Un mirage sorti de l'imprimante

Il y a environ deux ans, j’ai pris la décision de construire de A à Z un avion à réacteur à hélice imprimé en 3D. J’ai toujours aimé le F-5 Tiger. Je me suis donc mis devant le logiciel de CAO et j’ai commencé à tracer les premières lignes. La forme de base, sous la forme d’un solide, a été modélisée relativement rapidement. En parallèle, j’ai imprimé les premières pièces d’essai afin de déterminer le nombre de renforts nécessaires au niveau du fuselage et des ailes. Il s’est avéré que l’ensemble de la construction allait s’avérer assez lourd. Cela a renforcé mon scepticisme quant à savoir si le F-5 Tiger était vraiment le modèle idéal pour mon projet. Je craignais fortement que le modèle ne présente un comportement critique au décollage et à l’atterrissage. La longueur de la piste à Riggisberg étant limitée, je privilégie les modèles offrant des caractéristiques d’atterrissage et de décollage dociles. J’ai donc décidé d’abandonner le projet Tiger et de commencer plutôt par un Mirage III.

Pour la conception de la forme, je me suis basé sur une vue à trois faces que j'ai mise à l'échelle dans le logiciel de CAO en fonction de la taille réelle du modèle. Le déroulement général de la conception peut être décrit à peu près comme suit : on commence par modéliser un modèle volumique comprenant toutes les découpes pour le conduit d'air, le compartiment de batterie, les évidements pour les servomoteurs, les connecteurs, etc. Ensuite, le solide est « évidé ». Cela permet de générer l’épaisseur réelle des parois de l’enveloppe extérieure. Vient ensuite l’« aménagement intérieur » avec les renforts, les nervures et la partie inférieure, afin que les différentes pièces puissent tenir sur l’imprimante 3D. Aussi simple que cela puisse paraître, ce travail s’est avéré très exigeant. C’est surtout lorsque d’innombrables erreurs de calcul apparaissent qu’il faut faire preuve d’une grande persévérance.

J'ai imprimé le premier prototype en PLA. Ce matériau est très bon marché, facile à imprimer

(peu de déformation) et présente une grande rigidité. Il faut toutefois noter comme inconvénient majeur sa faible température de ramollissement, d’environ 55 °. La prudence est de mise, surtout en été. Il faut éviter les couleurs foncées sur le modèle. L'impression de toutes les pièces a duré environ 10 jours sur mon imprimante artisanale. La machine dispose d’un volume d’impression de 400 × 400 × 400 mm. Grâce à la cinématique CoreXY, qui se caractérise par une masse très faible au niveau des pièces mobiles, il est possible d’atteindre des accélérations élevées, ce qui a un effet positif sur la durée d’impression.

Le collage des différentes pièces s'effectue rapidement à l'aide d'une colle instantanée épaisse. Grâce à la grande précision d'ajustage, c'est un véritable plaisir. Tous les composants ont ensuite pu être montés. Pour la propulsion, j'utilise un Jet-Fan 90 V2 associé à un moteur Leopard LBP4082-B-2200-kv. Le variateur, d'une capacité de 150 A, est bien dimensionné. L'énergie est fournie par une batterie LiPo Swaytronic 6S de 5 400 mAh, 45C. Le système de propulsion

Le kit provient de JP-Hobby. Pour commander le gouvernail et l'aile, j'ai choisi le KST HS08-A. Pour les trappes du train d'atterrissage, j'ai opté pour l'Emax ES3301. J'ai commandé tous ces composants chez Hebu et Swaytronic.

Le premier vol était prévu en mars 2021. Il a pris fin brutalement au bout de quelques secondes. Après avoir pris suffisamment d’élan, j’ai fait décoller le Mirage de la piste. La piqué fatale s’est produite immédiatement… Le diagnostic a révélé un centre de gravité complètement erroné,

, ce que mon intuition avait d’ailleurs confirmé. J’avais toutefois fait confiance à l’outil de calcul du centre de gravité, ce qui s’est avéré être une erreur avec le recul. Faute de possibilité de déplacer la batterie de vol, il a fallu ajouter plus de 500 g de poids à l’arrière pour pouvoir effectuer un nouveau vol. C’est avec un fort surpoids que j’ai effectué le décollage suivant. Dès l’accélération, il est apparu clairement que le décollage se ferait à la limite. Ce fut effectivement le cas : le Mirage a décollé, mais s’est écrasé peu de temps après. J’ai sans doute été trop hésitant à

tirer sur la manette de profondeur alors que la puissance motrice était insuffisante… Néanmoins, les personnes présentes sur le terrain étaient d’avis que le Mirage devait pouvoir voler.

Il a alors fallu procéder à de nouvelles modifications sur CAO. La position de la turbine et de la batterie a dû être revue. Cela a représenté d’innombrables heures de travail, si bien que ce n’est qu’un an plus tard que la version optimisée a pu être testée en vol. Cette version a plutôt bien volé dès le départ, mais elle était encore nettement trop lourde à l’avant. Au début, elle n'avait pas encore de canards, puis plus tard…

Le projet Mirage est pour moi une réussite à bien des égards. Mes compétences en CAO se sont considérablement améliorées, notamment en matière de modélisation de surfaces de forme libre. J'ai également beaucoup appris dans le domaine de l'aérodynamique et des profils d'ailes. Enfin, j'ai affiné mon sens du Mach

dans le domaine de l’impression 3D FDM. Je ne voudrais pour rien au monde me passer de mes imprimantes 3D. Surtout quand des pièces pour le nouveau modèle se fabriquent pendant que je dors. Le prochain projet est déjà en préparation !

*Photos : Michael Bucher, Ueli von Niederhäusern*