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Viper MkII (Pg 5)
Fou Furieux du Clan
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10/02/2013 12:42
De quelque part dans un bled belge
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Bonjour à tous,
Après de trop longue semaine à attendre que mes examens se termine pour me lancer dans mon premier véhicule, voici venu le temps de me jeter à l'eau.
J'ai donc jeter mon dévolu, non pas sur une voiture, mais sur ce que j'ai envie de faire depuis longtemps, mon propre vaisseau spatial. Je me doute que le sujet a déjà été abordé un (trop?) grand nombre de fois, mais j'ai essayé d'être original.
Alors, voilà le concept. Il s'agit d'un avion capable de faire du vol stationnaire, de la vitesse (Mach 0.7 en vitesse de croisière) et capable de sortir une ou deux fois de l'atmosphère sans ravitaillement, le tout agencé de la sorte à ce que ça soit le plus plausible possible. L'idée est que les pales du rotor central puissent se rétracter dans la carlingue pour éviter d'avoir trop de pertes lors des vols à grande vitesse. Les réacteurs sur les cotés seraient en fait des moteurs hybrides réacteur-propulseur de fusée, ce qui permet d'allier vitesse en atmosphère et sortie de l'atmosphère. Voilà pour les détails techniques.





Pour en venir à mes attentes, ce WIP prendra le temps qu'il faudra (c'est-à-dire sans doute longtemps ). Au début, je me concentrerai sur le fuselage, puis j'irai de plus en plus dans les détails (cockpit, intérieur du réacteur,...). Le but ultime que j'aimerai atteindre, c'est d'arriver à faire une animation pour présenter la bête. Mais j'en suis encore très loin, donc on verra...

Pour la technique, je suis allé voir plusieurs WIP de voiture pour essayer de voir par où il est conseiller de passer. J'ai déjà commencé (j'ai fait la spline cage) et voilà ce que ça donne pour l'instant.







Voilà, j'attends vos commentaires, critiques et surtout conseils avec impatience!

Contribution le : 18/06/2013 17:06
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
Fou Furieux du Clan
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25/08/2011 18:45
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Personnellement, l'idée du moteur hybride est un peu utopiste quand on sait à quelle vitesse tournent nos réacteurs "traditionnels", mais une modélisation 3D n'a pas besoin d'être réaliste pour être efficace . Sinon, j'aime le concept, il a le mérite d'être intéressant!

Je n'arrive pas à discerner : ton appareil est censé avoir des ailes qui dépassent les réacteurs ou non? (deuxième dessin non symétrique)

Si ton appareil se veut réaliste, je ne placerai pas le moteur central à cet endroit...et surtout pas tout seul! (l'appareil aura j'imagine besoin de faire des rotations sur l'axe vertical pour s'orienter par rapport au vent, faire des translations comme un hélico.
Aussi, placé où il est, j'ai peur que le centre de poussée de ton appareil ne soit trop loin du centre de gravité de ton avion => ça créera un moment considérable sur ton appareil.

En général, on choisi des configurations en 3 ou 4 points pour assurer la stabilité d'un appareil comme celui-là, mais certains utilisent des configurations différentes comme celui-là. J'imagine qu'ils utilisent des gyroscopes ou autres stabilisateurs pour assurer le parfait équilibre de l'engin, pour compenser la charge utile et les variations de charge de carburant.

Par contre, je n'ai jamais vu un appareil stationnaire avec un seul moteur, en dehors des hélicoptères contra-rotatifs, mais dans leur cas, le moteur est situé au dessus du centre de gravité de l'appareil.

Edit: en fait c'est plutôt la résultante des forces qui s'applique verticalement par rapport au poids de l'appareil

Voilà pour la partie un peu "technique", sans trop m'avancer.

D'un côté modélisation, ça ne m'a pas l'air mal parti, il faudra voir la suite, comment ça se déroule

Bon courage en tout cas, ce projet est chouette!

Contribution le : 18/06/2013 17:43
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
Fou Furieux du Clan
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De quelque part dans un bled belge
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Merci pour tes remarques! C'est chouette de voir que mon idée intéresse quelqu'un! En fait, il y a certaines choses que tu as soulevées auxquelles j'avais déjà pensées mais pas écrites.
Pour le déséquilibre avant-arrière en mode stationnaire, j'avais pensé mettre une petite turbine plutôt vers l'avant du véhicule pour contrebalancer le rotor (elle n'est pas sur le dessin pour la simple et bonne raison que je ne sais pas encore exactement où la mettre. Et ici, pour la stabilisation en rotation, il y a deux hélices superposées (ça ne se voit pas très bien sur le dessin), chacune tournant dans un sens différent pour éviter que l'appareil se mette à tourner sur lui-même (je sais, ce n'est pas top pour ce qui des des turbulences). Pour ce qui est de la direction, toujours dans le même mode, l'appareil sera équipé de "tuyères" (je ne connais pas le nom de cette partie des engins spatiaux) en de multiples endroits pour s'orienter dans l'espace. Je pensais les utiliser aussi pour la direction dans l'atmosphère. Par contre, je n'avais pas spécialement pensé au déséquilibre gauche droite. Je vais y réfléchir.

Et pour les ailes qui dépassent du réacteur, pour être franc, je ne sais pas ce qui donne le mieux donc, j'ai fait moitié-moitié sur le dessin pour avoir une idée. Mais à mon avis j'en mettrai.
Sinon, après, c'est sûr que le moteur c'est utopiste, mais en attendant, si ça ne l'était pas, ça existerait déjà surement!
Et puis, je le répète, mon idée, c'est de faire un truc plausible, pas une nouvelle navette spatiale à commercialiser sous peu ou un vaisseau énorme comme on peut en voir dans certaines œuvres de sf!

Contribution le : 18/06/2013 19:45
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
OverdOzed
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Salut,

pour les vols stationnaires tu peux aussi t'inspirer du Harier.

Par contre, pour les sorties extra-atmosphériques, tes turbines ne seront d'aucune utilité car pas d'air. Faudra songer à un autre mode de propulsion.

++

Contribution le : 18/06/2013 20:05
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Tuto pour rédiger un post: commencer par "Bonjour les copains", expliciter son problème clairement, en français de préférence. Terminer par "Grosses bises !" (par exemple)
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
Fou Furieux du Clan
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Oui, oui, je sais. Dans l'atmosphère, ce sont les turbines qui fonctionnent. Puis pour la propulsion hors atmosphère, c'est un bête propulseur à poudre qui prend le relais en utilisant la sortie des turbines comme mélangeur (d'où le moteur hybride turbine-propulseur de fusée). Bien que j'aie une petite idée de comment je vais m'y prendre, je ne suis pas encore sûr de ce que ça donnera au final. C'est pour ça que je ne développe pas plus cette partie maintenant...

Contribution le : 18/06/2013 20:27
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
OverdOzed
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Salut,

projet sympa ! Sans faire le puriste - comme cela a été dit plus haut, pas forcément besoin d'être ultra-réaliste pour faire une image sympa - il va sûrement avoir un soucis côté carburant.

Vu ce que crame un moteur fusée ou un réacteur, avec en plus une turbine, il ne reste plus beaucoup de place dans le vaisseau

Bonne continuation en tous cas !

Contribution le : 18/06/2013 20:58
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
Fou Furieux du Clan
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Rebonsoir! il y a un truc que tu peux faire pour rendre la partie énergétique plus cohérente: dans la haute atmosphère et l'espace, il n'y a pas d'air ou bien trop peu => si tu utilises ton moteur comme un stato-réacteur (qui nécessite d'avoir un flux d'air entrant pour propulser les gaz brûlés du bon côté), tes gaz brûlés seront projetés des deux côtés de ton moteur (il n'y aura plus de flux d'air pour les forcer à se répartir du côté tuyère). Je pense même que la géométrie d'un tel réacteur ne serait pas suffisante pour avoir quelque chose de réellement concluant.

Par contre, tu peux tout à fait imiter les moteurs-fusée qui sont en fait des sortes de cloches dans lesquelles se produisent les réactions de combustion (comme c'était le cas dans les V2 lors de la seconde guerre mondiale).

Dans un moteur de fusée actuelle, dans le cas des propulsions cryogéniques (H2 et O2 mélangés), l'un des deux gaz est injecté à l'intérieur de la "cloche" tandis que l'autre est projeté à très haute vitesse le long des flancs de la tuyère par deux sur-puissantes turbo-pompes. La combustion se produit à la limite entre l'intérieur du moteur et l'extérieur de la tuyère, la pression des gaz exercée sur les parois internes de la tuyère confèrent au moteur de l'énergie. C'est selon ce principe que fonctionnent les fusées à eau.

Donc, pour en revenir à ton projet, je pense que tu peux envisager de fermer l'entrée d'air de ton moteur lors de la transition entre vol atmosphérique et vol "spatial".

Ce n'est qu'une idée, mais je pense que ça fera plus crédible et aussi plus futuriste

Petite anecdote rapide, le fait d'utiliser un système amovible comme celui-ci pourrait rappeler les systèmes de mise en place des tuyères des étages supérieurs des fusées actuelles (la tuyère est télescopique et est repliée sur elle-même, lors du largage des parties inférieures des vérins viennent mettre en place les différentes parties de la tuyère, selon le même principe que lorsque tu déplies une longue-vue).

Autre chose: en ce qui concerne les hélices contra-rotatives: cette technique existe depuis longtemps (elle a servi dès le début du 20e siècle sur certains avions biplans ou monoplans évolués qui nécessitaient de la puissance, or à l'époque on n'avait pas de gros moteurs puissants et fiables, mais de petits moteurs très fiables. On en mettait donc deux , l'un derrière l'autre en rotation inverse, ce qui permettait d'annuler le couple d'inertie des hélices et des pièces mobiles des moteurs.

Sinon, on a utilisé cette technologie sur tous les bimoteurs, toujours pour annuler le couple (sauf qu'ils ne sont pas l'un derrière l'autre, mais séparés, comme sur le P38).

Enfin on utilise beaucoup cette technique dans les réacteurs modernes pour contrer l'effet de "vortex" de l'air (si on a trop d'aubes dans le même sens, l'air fini par avoir une forme de vortex et on perd de l'efficacité et de l'énergie car l'air passe librement entre les aubes, sans générer de force de poussée supplémentaire).

Bref, tu peux l'utiliser sans problèmes, les turbulences ne sont pas réellement un soucis pour ton appareil, somme toute.

L'idée d'ajouter une petite turbine au nez de l'appareil n'est pas une mauvaise idée, car tu n'auras pas besoin de beaucoup de puissance si la distance au centre d'inertie est grande, par contre tu auras toujours le problème de roulis (comme quand un avion vire sur une aile).

Ou plus simplement, tu décides de réorienter tes moteurs latéraux, soit en les pivotant entièrement (très énergivore) soit en utilisant le principe de la poussée vectorielle vers le haut (pour annuler le moment de tangage induit par le moteur central).

Sinon c'est cool, tu y as visiblement réfléchi et c'est un projet qui peut avoir pas mal de potentiel!

J'espère ne pas avoir dit de bêtises en tout cas, mais j'en suis à peu près sûr (et puis, ce ne sont que des pistes après tout .

Ps: pour les ailes, ça peut être intéressant de les faire dépasser des moteurs latéraux, ça te donne une plus grande sensibilité de pilotage a priori (tu à besoin de moins braquer les ailerons pour avoir le même effet, et tu peux avoir des réglages plus fins de trajectoire).

Sinon sans les ailes qui dépassent, ça fait futuriste, et c'est chouette aussi.

Bon courage pour la suite!

Edit: Oh! je viens de penser à truc qui pourrait peut-être t'intéresser: plutôt que de replier les aubes du réacteur, tu peux t'en servir comme "bouchon" en changeant le pas des aubes pour former une sorte de diaphragme (comme dans les appareils photo à objectifs mécaniques, ou n'importe quelle bonne caméra). Comme ça, pas besoin de replier les aubes du réacteur pour ensuite le fermer, tu peux tout simplement modifier le pas des aubes.

Encore plus simple! Tu peux utiliser une sorte de diaphragme interne qui se replie à l'intérieur du moteur pour créer une tuyère de fusée en sortie de réacteur (avec le système télescopique dont j'ai parlé tout à l'heure). Tu auras des réacteurs plus longs, mais c'est plus simple de créer une cloison (voire plusieurs pour résister à la puissance du bouzin!) en forme de cloche pour balancer la sauce!

Par contre, ça risque d'être un beau challenge à modéliser
Bref, ce sont des idées en vrac comme ça, je te laisse faire le tri et prendre ce que tu veux dedans

Contribution le : 18/06/2013 22:50
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
Fou Furieux du Clan
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Merci pour tes idées groben! Visiblement, les grands esprits se rencontrent parce que dans tous ce que tu m'a dit là il y a de nouveau pas mal de choses auxquelles j'avais pensées!
Bon, je vais essayer de résumer complètement tout ce à quoi j'ai déjà pensé (ce ne sera pas facile...), comme ça vous saurez tout. D'abord, je pense aussi que garder les ailes sur le coté serait une bonne idée pour avoir une meilleur maniabilité.
Les rotors fonctionneront à l'électricité. Électricité qui sera stockée dans des super-condensateurs (technologie en développement actuellement voir ici). Ce choix est dû à la grande souplesse et le bon rapport vitesse-couple des moteurs électriques.
Pour ce qui est des "moteurs" latéraux, ils seront équipés de lamelles à l'avant. Ces lamelles seront à l’horizontale en atmosphère pour laisser passer l'air et à la verticale dans l'espace pour protéger l'intérieur du réacteur. La propulsion pour sortir de l'espace se ferait en effet avec un mélange H2-O2. J'avais déjà pensé à isoler l'avant du réacteur à l'aide d'un dispositif amovible et de faire le mélange dans la partie arrière mais je n'avais pas pensé à le faire comme ça. Ton idée est très élégante. Je pense que je vais la prendre. Les tuyères à la sortie du réacteur seront orientables et se mettront en forme de cône évasé dans l'espace pour obtenir une meilleur poussée. J'ai fait des petits croquis pour moi, mais pour pour n'importe qui d'autre ça doit être incompréhensible. Je les referai demain pour illustrer mes idées.

En attendant, voici l'avancée du jour. Je ne suis pas super satisfait du maillage au niveau du nez de l’appareil. Je compte retravailler dessus prochainement. Pourriez-vous me dire ce que vous pensez du reste?







Bonne soirée!

Edit:

Pour la stabilité au roulis, je pense que les hélicoptères actuels savent orienter leurs pales différemment suivant leur position par rapport à l'appareil. Je pense qu'il devrait y avoir moyen de faire la même chose chez moi pour stabiliser le roulis.

Contribution le : 19/06/2013 21:52
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
Fou Furieux du Clan
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Bonsoir!

Pour la stabilisation du roulis, les petits modèles d'hélicoptères utilisent un système gyroscopique pour modifier l'incidence des pales de l'hélico, c'est simple et efficace mais ne fonctionne pas très bien quand on tire trop dessus.

D'autres préfèrent modifier l'inclinaison du mât (ou plutôt de l'arbre de transmission du rotor devrais-je dire) pour modifier l'incidence des pales.

Pour des pales carénées comme les tiennes (moteur central) je pense pas que ça soit faisable, pour la simple raison que le centre de poussée de ce moteur se trouve actuellement sur l'axe longitudinal de ton appareil. Du coup, peu importe la position selon cet axe de ton moteur, ça n'influera pas sur le roulis de ton appareil car sans "distance au centre d'inertie" tu ne peux pas créer de couple mécanique sur ton avion pour corriger son roulis.

Par contre, tu peux t'en servir comme d'un énorme gyroscope, étant donné que la masse en mouvement est importante il faudra une force continue pour désaxer ton appareil, mais ça te permettra juste de le garder stable, pas de modifier son roulis.

Sur les hélicoptères, si ça marche c'est parce que le centre de poussée des pales se trouve bien au dessus du centre d'inertie réel de l'appareil, ça se voit bien avec les systèmes de Frenet quand on pose le problème d'un point sur une sphère. C'est la même chose mais à l'envers pour un hélico!

Donc pour corriger le roulis, je vois plutôt une utilisation intelligente des poussées vectorielles des moteurs latéraux, tant pour annuler le couple de tangage que pour corriger le roulis (comme ça, pas besoin de turbine supplémentaire au nez de l'appareil, ou du moins sa taille peut être drastiquement diminuée).

Sinon, concernant la pointe de carénage servant à tenir le moteur électrique du moteur central, j'ai peur qu'une structure aussi fine n'ai du mal à encaisser le couple monstrueux que risque de générer les deux hélices contrarotatives si tu n'utilises qu'un seul moteur pour faire tourner les deux (effectivement le couple des deux hélices s'annulent, mais le couple du moteur lui reste bel et bien présent, et plus le moteur est petit et compact et plus c'est dur à neutraliser!).

Sinon pour en revenir à la modélisation, ça me paraît plutôt propre dans l'ensemble, je ne sais pas si je m'y serai pris de cette façon (à vrai dire je pense pas avoir assez de bagage derrière moi pour anticiper suffisamment ce que j'aurai fait sur un projet comme celui-là). C'est vrai que le nez est étrange, ça doit pas donner quelque chose de très régulier au subsurf...

La forme des réacteurs latéraux est franchement surprenante, la "rentrée vers l'intérieur" de la partie basse des réacteurs ne me semble pas appropriée pour du vol standard, je pense que c'est susceptible de générer bien plus de traînée que ne le feraient des réacteurs lisses (le trou en question risque d'entraîner des turbulences, voire un décollement de la couche limite à son niveau, et donc ce serait un important générateur de traînée... à voir).

Sinon ça commence à prendre forme, bon boulot, et j'attend la suite pour voir quelle tournure va prendre ton appareil

Bon courage!
Groben

Contribution le : 19/06/2013 23:06
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Re: VSA : Variable Speed Aircraft
Fou Furieux du Clan
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Tes réponses sont à chaque fois très instructives! Je ne vois juste pas trop bien ce que tu veux dire par poussée vectorielle des moteurs latéraux...
Sinon, pour rebondir sur ce que tu as dit sur le décollement de la couche limite, c'est justement l'effet recherché! On a vu ça au cours cette année. Le décollement de cette couche réduit la trainée justement! C'est pour ça qu'une balle de golf a des trous et qu'une balle de tennis a des poils. Si tu fais des test avec des sphères lisses de même poids et de même diamètre, tu verras que les sphères rugueuses iront plus loin que les sphères lisses, justement grâce au décollement de la couche limite.



Dans dans vie de tous les jours, tu peux aussi remarquer que les rétroviseurs d'une voiture ne sont JAMAIS tout lisse, il y a toujours une petites fente de plus ou moins 1 cm pour provoquer le décollement de la couche limite! Ce qui a pour effet de réduire la force de trainée de ta voiture et donc sa consommation!

Contribution le : 20/06/2013 10:46
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