ULMinimalist
Le projet final
L'Agrion 2 était un projet ambitieux devant satisfaire aux exigences suivantes:
- ULM biplace amphibie, donc:
- train rentrant
- vitesse mini < 65km/h
- masse maxi décollage < 495kg*
- puissance < 100CV
- 2 places cote à cote
- convertible en couchette
- aile pivotante
- masse à vide 230kg**
- masse de base (masse à vide équipée) 250kg
- charge utile 245kg
- satisfaisant à la FA23 accro +6g/-3g à (450kg)
- vitesse de croisière 200km/h
* La masse maxi autorisée par la future réglementation (550 kg) ne sera pas utilisée car inutile, elle n'apporterait qu'une baisse des performances de l'appareil
** C'est la faible masse à vide qui permettra une grande charge utile sans avoir recours aux 550 kg
Début des travaux prévu début 2019
Premier vol prévu au printemps 2021
Dernier vol
Au retour de Blois, le moteur a commencé à ratatouiller lors de l'approche. Par crainte d'une panne totale avant d'atteindre la piste, j'ai pris la décision de me poser dans un grand champ. Le moteur a calé juste après, confirmant le bien-fondé de mon choix. Malheureusement, au moment de l'atterrissage, l'appareil a capoté alors que la manœuvre semblait bien engagée.
Bilan : je suis parvenu à m'extraire de l'appareil retourné sans aucune blessure, bien que l'ULM soit irréparable.
Le terrain était meuble et peu carrossable mais cela ne suffisait pas à expliquer un tel capotage.
La cause principale réside dans les limites de conception de l'appareil :
L'aventure s'arrête donc ici.
Cet accident a mobilisé un impressionnant déploiement de forces de l'ordre : pompiers, gendarmerie, police de l'air et même les démineurs! Ces derniers ont dû se déplacer depuis Versailles pour neutraliser la roquette du parachute de secours, une procédure apparemment obligatoire.
Nouveau départ
La quantité de travail générée par mes deux précédents projets était colossale, et je n'étais pas prêt à m'engager de nouveau dans une telle aventure. J'ai donc choisi d'acquérir un appareil d'occasion, améliorable par la suite, mais surtout prêt à voler rapidement.
Ma préférence s'était portée sur le MCR Pick up (Fig.1), mais les rares modèles disponibles sur le marché de l'occasion affichent des prix très élevés.
C'est alors que j'ai eu l'opportunité d'acheter une cellule de MCR 4S (Fig. 2) d'occasion auprès d'une personne ayant un projet similaire au mien. Le fuselage des 2 appareils est le même, L'aile du MCR 4S est renforcée pour une masse décollage de 750 kg, donc un peu plus lourde, mais la réglementation ULM étant passé de 450 à 500 kg absorbe sans problème ce léger surpoids.
Disposant déjà des équipements nécessaires (moteur, parachute, instruments), j'ai décidé de me lancer.
Toutefois, il ne s'agissait pas d'un simple remontage, mais plutôt d'un assemblage complexe de pièces provenant d'appareils différents.
C'est précisément pour cette raison que j'élabore ce site : afin de partager les défis rencontrés et les solutions apportées.
Récupération de l'épave
J'ai eu la chance incroyable que mon vendeur habite à proximité de chez moi, ce qui a grandement facilité toute la logistique complexe liée au transport d'un tel engin. Cette proximité géographique a été un facteur déterminant pour mener à bien cette étape cruciale du projet.
Pour le transport, j'ai opté pour une solution combinée : l'aile, pièce maîtresse et encombrante, a été fixée solidement sur la galerie de ma voiture, en prenant toutes les précautions nécessaires pour assurer sa stabilité durant le trajet. Quant au fuselage, il a été chargé sur ma remorque personnelle. Pour que l'ensemble soit parfaitement sécurisé et conforme aux normes de sécurité routière, j'ai simplement eu besoin de rallonger le timon de cette dernière, une adaptation technique rapide mais indispensable pour garantir un transport serein et sans encombre jusqu'à mon atelier.
Confection d'un chariot pour rentrer dans le hangar
Mes deux précédents projets étaient des ULM à aile repliable, ce qui leur permettait de tenir dans ma grange de 8 mètres de large, aux côtés de mon tracteur et de son gyrobroyeur. L'arrivée du MCR, avec son aile fixe, a radicalement changé la donne : il occupe tout l'espace disponible.
Cette contrainte m'a obligé à réorganiser mon atelier :
En plus de cette réorganisation, j'ai dû concevoir et construire un chariot spécifique pour permettre au MCR d'entrer dans la grange en étant positionné en biais.
Préparation de l'aile avant mise en croix
Je profite que l'aile soit stockée sur des tréteaux, intrados vers le haut, pour la préparer. J'ai d'abord retiré l'ancienne immatriculation, puis effectué un polissage de la peinture. Un simple polish de finition a suffi à lui redonner son éclat d'origine grâce à la qualité du revêtement. Le fuselage, en revanche, nécessitera un traitement complet en trois étapes.
J'ai dû refaire deux trappes de visite de réservoir endommagées. La conception a été simplifiée grâce à un dessin en CAO exporté en format .dxf, permettant une découpe au jet d'eau précise (Fig.3).
La restauration a été grandement facilitée par le manuel de construction disponible en ligne et par les pièces proposées par SE Aviation pour les MCR. Toutefois, face au coût élevé de ces composants, j'ai privilégié la fabrication maison ou l'utilisation de pièces universelles (comme les jaugeurs) et d'occasions trouvées sur leboncoin.
Enfin, les trains principaux ne correspondant pas aux fixations de l'aile, j'ai usiné des bagues d'adaptation au tour. Tout est désormais prêt pour la mise en croix.
Mise en croix
Dans le montage d'origine, le fuselage et l'aile doivent être positionnés avec précision. Les trous des deux parties doivent ensuite être alésés en position pour insérer les 4 gros pions servant à les solidariser.
Toutefois, comme le fuselage et l'aile proviennent d'appareils différents, les alésages ne coïncident pas parfaitement. Il a été nécessaire de réaléser les 4 trous, créant ainsi des ouvertures légèrement oblongues. Bien que cette approximation soit regrettable, c'était la seule solution envisageable. Cet assemblage, n'ayant à supporter que 500 kg au lieu de 750 kg, demeure toutefois acceptable.
Commandes de vol
Gauchissement : les commandes étaient absentes, à l'exception du manche. Grâce à l'utilisation de tubes en carbone, leur reconstruction a été facilitée, permettant l'ajout d'une commande de trim par motoréducteur.
Profondeur : les commandes étaient présentes et fonctionnelles. Seul le trim de profondeur a été entièrement repensé : J'ai remplacé le système d'origine, extrêmement complexe par un mécanisme plus simple, composé d'un motoréducteur actionnant directement une tige filetée en haut de la dérive.
Direction : les commandes étaient déjà en place et ne nécessitaient qu'un simple réglage des ridoirs.
Note technique : sur mes précédents appareils, les motoréducteurs étaient pilotés par un interrupteur double inverseur. Ici, les manches étant déjà équipés de boutons-poussoirs, j'ai dû intégrer deux circuits intermédiaires comprenant chacun deux relais. Ce montage reste très simple et m'a permis de conserver les manches d'origine sans modification.
Les volets hypersustentateurs
Le système de sortie des volets est un mécanisme extrêmement complexe et peu fiable ayant failli causé un accident, mais il était déja installé dans le fuselage. Le nouveau système proposé par SE Aviation est encore plus complexe, j'ai donc décidé de conserver le système existant, et connaissant la cause du problème, de la gérer en prévoyant un graissage régulier des vis de transmission.
Le système de commande sera celui de l'Agrion 2 par commande électronique gérant 4 positions : 0°, 10°, 20°, 30° plus un système de sortie en secours agissant directement sur les relais par un interrupteur inverseur, et ça fonctionne bien.
La position 20° est idéale pour le décollage sur piste courte, car elle procure une forte augmentation de portance et une faible augmentation de trainée. La position 30° ne propose pas beaucoup plus de portance mais plus de trainée et est à réserver à l'atterrissage; de plus elle génère un fort couple piqueur qui la rend interdite pour le décollage et la remise des gaz; quand à la position 10°, c'est juste un intermédiaire entre 20° et 0°
L'installation moteur
Le bâti-moteur n'était pas celui qui correspondait au fuselage, il positionnait le moteur 6 cm plus haut que l'original.
Plusieurs options s'offrait à moi :
1 - acheter un bâti-moteur original, mais si les bâtis ont changé dans l'histoire, c'est qu'ils posaient des problèmes. D'abord, le moteur plus bas obligeait à mettre une hélice plus petite et moins bien adaptée à la mission, ma préférence était pour une hélice E-Props plus grande. Ensuite, l'installation du pot d'échappement doit se faire au dessus du moteur proche des carburateurs et des allumeurs. Enfin, le peu de place sous le moteur obligeait l'installation de 2 radiateurs spéciaux extra-plats.
2 - remplacer les capots moteurs, mais ce n'est pas sûr que les nouveaux capots permettent l'installation du pot dessous, ni l'utilisation d'un radiateur standard.
3 - conserver les capots actuels, libérant ainsi de la place sous le moteur pour y loger le pot et le radiateur d'origine et installer une hélice plus grande, mais il faudra modifier le capot supérieur. C'est l'option que j'ai choisie.
Le tableau de bord
Sur le tableau de bord original, j'ai intégré tous les instruments de l'Agrion 2, ainsi qu'une tablette Samsung dédiée à la navigation.
Initialement équipée de SDVFR, cette tablette m'a poussé à chercher une alternative lors de l'annonce du passage vers SDVFR Next car je pensais que SDVFR original allait disparaitre. C'est ainsi que j'ai découvert XCSoar.
Contrairement à SDVFR, XCSoar est une application plus ancienne et conçue à l'origine pour le vol à voile. Elle n'est pas « prête à l'emploi » comme SDVFR et nécessite une configuration minutieuse. Bien que ce paramétrage soit complexe, j'ai réussi à l'effectuer sans difficulté en me faisant guider pas à pas par Gemini. Une fois configurée, l'application se révèle bien plus conviviale car c'est du "sur mesure". Au final, je ne regrette absolument pas ce changement.
Remarquez que l'enlèvement de la tablette permet l'accés aux fusibles et à la batterie
La batterie
J'ai opté pour une batterie LiFe, identique à celle utilisée pour l'Agrion 2. Toutefois, le régulateur d'origine Ducati du Rotax 912 ne fonctionnant plus, j'ai fait l'acquisition d'un nouveau modèle, le Silent Hektik Lima 14 fait spécifiquement pour remplacer le régulateur d'origine.
Ce régulateur est mieux adapté aux batteries LiFe et offre une fiabilité accrue. J'ai également pu l'installer hors du compartiment moteur pour optimiser son fonctionnement.
Bien que ce ne soit pas requis, j'ai monté un voyant de surchauffe batterie
L'avertisseur de décrochage
C'est un sujet qui me tient particulièrement à cœur. Dans l'aviation générale et légère, l'avertisseur de décrochage est obligatoire, ce qui souligne son importance capitale. Si je comprends parfaitement qu'il ne le soit pas en ULM — et je ne souhaite pas qu'il le devienne, afin de préserver la responsabilité du constructeur et du pilote — je regrette que ce dispositif soit délaissé sous prétexte qu'il n'est pas imposé par la réglementation.
Lorsque l'on analyse les rapports d'accident, on voit que la majorité est liée à un décrochage. Je suis convaincu qu'un avertisseur sauverait davantage de vies qu'un parachute, pour un investissement infiniment moindre, sans pour autant exclure l'autre.
J'ai contacté à plusieurs reprises la FFPLUM pour suggérer une sensibilisation pédagogique sur ce sujet, sans pour autant créer de nouvelle contrainte. Malheureusement, je n'ai reçu aucun écho.
Pour ma part, tous mes ULM ont toujours été équipés de ce dispositif simplissime, et l'Agrion 3 ne fera pas exception.
Bien que j'aie opté pour une solution maison, il existe des appareils prêts à l'emploi.
Note : le système intègre un retour casque et ne peut pas être déconnecté, afin d'éviter tout oubli de mise en marche.
Les feux de navigation
A l'origine les feux de navigation étaient constitués de 2 bulbes situés à l'intrados des saumons (pas très aérodynamique).
Chaque bulbes contenaient 2 feux de navigation, Rouge et blanc à gauche et vert et blanc à droite plus 2 lampes à décharge alimentées par 2 énormes boitiers placés dans le fuselage.
Je n'ai pas besoin de feux de navigation réservé au vol de nuit et je ne veux plus voir ces boitiers pour les feux à éclats.
J'ai repris l'idée des feux à LED des agrions 1 et 2 avec des LED rouges pour le feu anticollision et des LED blanches pour les strobes.
Ce sont les mêmes que ceux décrits (et téléchargeables) à l'onglet accueil, sauf qu'il y en aura 2, un a chaque extrémités de saumon.
Ils seront contenus dans des bulbes profilés, soufflés en polycarbonate.
L'électronique de commande est intégrée dans les bulbes et l'alimentation se fait à partir d'un simple interrupteur
Premier vol
Pour mes deux premiers appareils, qui étaient à aile repliables, c'était simple, je les avais remorqué jusqu'à l'aérodrome de Vimory où j'ai pu bénéficier de tout l'espace disponible.
Là, c'est différent, l'aile n'est pas repliable et il n'est pas remorquable, il faut que je décolle de ma plateforme bien plus exiguë. 350 m entourée d'arbres avec un seul sens disponible : 04 pour le décollage et 22 pour l'atterrissage, l'un des 2 se fera en vent arrière.
J'ai choisi le décollage en vent arrière, mais j'ai voulu décoller au braquage volet maximum ... erreur !
Mais il fallait l'avoir fait une fois pour comprendre que c'était une chose à proscrire.
Effectivement, ce sont les volets 30° qui donnent la distance de décollage la plus courte (mais pas beaucoup plus courte que 20°)
Je vais vite me rendre compte de la gaffe, à 100 ft à peine, l'appareil arrête de monter et part en piquer inexorablement, plein gaz et manche au ventre. Grosse frayeur, mais je me remémore instantanément que cette position volet de 30°est déconseillée et je comprend pourquoi, je rentre un cran de volet et l'ULM repart en monté, ouf!
Mais ce n'est pas fini, 30 s après le moteur cale. Deuxième grosse frayeur, rien pour se poser à gauche, ni à droite ni devant, trop bas pour faire demi-tour. je tente un redémarrage, et ça repart ! re-ouf!
Plus de problème par la suite.
Que s'était-il passé ?
1 - Le problème des volets 30° :
Le centrage très avant de cet avion plus le couple piqueur généré par les volets 30° font que la profondeur ne peux pas compenser.
Solution : j'ai mis un lest de 5 kg au bout de la queue et je proscris les décollages et les remises de gaz volet 30°
Les volets 30° ne seront utiliser qu'en courte finale sur piste courtes; en cas de remise de gaz : assiette, poussée, on rentre un cran de volet
2 - Le problème des réservoirs d'aile :
Les réservoirs d'aile sont très longs et très plats, s'ils contiennent moins de 15 L chacun, une très légère dissymétrie de vol peut les désamorcer.
Solution : le séparateur air-essence ou ne pas voler avec moins de 30 L dans les réservoirs
C'est tout de même étonnant que cet avion ait été certifié avec ces 2 problèmes majeurs et que l'on trouve très peu d'information
Le séparateur air-essence
C'est la solution que j'ai choisie. Il s'agit d'un réservoir de récupération universel qui reçoit l'essence de la pompe électrique, si cet essence contient de l'air, l'air monte dans le réservoir et s'évacue vers les réservoirs d'ailes par un clapet anti-retour alors que l'essence descend et est aspirée par la pompe moteur.
Même si la pompe électrique n'aspire que de l'air, il faut 1 minute au moteur pour vider le séparateur avec allumage de 2 voyants rouges commandés par 2 CTN; ça laisse le temps de changer de réservoir.
On peut ainsi vider totalement un réservoir d'aile sans risque.
En remise de gaz, ou lors d'une glissade, il faudrait plus d'une minute avant que le moteur n'ingère de l'air.
Le séparateur a été ensuite thermiquement isoler comme les durites d'essence pour éviter le vapeur lock.
J'ai essayé le vidage total d'un réservoir en vol, ça marche très bien, il n'y a donc plus de carburant non vidangeable.
Dynaéro préconisait de ne pas voler avec moins de 15 l dans les réservoirs, ça fait 30 L non vidangeables, inadmissible et contraire au manuel TU qui spécifie 2 L non vidangeables
La pompe à essence
Depuis le début, avec ce moteur Loravia reconditionné, j'avais un léger suintement d'huile dont je n'arrivais pas à situer l'origine.
En fait, il y a sur cette pompe un petit orifice situé sous la pompe que je ne voyais pas.
J'ai appris par la suite que cet orifice aurait dû être situé dessus.
C'est le cas sur le nouveau modèle que j'ai monté.
Désormais, il n'y a plus de fuite et si ça venait à se reproduire, je le verrai.
Les carénages de roues
C'est probablement la modification la plus longue à réaliser, j'ai décidé de faire moi-même mes carénages, car :
1 - Ils n'étaient pas fournis avec la cellule que j'ai acheté
2 - Les carénages neufs sont hors de prix
3 - Ils ne sont pas démontables facilement et je tenais qu'ils le soient
4 - Aérodynamiquement, ils présenteraient des décollements de couche limite
Les étapes de fabrication ont été les suivantes :
1 - Dessin en CAO
2 - Réalisation de blocs de mousse XPS à la CNC
3 - Ces blocs de mousse sont ensuite recouverts de tissu de carbone
4 - Puis refendu en 2 dans le sens de la longueur pour faire deux demi coquilles
5 - Réalisation d'insert d'écrous noyés pour la fixation
6 - Ponçage et vernissage
Sur un appareil bien profilé comme le MCR, la trainée du train représente une part très importante de la trainée totale.
Les essais en vol m'ont permis d'apprécier un gain de 20 km/h pour une prise de poids de 3 kg seulement.
Si l'on veut intervenir sur une roue (gonflage, inspection, nettoyage) il suffit de démonter une demi coquille qui tient par 5 vis.
Refroidissement moteur 1 : Culasses par liquide de refroidissement
La place libérée par le montage du moteur plus haut de 6 cm permet donc l'installation du radiateur Rotax standard à la place des 2 radiateurs spéciaux extra plats d'origine sur le MCR4S.
Ce radiateur est alimenté à partir de "La bouche qui souri" par un tunnel de refroidissement divergent et étanche.
Le divergent permet de transformer l'énergie cinétique de l'air entrant en énergie de pression.
C'est la différence de pression entre les 2 faces du radiateur qui détermine le débit d'air qui le traverse.
Ce tunnel doit être étanche pour éviter que l'air ne contourne le radiateur, l'air qui entre est obligé de traverser le radiateur.
Tout celà est bien expliqué sur le site de Gilles These : http://contrails.free.fr/
De plus, j'ai utilisé un liquide de refroidissement sans eau par sécurité en cas de surchauffe, ce liquide ne bouillira pas et ne formera pas une pellicule de vapeur qui aggraverait le refroidissement.
Refroidissement moteur 2 : Cylindres par air
Là, c'est l'air qui entre par les deux "Narines" qui est dévié vers le haut et rejoint le haut du moteur sous capots.
L'air ne peut redescendre sous le moteur pour rejoindre la sortie qu'en passant par les cylindres ou par le radiateur d'huile.
Les autres possibilités de contourner les cylindres sont soigneusement fermées par des tôles d'alu.
Finalement l'air ressort par dessous via un volet commandé manuellement.
Refroidissement moteur 3 : L'huile
J'utilise de l'huile Castrol Power1 4T 10W50, recommandée pour ce moteur. Le refroidissement est assuré par un radiateur (et non un échangeur) dont l'intégration a été complexe en raison de l'exiguïté sous le capot du MCR. J'ai finalement trouvé un emplacement optimal contre la cloison pare-feu, incliné à 45°.
Toutefois, les températures relevées étaient élevées, proches de la limite des 130 °C. J'ai donc installé un ventilateur brushless piloté par un ESC et un circuit électronique dédié. Ce système asservit la ventilation à la température d'huile : elle se déclenche graduellement uniquement au-delà de 100 °C.
Par la suite, j'ai découvert que la mesure de T° d'huile initiale était erronée. La sonde en laiton, vissée directement dans le carter, indiquait davantage la température du métal que celle de l'huile. J'ai pu confirmer ce biais en installant une seconde sonde sur la bâche à huile (en amont du radiateur) : celle-ci affiche une valeur inférieure à la sonde située sur la pompe à huile (placée après le radiateur). Mais je garde mon installation qui ajoute une sécurité supplémentaire en cas de surchauffe.
Le circuit d'essence
Grace au séparateur air-essence, il n'y a plus de risque d'aspirer de l'air dans le moteur, et avec la nouvelle pompe, plus de fuite d'huile, mais je soupçonne cette nouvelle pompe de fournir plus de pression que l'ancienne.
Cette pression additionnée à celle de la pompe électrique dépasse la recommandation de Rotax de fournir une pression entre 2,2 à 5,8 PSI.
De plus, la pompe électrique Facet que j'ai montée, bien que rigoureusement identique à la pompe d'origine, n'a pas la même référence et délivre une pression de 6 PSI soit nettement plus que ce qui est préconisé.
Le risque d'avoir une pression trop élevé est un enrichissement de la carburation dû à l'élèvement du niveau dans les cuves, les flotteurs ayant moins la force pour fermer le pointeau et un risque accru d'avoir un débordement d'essence.
J'ai donc décidé de monter un régulateur de pression entre la Pompe et les carburateurs réglé à 3,2 PSI.
Cette décision a été approuvée par Rotax et permet d'innocenter le circuit carburant sur la trop grande richesse du moteur révélée par des bougies noires et des indicateurs lambda indiquant un AFR de 12
La boite à air