Comment choisir le moteur idéal
COMMENT TROUVER LE BRUSHLESS APPROPRIÉ D'APRÈS CALCUL
Il existe plusieurs programmes pour calculer le moteur adéquat selon son modèle et le type de vol recherché :
FlyDMA.com
Logiciel PB-Sim
MotoCalc 8
Predimelec_V2-4
Calcul de l'hélice selon motorisation
Powercalc
Calpfon V3.8
Drive Calculator
Moteur_calc. Gebby
StallSpeed
Mais il est très intéressant de savoir le faire soi-même car comprendre comment cela marche permet de faire son choix de façon plus complète et plus refléchie.
Premièrement, optimiser son choix pour la propulsion demande de connaître le but que l'on recherche ou les besoins de son modèle, qui se définissent par le nombre de Watts nécessaires.
• Nbre de Watts nécessaire en moyenne par catégorie d'avion.
1) Planeur de début (angle de montée de 0 à 15°) 100 Watts/Kg
2) Avion de début ou de vol lent 130 Watts/Kg
3) Trainer tranquille 150 Watts/Kg
4) Planeur de transition 3-axes 180 Watts/Kg
5) Planeur sportif (angle de montée de 45°) 250 Watts/Kg
6) Avion sportif, multi, racer 250 Watts/Kg
7) Avion 3D 300 Watts/Kg
- On peut multiplier par 1,2 env. la valeur "Watts" pour un avion avec un capot genre casserole, un biplan ou avec un profil épais générant de la traînée.
- On peut de même multiplier par 0.8 cette valeur pour un avion ou planeur offrant peu de traînée, avec un profil symétrique fin ou légèrement dissymétrique.
NOTE
un moteur chauffe car son rendement n'est jamais de 100%, donc une partie de l'énergie qu'il reçoit se dissipe en chaleur. Cette chaleur va faire chauffer le moteur, et s'il dépasse une certaine température, il risque de griller ses bobinages ou ses aimants.
Exemple : un moteur de 80% de rendement environ (moteur de qualité standard), sous 150watts, doit dissiper 20% de 150watts, soit 30watts (un petit fer à souder...). Si le moteur est tout petit il sera vite très chaud. Pour tenir le coup, l'expérience a montré que le moteur doit peser environ la moitié des Watts que l'on veut en tirer pour résister (la masse du moteur étant directement liée a sa taille).
• Poids du moteur
Prenons comme exemple un avion de 400gr en ordre de vol (valeur à modifier selon modèles, bien entendu)
Il nécessitera, selon liste ci-dessus :
1) 40W (100watts par kilo)
2) 52W
3) 60W
4) 72W
5) 100W
6) 100W
7) 120W
Divisez par deux le nbre de Watts nécessaires et vous aurez +/- une approximation assez précise du poids du moteur idéal.
Donc, en reprenant ce modèle de 400 gr demandant 120W/kg, cela donne un moteur de 60 gr pour du vol 3D (120W : 2 = 60 gr)
PS : Ces valeurs sous-estiment un peu les capacités des brushless.
Mais cela permet de trouver facilement et rapidement une motorisation standard avec un moteur au rendement moyen pour le modéliste amateur, au détriment de la performance pur qui demanderai un moteur à rendement plus élevé (plus puissant, chauffant moins, moins lourd mais surtout plus cher)
• Le Kv
Ensuite, vient en compte le Kv du moteur (nbre de tours minutes par volts).
Pour cela on prendra en compte une vitesse d'hélice de 8'000 tr/mn pour de la voltige / 10'000 tr/mn pour du vol basique / 12'000 tr/mn pour des vols type racer ou turbine.
Calcul :
Nbre de tr/mn : Rendement max. du moteur (80% en moyenne) : Nbre de volts. (Lipo 3S de 3,3v.=10v)
• Moteur selon type de vol
En prenant le modèle 3 (Trainer tranquille)
10'000/ 0.8 / 10 = Kv de 1'250
En prenant le modèle 6 (Avion sportif – Racer)
12'000 / 0.8 / 10 = kv de 1'500
En prenant le modèle 7 (Avion 3D).
8'000 / 0.8 / 10 = Kv de 1'000
Pour le modèle 3) et en reprenant comme exemple un modèle de 400gr, il faut donc trouver sur les différentes marques proposées un moteur faisant env. 30gr avec un Kv d'env. 1'250.
Pour le modèle 6), un moteur de 50gr env. avec un Kv de 1'500.
Pour le modèle 7), un moteur de 60gr env. avec un Kv de 1'000.
• Calcul pour trouver le moteur idéal selon son modèle
Pour l'exercice, je me baserai sur un modèle typé 3D d'env. 80/100cm en structure (le calcul reste le même, il suffit de changer les valeurs ci-dessous)
Poids de l'avion à nu (cellule+ailes) (~165gr)
+ 4 servos (~25gr)
+ Récepteur (~15gr)
+ Contrôleur 12A (~10gr.)
= Poids (sans moteur ni accu) : env. 215 gr.
En prenant 300 W/kg. on multipliera le poids du modèle (auquel on rajoutera un poids 'moteur+accu' estimé) par 0.3
Etant donné que nous ne connaissons que le poids du modèle sans moteur+accu (215gr), on estimera le poids final (en vol) par tranche de 25gr
Ce qui nous donne :
(Poids en vol estimé) (Poids x 0,3 = Watts) (x 0.2 = poids moteur)
A) 250 gr. 75 W = 37.5 gr
B) 275 gr. 82,5 W = 41,5 gr
C) 300 gr. 90 W = 45 gr
D) 325 gr. 97.5 W = 49 gr
E) 350 gr. 105 W = 52,5 gr
F) 375 gr. 112,5 W = 56 gr
G) 400 gr. 120 W = 60 gr
Prenons l'estimation A) - D) - G) comme exemple.
En reprenant les 215 gr du modèle sans moteur et sans accu, on peut en déduire que :
A) 215gr + 37.5gr (poids moteur) =252,5 gr.
On peut voir que les 252,5gr correspondent bien au poids en vol estimé (250gr)
Mais il manque l'accu….donc on peut directement passer à l'estimation D)
D) 215gr + 49gr (poids moteur) =264 gr.
264gr sur 325gr estimé, c'est déjà mieux
Il reste 61 gr. d'accu disponible pour rester dans le ratio désiré (300W/kg)
On peut donc considérer cette estimation comme bonne avec une Lipo 3S 720mAh (env. 65gr) pouvant délivrer 15C (10A) en continu.
(10v x 10A = 100W correspondant au 97,5W nécessaire au 300W/kg désiré)
G) 215 + 60gr (poids moteur) =275 gr.
Dans ce cas il reste 125gr d'accu disponible (400gr-275gr=125gr)
On peut donc dans ce cas prévoir une Lipo 3S de 1750mAh (env.125gr) pouvant délivrer 8C (14A) en continu
(10v x 14A = 140W correspondant au 120W nécessaire au 300W/kg désiré)
Mais ce que l'on gagne en autonomie, on le perds en poids…il faut donc trouver le bon compromis entre poids minimum et autonomie maximum selon quelques critères à prendre en compte.
• Critères à prendre en compte
La charge alaire est le critère principal à prendre en compte.
Elle définit la vitesse de vol, la vitesse de décrochage ainsi que la sensibilité aux conditions atmosphériques.
Pour du vol Indoor, la légèreté primera (donc la lenteur du vol) pour profiter d'une charge alaire la plus basse possible (poids du modèle/dm2 des ailes)
Dans ce cas on choisira plutôt la solution D)
Pour du vol Outdoor dans une région où le vent est souvent présent, mieux vaut privilégier l'autonomie (donc un poids plus élevé) car les gaz seront plus sollicités afin de lutter contre cette 'force' extérieure.
Dans ce cas on choisira plutôt la solution G)
Avec le vent, il vaut mieux une charge alaire un peu plus élevée pour ne pas avoir un comportement trop sensible.
Sans vent, le mieux est de faire au plus léger. Une différence de quelques 5-10% sur le poids total se ressent beaucoup en vol et l'agrément apporté vaut la peine de grappiller le moindre gramme là où cela est possible.
Il existe plusieurs programmes pour calculer le moteur adéquat selon son modèle et le type de vol recherché :
FlyDMA.com
Logiciel PB-Sim
MotoCalc 8
Predimelec_V2-4
Calcul de l'hélice selon motorisation
Powercalc
Calpfon V3.8
Drive Calculator
Moteur_calc. Gebby
StallSpeed
Mais il est très intéressant de savoir le faire soi-même car comprendre comment cela marche permet de faire son choix de façon plus complète et plus refléchie.
Premièrement, optimiser son choix pour la propulsion demande de connaître le but que l'on recherche ou les besoins de son modèle, qui se définissent par le nombre de Watts nécessaires.
• Nbre de Watts nécessaire en moyenne par catégorie d'avion.
1) Planeur de début (angle de montée de 0 à 15°) 100 Watts/Kg
2) Avion de début ou de vol lent 130 Watts/Kg
3) Trainer tranquille 150 Watts/Kg
4) Planeur de transition 3-axes 180 Watts/Kg
5) Planeur sportif (angle de montée de 45°) 250 Watts/Kg
6) Avion sportif, multi, racer 250 Watts/Kg
7) Avion 3D 300 Watts/Kg
- On peut multiplier par 1,2 env. la valeur "Watts" pour un avion avec un capot genre casserole, un biplan ou avec un profil épais générant de la traînée.
- On peut de même multiplier par 0.8 cette valeur pour un avion ou planeur offrant peu de traînée, avec un profil symétrique fin ou légèrement dissymétrique.
NOTE
un moteur chauffe car son rendement n'est jamais de 100%, donc une partie de l'énergie qu'il reçoit se dissipe en chaleur. Cette chaleur va faire chauffer le moteur, et s'il dépasse une certaine température, il risque de griller ses bobinages ou ses aimants.
Exemple : un moteur de 80% de rendement environ (moteur de qualité standard), sous 150watts, doit dissiper 20% de 150watts, soit 30watts (un petit fer à souder...). Si le moteur est tout petit il sera vite très chaud. Pour tenir le coup, l'expérience a montré que le moteur doit peser environ la moitié des Watts que l'on veut en tirer pour résister (la masse du moteur étant directement liée a sa taille).
• Poids du moteur
Prenons comme exemple un avion de 400gr en ordre de vol (valeur à modifier selon modèles, bien entendu)
Il nécessitera, selon liste ci-dessus :
1) 40W (100watts par kilo)
2) 52W
3) 60W
4) 72W
5) 100W
6) 100W
7) 120W
Divisez par deux le nbre de Watts nécessaires et vous aurez +/- une approximation assez précise du poids du moteur idéal.
Donc, en reprenant ce modèle de 400 gr demandant 120W/kg, cela donne un moteur de 60 gr pour du vol 3D (120W : 2 = 60 gr)
PS : Ces valeurs sous-estiment un peu les capacités des brushless.
Mais cela permet de trouver facilement et rapidement une motorisation standard avec un moteur au rendement moyen pour le modéliste amateur, au détriment de la performance pur qui demanderai un moteur à rendement plus élevé (plus puissant, chauffant moins, moins lourd mais surtout plus cher)
• Le Kv
Ensuite, vient en compte le Kv du moteur (nbre de tours minutes par volts).
Pour cela on prendra en compte une vitesse d'hélice de 8'000 tr/mn pour de la voltige / 10'000 tr/mn pour du vol basique / 12'000 tr/mn pour des vols type racer ou turbine.
Calcul :
Nbre de tr/mn : Rendement max. du moteur (80% en moyenne) : Nbre de volts. (Lipo 3S de 3,3v.=10v)
• Moteur selon type de vol
En prenant le modèle 3 (Trainer tranquille)
10'000/ 0.8 / 10 = Kv de 1'250
En prenant le modèle 6 (Avion sportif – Racer)
12'000 / 0.8 / 10 = kv de 1'500
En prenant le modèle 7 (Avion 3D).
8'000 / 0.8 / 10 = Kv de 1'000
Pour le modèle 3) et en reprenant comme exemple un modèle de 400gr, il faut donc trouver sur les différentes marques proposées un moteur faisant env. 30gr avec un Kv d'env. 1'250.
Pour le modèle 6), un moteur de 50gr env. avec un Kv de 1'500.
Pour le modèle 7), un moteur de 60gr env. avec un Kv de 1'000.
• Calcul pour trouver le moteur idéal selon son modèle
Pour l'exercice, je me baserai sur un modèle typé 3D d'env. 80/100cm en structure (le calcul reste le même, il suffit de changer les valeurs ci-dessous)
Poids de l'avion à nu (cellule+ailes) (~165gr)
+ 4 servos (~25gr)
+ Récepteur (~15gr)
+ Contrôleur 12A (~10gr.)
= Poids (sans moteur ni accu) : env. 215 gr.
En prenant 300 W/kg. on multipliera le poids du modèle (auquel on rajoutera un poids 'moteur+accu' estimé) par 0.3
Etant donné que nous ne connaissons que le poids du modèle sans moteur+accu (215gr), on estimera le poids final (en vol) par tranche de 25gr
Ce qui nous donne :
(Poids en vol estimé) (Poids x 0,3 = Watts) (x 0.2 = poids moteur)
A) 250 gr. 75 W = 37.5 gr
B) 275 gr. 82,5 W = 41,5 gr
C) 300 gr. 90 W = 45 gr
D) 325 gr. 97.5 W = 49 gr
E) 350 gr. 105 W = 52,5 gr
F) 375 gr. 112,5 W = 56 gr
G) 400 gr. 120 W = 60 gr
Prenons l'estimation A) - D) - G) comme exemple.
En reprenant les 215 gr du modèle sans moteur et sans accu, on peut en déduire que :
A) 215gr + 37.5gr (poids moteur) =252,5 gr.
On peut voir que les 252,5gr correspondent bien au poids en vol estimé (250gr)
Mais il manque l'accu….donc on peut directement passer à l'estimation D)
D) 215gr + 49gr (poids moteur) =264 gr.
264gr sur 325gr estimé, c'est déjà mieux
Il reste 61 gr. d'accu disponible pour rester dans le ratio désiré (300W/kg)
On peut donc considérer cette estimation comme bonne avec une Lipo 3S 720mAh (env. 65gr) pouvant délivrer 15C (10A) en continu.
(10v x 10A = 100W correspondant au 97,5W nécessaire au 300W/kg désiré)
G) 215 + 60gr (poids moteur) =275 gr.
Dans ce cas il reste 125gr d'accu disponible (400gr-275gr=125gr)
On peut donc dans ce cas prévoir une Lipo 3S de 1750mAh (env.125gr) pouvant délivrer 8C (14A) en continu
(10v x 14A = 140W correspondant au 120W nécessaire au 300W/kg désiré)
Mais ce que l'on gagne en autonomie, on le perds en poids…il faut donc trouver le bon compromis entre poids minimum et autonomie maximum selon quelques critères à prendre en compte.
• Critères à prendre en compte
La charge alaire est le critère principal à prendre en compte.
Elle définit la vitesse de vol, la vitesse de décrochage ainsi que la sensibilité aux conditions atmosphériques.
Pour du vol Indoor, la légèreté primera (donc la lenteur du vol) pour profiter d'une charge alaire la plus basse possible (poids du modèle/dm2 des ailes)
Dans ce cas on choisira plutôt la solution D)
Pour du vol Outdoor dans une région où le vent est souvent présent, mieux vaut privilégier l'autonomie (donc un poids plus élevé) car les gaz seront plus sollicités afin de lutter contre cette 'force' extérieure.
Dans ce cas on choisira plutôt la solution G)
Avec le vent, il vaut mieux une charge alaire un peu plus élevée pour ne pas avoir un comportement trop sensible.
Sans vent, le mieux est de faire au plus léger. Une différence de quelques 5-10% sur le poids total se ressent beaucoup en vol et l'agrément apporté vaut la peine de grappiller le moindre gramme là où cela est possible.
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