Hélicoptère Radio-commandé - Altitude

[invite2318f6d3]

Bonjour à tous,

J'ai eu ajourdh'hui, un excellent débat avec des amis. La question de départ était celle-ci :

"Je prends un petit hélicoptère RC (jouet d'enfant) et le fais s'envoler de 2 mètres du sol...tout va bien, il tient quelques minutes. Je prends ce même hélicoptère et monte sur le toit d'un gratte-ciel, je le fais s'envoler...que se passera-t-il?"

Va-t-il voler de la même facon ? j'ai du mal a croire que je peux soudainement lui faire dépasser les limites du toit et qu'un petit jouet de la sorte puisse voler a plus de 200 mètres d'attitude.

Quelles sont les forces en action ?

Merci d'acance
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[mc222]

salut, la force qui maintient l'héolico en l'air est proportionnelle à la masse volumique de l'air.

Hors, la masse volumique décroit de manière exponentielle avec l'altitude, donc la portance aussi.

[f6bes]

Bonjour à tous,

J'ai eu ajourdh'hui, un excellent débat avec des amis. La question de départ était celle-ci :

"Je prends un petit hélicoptère RC (jouet d'enfant) et le fais s'envoler de 2 mètres du sol...tout va bien, il tient quelques minutes. Je prends ce même hélicoptère et monte sur le toit d'un gratte-ciel, je le fais s'envoler...que se passera-t-il?"

Va-t-il voler de la même facon ? j'ai du mal a croire que je peux soudainement lui faire dépasser les limites du toit et qu'un petit jouet de la sorte puisse voler a plus de 200 mètres d'attitude.

Quelles sont les forces en action ?

Merci d'acance

Bjr à toi et bienvenue sur FUTURA,
Tu prends ton hélico et tu vas au bord de la plage.
Tu montes sur la dune du Pyla et tu recommences.
Tu ne verras aucune différence en PRATIQUE !!
POurquoi ton hélico serait il incapable de monter à 200 métres ?
T'as déjà fait de la radiocommande hélico ???

Le probléme avec un "jouet" d'enfant c'est : y a t il SUFFISANT d'énergie pour que le moteur puisse "suivre" durant TOUT le vol.
Es tu capable de maitriser le vol à 200 m de distance. Là est plutot le probléme .
C'est tout
A+

[invite2318f6d3]

Merci. Donc, l'hélicoptère tomberait n'est ce pas ?
pourtant si il se trouve au dessus du toit, il ne tombe pas, il continue a s'élever de 2 mètres au dessus du sol.
Par contre, une fois que l'on dépasse le toit et qu'il se retrouve 'dans le vide' il tomberait? C'est surtout cela que je ne saisis pas...
Une question de gravité ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4ff2f180]

Non, il ne devrait pas tomber en théorie, la différence de pression n'est pas assez importante je pense. Mais dans la pratique, le vrai problème (outre les problème de batterie / porté d'émission) c'est que en haut des immeubles, il y a beaucoup de mouvement d'air verticaux et horizontaux (à cause de la présence des immeubles) or ces hélicoptères sont extrêmement léger ...

[invite2318f6d3]

Merci à tous.

Admettons qu'il n'y ait aucun vents, aucune perturbation...je me trouve sur une montagne...à hauteur ou un vrai hélicoptère se trouve...je lance mon helico jouet, et théoriquement, il peut donc voler à coté du vrai hélico...
Ca me parait tellement bizarre. Tout comme imaginer ce jouet en vol à 200 mètres d'altitude et tenir bon (en le lancant d'un gratte-ciel)

[invite4ff2f180]

Disons qu'il pourra sûrement voler en haut d'un immeuble mais de justesse. En effet lorsque l'on utilise un tel hélico, on s'aperçoit qu'il reste à 2m du sol, et donc on pourrait se demander pourquoi il ne continue pas à monter puisque les hélices continuent de tourner aussi vite. En fait lorsqu'il est proche du sol, l'air est "projeté" vers le bas à cause des hélices, mais à cause du sol cela créé une surpression en dessous des hélices et l'hélico monte. Plus il monte, moins l'effet de surpression se fait ressentir car le sol est loin donc il peut juste se maintenir en l'air mais pas gagner en altitude (probablement que la vitesse des pale est conçue pour qu'il garde une altitude constante). Donc pour conclure, si tu démarres en haut d'un immeuble, je pense que l'hélico va atteindre enivrons 2 mètre de haut au dessus du toit, puis une fois dans le vide, il gardera son altitude mais n'en gagnera jamais (en pratique il en perdra donc petit à petit car dès que les hélices tournerons moins vite ou un truc du genre, alors il tombera un petit peu).

Voila ce que je pense.

[LPFR]

Bonjour.
Il faudrait que vous admettiez que les hélicoptères, même les jouets, ne soufrent pas du vertige.
Ils ne tiennent pas compte de la hauteur par rapport au sol. Seule une grande hauteur peut compter si la diminution de la densité de l'air est importante (comme pour les vrais).
Au revoir.

[kamor]

Mais logiquement si l'air est moins dense, les hélices pourraient tourner plus vite, rencontrant moins de forces de frottement. Cela ne pourrait il pas compenser la perte de portance dans l'air raréfié ?

[invite4ff2f180]

non, je ne pense pas car les hélices sont relativement plates.

[mc222]

si c'était logique, on irait sur la lune en avion.

[invite4ff2f180]

Là on parle de distances de l'ordre de cent mètres, pas de dizaines de kilomètres.

[LPFR]

Mais logiquement si l'air est moins dense, les hélices pourraient tourner plus vite, rencontrant moins de forces de frottement. Cela ne pourrait il pas compenser la perte de portance dans l'air raréfié ?

Re.
Pour un jouet, on pourrait augmenter la vitesse de pales, si le moteur le permet.
Mais pour un vrai, la vitesse de pales est limitée car l'extrémité de pales ne doit pas atteindre la vitesse du son, même si l'hélicoptère avance.
De plus la puissance des moteurs diminue avec l'altitude, car il y a moins d'air à disposition. Les "turbo" ont été inventés pour compenser ce problème.
A+

[Pio2001]

En effet lorsque l'on utilise un tel hélico, on s'aperçoit qu'il reste à 2m du sol.

C'est une remarque importante. Si l'hélico "n'a pas le vertige", alors il n'y a aucune raison pour qu'il ne monte pas de lui-même à 200 mètres sur une plage.

Les problèmes d'hélico sont trop complexes pour être modélisés par des raisonnements qualitatifs. La "mouche dans le bocal" a fait couler beaucoup d'encre, et seule l'expérience de Mythbusters avec un hélico radiocommandé dans une boîte a pu trancher la question.

Ici aussi, je pense que seule une expérimentation peut répondre à la question.

[harmoniciste]

Bonjour,
Seule la densité de l'air, en baisse avec l'altitude, limite le plafond du vol. La proximité du sol n'y change plus rien au delà de deux ou trois fois le diamètre rotor.

C'est vrai que la trainée des pales diminue quand la densité baisse, et que le régime de rotation augmente donc, et récupère la baisse de portance. Mais il ne faut pas oublier que la puissance à fournir au rotor est égale au produit du couple moteur par le régime de rotation. A couple constant, si le régime augmente, la puissance augmente.
En conclusion, pour voler à 2 m au dessus du toit d'immeuble situé à 200m au dessus de sol, il faut la même puissance que pour voler à 202 m au dessus de la cour de l'immeuble. Et 4% de plus que pour voler à 2m au dessus de la cour.

[invite4ff2f180]

Si seule la densité joue un rôle et non la proximité du sol (je parle d'un jouet, pas des "vrais" hélicos) alors comment expliques-tu que ces jouets montes jusqu'à environs 2 mètres puis maintiennent une altitude relativement constante (selon le prix de l'engin ). Car sur 2 mètres la densité est la même. Donc avec ton raisonnement, puisque l'on ne contrôle pas la vitesse des pales, l'hélico devrait continuer à monter.
Le sol à donc un grande importance à mon avis.

[harmoniciste]

... ces jouets montent jusqu'à environs 2 mètres puis maintiennent une altitude relativement constante... Le sol à donc un grande importance à mon avis.

Bonjour. Il est difficile d'affirmer cela. D'autre phénomènes se superposent pour diminuer en quelques secondes la vitesse ascentionnelle: Chute rapide puis stabilisation de la tension de l'accu à un niveau permettant juste le vol stationnaire, échauffement puis stabilisation de la température des bobinages du moteur. On peut alors expliquer que la puissance excédentaire se réduisent après un temps correspondant sensiblement à 2 mètres d'ascencion. Pour lever ce doute, observez ce qui se passe si vous forcez à la main l'hélico jusqu'au sol (donc sans le laisser refroidir) et vérifiez s'il remonte à deux mètres.

[invite2313209787891133]

Bonjour

L'affirmation de Mixoo est correcte; l'altitude est limitée par la distance qui sépare le petit hélico du sol. On peut d'ailleurs le constater assez facilement quand l'accu commence à devenir faible; on plaçant la main sous l'hélico il reprend de l'altitude.
Par ailleurs en le faisant voler au dessus d'une table il perdra de l'altitude dès qu'il aura dépassé le bord.

Il n'y a aucune régulation de la tension pour stabiliser le vol; ceci est censé se faire par le pilotage en dosant la juste vitesse des pales.

[harmoniciste]

;En plaçant la main sous l'hélico il reprend de l'altitude.
Par ailleurs en le faisant voler au dessus d'une table il perdra de l'altitude dès qu'il aura dépassé le bord.

Bonjour,
En effet, comme je l'ai dit plus haut, il existe bien un effet de sol, mais seulement en dessous de deux ou trois diamètres rotor.

;Il n'y a aucune régulation de la tension pour stabiliser le vol; ceci est censé se faire par le pilotage en dosant la juste vitesse des pales.

Oui, et c'est bien parce qu'il n'y a pas de régulation de tension que la vitesse ascentionnelle diminue rapidement après quelques secondes (polarisation de l'accu)

[invite2313209787891133]

Bonjour,
En effet, comme je l'ai dit plus haut, il existe bien un effet de sol, mais seulement en dessous de deux ou trois diamètres rotor.

Pas seulement.

Oui, et c'est bien parce qu'il n'y a pas de régulation de tension que la vitesse ascentionnelle diminue rapidement après quelques secondes (polarisation de l'accu)

Non, rien à voir, si on fait redescendre l'hélico à ras de sol et remonter on observe la même chose.

[Pio2001]

Bonjour,
En effet, comme je l'ai dit plus haut, il existe bien un effet de sol, mais seulement en dessous de deux ou trois diamètres rotor.

Mais est-ce qu'on est sûrs que c'est aussi valable à l'échelle d'un jouet ?

[Dansteph]

harmoniciste est dans le vrais l'effet de sol n'est valable qu'à deux trois diamètre rotor. C'est un effet "coussin d'air" qui dépend donc du volume déplacé par le rotor.

La portance varie en fonction de l'alti-pression et température de l'air calcul que tout commandant de bord d'avion doit effectuer s'il il ne veut pas "effacer" toute la piste et ce retrouver aux "vaches" au décollage.

Mon picooZ monte bien au delà de deux mètres et j'habite à une altitude de 550m, la "plafond pratique" doit être plus haut. (flemme de calculer)

En conclusion sans tenir compte des turbulence et du vent un mini hélico lâché du haut d'un immeuble de 200m qui n'excède pas le plafond de l'appareil volerais très bien.

Cordialement,

Dan

[myoper]

Mon picooZ monte bien au delà de deux mètres et j'habite à une altitude de 550m, la "plafond pratique" doit être plus haut. (flemme de calculer)

Ça dépassera la portée de la télécommande IR et pour peu qu'il y ait un plafond (dehors, on sait jamais), il y aura aussi un effet ... de plafond (aspiration).

[invite2313209787891133]

Sans compter que cet argument est irrecevable; ce n'est pas parce qu'un modèle est un plus puissant que les autres que cet "effet de sol" n'existe pas.
On pourrait pousser l'absurdité de la comparaison en disant qu'un véritable hélicoptère est capable de monter bien plus haut.

[invite4ff2f180]

"L'effet de sol" (on comprend ce que ça veux dire) permet à l'hélico d'accélérer vers le haut. Ensuite il garde une altitude constante. Donc il pourra voler après l'immeuble, même à 500m, mais il ne montera plus ! De plus il ne décollera pas si on le place à 20m du sol au dessus d'une grille avec de gros "trous" (j'ai fait l'exp sur une grille :un morceau de grilage, placé à 2m-2m20 su sol).
C'est donc bien le sol qui permet (AU JOUETS) de décoller.

[myoper]

Mais est-ce qu'on est sûrs que c'est aussi valable à l'échelle d'un jouet ?

Je suis incapable de le démontrer mais c'est facilement constatable avec, par exemple, un PicoZ en fin de batterie (il ne pourra pas s'élever au delà de quelques centimètres mais pourra naviguer facilement à cette altitude).

De plus il ne décollera pas si on le place à 20m du sol au dessus d'une grille avec de gros "trous" (j'ai fait l'exp sur une grille :un morceau de grilage, placé à 2m-2m20 su sol).
C'est donc bien le sol qui permet (AU JOUETS) de décoller.

C'est que le jouet a un manque de puissance.

[harmoniciste]

"L'effet de sol" (on comprend ce que ça veux dire) permet à l'hélico d'accélérer vers le haut. Ensuite il garde une altitude constante..

Si la puissance de l'hélico est juste suffisante pour voler en stationnaire dans l'effet de sol ( h < 3D), il ne peut pourra garder son altitude en stationnaire hors effet de sol.
Mais s'il peut s'envoler à plus de 3D du plancher dans une salle, en haut de l'immeuble, il sortira par la fenêtre sans la moindre baisse d'altitude: Le sol n'a aucun effet au delà de 3D.

[Dansteph]

"L'effet de sol" (on comprend ce que ça veux dire) permet à l'hélico d'accélérer vers le haut. Ensuite il garde une altitude constante. Donc il pourra voler après l'immeuble, même à 500m, mais il ne montera plus ! De plus il ne décollera pas si on le place à 20m du sol au dessus d'une grille avec de gros "trous" (j'ai fait l'exp sur une grille :un morceau de grilage, placé à 2m-2m20 su sol). C'est donc bien le sol qui permet (AU JOUETS) de décoller.

Ouch !

L'effet de sol forme un coussin d'air sous le rotor qui augmente la portance c'est tout. Pour un hélico grandeur cet effet est sensible en dessous de 15kt de vitesse horizontal et en dessous de l'équivalent du diamètre de son rotor. Pour un PicooZ dans les 5cm et les 1-2km/h ? A calculer, le Nombre de Reynolds doit influer vu l'échelle mais grosso-merdo c'est ça. On est très loin des 1-2m pour un modèle réduit.

Pour un avion cet effet est sensible entre le dixième et le cinquième de son envergure c'est l'effet qu'utilisent les Ekranoplane qui utilise ce surcroit de portance en volant au ras du sol. Vidéo d'Ekranoplane, quand on dis ras du sol, c'est ras du sol: http://www.dailymotion.com/video/k2i...t=9#from=embed

"L'effet de sol" (on comprend ce que ça veux dire) permet à l'hélico d'accélérer vers le haut.

Non c'est la portance fournie par le rotor entrainé par le moteur. En effet de sol cette portance est simplement augmentée. Donc il faut juste un poil moins de puissance pour décoller prêt du sol.

Ensuite il garde une altitude constante. Donc il pourra voler après l'immeuble, même à 500m, mais il ne montera plus !

Non, si il volait à altitude constante avec juste assez de régime moteur pour ce maintenir en effet de sol, une fois le sol disparu il va descendre. Il perd le surcroit de portance il n'en a donc plus assez pour voler à altitude constante avec ce régime moteur.

Si il volait à altitude constante plus haut que l'effet de sol effectivement il va se maintenir puisque il avait assez de portance (puissance) pour ce passer de l'effet de sol.

(j'ai fait l'exp sur une grille :un morceau de grilage, placé à 2m-2m20 su sol). C'est donc bien le sol qui permet (AU JOUETS) de décoller.

Non, soit tu dispose effectivement d'un jouet qui ne peut ce passer de l'effet de sol (pas assez de puissance), donc qui vol à 5cm maximum d'altitude soit ton jouet était coincé dans le grillage.

A++

Dan

[invite4ff2f180]

- Non, je jouet est posé sur le grillage, j'ai fait l'exp deux fois, une fois avec le grillage, une fois avec un journal sur le grillage. La deuxième fois (avec journal) il a décollé, pas la première fois (et il n'était pas bloqué).
- Je parle UNIQUEMENT d'hélico jouet, bien évidemment (c'est le sujet du topic).
- Sans sol : pas de décollage, avec sol : décollage. Conclusion : le sol est indispensable pour avoir un accélération verticale, même si le rotor qui en est à l'origine.

"Ensuite il garde une altitude constante. Donc il pourra voler après l'immeuble, même à 500m, mais il ne montera plus !"
J'ai déja expliqué avant que dans la réalité il descendra, ici je simplifiai les choses.

[myoper]

Conclusion : le sol est indispensable pour avoir un accélération verticale, même si le rotor qui en est à l'origine.

La conclusion n'est valable que pour votre jouet et celui-ci ne fonctionne pas correctement : il manque de puissance.