Généralité sur la ventilation des GMP, Groupe moto propulsif

Le refroidissement du moteur et des échappements est assuré par de l’air capté en amont, mais aussi par l’air du carburateur (ou du bloc d’injection) qui traverse le carter d’huile pour refroidir l’huiledans les moteurs Lycoming. Pour un moteur Lycoming de 160 hp, le débit minimal de refroidissement est de 1m³/s ! De plus il faut de l’air pour le moteur carbu ou bloc fuel et de l’air pour la cabine.

Le moteur O320 est difficile à traverser pour l’air de ventilation. La seule perte de pressionà travers les cylindres (pressure drop) est de 14 mb alors que la pression dynamique amont est de 10 mb en montée. A priori le bilan est négatif et la mission de refroidir est impossible.

Dans la suite du paragraphe, on va suivre les pertes de charge dans un capotage de DR 400, c’est-à-dire comment l’air amont va se faire déposséder d’une partie de son énergie de pression et cinétique, la pression totale. Le chemin est :

0          Le plan 0 à l’amont

1          Le plan 1 au col de l’entrée d’air

2          Le plan 2 dans le compartiment froid haut

3          Le plan 3 en sortie des ailettes des cylindres

4          Le plan 4 à la sortie de l’air de refroidissement

 « Suivez le guide : nous sommes actuellement au plan 0, avec la vitesse Vp=V0=Va=Vitesse de l’avion. Nous allons voyager avec une colonne de fantassins ; le volume d’air, dont la mission est de refroidir le moteur et ses accessoires chaque seconde, et qui va rentrer dans le capotage est de 1 m³, sa section de passage est de 140 cm² au plan 0, sa vitesse est de 256 km/h, la pression totale est 1044 mb et la température extérieure est de 40°C. Il s’allonge sur une colonne de 71 m. Il fait très chaud aujourd’hui.

« En arrivant près du capot la colonne se tasse et le tube de courant s’élargit, la pression totale est toujours de 1044 mb. A la traversée du plan de l’hélice, l’hélice  distribue 90 coups de pied au derrière de certains d’entre nous : alors la pression totale de la colonne augmente à 1050 mb.

« A la traversée du col de l’entrée d’air, la vitesse diminue vers 126 km/h avec toute la force de notre pression totale. C’est là que commence le laminage et la perte de notre énergie.

« Alors, nous nous éparpillons dans un grand compartiment ; la vitesse tombe à 36 km/h soit un doux zéphyr et la pression du jet de notre colonne s’évanouit dans le compartiment : la pression totale tombe à 1042 mb.

« Maintenant commence le véritable travail, virer de 90° vers le bas et se faire laminer par les chaudes ailettes, nous faire aspirer par les compagnies de devant qui quittent le capotage. Certains d’entre nous ont profité des trous de l’étanchéité sur les côtés pour fuir vers des sorties plus faciles : devant vers le cône afin de ressortir immédiatement du capot, vers le bas par la courroie de l’alternateur, entre le capot et les joints d’étanchéité, dans les trous de tôles… D’autres ont participé au refroidissement en passant dans le radiateur d’huile ou en soufflant sur les magnétos, les systèmes de carburant, la batterie. Le passage total entre les ailettes est de 160 cm² : la vitesse accélère à 234 km/h et dans cet étroit venturi nous perdons 26 mb de pression totale et les cylindres nous ont échauffés à 105°.

« Nous prenons un peu de repos dans ce vaste volume sous le moteur où nous nous traînons à 4 km/h. Nous rejoignons nos camarades fuyards qui ont gardé leur température. Nous partageons avec eux nos calories, ce qui nous permet de refroidir un peu.

« Il faut penser à sortir maintenant, mais notre pression totale n’est que de 1018 mb alors que nous devons nous lancer dans une masse d’air sous le capot avec une pression statique de 1013 mb. Il faut ouvrir toutes les issues pour sortir : les sorties d’air dédiées, le haricot de la jambe de train, les côtés latéraux au maître couple du capot où la pression statique n’est que 1010 mb. Certains d’entre nous en sortant horizontalement participent avec leur force du jet vers l’extérieur à pousser l’avion.

« Dehors, nous nous débandons rapidement et retrouvons nos camarades qui sont passés à l’extérieur du capotage. »

Le tableau suivant 1.5.2.5.2-1 donne les caractéristiques du débit de refroidissement aux différents plans de passage.

DR340	plan 0	plan 1	plan 2	plan 3	plan4
Moteur 160 hp	en amont	Au col de l’entrée d’air	avant les ailettes	dans le capot bas	La sortie
Vitesse en m/s	71	36	100	6	36
Q débit en kg/s	1.23	1.23	1.23	1.23	1.23
Section en cm²	142	2 fois       140 cm²	100	1676	279
Volume en m³	1	1	1	0.9	0.6
Longueur de la colonne en m,	71	36			36
Pt pression totale  mb	1044	1050	1042	1018	1018
pression dynamique mb, q,	31	8	62	0	8
Température en °C	40	40	45	105	100

tableau 1.5.2.5.2-1 Valeurs caractéristiques de l’air de refroidissement aux différents plans en croisière

Il y a beaucoup de commentaires à faire sur ce tableau

1. D’abord, tuons une idée fausse. Ce n’est pas l’entrée d’air qui régule le débit, mais la section de sortie comme le fait le robinet de votre baignoire. Avec une ventilation naturelle (c’est-à-dire sans hélice) et une pression très basse dans le capotage du bas, l’air ne pourrait pas sortir du capotage. Heureusement l’hélice force la pression totale, sinon il n’y aurait pas de refroidissement possible.
2. De plus l’hélice permet de réguler le débit de refroidissement entre le besoin en montée et le besoin en croisière. Selon les exigences de Lycoming, il faut à peu près le même débit en ces deux points de contrôle, car on accepte un maximum de 260°C pour la température des cylindres en montée, et seulement 235°C en croisière. Sans hélice, un débit naturel de 1.22 kg/s en croisière ne serait que de 0.71 kg/s en montée, soit un débit très insuffisant pour refroidir le moteur. Le débit serait donc insuffisant en montée et il faudrait un ventilateur d’appoint comme sur les moteurs à l’arrière pour « gonfler » le débit en montée. L’hélice réalise cette régulation en pulsant le débit de refroidissement selon la figure 1.5.2.5.2-3. On voit que le débit réel est très supérieur au débit minimal des spécifications de Lycoming. Ceci est le fait des fuites et du besoin de refroidir plus que le moteur : magnétos, radiateur d’huile, capot bas, échappements…
3. Les essais en soufflerie de S2 et surtout du CEAT ont permis de redécouvrir le dessin d’un capotage pour un bon fonctionnement du refroidissement.

Des mesures radiales de pressions ont été faites au-dessus (et seulement au-dessus) du capot du DR300, 20 mm derrière l’hélice à S5 CEAT. L’intégrale de ces pressions selon la figure1.5.2.3.1.3-5 représente la traction de l’hélice.

On voit sur cette mesure que la répartition des pressions en croisière est assez uniforme, bien que l’extrémité de l’hélice soit un peu déchargée.

Par contre, la répartition en montée est vilaine :

Peu de pression dynamique près du cône

Pas de traction en extrémité des pales

C’est d’après cette mesure unique, mais introuvable dans la documentation publique, que j’ai proposé en 1982 de mettre les entrées d’air de refroidissement au-delà de 400 mm de l’axe afin que ces entrées récupèrent de la pression dynamique pour traverser les cylindres plus facilement. Avec le capot de l’image 1.5.2.3.1.3.1., j’avais commis une réalisation élégante, efficace mais qui demandait un grand cône, solution chère. Je devais corriger ce design avec le capotage A05 et les entrées d’air du F-PTRA. Non seulement il faut écarter les entrées d’air, mais il faut aussi séparer « la bonne air fraîche » de l’écoulement paresseux le long du cône et du capot par une lèvre. Je ne suis pas à l’origine de cette découverte car je l’ai trouvé dans un essai de la NASA des années 1975 qui avait installé des entrées d’air latérales cylindriques sur un PIPER.  Un excellent résumé se trouve dans le SAE paper 770467. Depuis, tous les avions récents utilisent ou bien le dessin de la NASA de 1977 réintroduit sur le Mooney par Lopresti en 1982, ou bien un dessin plus optimisé comme celui du Diamond.

figure1.5.2.5.2-2 pressions dynamiques (q est la pression Pitot) mesurées à S5 CEAT à 20 mm derrière l’hélice, capot DR300, en montée (symboles ronds o )  et en croisière (symboles croix +).

figure1.5.2.5.2-3 débit naturel de refroidissement sans hélice dans le capotage A03 et débit avec hélice, 2500 RPM, de pas 66 pouces fonction de la vitesse.

Il a fallu copier Grumman (copier mais aussi comprendre) pour arriver à un design satisfaisant pour le TB10. Ensuite, ce fut le TB 30, le CAP 232. Les études du CEAT ont servi à comprendre.

Des études d’optimisation de cette traînée de refroidissement ont été faites . Voici quels furent les choix technologiques :

• Le cône est de grand diamètre, de 0.390 m ; les performances des pieds de pales de l’hélice sont négatives en croisière. L’hélice donne une couronne propulsive au-delà d’un diamètre de 0.5 m. Un grand cône  permet un effilement du capotage. De plus le grand cône écarte les entrées d’air, ce qui rend plus fermes les coups de pied de l’hélice au débit de refroidissement, la pulsation de l’hélice. Lorsque l’on enlevait le cône au CEAT, la traînée augmentait de 200 cm² sans modification du débit interne.
• Les entrées d’air classiques sont du type TB10, mais elles sont dotées  de lèvres d’un dessin soigné, comme un bord d’attaque d’aile, afin de favoriser le contournement de l’air externe (traînée possible de 100 cm²). Les entrées d’air sont de sections rectangulaires, et non pas cylindriques, de façon que les jets soient à plat au-dessus des cylindres ; elles sont assez hautes pour laisser au moins 380 cm² libres au-dessus des premiers cylindres. Elles sont à coefficient de débit de 0.5 (418 cm² soit 2 fois 11 cm de haut et 19 cm de large). On notera que la section de l’entrée d’air est le double de celle en amont. Ce choix est nécessaire pour éviter les pertes des jets après les entrées d’air. Elles ont deux diffuseurs courts à l’intérieur du capotage avec des angles de 6° pour favoriser la récupération de pression avec un taux de diffusion de 1.35.

Ainsi beaucoup peuvent trouver les entrées d’air harmonieuses. Nous avons pu voir dans la soufflerie que le compromis simplicité, performance, efficacité du refroidissement était excellent ; merci, Grumman pour l’idée, nous avons pu faire mieux !

J’ai essayé de faire mentir ceux qui pensent que l’optimum aérodynamique est beau, en dessinant en 1997, pour le F-PTRA, des entrées latérales avec un col entre le cône et les entrées pour séparer l’air de faible pression totale de celui de haute pression totale pulsé par l’hélice. En vol, on a l’impression de voler avec des canons. Ainsi les lèvres sont minces pour ne pas trop diminuer la visibilité et surtout ne pas interactioner avec l’hélice pour le bruit et le rendement hélice.

DH n°8 FPTRA à Marennes, visite chez Delemontez, après les vols autour du Sahara

Le F-PTRA a des entrées d’air à coefficients de débit égal à 1 mais elles sont équipées de deux longs diffuseurs internes, ceci est probablement unique au monde pour un moteur Lycoming ; on devine le diffuseur de gauche sur la photo. Ceci a pour objectif de  diminuer la traînée externe du capot.

Ces entrées d’air, ainsi que la captation pour le carburateur pousse à son paroxysme la découverte de figure 1.5.2.5.2.2. ; on place les entrées d’air à 500 mm de l’axe de l’hélice et 30 mm derrière pour récupérer la pression dynamique due à l’hélice.

En montée :

• Le capot est en pression, il faut de l’étanchéité pour ne pas avoir de fuites et la pression se récupère sur le jet de sortie du capot, dans l’axe.
• En hiver le moteur est trop froid, il faut un volet de capot.

La puissance en montée à 160 km/h est augmentée de plus de 1.3% par la pression dynamique, ce qui est bon à prendre. La boîte du carburateur est « gonflée » par la pression dynamique, et l’air chaud du capot bas ne peut plus rentrer dans la boite.

photo DH251 FPTRA , premier vol de la deuxième version avec Jean-Paul Vaunois. Récupération de  pression dynamique pour les 3 entrées d ‘air ( dites RAM air par les US ) et échappement accordé conception Vaunois

A la masse en vol de 800 kg, vitesse maximale de 270 km/h et vitesse d’approche de 90 km/h,

Avec un avion certifié Part 23, on doit pouvoir monter de SL à FL110 avec 38°C au niveau de la mer, l’avion à la masse maximale ( soit 1050 kg pour le FPTRA), moteur plein gaz et en réduisant la richesse au pic quand le moteur passe en dessous de 75%de la puissance maximale soit à l’altitude de 5000 ft pour le FPTRA.

Une température de 38° (100°F) au niveau de la mer, cela est très « chaud » pour le capot du bas ; il y a un besoin de ventilation spécifique du capot du bas. Les débits de fuite du compartiment haut et froid peuvent faire l’affaire, mais c’est un gaspillage.

Il a été installé dans le F-PTRA une captation dédiée à la ventilation du volume sous capot du bas avec des jets prélevés sur la captation du bas dirigés vers les parties très chaudes comme la résine du capotage très près des échappements (on échappe ainsi au matelas de protection thermique à coller sur la résine/verre).

Le Sahara algérien DH251 n°8 F-PTRA, FL125, Vp 241 km/h, 11.5 l au 100km

en vol vers vers Oran . Vol directde Tamanrasset à Oran équipage Jean-Paul Vaunois –Alex Pellegrin

AVGAS au départ 285 litres Conso205 litres Vol de7.6 heures

Note : on entend souvent dire que les CHT sont trop chaudes, en invoquant que les « cylindres arrière seraient mal refroidis ». Il n’en ait rien : les cylindres arrières sont normalement refroidis. Ces déclarations sont faites alors que dans la plupart des avions de club, il n’y a pas une seule CHT installée. Les moteurs seraient plutôt trop froids. Entre le cylindre le plus chaud constaté pour la certification en ISA+23°C et le cylindre le plus froid en hiver à une allure de croisière réduite, il y a environ une différence énorme de température de : 20°C à 30°C du fait du déséquilibre thermique due aux moteurs LYCOMING et a leurs intégrations.Environ 50°C entre l’été très chaud et l’hiver très froidEnviron 40°C entre l’avion en montée pleine charge à FL075 et une croisière à allure modérée. On peut donc voir sur un avion certifié une culasse en croisière à 140°C en hiver, ce qui est une température trop faible. Un volet de capot serait nécessaire.

Dans la soufflerie S5 du CEAT, il a été facilement possible de mesurer la traînée de refroidissement de multiples configurations à iso-température du cylindre le plus chaud.

Pour le DR 400, les fuites sont très coûteuses en traînée ; les principales sont la fuite dans le haricot du train et les fuites de droite et gauche entre les capots supérieurs et inférieurs et la fuite entre le capotage et le cadre avant qui traîne pour 20 à 100 cm² !

Si on réalise une très bonne étanchéité à l’intérieur du capot, il faut ventiler l’intérieur du capot du bas avec de l’air frais. Le capot du haut est étanché par une cloison transversale qui empêche l’air de retourner vers le cône. Ce dispositif a été conçu par l’auteur et il a été  essayé avec succès en essais en soufflerie au CEAT. Ce dispositif a fait l’objet d’essais en vol sur un TB10: il a rapporté +6 mb dans le compartiment du haut et -15°C sur les températures. Le gain de traînée n’a pas pu être mesuré en vol. Il a fait aussi l’objet d’un essai en vol sur un avion prototype X4 des avions Robin avec un capot à entrée d’air unique sous l’hélice : il a rapporté +6 mb dans le compartiment du haut et -15°C sur les températures. Je n’ai pas pu convaincre les Avions Robin et la SOCATA de l’installer sur un avion de série. En ce qui concerne les réalisations industrielles, on la trouve sur les Cirrus sur le nouveau Cessna 172 et les Diamond.

Mais il n’y a pas que le moteur à refroidir. Il y a aussi le fuel, l’échappement ,l’alternateur les magnétos la batterie, le capot lui-même…Si l’échappement est sophistiqué, fait pour réduire le bruit, accordé il dissipe de la chaleur à l’intérieur et il faut évacuer cette chaleur.

Le débit de 1.22 kg/s constaté sur le DR400 en soufflerie n’est que la somme du débit nécessaire demandé par Lycoming (0.65 kg/s) et les autres besoins et les fuites. Sans fuite il est serait possible de réduire le débit de refroidissement à 0.8kg/s et de réduire la traînée de refroidissement à 110Scm².

Le CEAT a montré qu’avec ces principes, on pouvait réduire fortement la traînée de refroidissement. Les principes ont été installés en partie sur les DR400 récents qui vont aussi vite que leurs ancêtres en dépit de leur confort amélioré, de la cabine agrandie et du pot d’échappement conçu pour réduire le bruit.

La traînée du refroidissement se mesure approximativement par la mesure de la section de sortie en cm² : plus la section est grande, plus la traînée de refroidissement est forte.

Tout l’air capté doit passer dans les ailettes

Une cloison transversale avant comme cette photo ,proposé par J.P. Vaunois en 1983, vue depuis sur LANCAIR, sur les Cirrus. Elle limite les fuites

Ventilation Capot AO5

Le PIPER Lance de 300 hp a montré cette voied’une entrée d’air basse , dite aussi « menton »  de récupération de la pression dynamique due à l’hélice. Cette entrée d’air doit être à 75 % du rayon de l’hélice, en avant du capot  et dégagée de la couche limite. Mais elle ne doit pas être trop en avant car il y un bruit d’interaction avec l’hélice.

Capot AO5 essayé au CEAT et en vol essais Avion Robin A volé sur le prototype X4 des avions Robin

En ce qui concerne l’entrée d’air du bloc d’injection, il faut copier celle des turbomoteurs comme l’ATR; c’est-à-dire une entrée près des pales capable de récupérer de la pression totale. Il y a la possibilité de prendre 26 mb en montée en plus de la statique soit une augmentation de 3% de la puissance du moteur en référence d’un moteur qui ne capte que la pression statique. Contrairement à son apparence, la prise du DR400 capte peu de pression dynamique ; elle est trop loin de l’hélice et pas assez détachée du capotage : elle doit être avancée pour mieux capter de la pression dynamique.

L’entrée d’air du FPTRO

photo OCEANAIR TC160 FPTRO

Récupération de pression dynamique entrée d ‘air unique ( dite RAM air) et échappement accordé conception Vaunois Masse à vide 545 kg, capacité 245 litres AVGAS

A la masse en vol de 800 kg, vitesse maximale de 260 km/h et vitesse d’approche de 95 km/h,

Cap nord le 8 juin 2014 /de Cannes à Bizerte le 21 septembre 2013 /de Toulouse à Bayreuth le 14 septembre 2015 5,40 heures de vol 

Il a été décidé de faire une entrée d’air unique pour l’OCEANAIR FPTRO. Cette entrée d’air alimente la ventilation moteur ( 1. kg/s) , le bloc fuel ( 0.15 kg/s) , la ventilation air frais et air chaud de la cabine( 0.2 kg/s). et aussi refroidit tous les accessoiresfuel , batterie magnétos, électricité, EMS, échappement de besoin de débit inconnu. Ce principe de refroidissement a étéconçu en collaboration avec Daniel Muller ex directeur technique des Avions Robin. L’idée est d’amener l’air froid au niveau de la cloison PF. Le capot AO5 du paragraphe précédent alimente seulement la ventilation du moteur et le bloc fuel.

Mais il avait aussi pour objectif

• Réduire la trainée externe
• Réduire la trainée refroidissement
• Augmenter la traction
• Plus de pression d’admission et air plus froid
• Améliorer le rendement du moteur
• Avoir un échappement accordé

Le CNRA, comme l’ULM peut innover car il y a plus de liberté dans le design

Il faut aussi rappeler qu’un moteur ne doit pas être ni trop froid ni trop chaud

• L’huile doit atteindre au moins 80° à chaque vol
• Les culasses ne devraient pas descendre en dessous de CHT 160°C, un minimum au décollage.
• Une CHT inférieure à CHT 205°C est recommandé en croisière

Les moteur Lycoming ont été conçus en 1938 pour être refroidi parde l’essence ! Cependant il ne faut pas se priver de mixurer en dessous de 75% de puissance pour économiser le carburant.

On peut mixurer en dessous de 5000ft avec un moteur équipé d’un carburateur, mais il faut 2 EGT pour un moteur à carburateur, une seule suffit avec un moteur à injection. Il faut aussi se définir une règle opérationnelle pour choisir son EGT.

Il faut aussi rappeler la fonction régulatrice de l’hélice tractrice : l’hélice pulse l’air aux vitesses de montée et freine le débit naturel en croisière rapide. Sans l’hélice devant il faut installer un fan pour aider au refroidissement.

La ventilation doit être un compromis entre:

• La montée, OAT 40°C, PG, MTOW, de SL à FL85 avec un débit naturel pour atteindre 260° CHT max aux culasses.
• La croisière à OATminus 10 °C, 50% de puissance pour avoir plus de 170 °CHT.

Pour réussir ce challenge, il faut optimiser le le design:

• Les entrées d’air doivent être assez grandes et écartées du cône
• L’hélice régule naturellement entre ces deux besoins
• Le volet de capot est indispensable  entre le réglage d’hiver et le réglage d’été
• Le radiateur d’huile estdispensable. Il permet que moteur chaud aux limites , l’huile et les culasses sont aux limites ensemble.
• Il faut un échappement accordé

Echappement accordé

A l’ouverture de la soupape d’échappement, il y a une onde de pression qui parcoure le tuyau d’échappement à la vitesse du son élevée puisque les gaz d’échappement sont chauds.

L’onde de pression atteint un volume de détente et alors par un processus aérodynamique classique, une onde de dépression remonte vers la soupape qui va aspirer un peu des gaz dans le cylindre si toutes les combinaisons se font bien le cylindre se vidange mieux.

Mesures du couple moteur avec un moulinet pas fixe effectuées en 1982 au CEAT un dimanche, établissement d’état. Tous les 10 mn on coupait 10 cm des 4 tubes de l’échappement. Sauf un arrêt du à une intoxication au CO des 2 opérateurs dont l’auteur. Il faut savoir reconnaitre les symptômes de cette intoxication. Le CO n’est pas tout à fait  inodore .

Un pot accordé dépend de la vitesse de rotation du moteur mais et cet accord subsiste pour une plage de RPM . On obtiendra:

•           Le moteur tourne rond,

•           Les EGT sont groupées donc meilleure consommation.

La longueur de 700mm des échappement a été choisie pour le pot du CEAT en 1983 et pour les pots du FPTRO. Cet accord peut permettre de gagner 7% de couple par rapport à un échappement très court, soit 80 RPM au décollage pour un avion équipé d’une hélice à pas fixe.

Rendement de 4 échappements CEAT

Rendement d’installation du moteur = rapport entre la puissance mesurée et la puissance théorique que pourrait délivrer le moteur  (Lycoming data’s ).

Le « bitube », Le « bitube » est un échappement long et libre ; il a un bon rendement. Le pot Delemontez, il a un excellent rendement.

Le « Delemontez » est le pot des premiers DR300 et DR400 en deux parties pot gauche et pot droit que l’on retrouve aussi sur le D140 Mousquetaire.

Il est le mieux conçu pour avoir une poussée de 2% de la traction de l’hélice des jets d’échappement dans l’axe qui s’ajoute au rendement ci-dessus.

 D’après cette mesure de très bon rendement et sa forme pour pousser dans l’axe de l’avion, on peut en déduire qu’il est difficile de faire mieux en terme de performances et rendement.

Le pot « CEAT Y 893 » est un échappement accordé dans un pot de détente transversal

Le(s) tube(s) de sortie sont orienté(s) vers l’arrière avec 1 à 2% de poussée, avec poussée de jet dans l’axe.

Il a été essayé en vol et mesuré sur le F-PTRA; il réduit le bruit de 3.5 db(A) ( chapitre 10 survol à 2500 m après le décollage avec mesure de l’altitude atteinte) en référence du pot DR300. L’essai était basiquement un essai back to back où les deux pots DR300 et pot en Y ont été montés et mesurés dans la même matinée.

Pot accordé expérimenté sur le FPTRO et qui sera sur le GA20. Il a un très bon rendement mais non mesuré,

10 litres au 100 km à la masse de 950 kg

L’ objectif de l’Océanair FPTRO était d’avoir 4000 km d’autonomie sans réserve avec 2 pilotes à bord , 1050 kg au décollage et 400 kg d’essence . Les vols ont montré que cet objectif était réalisable bien que le réservoir de 200 litre pour le raid n’a pas été construit. 525 kg de masse à vide et 10litres aux 100 km ont été démontrés.

Pour arriver à cette performance avec un Oceanair, il faut:

• un moteur à injection qui a un meilleur rapport air /essence dans les 4 cylindres,
• un échappement accordé avec poussée de l’échappement dans l’axe,
• une captation dynamique de l’air du moteur destinée au bloc fuel,
• une ventilation moteur optimisée,
• une réduction de la traînée de la cellule et de l’aile :
• une réduction de la trainée du train avant
• bords d’attaque revêtus de CP jusqu’à 400 mm de corde intrados et extrados,
• autres raffinements aérodynamiques ;verrière JODEL, pas de karman aile-fuselage…

La ventilation de la baie avant du F-PTRO

Ce schéma explique le principe de la ventilation du moteur et des accessoires de la baie avant. Il n’y aucun équipement dans l’air chaud hormis les sondes EGT et CHT.

Les désavantages de ce concept sont :

• L’air de ventilation prend 4 virages à 90 ° contre 2 virages avec une ventilation conventionnelle. Il y a plus de pertes de charge.
• Il y a beaucoup plus de longueur de bavettes d’étanchéité à installer avec beaucoup plus de fuites. Heureusement, il faut des fuites bien placées car la zone chaude serait beaucoup trop chaude et le capot et sa peinture ne résisterait pas.

L’entrée d’air ne doit pas être trop petite. Avec ce type d’entrée d’air capot A05, une petite entrée d’air laminerait le flux d’air avec une perte de charge ( pressure drop) trop forte. Pour extraire le débit il faudrait une grande sortie d’air avec un volet de capot fortement braqué. Ce serait une source de trainée très forte.

Delemontez a développé avec réussite l’idée d’une grande entrée d’air avec le Mousquetaire.

La théorie montre qu’une grande entrée d’air avec des rayons de captation adaptés comme ceux de la photo n’a pas de pénalité de trainée. En effet il y a un effet de succion sur les lèvres ! Soit une traction aérodynamique vers l’avant. C’est la théorie, et dans la vie réelle il y a lieu de trouver le bon compromis.

Le schéma « capot de type A05 » montre un divergent après l’entrée d’air. L’Océanair a un divergent modéré car il y avait nécessité de passer sous l’échappement. Diverger par le bas aurait créé un « double menton » peu esthétique.

avion	Total Section entrées ventilation moteur en cm²	Autres captations	Sections de sortie de la baie moteur en cm²
TB9	533	0	618
TB10 vol proto	533	300	486
DR400	340	119	854
Mousquetaire	1479	0	880
FPTRA	380	120
FPTRO	430	0	300

La cabine est aussi ventilée dans beaucoup d’avions par un débit non contrôlé venant de l’arrière, air capté au niveau des empennages. L’air sort de la cabine par des fuites rarement contrôlées.

La trainée de refroidissement est une trainée interne avec des forces à l’intérieur du capotage.Cette trainée est environ de 10% de la trainée totale de l’avion pour un DR 400, démontrée par des mesures précises dans 2 souffleries. La section de sortie, y compris les fuites, du débit de ventilation donne une bonne idée de la trainée de refroidissement.Dans la soufflerie du CEAT, j’ai réussi à réduire cette section à 160 cm² soit 1 cm² par CV du moteur. L’Oceanair FPTRO est plutôt à 300cm². On pourrait mieux faire en réduisant les fuites internes entre le compartiment froid et le compartiment chaud.

Cette ventilation a permis de voler basse altitude, pleine puissance soit environ 160hp à 2750 RPM et 57 l/h en continu, puissance continue autorisée pour le Lycoming O320, pendant plusieurs vols pour une durée totale de 15 heures à la mi- saison. Ces vols étaient demandés pour la certification de l’hélice DUC FLASH. L’effet RAM de cette entrée d‘air AO5 a bien fonctionné et le moteur était très satisfaisant en température.