Caractéristiques:

Envergure: 1720 mm (67 23/32").

Longueur: 1095 mm (43 1/8").

Poids : 2300 à 2600 grammes (81.27 to 91.87 oz).

Surface alaire: 42 dm2 (651 sq inch).

Charge alaire: 54.76 à 61.90 g/dm2 (22 oz/sq.ft).

Profil: CLARK Y.

Motorisation: 6.5 - 7.5 cm3 (.40 - .46 2 temps).

Motorisation: 7.5 - 11.5 cm3 (.48 - .70 4 temps)

Fonctions: Direction, profondeur, ailerons, moteur.

1 - Le choix d'un kit et son adaptation

: En avril 1999, sous l'impulsion de Michel Broussely, j'ai essayé les nouveaux éléments SAFT de 3 Ah Ni-Mh avec succès sur le motoplaneur ASW22. Encouragé par ces débuts prometteurs, l'idée de réaliser un avion capable d'utiliser ces mêmes éléments fait son chemin dans mon esprit. Très vite le choix se porte sur un kit ARTF de Piper Cub commercialisé par Scientific France et référencé PIPER CUB J3-40. C'est un assez grand modèle qui a été conçu pour le vol thermique et qu'il va falloir adapter à la motorisation électrique.
Pour gagner du temps, l'adaptation va consister pour l'instant à installer un moteur ASTRO COBALT 05 Sport réducté 3.69/1 et une hélice 14x8 APC en lieu et place de la motorisation thermique. La source d'énergie est constituée soit par 9 éléments Ni-Cd SANYO RC 2000, soit par 9 éléments SAFT Ni-Mh Cs 3000. Une alimentation séparée constituée d'une batterie de 4 éléments Ni-Cd de 700 mAh est utilisée pour la réception (pas de BEC). Les caractéristiques du modèle sont données dans le tableau ci contre.
Les résultats obtenus en statique au banc d'essai sont les suivants (ici le Ni-Mh).

Moteur	Réduction	Hélice	Conso	Tension	Watts input	RPM
ASTRO Cobalt 05 Sport	3.69/1	14x8 APC	20.1 A	9.1 V	183 W	4500 t/mn

Origine des données: Jean Paul Gabano.

Caractéristiques:

Envergure: 1720 mm (67 23/32").

Longueur: 1095 mm (43 1/8").

Poids : 2800 grammes (98.93).

Surface alaire: 42 dm2 (651 sq inch).

Charge alaire: 67 g/dm2 (26.3 oz/sq.ft).

Profil: CLARK Y.

Motorisation: ASTRO Cobalt 05 Sport, réducté 3.69/1

Hélice: 14x8 APC

Energie: 9 élé Ni-Mh SANYO RC 2000, soit par 9 élé SAFT Ni-Mh Cs 3000

Fonctions: Dérive, profondeur, ailerons, moteur.

Autonomie: 8 mn avec le Ni-Cd et 14 mn avec le Ni-Mh.

En vol le Piper se comporte sereinement mais ne dispose pas d'une grande réserve de puissance. Le décollage est un peu long. Il manque également un peu de vitesse. Ceci étant dû à l'utilisation d'une grande "batteuse" à faible pas relatif (0.57). L'hélice 14x8 traîne beaucoup trop. A cette époque, il faut bien reconnaître que le choix des hélices était un peu empirique et intuitif. Il nous manquait la capacité de modéliser l'ensemble des paramètres de la propulsion pour choisir avec plus d'efficacité les hélices dont nous avions besoin. Comme nous allons le voir c'est de Patrick Lemarchand et de son programme Motocalc personnalisé que va venir la lumière!
Néanmoins, 14 minutes de vol sont réalisées avec la batterie Ni-Mh (contre 8 minutes avec la Ni-Cd) ce qui constitue déjà un premier résultat encourageant.

4 - La transmutation du Piper CUB

: En juillet 2002 je n'étais pas totalement satisfait du résultat. A la lumière de l'expérience accumulée sur le vol électrique de longue durée et les batteries Lithuim-ion, je me suis reposé l'éternelle question: Comment améliorer mon Piper CUB? Les solutions sont connues : simplification, allègement (gagner du poids à tout prix) et un nouveau travail sur la propulsion. La motorisation devra rester efficace tout en faisant appel à une batterie Li-ion moins complexe (donc moins lourde). Et surtout ne pas dégrader l'autonomie de vol. Encore faudra-t-il trouver l'optimum des performances au meilleur coût!
Telles furent les premières préoccupations!

Comment gagner du poids sur un kit thermique? Nous allons examiner successivement les différents postes pouvant participer à l'allègement.
Le désentoilage du Piper va donc commencer (ailes et fuselage). Un premier bilan permet de faire deux constatations:

le revêtement utilisé est très lourd! Ce revêtement (vraisemblablement du chlorure de polyvinyle) appliqué en usine par collage à température élevée est déjà deux fois plus lourd qu'un simple film ORACOVER ou SOLAR.

Je constate également qu'il est possible d'alléger la structure du Piper. En effet, la propulsion électrique ne présente pas les désavantages du thermique (salissures, accélérations du vieillissement de la structure..).

Retirer de la matière, pour cela je procédais à de nombreux évidements

Il faut maintenant commencer la "transmutation" du Piper!
1 - Retirer de la matière, pour cela je procédais à de nombreux évidements partout ou cela était possible:

fuselage sur toutes ses parois (visibles par transparence sur les photos ci-dessous).

saumon d'aile (qui étaient en CTP très lourd).

rabotage de la cloison pare-feu (inutile en électrique).

ponçage complet de la structure de l'appareil.
2 - Sélection d'un nouveau film de SOLAR apparu récemment sur le marché sous la qualification 'SOLAR POLYESTER'. Ce film présente les mêmes qualités que l'ORACOVER? apparaît plus solide et moins lourd. Le Piper fut totalement recouvert avec ce nouveau revêtement.
3 - L'équipement radio (SANWA de 40 grammes) est remplacé au profit d'un matériel de réception plus léger (GRAUPNER RS-700 de 20 grammes).

Fixation du moteur par trois petits colliers Rislan

Caractéristiques:

Envergure: 1720 mm (67 23/32").

Longueur: 1095 mm (43 1/8").

Poids : 2300 grammes (81.2 oz).

Surface alaire: 42 dm2 (651 sq inch).

Charge alaire: 54.76 g/dm2 (21.55 oz/sq.ft).

Profil: CLARK Y.

Motorisation: ASTRO Cobalt 15, réducté 2.38/1

Hélice: 12x8 APC E (série spécial électrique)

Energie: 3 élé li-ion (3MP174865 / 4.5 Ah / 10.8 volts / 400 grammes).

Fonctions: Direction, profondeur, ailerons, moteur.

Autonomie: plus de 30 minutes.

5 - Patrick et le choix de l'hélice

: Restait donc le problème du choix de l'hélice. Patrick Lemarchand est un des rares modélistes à disposer d'un programme MotoCalc intégrant des modifications personnelles. Grâce à son aide précieuse, nous avons pu bénéficier de simulations très précises et choisir l'hélice la plus adaptée à la fois aux possibilités de la batterie et aux performances du modèle. Notre choix c'est arrêté sur la 12x8 APC 'E'.
Au banc d'essai, la nouvelle motorisation conduit aux résultats ci-dessous. Les mesures sont réalisées au plein régime à partir de la batterie Li-ion 3MP174865 de 10.8 volts / 4.5Ah / 400 grammes.

Un simple coup d'oeil sur le tableau ci-dessous permet de constater l'excellence des simulations proposées par Patrick Lemarchand. Il s'agit d'une comparaison entre les résultats qu'il nous a fourni avec son programme MotoCalc personnalisé et les mesures effectuées en statique à 100% du régime moteur.

Origine	Moteur	Réduction	Hélice	Iamps	Volts	Watts in	R	RPM	Traction
MotoCalc P. Lemarchand	ASTRO Cobalt 05	3.69/1	14x8	16.1 A	12.4 V	199 W	78.6%	4469 t/mn	1473gr
Obtenu au banc JP. Gabano	ASTRO Cobalt 05	3.69/1	14x8	16 A	12.4 V	198 W	nm	4400 t/mn	nm
MotoCalc P. Lemarchand	ASTRO Cobalt 15	2.38/1	11x8	18.2 A	12.1 V	220 W	78.2%	6667 t/mn	1088gr
Obtenu au banc JP. Gabano	ASTRO Cobalt 15	2.38/1	11x8	17.4 A	12 V	209 W	nm	6400 t/mn	nm
MotoCalc P. Lemarchand	ASTRO Cobalt 15	2.38/1	12x8	14.8 A	9.1 V	134.9 W	75.8%	4990 t/mn	859gr
Obtenu au banc JP. Gabano	ASTRO Cobalt 15	2.38/1	12x8	13.9 A	9.92 V	138 W	nm	5200 t/mn	nm

* nm = non mesuré. Origine des données: Jean Paul Gabano et Patrick Lemarchand.

Les prévisions de Patrick correspondent bien à la réalité observée. Son outil est parfaitement rôdé pour de telles évaluations qui ont abouti au choix de l'hélice 12x8 dans cette version du Piper CUB.
C'est Jérôme qui a la responsabilité des essais en vol. Il fera un vol de 30 minutes, identique en durée à la précédente version! Ce vol est effectué quelques jours avant Noël avec un fort vent et de surcroît en travers de la piste. Néanmoins le comportement de l'avion est excellent, nettement meilleur que celui de la version précédente du Piper. Par beau temps, le faire voler devrait être un régal étant donné sa faible charge alaire.

6 - Les essais en vol

: Taxiage et décollage: Après cette cure d'amaigrissement c'est confiant que j'en prenais les commandes car déjà dans sa version précédente il était sain et agréable. Dans sa nouvelle version, la roulette conjuguée à la dérive permet un roulage aisé, le décollage est une formalité, le manche des watts est poussé et après une vingtaine de mètres le Piper est en l'air suite à une légère action à la profondeur. Différents décollages ont été faits avec roulage prolongé pour se faire plaisir, décollage à l'arraché le plus court possible, décollage avec vent de 15kt de travers, on met les ailerons du coté du vent, de la dérive pour garder l'axe, une fois la vitesse atteinte on cabre, l'avion est en l'air et de suite on décrabe pour monter dans l'axe de piste, vent de travers. Les décollages sont donc très faciles.
Vol lent : Avec 600 grammes de moins et toujours la même surface alaire, les vols lents deviennent réellement lents. L'avion n'est pas piégeant aux basses vitesses, la conjugaison ailerons et dérive doit être plus importante afin de préserver un vol symétrique et éviter tout risque de décrochage. Le test de décrochage permet d'apprécier la vitesse à conserver lors de l'approche finale, celle-ci ne sera pas stressante. Le décrochage se caractérise par une légère abattée, la vrille n'est possible que par une action supplémentaire à la dérive.

Vol rapide : N'oublions pas qu'il s'agit d'un Piper. L'avion grandeur est mû par un simple continental de 65cv et croise aux alentours des 80kt.
Dans notre cas, le vol rapide (pleine puissance) s'effectue sans difficultés. Les gouvernes deviennent plus mordantes, quelques fantaisies sont possibles, boucles, tonneaux, renversements, huit paresseux. Les passages glissés et les passages au ras de la piste sont particulièrement agréables. Frôler les herbes, faire des 360° à 1m d'altitude est un régal. Allégé par Jean Paul, le Piper est devenu plus maniable. Il est maintenant facile de tourner sur un rayon de seulement 10m.
Atterrissage : Le Piper n'est pas piégeant lors des phases d'atterrissage. L'arrondi demande à être bien négocié sous peine d'assister à une jolie série de rebonds. L'idéal est de toucher trois points, un petit vent peut faciliter la tâche.

Conclusion : La pratique confirme toutes les prévisions de Jean Paul. Le Piper est agréable, les commandes homogènes. il n'a pas de vices cachés. La motorisation permet des vols réalistes avec seulement la mi puissance. L'avion n'est pas anémique. Les idées reçues sur le vol électrique ou le Lithium-ion (motorisation insuffisamment) vont devoir laisser place. Les tests du Piper ont eu lieu en plein hiver, avec un vent de 5kt à plus de 20kt. Dans ces conditions il s'est révélé largement motorisé. Je ne peux déceler aucune différence avec le comportement d'un appareil thermique équivalent. Pilote de modèles F3AX, je sais ce qu'est la surpuissance. J'ai eu l'occasion de piloter de nombreux avions et d'apprécier leurs qualités de vols. Nos appareils électriques actuels font jeu égal avec bons nombres d'avions thermiques. Sans compter que le confort de pilotage est bien plus grand, que la nuisance sonore est plus faible tout comme le stress (pas de risque de panne moteur etc..). Inconditionnel des moteurs thermiques, aujourd'hui je ne vole pratiquement plus qu'avec des modèles électriques.

7 - Courbe de charge de la 3MP174865

: Le lithium-ion est une grande avancée dans le domaine du modélisme. Peut-être vous posez-vous la question des contraintes d'utilisation de telles batteries. Combien faut-il de temps pour charger la 3MP174865 du Piper? Est-il possible de voler en utilisant partiellement sa capacité ? Peut-on estimer la capacité restante d'une batterie en mesurant sa tension à vide? La société Zimmermann à Colmar commercialise un petit outil fort intéressant. Le capacimètre AM-2P de M. Heinrich (ingénieur en appareil de mesure) permet de tracer les courbes de charge de n'importe quel accu utilisé en modélisme. Il est également possible de suivre l'évolution de la tension de la batterie pendant la charge.
Méthodologiquement, la démarche est très simple. Des charges successives d'intensité identique mais de durées croissantes sont réalisées. Le temps de charge est la variable indépendante incrémentée après chaque décharge (30mn, 1 heure, 2 heures, 3 heures..). La tension à vide est également mesuréeaprès 15 minutes. En clair, La batterie est chargée pendant 30mn puis déchargée jusqu'au seuil de coupure programmé. On procède à l'enregistrement de la capacité déchargée (mAh) puis on mesure sa tension (volts). On recommence le même cycle mais avec une charge de 1heure, puis de 2 heures etc..
Les réglages: Le commutateur de tension du capacimètre est réglé sur 10.8 volts (soit l'équivalent de 9 éléments Ni-Cd). La tension d'arrêt (cut) est de 0.9 volt/élément Ni-Cd, ce qui correspond dans le cas du lithium-ion à 9x0.9 = 8.1 volts soit par élément li-ion 8.1/3 ) 2.7 volts.
Les résultats montrent qu'en 2 heures seulement, la batterie a atteint 87% de sa capacité maximale (mesurée sous 1.6 A). La charge complète est obtenue en 4 heures soit 4547 mAh pour la 3MP174865 (100%).

Temps charge	Capacité récupérée (sous 1.6A)	% capacité totale
0	0 mAh	0 %
30 mn	1217 mAh	27 %
1 heure	2248 mAh	49 %
2 heures	3942 mAh	87 %
3 heures	4379 mAh	96 %
4 heures	4547 mAh	100%
au delà	4547 mAh	100%

Dans le même temps, les tensions à vide de la batterie sont mesurées en fonction de la capacité chargée. La courbe ci-dessous montre une relation assez linéaire. Des prédictions très utiles sont donc possibles. On peut avoir une idée approximative de la capacité restante (au-dessus ou en dessous de 50%) dans la batterie en mesurant sa tension à vide, sur le terrain, à l'aide d'un simple voltmètre. Ainsi, à pleine charge, la tension à vide de la batterie est de 12.3 volts, à 50% de charge elle est de 11.5 volts. Attention cette méthode n'est pas transposable dans le cas d'accumulateurs Ni-Cd ou Ni-Mh.

Conclusions: Le lithium-ion offre une grande souplesse d'utilisation inconnue jusqu'ici en modélisme (loin des contraintes du Ni-Cd ou du Ni-Mh).

charge complète non obligatoire: Ce qui autorise des vols improvisés. Un soleil inattendu brille, vous chargez 1 heure (50%) et vous volez.

décharge complète non obligatoire: Possibilité de faire différents vols avec le même accu, dans la même journée ou à plusieurs jours d'intervalle.

possibilité d'estimer très simplement la capacité restante de la batterie en mesurant sa tension à vide. Très pratique sur le terrain lorsque l'on ne connaît pas exactement les temps de vol cumulés réalisé par une batterie.

la batterie lithium-ion du Piper peut être stockée plusieurs mois (voir années) sans dommage à condition de la décharger à 50% de sa capacité.

8 - Courbe de décharge de la 3MP174865

: La batterie SAFT Li-ion 3MP174865 3 éléments de 10.8 volts, 4.5Ah pèse seulement 400 grammes. Elle internalise un dispositif de sécurité électronique sophistiqué qui est une nouveauté dans le domaine des accumulateurs à usage modéliste. Elle permet à l'utilisateur une grande souplesse d'utilisation: vous branchez, vous chargez et vous volez. Pour en savoir plus consultez le dossier Lithium-ion .
Vous pouvez consulter ci-dessous les résultats d'un programme de test destiné à simuler, en conditions contrôlées et répétables, la sollicitation de la batterie 3MP174865 du Piper CUB J3.
BLEU: Sollicitation de la batterie (cycles).
VERT: Evolution de la température de la batterie pendant la décharge.
ROUGE: Evolution de la tension de la batterie pendant la décharge.

Vous pouvez consulter les conditions méthodologiques et tous les résultats dans la rubrique DataBase Batteries Le programme commence par une décharge par paliers jusqu'à la coupure suivie d'une charge calibrée (C/2) avec enregistrement de la capacité maximale de la batterie. Cette capacité sert de référence.
Puis décharge par paliers à 3C pendant 1 minute suivie de 1.5C pendant 3 minutes.
Remarquez que cette simulation correspond assez bien aux caractéristiques du vol observées sur le terrain. La courbe de décharge est très linéaire. Le Piper dispose pratiquement de la même puissance du début à la fin du vol.

9 - Doubler la durée de vol est possible

: La prochaine étape du développement du Piper CUB J3 est déjà en cours. Grâce à SAFT qui s'investi totalement pour proposer des produits spécialement développés pour les modélistes, l'adoption d'une batterie de plus forte capacité est possible.
La 3 MP176065 de 10.8 Volts a une capacité de 6Ah pour seulement 90 grammes de plus! Notre Piper CUB pèsera au total 2390 grammes avec une heure de vol espérée.
Nous vous tiendrons bien sur au courant de ces prochains développements sur Bungymania.

10 - Récapitulatif

: Le tableau ci-dessous permet d'observer les différentes étapes qui ont conduit au Piper Actuel. Les progrès effectués sont présents à tous les niveaux: technologiques, durée de vol et comportement de l'appareil.

Batterie	Moteur	Réduction	Hélice	Conso	Tension	Watts input	RPM	Durée de vol
9 élé Ni-Cd SANYO RC2000 10.8 volts / 2 Ah / 540 grammes	ASTRO Cobalt 05 Sport	3.69/1	14x8 APC (0.57)	20.1 A	9.1 V	183 W	4500 t/mn	8 mn
9 élé Mi-Mh SAFT Cs3000 10.8 volts / 3 Ah / 590 grammes	ASTRO Cobalt 05 Sport	3.69/1	14x8 APC (0.57)	20.1 A	9.1 V	183 W	4500 t/mn	14 mn
4 élé Li-ion 4MP176065 5.5 Ah / 14.4 volts / 660 grammes	ASTRO Cobalt 15 Sport	3.69/1	14x8 APC (0.57)	16 A	12.4 V	198 W	4400 t/mn	30 mn
4 élé Li-ion 4MP176065 5.5 Ah / 14.4 volts / 660 grammes	ASTRO Cobalt 15 Sport	2.38/1	11x8 APC (0.72)	17.3 A	12 V	208 W	6400 t/mn	25 mn
3 Li-ion 3MP174865 de 10.8 volts / 4.5Ah / 400 grammes	ASTRO Cobalt 15 Sport	2.38/1	12x8 APC E (0.66)	13.9 A	9.92 V	138 W	5200 t/mn	35 mn
3 Li-ion 3MP176065 de 10.8 volts / 5.5Ah / 490 grammes	ASTRO Cobalt 15 Sport	2.38/1	12x10 ou 12x12 APC E (1)	- A	- V	- W	- t/mn	? 1 h attendue

Origine des données: Jean Paul Gabano.

11 - Jean Paul, un grand Monsieur de l'électrique

: Nous sommes tous extrêmement redevables à Jean Paul Gabano. Ingénieur-chercheur dans le domaine des accumulateurs, il a toujours oeuvré pour adapter les nouveaux accumulateurs (Ni-Mh et Lithium-ion) au domaine modéliste. Pour vous situer le personnage nous voudrions ajouter ces quelques lignes à son insu. Le Piper CUB est un des premiers appareils électrifié par Jean Paul. C'est avec lui, qu'il nous a fait découvrir comment un "ready to fly" prévu pour le vol thermique était parfaitement capable de voler en version électrique (grâce aux accus Ni-Mh 3000 Saft). C'est aussi le Piper qui recevra les premiers accus li-ion de 5,5Ah. Nous étions en 1999 et l'aventure ne faisait que commencer. En 2002, alors que le Piper trônait fièrement sur une armoire, il décide de reprendre ses expérimentations. Sur le terrain, vous pouviez l'entendre dire: "j'ai eu une idée, j'ai réfléchi et je crois que l'on peut faire voler un Piper plus léger avec seulement trois éléments de 4,5Ah ". Jean Paul n'arrête jamais de réfléchir, de penser à de nouveaux projets, d'optimiser sans cesse ses appareils.
Pour avoir eu l'occasion de discuter avec certains de ses anciens collègues, la retraite ne l'a pas trop changé, c'est un homme qui fourmille d'idées et qui a conservé une insatiable soif de recherche. S'arrête t-il de réfléchir la nuit? rien n'est moins sur! C'est un homme formidable, débordant d'idées et de savoirs. Il est également doué d'une rare qualité, celle de vous captiver pour ses projets et de vous y faire adhérer. Il a su me faire changer d'avis, me faire goûter aux joies du vol électrique et changer totalement mon regard sur ce mode de propulsion. Moi qui ne jurais que par les moteurs méthanol ou essence. Jean Paul, nous vous sommes extrêmement redevables. Grâce à vos travaux, le Piper CUB qui volait 8 minutes en 1999, va voler bientôt une heure. Quelle vision, quels progrès bénéfiques pour ceux qui aiment le modélisme! Par ces quelques lignes nous souhaitons vous adresser notre plus grand respect et vous dire tout simplement merci. Merci pour le temps que nous avons passé ensemble, les plaisirs partagés des essais, des vols, des moments de réflexions. Notre plus grand souhait est que cela dure encore longtemps. Jean Paul vous auriez pu être notre père ou notre grand-père, cela aurait été une grande fierté et un très grand plaisir.
Jérôme et Bernard