Comparaison antennes de compensations - mesures en vol.

[M. Scherrer]

Hello

Vous trouverez ici une petite étude qui compare les mesures en vol pour 5 différentes configuration d'antennes de compensation ici : http://sailplane-matscherrer.blogspot.com/2023/11/te-probes-benchmark-from-in-flight.html

De quoi alimenter la fameuse discussion au bar de l'aeroclub "dans quel sens doit on monter une antenne de compensation" !

Bonne lecture !

Matthieu

Modifié le 25 novembre 2023 par M. Scherrer

[Bob]

Dommage que ce soit en anglais.

Pas certain que GGLtrad donne de bons résultats...

[Etienne]

Salut,

j'ai eu une TE-DN qui donnais des résultat catastrophiques (vario beaucoup trop sensibles et trop compensés).

Puis, accident de la vie, une de ses deux antennes s'est cassée. Bouchée par un scotch pour ne pas bâcher la journée... le résultat fut parfait! Enfin une antenne digne de ce nom!! J'avais retrouvé un vrai vario Sérendipité bonjour!!

J'ai mis un bouchon en résine époxy à la place du scotch salvateur de la journée et ne l'ai surtout pas remplacée.

 

Pour le coup de l'orientation des antennes type TE-RU : l'inclinaison est conçue pour être perpendiculaire au flux d'air relatif lorsque le planeur passe en ligne de vol (cas du montage sur la dérive, dans l'absolu il faudrait ajuster l'angle fonction de la dérive / type de planeur). Donc forcément orientée vers le bas car sinon l'angle entre le bout de l'antenne et le vent relatif crée l'erreur de mesure constatée par Mathieu dans ses relevés.

Bons vols!

PS : Un sujet pareil, ça sens la saison hivernale

[Bob]

"Pour le coup de l'orientation des antennes type TE-RU : l'inclinaison est conçue pour être perpendiculaire au flux d'air relatif lorsque le planeur passe en ligne de vol"

Pas d'accord. Dans "La course en planeur" Reichman explique que c'est l'angle du petit segment par rapport au vent relatif, ainsi que la distance entre le bout de l'antenne et les trous, qui créent la bonne dépression proportionnelle à la vitesse.

C'est la grande barre qui doit être parallèle au vent relatif (a peu près, évidemment)

 

D'ailleurs il y a quelques planeurs qui ont l'antenne sur le dos du fuselage et l'antenne est également coudée. Sinon ce serait plus simple d'utiliser une antenne droite.

[vincent jouvet]

Et un planeur avec et sans volets de courbure doit générer une différence avec l’assiette et vent relatif en transition rapide.

pour ma part, je préfère mettre l’antenne vers le haut pour éviter de l’accrocher en enlevant la roulette de queue.

la compensation du vario pneumatique est optimisée en trouvant une antenne adaptée.

à choisir, je trouve qu’une légère sur compensation et moins désagréable qu’une sous compensation ; un vario qui augmente sur réduction de vitesse ne me convient pas du tout

Un bon sujet d’hiver effectivement 

[Bob]

En fait c'est l'angle d'incidence qui nous intéresse, l'antenne est fixe par rapport à la corde de l'aile.

Je ne pense pas que ce soit à 2 ou 3 ° près pour l'antenne. Et avec ou sans volet ça ne doit pas faire varier l'angle d'incidence de plus que ça.

Modifié le 26 novembre 2023 par Bob

[bflo]

Hello

Merci Matthieu. Très intéressant !

J'avais un peu échangé avec un particulier qui fabriquait et vendait des sondes style TE-RU (il avait des annonces sur segeflug.de il y a au moins 10 ans). Effectivement il y avait premièrement le même argument de la perpendicularité à l'écoulement local de la partie verticale et l'antenne (en comptant la déflexion voilure) et deuxièmement la forme est conçue pour que cette perpendicularité soit atteinte avec la partie verticale pointant "vers le bas" pour limiter le risque de faire partir de l'eau dans le circuit.

En parlant de l'histoire de la déflexion voilure je me dis qu'effectivement il doit y avoir petite une contribution de la position des volets

[Etienne]

Salut,

Antenne vers le bas, on doit être à +/-5° de l'optimum fonction de l'incidence.

Vers le haut, on doit être à 20° +/-5° de l'optimum. Donc mieux vaut une erreur cos(5°) que cos(15° ou 25°) !!

[M. Scherrer]

Hello

Content de meubler votre hiver vélivole

Concernant l'intention de design, la distance des trous vs le bord de l'antenne, l'angle vs le vent relatif, le diametre du tube, le positionnement de trous/de la fente sont autant de paramètres qui permettent de changer la valeur du coefficient de pression, et donc la qualité théorique de la compensation
Voir : https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19760020138/downloads/19760020138.pdf

Après, de l'intention de design au comportement en réel il y a parfois des trous dans la raquette... D'où l’intérêt d'aller voir in situ, et d'essayer de comprendre ce qu'on voit.

• La phugoide permet de voir les variations de vitesse à volet fixé, mais dans un faible range d'incidence au final (et oui une phugoide manche bloquée se fait quasi a incidence constante...). Je dois avoir des décrochages pour regarder l'effet de l'incidence et des flaps, mais pas sur tous les modèles d'antenne...
• En spirale le bruit est très important. J'ai fait quelques dérapé stabilisés (pour un autre usage) donc je pourrais fouiller si ca peut venir du dérapage mais pas sur tous les modèles d'antenne...
• Vis a vis 'essaye de comprendre si un modèle est de facon inhérente plus bruité que les autres, mais dur d'un vol à l'autre d'avoir des conditions athmospherique comparable !

Si vous avez d'autres idées de quoi regarder...

Également, si vous avez une méthode pour dire si vous êtes content ou pas de votre compensation je prends. Je trouve ca franchement difficile de se rappeler d'un vol a l'autre quand on change d'antenne - sauf a filmer... Et encore faut il avoir une manœuvre calibrée pour se faire une comparaison "fair" d'une configuration à l'autre...

Bref ça fait passer les longues soirées d'hiver, a défaut de savoir faire de l'onde avec des lunettes a vision nocturne !

Matthieu

[Stéphane]

Pour l'orientation vers le bas ou vers le haut, on n'a pas toujours le choix : sur un Discus 2cT que j'utilise parfois, il y a le trou pour l'antenne de pression totale juste en dessous du trou d'antenne de compensation. Je dois donc placer celle-ci vers le haut pour ne pas influencer la totale. Sur le Twin Astir, c'est le contraire...

[Denis F]

Le 25/11/2023 à 20:42, Bob a dit :

Dommage que ce soit en anglais.

Pas certain que GGLtrad donne de bons résultats...

Deepl est ton ami 

Citation

Histoires et ressources sur le vol en planeur
Quelques histoires ou photos sur le vol en planeur, et les sujets techniques que j'aborde : aérodynamique, qualité de pilotage de ces merveilleux vaisseaux.

Samedi 25 novembre 2023
Les sondes TE, référence des mesures en vol
Suite aux premières mesures et constatations faites en 2022 avec le XC vario, j'ai acheté deux sondes TE des systèmes de l'ESA l'hiver dernier, pour les faire voler et les enregistrer au cours de la saison 2023.

Venturi est la sonde TE que j'ai utilisée pendant des années, c'était ma référence.
TE-RU est l'antenne TE courbée "standard". Elle peut être installée sur l'empennage et pointer vers le haut ou vers le bas.
TE-DN est le type d'antenne TE à double tête. Elle peut être installée verticalement ou horizontalement.
Cela signifie que le même planeur peut être piloté avec 5 configurations d'antennes TE différentes, à des fins de comparaison.

Il est un peu difficile de juger à partir de la lecture de l'instrument en vol quelles sont les spécificités de chaque configuration. Ce que l'on peut néanmoins constater, c'est que la lecture du vario pneumatique semble moins sautillante en manœuvre avec TE-RU ou TE-DN par rapport à la TE-Venturi de référence.

Voyons ce que nous pouvons apprendre de l'enregistrement du vario XC.

Comme manœuvre standard, pour chacun des vols avec une nouvelle configuration d'antenne, j'ai effectué une phugoïde, qui permet de couvrir une large gamme de vitesse en vol droit avec un minimum de pilotage et avec accélération et décélération.

Pressions mesurées pendant la phugoïde
A partir de ces enregistrements de pression, il est possible d'évaluer le "coefficient de pression de l'antenne", en combinant la pression statique PS et la pression totale Q avec la pression TE à travers :
CP_TE=(PTE-PS)/Q.
Pour compenser parfaitement les variations de vitesse dans la lecture du vario, d'un point de vue théorique, la valeur du coefficient de pression de l'antenne doit être égale à -1 .
Si le coefficient de pression est supérieur à -1, l'antenne compense insuffisamment.
Si le coefficient de pression est inférieur à -1, l'antenne est surcompensatrice.
(NB : la valeur de -0,95 est parfois indiquée comme valeur souhaitée du coefficient de pression, sur la base du retour d'expérience du pilote).

Voici les résultats des mesures :

Coefficient d'antenne pour les 5 configurations, en phugoïde
Comme le système anémométrique du planeur LS6 ne porte que de petites erreurs de vitesse (voir lien) - au moins pour le vol symétrique - on peut faire confiance à PS & Q et le coefficient d'antenne peut être considéré comme absolu.

Les tendances suivantes peuvent être observées :

TE-Venturi surcompense, d'environ ~7% quelle que soit la vitesse (comme dans l'analyse de l'année dernière)
TE-RU donne une compensation plus exacte lorsqu'il pointe vers le bas, en particulier pour les vitesses de vol de croisière.
TE-RU a tendance à surcompenser à des vitesses plus faibles lorsqu'il pointe vers le haut, et à sous-compenser lorsqu'il pointe vers le bas.
TE-DN donne une compensation plus exacte en croisière lorsqu'il est réglé horizontalement, tout en donnant une compensation plus exacte dans la plage des basses vitesses lorsqu'il est réglé verticalement.
Les TE-DN ont tendance à sous-compenser à basse vitesse lorsqu'ils sont réglés horizontalement, et à surcompenser en vitesse de croisière lorsqu'ils sont réglés verticalement.
Sur la base d'une analyse en vol rectiligne, les deux TE-RU pointant vers le bas et les TE-DN réglés horizontalement semblent être les deux meilleurs choix équivalents pour une bonne compensation en vol de croisière.
 

L'enregistrement des signaux de pression sur l'ensemble des vols permet une analyse plus large. J'ai par exemple extrait l'historique du premier thermique pour les vols avec chaque configuration.

Voici le résultat des mesures :

Coefficient d'antenne pour les 5 configurations, en vol circulaire
Les tendances suivantes peuvent être observées :

Toute la gamme des coefficients de pression semble décalée en vol circulaire par rapport au vol rectiligne : cela pourrait être dû soit au comportement de l'antenne, soit à une erreur dans le circuit anémométrique pour les conditions de vol circulaire - puisque le PS est utilisé comme référence pour l'évaluation du coefficient de pression.
La seconde cause est probablement la plus importante, il est donc logique de ne considérer la mesure de l'encerclement que pour comparer les antennes et non dans l'absolu.
Pour les TE-RU et les TE-DN, il y a moins de différence de compensation entre les orientations d'antennes dans les phases d'approche indirecte que dans les phases de vol en ligne droite.
Le TE-DN compense moins que le TE-RU en vol circulaire.
Sur la base de l'analyse en phase circulaire, l'orientation de l'antenne semble moins critique en phase circulaire qu'en vol rectiligne, mais il est difficile d'affirmer avec certitude quelle configuration d'antenne compense le mieux, en raison des erreurs de circuit statique probables.

Dans l'ensemble, je pense qu'il est clair que je ne volerai plus avec mon antenne TE-Venturi : le sentiment général en vol et l'analyse des enregistrements vont dans le même sens.
Une étude plus poussée du bruit sur la mesure de la pression pourrait aider à choisir entre les antennes TE-RU et TE-DN, mais il faudra d'abord faire le tri entre ce qui vient des secousses aériennes de la journée et le comportement de l'antenne dans le signal observé. A suivre !

 

[Robert Ehrlich]

Il  y a bien longtemps, en 1996 ou 1997, je volais sur ASK23. Ce planeur, comme l'ASK21, possède une antenne de compensation montée sur le dos du fuselage, à vue de nez à mi-distance entre le bord de fuite de l'aile et les prises statiques pour ce qui est de la position longitudinale. Elle sort du fuselage perpendiculairement à sa surface et se termine par une  extrémité légèrement coudée vers l'avant, l'angle est du même ordre de grandeur l'angle que fait le bout d'une antenne de dérive avec la perpendiculaire à la tige longue. Autrement dit, comme pour l'antenne de dérive, la partie où se trouvent les trous de prise de pression fait un angle faible avec la perpendiculaire à la direction  (supposée) du vent relatif. Or, au cours de mes vols sur l'un de nos 3 ASK23, il m'a semblé que la compensation était quelque peu défaillante, chaque ressource me promettait une ascendance fabuleuse qui n'était en général pas au rendez-vous. J'ai fait part de cette impression à Eric Chaslin, notre chef-pilote de l'époque et roi de la mécanique et de l'entretien des planeurs. Il a regardé le planeur et à constaté que le bout de l'antenne était plié vers l'arrière et non vers l'avant comme sur les autres planeurs. Armé de deux pinces, il vite rétabli la situation standard, et la compensation est redevenue acceptable.

J'en conclus que l'angle joue bien un rôle, et que l'important est que cet angle dirige l'extrémité de la tige vers l'amont de l'écoulement par rapport à l'endroit ou se trouvent les trous de prise de pression. Pour une antenne de dérive, qu'on la monte coudée vers le haut ou le bas, cette condition est toujours satisfaite, ce qui expliquerait qu'aucun des deux montages n'ait jusqu'ici montré d'avantage sur l'autre. D'ailleurs sur notre dernier Duo, nous avons une antenne "de course" qui fait aussi pitot et qui a deux petits tubes de prise de pression symétriques, presque perpendiculaires au tube principal, les deux font un léger angle vers l'avant.

Après consultation du document de la NASA cité plus haut par M. Scherrer, l'importance de l'angle "vers l'avant" se confirme et explique bien ma mésaventure en ASK23, voir figure 6 page 36 dans ce document : pour l'angle symétrique du bon vers l'arrière, le coefficient de compensation tombe à la moitié de ce qu'il devrait être.

Modifié le 28 novembre 2023 par Robert Ehrlich
ajout

[Florent CEMENCE]

B'soir,

Pour résoudre une anomalie de compensation, j'ai une fois sortie la scie à métaux pour tailler un tube d'alu 6mm de GSB, préalablement bouché à la résine. Le plan utilisé est le numéro 6 de cette page : http://voiletech.free.fr/skyassistant/energie_totale.htm

Surprise, ça marchait très bien (constat de pilotes en vol). Depuis j'en ai fabriqué 3 ou 4 au club... et RAS. Vu les différences des plans au §6, j'imagine que la tolérance d'usinage n'est pas exigeante. Je suis passé de l'usinage à la scie avec attention (largeur de trais de scie env. 1mm) à la fraiseuse numérique (justesse de l'usinage bien meilleure) sans changement notable sur la compensation.

Modifié le 28 novembre 2023 par Florent CEMENCE