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Construction d'un avion de sport monoplace Van's RV-3

L’avion

Posté par Yann le 25 octobre 2007

Construction

Construire un avion… …pourquoi un RV ?…

Un des facteurs déterminants pour l’engouement des constructeurs amateurs pour les RV est très certainement la « relative facilité » de la technique de construction en alu riveté. La bonne fiabilité des assemblages ainsi produits même par des « chaudronniers amateurs » est assurément un gage de sécurité et de réalisme pour ces milliers de projets à travers le monde …

Les RV doivent en effet leur énorme succès à la relative simplicité de leur design et à la simplicité des moyens à mettre en oeuvre.

  • des formes simples facilement développables
  • des lots-matière absolument complets
  • le matériau principal est l’aluminium plus simple à mettre en oeuvre finalement que le bois ou les composites (température, hygrométrie, etc…)
  • le support technique de la part de Van’s Aircraft est excellent.

Les éléments d'un kit de RV

Alu riveté : l’héritage militaire

L’aluminium possède beaucoup d’avantages : il est léger, résistant, facile à travailler et bon marché.

Le processus de fabrication (assemblage de tôles et cornières par rivetage à froid) est à la portée du néophyte comme cela a été le cas pendant la seconde guerre mondiale pour la construction d’avions militaires, en grandes séries, par des ouvriers pour la plupart non qualifiés, comme sur cette chaîne de montage de BT-9 chez North American :

Chaîne de montage des BT-9 chez North American en 1936

Elle consiste à frapper les têtes de rivet (bombées ou fraisées), maintenues contre la « bouterolle » d’un pistolet pneumatique pendant que la queue du rivet est formée à l’inertie des chocs contre un « tas de réaction ». La technique s’acquiert facilement même si certains règles doivent être respectées pour la résistance mécanique et la tenue en fatigue des assemblages.

Tout comme les ouvriers(ères) improvisé(ées) qui participèrent par la force des évènements à l’effort industriel pendant la 2ème guerre mondiale, vous apprendrez rapidement sur le « tas » pour un résultat très rapidement satisfaisant.

Certaines opérations de rivetage peuvent être réalisée par une personne seule, d’autres, les plus nombreuses, exigent d’être deux : l’une frappant le rivet et l’autre tenant le tas de réaction pour former le rivet.

Le manuel qui accompagne les plans – et que l’on peut commander avant de se lancer dans la construction (ça s’appelle « Preview Plans » : recommandé), décrit par le menu l’outillage nécessaire, les caractéristiques des fournitures employées, les méthodes de travail.

Il n’y a pas meilleurs conseils que ceux prodigués par Van’s.

Outillage : prévoir du « sur mesure »

L’outillage nécessaire est du matériel léger puisque tout ce qui n’est pas à la portée du bricoleur du dimanche (soudure, formage particulier, pliage est déjà réalisé dans le kit). L’outillage sera avantageusement importé des États-Unis où les sources d’approvisionnement, à des tarifs irréalistes pour l’Europe, sont très nombreuses. La plupart de ces revendeurs proposent en outre des « kit d’outillage standard pour la construction des RV. Evidemment certains constructeurs éprouveront peut-être le besoin de multiplier les outillages et les accessoires.

Kit d'outillage adapté à la construction d'un RV

Là encore, Van’s est de bon conseil et fournit une liste de fournisseurs qui proposent des lots adaptés à la construction des RV.

Téléchargez la norme militaire du rivetage (Eng) (214.06 KB) - (Téléchargé 958 fois)

Voir les liens utiles pour la construction –>

Les RV…

« Van’s » ou « RV » , un sigle devenu phénomène de société dans le monde de l’aviation légère et de la construction amateur, aux Etats-Unis, mais aussi de plus en plus en Europe.

Le site de Van’s

Voir la gamme complète

Les raisons de ce colossal succès sont multiples, mais elles tiennent d’abord à un homme, Richard VanGrunsven, un ingénieur pragmatique et talentueux. La rigueur dont il a fait preuve dans le développement de ses kits d’avions destinés à la construction amateur, lui aura permis de « fiabiliser » la diffusion et la construction, à plusieurs milliers» d’unités, de ces merveilleux petits avions.

Le cap historique des 8000 RV qui ont été construits et qui ont volé est donc franchi le 5 février 2013 !!….

Avions RV : « Total Performance » … »Total performance », est le slogan par lequel Van’s décrit simplement et à merveille ce qu’est un RV, c’est à dire :

  • l’excellence dans les rapports qualité / performance / prix
  • une extrême polyvalence : avion de voyage, de voltige, atterrissage et décollage courts, vitesse de croisière élevée, une grande autonomie
  • des qualités de vol, une homogénéité de commandes reconnue et célébrée par tous les utilisateurs
  • une rusticité qui en fait un avion simple, robuste et fiable
  • enfin, des lots matières de grande qualité, un service client rapide et sans faille.

Van’s Aircraft, n’a pas fait son succès à coup de publicité chatoyante dans les médias spécialisés américains….Richard VanGrunsven étant même un homme extrêmement discret dans ce milieu. Non, ce sont les clients et le bouche à oreille qui font la publicité de Van’s. En fait on peut même dire que c’est le produit lui-même qui en a fait sa notoriété extraordinaire.

Mon site est libre de toute publicité et je vous invite à consulter le site officiel de Van’s Aircraft .

…le RV-3

A l’origine de l’incroyable saga des avions RV…

A l’origine de la famille des RV, il y eut le RV-1…évidemment !… Mais ce « RV-1″ ne fut jamais produit ni commercialisé même s’il changea de propriétaire. Le RV-1 fut en fait une machine hybride sur la base d’un « Stits Playboy », le « N5827N », dont le 1er vol eu lieu en 1955 et que Richard VanGrunsven acheta en copropriété en avril 1963 et qu’il tenta d’améliorer en en modifiant initialement le capot moteur et la verrière.

Mais de fil en aiguille, VanGrunsven devint le propriétaire unique de cet avion en juillet 1964 et non content des perfomances du Stits, il s’intéressa de près à l’aile, qu’il re-dessina, pour finalement en arriver à ce qui fait toujours aujourd’hui le succès de la « totale performance » des RV : la géométrie de l’aile et son profil.

Finalement en août 1965, Van’s fit changer le type de cet avion en « RV-1″ sur son certificat d’immatriculation (en conservant néanmoins l’immatriculation « N5827N ») tant il était désormais objectivement assez loin du Stits dont il voulait préserver « l’originalité » de conception.

C’est ainsi que le Stits « Playboy » de 1955 devint le RV-1, premier d’une grande lignée.  Après des années de modifications par Van’s ce « RV-1 prototype » donna naissance au RV-3 N17RV, premier du nom. Il est actuellement exposé pour la postérité au EAA Museum de Oshkosh après avoir été détruit par accident et refait entièrement.

Le RV-1 « N5827N », lui, a démarré une résurrection fin 2011 sous l’impulsion de Paul F. Dye et d’une bande de passionnés bien décidés à faire revivre celui par qui toute l’épopée Van’s commença !!…

Jerry Vangrunsven

Le numéro 1 de la série du RV-3

Depuis le début de l’aventure des RV et le premier historique de la série RV-3 , le N17RV, dérivé du proto RV-1 qui lui-même avait été construit autour Stits Playboy :

  • 1500 liasses de plans de RV-3 ont été vendues
  • 277 RV-3 ont été terminés et ont volé
  • la FAA en connaît encore 180 dans sa database
  • de nombreux appareils n’apparaissent pas dans ces chiffres car ne sont pas enregistrés en tant que « RV-3″,
  • Van’s estime selon son activité support, qu’environ 165 RV-3 continuent de voler de par le monde…

Ce RV-1 fut en quelque sorte un galop d’essai pour le « kit-maker » en herbe Richard VanGrunsven…Le reste, depuis, n’est plus que vaste accumulation d’expérience, variations sur un thème connu et adaptation à la demande…

pourquoi le monoplace ?…
Pourquoi choisir le monoplace, le plus rudimentaire de la gamme des RV ?…

Construire un RV ?…oui mais lequel, la gamme est vaste !….L’aventure n’est pas encore commencée et c’est déjà le casse-tête : biplace tandem ou côte-à-côte, train classique ou tricycle, hélice à pas fixe ou variable, carburateur ou injection, avion ou LSA, utilitaire ou acrobatique, etc, etc…

Et si l’on décidait, pour faciliter le choix, de ne faire aucun compromis ?!…

…Débarquons alors le poids et la complication des passagers, du 3ème atterrisseur et de toutes les redondances de la double commande, assurons nous de convertir toute cette « très chère » essence brûlée en puissance à l’hélice en adaptant son pas, réduisons la taille de la machine pour augmenter sa tonicité, et préservons sa rusticité pour en diminuer le coût et en simplifier l’entretien…….

Vous m’aurez compris ; on n’a plus le choix, il n’en reste qu’un : le RV-3...The ultimate RV !...Le RV-3 surclasse tous les autres RVs...de très loin sur le plan du vol...

RV-3-vues Un splendide RV-3 Canadien

RV-3 vues (743) - 58.72 KB

Alors évidemment le RV-3 fait un peu figure de vilain canard de la gamme tant le kit est nettement moins avancé, pas de conception en logiciel CAD ou de pré-perçage CNC comme pour les autres modèles par exemple, très peu d’options et peu de place de toute façon pour le superflu. Le RV-3 est à contre-courant de la tendance de sophistication qui a cours dans le monde de la construction amateur. Mais il est aussi toujours le préféré de VanGrunsven lui-même au point qu’il lui a créé, en 1998 une aile entièrement nouvelle» sur le design de celle du RV-8; mais le monoplace reste le seul RV de la gamme à avoir un profil d’aile aussi fin avec le fameux NACA 23012 qui lui assure légèreté et finesse.

Profil du RV-3 : NACA 23012

NACA23012

Téléchargez la feuille de calcul des profils NACA 23000 (3124) - 6.39 KB très utile pour fabriquer un gabarit à l’échelle 1 pendant la construction. Ou obtenir un fichier .xls des coordonnées d’un profil à la taille que vous voulez directement en ligne

De l’avis de ceux qui ont eu la chance de comparer les caractéristiques en vol de tous les RV, le RV-3 possède des qualités de vol qu’aucun autre de la famille ne peut lui disputer, il est une sorte de retour aux sources vers l’agrément pur du vol.

Alors sans doute le monoplace est-il un plaisir égoïste…mais partager, ici, signifierait concéder…

Alors ….on se laisse tenter ?….Bon de commande du RV-3 (873) - 206.46 KB

…mon RV-3

Evidemment quand on a choisi le monoplace pour éviter les concessions, on ne peut plus concéder !…

J’ai longtemps hésité sur la meilleure version qu’on puisse faire du très simple RV-3. Evidemment, dans l’esprit on ne peut être qu’influencé par la théorie de Van lui-même qui préconise la simplicité, pour ne pas dire la rusticité absolue ; c’est à dire s’en tenir au plan rudimentaire, une motorisation faible de 125 CV maximum, une instrumentation ultra-basique avec un simple « T » VFR et surtout pas de système électrique ni aucune fioriture d’ailleurs …pour l’agrément pur du vol sportif VFR de jour…

Alors évidemment on se sent vite un peu éloigné du pur-sang de rêve dont on parlait plus haut…

RV-3 écorché

Et puis j’ai découvert un constructeur américain ; Randy Lervold, conseiller technique de l’EAA, qui s’est au contraire échiné à en faire un concentré de solutions techniques jusqu’alors inédites sur le -3 afin de le transformer en une machine finalement beaucoup plus aboutie, et de son avis même plus extrême et plus satisfaisante que le RV-8 qu’il avait construit et possédait juste avant de se lancer dans le projet du RV-3.

J’ai retenu, avec une même priorité, les points essentiels suivants :

  • une aile moderne avec le nouveau longeron produit par Van’s
  • une motorisation performante : GMP Lycoming O-320 de 150/160 CV avec hélice à vitesse constante pour optimiser les performances. Télécharger les Spécifications moteur Lycoming 320 (983) - 680.07 KB
  • les réservoirs d’ailes au lieu du réservoir de fuselage pour gagner en autonomie et aussi dégager un compartiment « avionique » en avant du tableau de bord
  • un circuit électrique moderne basé sur un « coeur électronique » où les ECB (electronic circuit breakers) remplacent les breakers traditionnels et qui peut être entièrement programmé/piloté de façon logicielle au travers d’une interface dédiée de l’EFIS
  • une avionique mixte : analogique/EFIS pour satisfaire au programme voltige/voyage
  • des volets électriques avec une modification très simple par moteur vérin pour augmenter l’ergonomie autour du baquet
  • une canopy basculante d’une seule pièce pour une visibilité en vol optimale et une meilleure étanchéité
  • un trim de profondeur électrique par servo déporté pour supprimer ce vernier à câble d’un autre âge et gagner aussi en ergonomie avec une commande de trim électrique de type « HOTAS » sur le manche

Le reste va finalement de soi tant le RV-3 est déjà intrinsèquement simple et sans options exotiques possibles. On pourra juste se poser la question du bien fondé et de la nécessité d’un système de graissage dos (Christen ou équivalent). A ce propos, le RV-3 est bien un avion de sport particulièrement tonique, mais ça ne sera jamais un avion de voltige pure.»

XIO-320Groupe Moto-Propulseur

J’envisage mon RV-3 comme un avion de sport et par conséquent mon projet va s’articuler essentiellement autour de l’optimisation du GMP. L’objectif est donc de réussir le pari d’allier la performance (hélice à vitesse constante+injection), la fluidité de fonctionnement (équilibrage moteur+P-Mags) et la facilité d’adaptation aux éléments du kit Van’s (capot moteur+FAB) sans modification importante ou improvisation libre par rapport au kit.

Voici donc les éléments envisagés pour l’instant :

•moteur Aero Sport Power XIO-320
•système d’injection Precision Airmotive SilverHawk EX
•capot inférieur de RV-4 avec prise d’air prévue pour moteur 360
•hélice tripale 69″ Whirlwind Serie 151
•régulateur Jihostroj P920
•alternateur B&C L-40 40 amp
•démarreur X-drive Kelly Aerospace
•2 magnétos P-Mag
•ligne échappement Vetterman Exhaust 4 pipes
•radiateur d’huile Stewart Warner
•coeur électrique Vertical Power VP-X Sport
•EFIS sans doute 7″ Dynon Skyview pour interfaçage d’un coeur électrique VP-X

A la date du 12 mai 2016, c’est historique, 9386 RV ont été terminés et on volé ! La liste par modèle est la suivante :

en fait il existait plusieurs designs de l’aile du RV-3 et les différences concernaient les semelles du longeron essentiellement. Celles-ci avaient d’abord été dessinées sur la base d’un lamellé en barres de 1/8″, et plus tard en barres de 3/16″.

Plusieurs accidents sur rupture en vol du longeron se sont malheureusement produits. L’analyse de ces crash avait mis en évidence dans chaque cas des conditions de « surcharge dynamique » (G excessifs), mais aussi sans doute une possible faiblesse structurale de la « poutre longeron ». Il apparut en effet, grâce à des essais destructifs menés par Van sur des ailles éprouvettes, que les semelles en lamellé de 1/8″ tenaient assez mal en torsion, mais que l’autre type de logeron en lamellé de 3/16 n’était pas incriminé. Néanmoins, Van’s décida de limiter le RV-3 en catégorie U et suspendit même les ventes de ce kit en attendant qu’une solution technique ad hoc soit trouvée en réponse à ces accidents.

Vint alors le temps des kits de modification de ces longerons, mais l’affaire n’était pas anodine puisque les modifications devaient pouvoir être appliqués aux avions en construction, mais aussi, pour ne léser personne, en retrofit aux avions déjà en vol ! La rigueur et le pragmatisme de l’ingénieur VanGrunsven étaient évidemment mis à mal par ces « bricolages » pour le moins un peu lourds dans le cas du retrofit et surtout un peu hasardeux…Van’s se lança alors, pour ne pas condamner, dans ces condition, le RV-3 à une mort certaine, dans le développement et la production d’une aile entièrement nouvelle. L’idée en était de la concevoir autour d’un longeron inspiré du RV-8, et en ajoutant les réservoirs qui n’existaient pas sur l’ancienne aile, et réalisé comme pour son grand frère biplace, avec perçage sur des machines CNC, assemblage sur banc de rivetage hydraulique et avec un finish anodisé profesionnel, le tout pour pour une qualité industrielle et surtout in fine la résistance voulue à +9G/-9G…

Ainsi fut donc fait et cette nouvelle aile est en vente au catalogue…honneur et sécurité désormais saufs pour le petit monoplace à l’origine de toute la lignée des RV

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Il n’est pas conçu (comme aucun RV d’ailleurs) pour encaisser les figures déclenchées et son profil d’aile extrêmement fin (12% d’E/R) en fait une machine à accélérer sans retenue dès qu’on lui baisse le nez !… Cette dernière caractéristique est d’ailleurs en faveur de mon choix pour l’hélice à pas variable plutôt qu’a pas fixe ; en effet, le pas fixe préconisé très « ouvert », à peu près égal au diamètre, ne peut jouer aucun rôle d’aérofrein dans les figures descendantes. En outre, s’il est particulièrement agréable et vif aux commandes en vol normal, il a un énorme défaut pour le vol nerveux ; il présente des efforts par G très faibles de l’ordre de 12 lbs/G en profondeur (à l’instar du Spitfire), ce qui constitue évidemment un risque majeur pour la maitrise des charges et des efforts sur la structure. Celà m’a aussi instinctivement fait pencher pour l’aile au nouveau design conçu par Van’s puisque les quelques cas de rupture en vol avaient été imputés à une probable surcharge dynamique.Powered by Hackadelic Sliding Notes 1.6.5

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About Me

52 ans, ancien pilote militaire Aéronavale...à présent pilote de ligne...un jour peut-être pilote de RV-3 !...En attendant, concepteur de ce site...


Yann FAURE

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