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Programme simulation Rotor

 
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Jean Fourcade


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Joined: 02 Nov 2011
Posts: 496
Localisation: Toulouse
Masculin

PostPosted: Sun 9 Feb - 18:24 (2014)    Post subject: Programme simulation Rotor Reply with quote

Bonjour à tous,

Je viens enfin de réouvrir mon site et vous pourrez y télécharger mon logiciel de calcul des caractéristiques aérodynamiques d'un rotor en translation uniforme.

J'avais initialement utilisé le langage Pascal (dans l'environnement Delphi) pour développer mes programmes mais il s'est avéré que ce n'était pas un choix judicieux étant donné l'obsolescence de plus en plus importante de ce langage.

J'ai donc redéveloppé tous mes programmes en Java, un langage finalement plus adapté, plus moderne et plus pérenne, ce qui m'a évidemment pris beaucoup de temps.

Le programme GyroRotor fonctionne maintenant suivant deux modes : le mode autogire et le mode hélicoptère dans lequel l'utilisateur saisit la vitesse de rotation du rotor.

Voici la fenêtre de saisie des données :


Le premier exemple de calcul est le mode d'autorotation avec une vitesse de translation de 80 km/h et une incidence de 10 degrés. On obtient une vitesse de rotation du rotor de 383 rpm :


Le deuxième exemple concerne le calcul d'un rotor d'hélicoptère aux mêmes caractéristiques que le cas précédent mais avec une incidence négative de 5 degrés. On constate qu'il faut imprimer au rotor une rotation d'environ 585 rpm pour obtenir environ la même résultante aérodynamique :


Vous trouverez sur le site le logiciel à télécharger ainsi qu'un manuel utilisateur et la documentation technique. Le logiciel GyroRotor est autonome. Pour le faire fonctionner il faut simplement vous assurez que Java est installé sur votre ordinateur (le lien d'installation est fourni dans mon site).

L'avantage d'utiliser le langage Java est la gratuité du JDK (Java Development Kit), c'est à dire de tous les outils nécessaires à l'écriture des programme. J'ai donc décidé de livrer tous les codes de mes programmes pour ceux qui veulent les utiliser. Vous trouverez donc sur le site les sources du programme GyroRotor qui s'appuie sur une bibliothèque mathématique du nom de GyroKit que vous pourrez également télécharger. Cette bibliothèque sera étendue au fur et à mesure des développements (la version disponible aujourd'hui n'est qu'une petite partie de la bibliothèque, le reste des sources étant en phase de test).
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PostPosted: Sun 9 Feb - 18:24 (2014)    Post subject: Publicité

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René BRUN


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Joined: 17 Jul 2008
Posts: 774
Masculin

PostPosted: Sun 9 Feb - 19:12 (2014)    Post subject: Programme simulation Rotor Reply with quote

Merci Jean pour tout le développement de ce programme

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Jean Claude DEBREYER


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Joined: 20 Jul 2008
Posts: 2,665
Localisation: Loir et Cher
Masculin

PostPosted: Mon 10 Feb - 12:31 (2014)    Post subject: Programme simulation Rotor Reply with quote

Bonjour Jean
C'est super d'obtenir, en deux coups de cuillère à pot, les résultats des équations de Glauert qui sans cela nécessitaient des jours entiers de calculs.
Je suis bien incapable de suivre en détail ces calculs, et en particulier le calcul matriciel qui m'est totalement inconnu.
 
Comme je te l'avais déjà fait remarqué,  quelques prémisses me posent question. Ainsi tu écris :

"• le profil des pales est caractérisé par deux nombres constants : la traînée δ  et la pente a du coefficient de portance.
"
Or, dans les équations de Glauert,  le coef. de trainée  δ inclue logiquement la trainée induite de la pale, puisqu'il pose que la portance élémentaire vaut dD=1/2 ρ δ V2 c dr,  la trainée D de la pale entière n'est pas uniquement due à sa trainée de profil. δ  ne correspond donc pas au coef de profil Cx0 auquel tu sembles le substituer ensuite. Il en est de même de la pente a = dCz/di  qui n'est pas lié qu'au profil, mais aussi à l'allongement de la pale.

"• la zone de décrochage de la pale reculante n'est pas prise en compte."
Si tu veux dire par là "trainée et portance supposées non perturbées par le décrochage", alors les prévisions seront très (trop) optimistes en vol rapide: A mu = 0,3  la pale reculante est décrochée jusqu'à  70% de son rayon. Trainée, battement et régime de rotation seront nettement sous évalués.

"• la vitesse induite est supposée constante sur toute la surface du disque rotor."
On sait que ce n'est pas le cas, loin s'en faut, puisque cette vitesse est nulle sur le bord avant du disque et double de la moyenne au bord arrière.
Mais je t'accorde qu'à cause du retard gyroscopique, cette non uniformité  n'agira que transversalement. Seul l'angle b1 en sera notablement sous évalué (de moitié environ), sans perturber la trainée.


"On en déduit que pour un facteur de charge donné, la vitesse de rotation est  indépendante de la vitesse et de l'incidence"
C'est un effet de la simplification du non décrochage dans ces calculs, car chaque pilote peut voir que le régime augmente un peu avec la vitesse de translation.

Il se pourrait d'ailleurs que ces simplifications se compensent plus ou moins puisque nos prévisions sont remarquablement proches. 
Néanmoins, ton travail est très appréciable et permet d'accéder simplement (pour l'utilisateur) à des prévisions correctes de trainée et de régime pour des vitesses de translation courantes.


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Jean Fourcade


Offline

Joined: 02 Nov 2011
Posts: 496
Localisation: Toulouse
Masculin

PostPosted: Mon 10 Feb - 13:17 (2014)    Post subject: Programme simulation Rotor Reply with quote

Bonjour Jean-Claude,

Tu as parfaitement raison concernant la traînée de profil δ. Ce n'est pas la traînée Cx0 mais la traînée moyenne constante incluant la traînée induite de la pale. Il en est de même de la pente a = dCz/di. Je vais corriger ma doc en ce sens.

Concernant les autres points il s'agit de limitations du modèle analytique prises en compte pour simplifier les calculs. Ces limitations sont réelles mais ne sont pas gênantes dans le cas d'une utilisation courante.

Il est possible de surpasser quelques-unes de ces limitations toujours dans le cas d'un calcul analytique, mais le jeu n'en vaut pas la chandelle, car il est alors préférable d'utiliser une méthode numérique d'intégration permettant le calcul trois axes du mouvement complet (ça vient ...).

Concernant ton dernier point, le but était d'obtenir une expression analytique directe de la vitesse de rotation du rotor. Il est intéressant de rappeler ici la formule obtenue :


Cette équation (dont on trouve le détail dans ma doc technique) valable uniquement aux petites incidences sous estime la vitesse de rotation même dans un cas d'utilisation courante mais reste valable à quelques pour cent près (typiquement 5 pour cent). Pour une formule aussi simple c'est très bon. Elle peut être codée très facilement dans un tableur comme Excel.

Elle permet de démontrer qu'au premier ordre le carré de la vitesse de rotation est inversement proportionnel à la densité atmosphérique, à la corde, au nombre de pale et au cube du rayon du disque. Elle montre également que le carré de la vitesse de rotation varie linéairement en fonction du facteur de charge.
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