Fabriquer un hélicoptère miniature

[invite69927664]

Bonjour,
Je cherche à fabriquer une sorte d'hélicoptère miniature avec deux hélices.
J'ai quelques notions de physique mais là je ne m'y connait pas du tout donc j'ai besoin de votre aide. J'ai pas mal de question et peu de réponses.
J'ai un peu cherché sur le net et j'ai trouvé quelques trucs.
J'aimerais bien savoir la force qu'il faut pour maintenir l'hélico dans une position stable.

D'abord j'ai trouvé que F³ = 1,4 * P² * D²
Où F est la force (en Newton), P la puissance (en Watt) et D le diamètre de l'hélice (en mètres).
Si cette formule est juste d'où vient le 1,4 ?
Que représente la puissance P ? Je comprends pas trop cette notion.
Enfin puisque je veut mettre deux hélices, est ce que la formule change ?

Ensuite j'ai trouvé que P = (1,3 * F^3/2) / (2*p*S)^1/2
Où P est la puissance (en Watt), F la force (en Newton), p la masse volumique de l'air (je crois avoir lu qu'elle change en fonction de la hauteur mais du coup comment varie-t-elle ? Je demande car j'ai envie de faire aller l'hélicoptère à 20 mètres environ, j'espère que c'est possible) et S la surface du disque rotor (là je ne vois pas du tout ce que c'est ... )

Encore un question, est ce que la masse compte dans le calcul de la force ?
Si oui, l'hélicoptère étant en miniature je pense que la masse des hélices doit compter et pas seulement celle de l'hélico tout court (sans les hélices).
Est ce que la force nécessaire pour maintenir un objet de 1 kg en l'air est de 9.81 N, c'est à dire son poids ?

Enfin, ça m'aiderait beaucoup si quelqu'un connaissait une formule qui pouvait lier la force F avec:
-La masse M1 de (ou des) hélice(s), la masse M2 de l'engin seul sans les hélices c'est à dire la masse M du système complet (engin + hélices).
- La puissance P
- Le nombre de tour par minute ou seconde (je n'en ais pas parlé avant mais ça semble logique qu'il y ait une relation entre force et nombre de tour par minutes)
- La masse volumique de l'air
- Le diamètre de (ou des ) hélice(s) D

Pour finir une toute dernière question. Qu'est ce qu'il faudrait comme moteur ? Et comme batterie ?

Je sais que je demande beaucoup de choses
Du coup ça serait gentil si quelqu'un pouvait m'aider même pour un tout petit truc.
En tout cas merci d'avance à tous ceux qui pourront m'aider
-----

[Eurole]

Bonjour et bienvenue.
Tu demandes en effet beaucoup de choses en même temps ...

Je pense qu'il faut réaliser d'abord que ce jouet est dangereux s'il n'est pas maîtrisé.

En bref résumé deux forces sont opposées dans un hélicoptère:
* une force descendante constituée par le poids de tous les organes, hélices comprises, batteries comprises, moteur compris ...
* une force ascendante dans le moteur et les hélices.

C'est une science et un art difficiles, tant pour l'ensemble que pour chaque organe.

[Scorp]

A ne pas oublier la force provenant de la queue qui a pour but de stabiliser l'ensemble en rotation (anti-couple) !

[mc222]

Salut, je croi que j'ai ce que tu cherche:

La force de portance d'une aile s'écrit:



: Force de portance en N
: masse volumique de l'air en kg/m3
: un coefficient de portance de l'aile (pas de dimension)
: Surface de l'aile ( surface projetée sur le plan Oyz) en m²
: vitesse entre l'aile et l'air en m/s

Bon jusque là c'est pas compliqué, sauf que pour une hélice, la vitesse varie le long de l'hélice.



vitesse à la distance R du centre de l'hélice
fréquence de rotation (constante sur l'hélice) en rad/s
rayon en m

Pour obtenir la portance totale de l'hélice,il suffit d'intégrer des force infinitésimales sur des surfaces infiniment petites le long du rayon de l'hélice:

je te donne le résultat:



: largeur de l'hélice (si elle est constante)
: angle d'attaque de l'hélice

Si ces deux facteurs varient, il faudra determiner par des fonction leur évolution en fonction du rayon et intégrer en même temps que la vitesse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mc222]

reste à determiner le Cz d'une plaque en fonction pour un angle d'attaque donné

Je croit même que les termes Cz et sin(theta) sont inséparables car l'un influ sur l'autre, donc dans la formule du haut on peur remplacer Cz.sin(theta) par k, une constante adimentionnée que tu devra mesurer exprérimentalement, (c'est le seule facon d'obtenir des résultat cohérents en dynamique des fluides)

[mc222]

a oui j'avais oublier, la portance provoque une trainée induite, c'est elle qui fatigue le moteur.

Donc je récapitule, si tu a choisit un angle d'attaque, tu prend une plaque et tu mesure son coefficient de portance et de trainée à l'angle que tu aura choisi
http://fr.wikipedia.org/wiki/Coeffic...%C3%AEn%C3%A9e

Ensuite, on peut tout calculer.

[f6bes]

A ne pas oublier la force provenant de la queue qui a pour but de stabiliser l'ensemble en rotation (anti-couple) !

Bsr à toi,
Hum je me demande s'il ne s'agit pas d'un BI - rotor ?
"....avec deux hélices...."
http://www.capachat.com/im/articles/...nee_Banane.jpg
Ce qui simplifie d'un coté mais complique de l'autre.
Bonne soirée

[invite69927664]

Bonsoir à tous,

Tout d'abord merci pour vos réponses

Vos messages m'ont beaucoup aidé.
Par contre je ne comprends pas trop comment calculer expérimentalement.
D'après Wikipédia : "En aérodynamique, le [ou je suppose] d'une aile est d'environ 0,005 à 0,010 en vol, selon le nombre de Reynolds et la laminarité."
Est ce que je prends quelques valeurs, je teste avec des vols puis je vois laquelle est la meilleure ?

Enfin f6bes a raison, c'est bien 2 hélices. Par exemple la gauche tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et la droite dans le sens inverse. Du coup je crois que l'ensemble est stabilisé.
Par contre je me demande si la formule change ... il ne doit pas y avoir de gros changement, peut être au niveau de la surface de l'aile.

[invite69927664]

Tout compte fait la surface ne change peut être pas. Les 2 ailes sont les mêmes donc ça ne change peut être rien.
La force de portance par contre, peut être qu'il faut la diviser par deux puisqu'il y a 2 hélices.

[mc222]

Salut, pour calculer le cz c'est pas compliqué:

On prend un plaque rectangulaire, qu'on incline suivant un angle, ensuite on établit un écoulement autours de cette plaque, en mesurant la force et fournit perpendiculairement à l'écoulement du fluide, on peut determiner le coeficient de portance.
Pareil pour le coeficient de trainée ou là, on mesurera la force pris parallèlement à l'écoulement du fluide.



Avec une valeur exprérimentale, on est en général très proche de la réalité.

Si vous avec les instruments pour faire la mesure, je vous conseille comme fluide l'eau, qui à une masse volumique conséquante (pour une viscosité néglable) ou alors un ventilateur dont il sera nécéssaire de mesurer la vitesse.
Ensuite pour mesurer la force, un ptit dynamomêtre mais on peut toujours trouver des moyens plus rudimentaires.

[invite69927664]

Bonsoir,

Merci mc222 pour cette réponse

Je crois qu'il me reste plus qu'a acheté un dynamomètre

[invite69927664]

Tout compte fait j'ai encore une petite question

Est ce que la formule correspond à une seule hélice ?
En fait tout dépend de ce que l'on appelle hélice.
Est ce que le terme "hélice" désigne la longueur de l'aile seulement, la longueur de l'aile + la moitié du rotor ou la longueur de deux ailes ?

Si la formule précédente correspond à une seule hélice alors on a :
car il y a 8 ailes sur mon prototype (4 à gauche et 4 à droite).
Si la formule précédente correspond à 2 hélices alors on a :

Etc ...

J'espère que je suis un peu clair.
Je voulais faire un schéma sur Paint mais l'insertion d'image ne peut pas se faire

[f6bes]

Je voulais faire un schéma sur Paint mais l'insertion d'image ne peut pas se faire

Bjr à toi,
Là:
http://forums.futura-sciences.com/ph...ges-forum.html
A+

[mc222]

Tout compte fait j'ai encore une petite question

Est ce que la formule correspond à une seule hélice ?
En fait tout dépend de ce que l'on appelle hélice.
Est ce que le terme "hélice" désigne la longueur de l'aile seulement, la longueur de l'aile + la moitié du rotor ou la longueur de deux ailes ?

Si la formule précédente correspond à une seule hélice alors on a :
car il y a 8 ailes sur mon prototype (4 à gauche et 4 à droite).
Si la formule précédente correspond à 2 hélices alors on a :

Etc ...

J'espère que je suis un peu clair.
Je voulais faire un schéma sur Paint mais l'insertion d'image ne peut pas se faire

Cette formule correspond à une hélice enière, donc avec deux pales,
avec une largeur constante et un angle d'attaque constant, mais comme je l'ai dit plus haut,

k = Cz.sin(theta) est un facteur qu'il sera necessaire de déterminer expérimentalement.

[invite69927664]

Bonjour,

Ok mc222 et merci tout le monde
Donc la formule serra en fait puisqu'il y a 4 hélices (8 pales).
Je m'y colle de suite

A bientôt

[mc222]

F = 8/3. rho.k.L.w².R3

[invite69927664]

Pourquoi mc222 ?
Pour le , c'est vrai je me suis trompé
mais pour le 8 puisque j'ai 4 hélices en tout ça devrait plutôt être au lieu de , non ?

[mc222]

a oui ok ^^