Un Corsair à l'école

Dans la conception d'un Corsair à l'échelle 1:3 de 3,60 m pesant environ 53 kg en ordre de vol, la réalisation du train rentrant demande une étude toute particulière pour ne pas mettre en danger la vie du modèle ni la sécurité des spectateurs. Il nécessite une réalisation qui exige des moyens qu'un modéliste ne peut mettre en œuvre dans son atelier. Cet exercice pédagogique est prédestiné pour des élèves d'une école de mécanique, aussi le projet a été confié à l'école technique du CIFOM au Locle.

L'école technique du CIFOM (Centre interrégional de formation des montagnes neuchâteloises), principalement implantée au Locle, est née de la fusion des écoles techniques de La Chaux-de-Fonds et du Locle. C'est à la fois une école des métiers (formation à plein temps), une école professionnelle (formation alternée école-entreprise) et une école supérieure (ES). Elle amène ses élèves après un apprentissage de quatre ans suivi de deux ans à plein temps dans l'école au titre de technicien diplômé ES. C'est dans la division micro-technique et sous la direction du professeur Alain Krebs, que quelques élèves se sont succédés à l'étude puis à la réalisation de ce train rentrant. Ce projet met en lumière la difficulté d'une école technique à mettre en œuvre un projet concret: la somme de connaissances nécessaires pour la réalisation d'un tel projet est précisément celle que l'élève tente d'acquérir pendant la durée de sa formation. Il n'est donc pas évident de confier un cahier des charges à un première année en lui demandant une étude cinématique de divers projets, de faire du dessin (CAO), faire de la construction, du calcul de dimensionnement, respecter des normes, trouver des fournisseurs pour certaines pièces et comprendre le fonctionnement d'un moteur électrique, usiner les pièces en maîtrisant les matériaux à utiliser. De plus, la présentation d'un rapport de travail exige des aptitudes orthographiques notées. Il est donc plus judicieux d'attribuer un tel projet en fin d'études comme la synthèse des 6 ans de formation. Dans tous les cas, le temps imparti à un tel projet reste limité pour les étudiants car une partie importante de la formation est consacrée à l'acquisition de la théorie comme par exemple la résistance de matériaux ou les techniques avancées d'usinage.

La deuxième grande difficulté est l'utilisation des logiciels de conception et d'usinage. En effet la familiarisation avec des outils d'une telle complexité nécessite de longues heures de travail que très souvent l'étudiant n'a pas la possibilité d'avoir dans son cursus d'étude déjà très chargé. Devant la montagne de travail, le rôle de l'enseignant prend une autre dimension car son soutien est prépondérant pour assister les étudiants et souvent compléter une partie du travail nécessaire à chaque étape avant d'aborder la suivante.

Dans un premier temps, il s'agit de modéliser le train d'atterrissage d'un Corsair F4U en prenant pour exemple un train Robart plus petit, tout en respectant la cinématique et l'esthétique de l'avion original. La commande se fera électriquement, avec une vis de transmission contrairement au fonctionnement pneumatique de l'exemple. L'élève devra élaborer un dossier de réalisation complet. Un usinage CNC sera favorisé pour des raisons didactiques, évitant des solutions telles découpage-pliage.

• Rechercher les principes et solutions. En valider une.
• Rechercher des fournisseurs pour les éléments finis et demander des offres.
• Réaliser l'étude et les dessins de fonctionnement de l'ensemble avec Autodesk Inventor 2009.
• Établir un rapport de construction complet comprenant le cahier des charges, les dessins d'études, les plans réduits, les pièces des fournisseurs et leurs offres, les calculs, les réglages.
• Présenter un diaporama Power Point attractif de l'ensemble avec les points importants du travail ne figurant pas forcément dans le rapport de construction.
• De plus les critères d'évaluation ont été fournis à l'élève.

(Tiré et adapté du rapport de l'élève Loïc Grezet:) «J'ai choisi de commencer la construction sur un système de vis à bille-moteur. J'ai accouplé la vis à bille avec un moteur superposé pour gagner de la place puis je me suis intéressé à mon bras de rotation. Je suis parti sur un système par engrenage fixé sur le côté du bras. Pour gagner de la place en hauteur, j'ai désaxé une des roues ce qui a permis de gagner énormément de place. Le dimensionnement des ressorts ainsi que la fixation de tout le système n'a pas posé de problème particulier.

Deux équerres supportent tout le système. J'ai allégé le plus possible mon train d'atterrissage pour remplir au mieux au cahier des charges. Les équerres esthétiques ont posé quelques problèmes, car dans l'aile il n'y a pas beaucoup de place et il fallait une grande distance quand le bras était sorti. Le système d'anti-rotation de la roue est presque le même que sur le modèle de base. La réalisation de mon système fut laborieuse avec l'encombrement comme problème principal.»

Sortie du train d'atterrissage: Un moteur radiocommandé entraîne les engrenages et la vis. Par l'intermédiaire d'une fourchette, la vis avec sa douille pousse la jambe du train ce qui provoque un mouvement rotatif autour du point de rotation du bras, cette rotation équivaut à 100°. Sur l'axe de rotation fixe de la jambe de train est fixé un engrenage. Il entraîne un train d'engrenages (sur le côté du bras) qui permet à la roue de faire une rotation de 90°.

Quand le train a effectué sa rotation complète, la fourchette se bloque entre la douille de la vis à bille et une butée (même système lors de la rentrée du train). Ce système permet le blocage de l'axe du train en position extérieur ou intérieur. Au même moment la douille de la vis vient en contact avec un Switch de fin de course ce qui provoque l'arrêt du moteur. Pour amortir les chocs et secousses dus à l'atterrissage, un ressort de compression est installé dans le bras du système. Un système d'anti-rotation par articulation (dû aux chocs et secousses) est prévu sur l'axe derrière la roue.

Rentrée du train d'atterrissage: Le moteur redémarre dans le sens inverse, ce qui fait tourner la jambe de train de 100° et par l'intermédiaire des engrenages la roue tourne de 90° pour rentrer sous l'aile de l'avion. Le même système de blocage qu'en position sortie est alors utilisé, puis un deuxième Switch vient couper le moteur.

Réglages: Les Switch de fin de course peuvent être réglés par les deux vis sur la plaque porte-Switch, il suffit de les desserrer légèrement et de faire coulisser le Switch à la bonne position de contact. Les engrenages coniques doivent être réglés au montage du train d'atterrissage. Pour se faire il suffit d'appliquer du bleu de Prusse sur les dents et de les faire tourner quelques tours (il faut que les 2 pointes des cônes soient à la même position). Il suffit de rajouter ou d'enlever quelques rondelles d'entretoise au niveau de la roue conique horizontale.

Le système fonctionne selon le cahier des charges. On pourrait trouver un système avec moins de jeu dans les engrenages pour la transmission du mouvement de 90°.

Sur le train, une vis de transmission simple a été privilégiée à une vis à billes pour des raisons économiques. La jambe de train intérieur qui tourne de 90°, est pleine. Elle pourrait être évidée pour gagner du poids. La distance du centre de rotation jusqu'à l'axe de la roue (300 mm) peut facilement être adaptée: il suffit de réduire la distance de l'axe principal et de l'axe intérieur.

Les 2 premiers prototypes de train ont été montés sur des Corsairs en cours de construction afin de finaliser leur logement et leur fixation sur la cellule. Le Corsair nécessite encore des mois de travail avant qu'il prenne l'air. Les premiers vols sont prévus pour début 2013.

Encore une fois, ce projet montre que le modélisme touche toutes les disciplines enseignées dans une école technique et plus encore. Il les rend plus attrayantes car l'étudiant acquiert beaucoup mieux ses connaissances à travers des cas concrets. L'enthousiasme des élèves est caractéristique, presque débordant, lorsqu'ils parlent de leur travail, des difficultés rencontrées et des solutions adoptées. Leur motivation est automatique. Le travail ne se limite pas aux aspects techniques mais aborde aussi l'orthographe, la présentation orale, la défense d'idées. On pourrait également envisager un travail en groupe comme les étudiants le rencontreront dans l'industrie. Un enseignement structuré autour d'un thème pourrait également faire passer l'apprentissage des langues plus facilement. Pourquoi ne pas aller encore plus loin en demandant à un élève une présentation en allemand ou en anglais?

A l'évidence, le projet permet de concrétiser l'aspect théorique de l'enseignement, voir de l'anticiper puisque l'étudiant se trouve confronté à des questions qu'il n'abordera qu'ultérieurement. Le projet du train rentrant du Corsair touche donc des sujets pédagogiques très divers. Que le modéliste ne se trompe pas: le coût de réalisation de ce train n'est pas compatible avec le budget de la majorité des modélistes. On admirera d'autant plus ce Corsair de 3,60 m en pensant à la somme de compétences nécessaires pour un tel projet.