime un pro qui te dit que c'est normal, c'est tous des menteurs ...

Quelques mois passent, et quelques pièces plus tard ( filtre, ligne complète ) en traînant sur un forum, je vois une photo d'une petite moto semblable à la mienne qui passe au banc, et là surprise, ils ont installé une soufflerie pour refroidir évidemment, mais également deux surpresseurs au niveau des entrées d'air dynamique afin de simuler le vent relatif de la moto !

Du coup retour au banc, et montage du dit système, en prenant garde de pas les placer trop près pour ne pas fausser l'effet de la forme du carénage !
Comme il n'a pas été évident de trouver des soufflantes donnant un bon résultat ( 200 km/h ) il a été choisi de prendre des souffleurs de feuilles à benzine

Résultat ???

Bien on s'entend plus

Non, deux passages simultanés, avec les températures bien dedans, résultat 154 cv sans bruit, et 178,4 avec ...

Bein, j'avoue que je suis resté scotché de la différence, et maintenant je l'aime à nouveau ...

C'est beau non ?

Alors fait là cette prise d'air, et même si elle ne t'apport pas une différence significative, tu auras au moins l'impression d'avoir fait ce qui est le mieux , et c'est peut être ça le plus important

Bien à vous !

[Clouds]

Sympa ton témoignage, je me demande si je ne vais pas greffer un souffleur de feuille sur le capot de mon zinc
merci, je suis convaincu je me lance sur le ram air

[Clouds]

Mes dernières découvertes sur le net en particulier sur les admissions forcées moto

http://www.sportrider.com/tech/146_9912_ram/
http://www.sportrider.com/tech/146_9508_ram/

En synthèse, on peut gagner avec une admission forcée (ramair) 10mb (millibar...) à 80 mph, 20mb à 120mph (environ 200km/h), et 30mb vers 150mph (240km/h) soit presque un pouce d'admission dans ce cas.
Je pense qu'il s'agit plus d'une pression d'arret (le pitot) que d'une boite à bernouilli genre convergant-divergant, car le croquis d'une zx9 KAWASAKI (dites le lui...) montre une caisse de tranquilisation plutot qu'un conduit aérodynamique, donc le gain de pression ne peut venir que de la vitesse (au carré)

Un pouce d'admission représente au mieux 5cv (en forcant le trait) plein pot sur nos moteurs, c'est toujours agréable, mais en fait le gain est sans doute meilleur dans le cas (le mien) d'une installation moteur où l'admission baigne dans le capot moteur dépressurisé à cause du systeme de refroidissement par air au lieu d'aller chercher de bonnes molécules dehors.
En regardant, comme on me l'a conseillé, l'installation moteur d'un dynamic wt9, on voit très clairement qu'il y eu du travail effectué sur l'admission, comme sur d'autres modèles d'ailleurs, mais il est très instructif de voir que c'est totalement négligé sur certaines machines, et quand on voit le prix du cv (150 à 200€ le cv au catalogue) ...Autrichien ou pas ...

J'ai bien conscience de redécouvrir des évidences aéronautiques mais comme disais je ne sais plus quel humoriste, la culture c'est ce qui reste quand on a tout oublié.

A bientôt






Je vais bosser là dessus