Avertisseur pour multimoteur

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Schémas de principe du système d'assistance aux pilotes de multimoteur. Au dessus le matériel embarqué dans l'avion et dessous la réception portée par le pilote.

La fonction

L'enrichissante expérience du P38 (voir MRA 560) a montré que si la pratique du bimoteur est très agréable quand tout marche bien, le pilote est constamment soumis à la hantise du calé moteur qui rend l'appareil difficilement contrôlable. Le danger est particulièrement aigu durant les décollages, mais aussi lors des remises de gaz et des passages à basse altitude, surtout si d'autres modèles volent simultanément.

L'expérience montre qu'on a du mal à distinguer à l'oreille, le bon fonctionnement des moteurs à cause de l'éloignement, de l'orientation changeante de l'avion et des bruits ambiants.

Le système électronique décrit ci-dessous a pour fonction de prévenir immédiatement le pilote qu'un des moteurs présente une baisse de régime significative par rapport à l'autre.

Si le pilote est sur le qui-vive, il peut prendre très rapidement les décisions qui s'imposent, c'est-à-dire soit réduire immédiatement les gaz en cours de décollage ou à basse vitesse et basse altitude, soit continuer à voler plein gaz sur un moteur en évitant de virer du côté du moteur mort et surtout en contrant à la direction. (Et aux ailerons...)

Le principe

Deux capteurs de déplacement à effet Hall placés derrière les hélices, envoient des informations à un comparateur qui reste bloqué tant qu'une différence significative de vitesse de rotation n'apparaît pas. Si un moteur ralentit fortement (environ 3 000 t/mn) ou cale, le comparateur se débloque et actionne un émetteur de faible puissance modulée sur une fréquence audible. L'émission est reçue au sol au moyen d'un récepteur porté par le pilote.

Le Lightning de l'auteur (voir MRA 560), sur lequel sont installés les capteurs présentés ci-dessous.

Les capteurs

Les capteurs sont constitués d'un élément semi-conducteur à effet Hall (3019) fixé sur le capot, et d'un disque de dural sur lequel sont inclus et collés à l'époxy deux aimants de ferrite. Le disque est placé dans le cône entre l'hélice et le plateau d'hélice, la distance entre l'élément sensible et les aimants doit être d'environ un millimètre.

Les capteurs sont reliés au comparateur par trois fils qui cheminent dans des gaines, ces fils sont collés à la néoprène sur le bâti moteur pour éviter leur rupture par les vibrations.

Le comparateur

Les signaux rectangulaires négatifs produits à chaque passage du pôle nord de l'aimant (s'aider d'une boussole pour trouver ce pôle), sont disponibles sur la sortie 3 de l'élément à effet Hall.

Un transistor inverseur permet d'attaquer un monostable dont le but est d'uniformiser la durée des impulsions du capteur. Ces impulsions sont intégrées par un circuit RC qui procure une tension continue, fonction de la vitesse de rotation.

Chacune des tensions d'intégration va permettre l'excitation d'une entrée du comparateur différentiel photo-électrique. Ce comparateur est constitué de deux photo-coupleurs dont les diodes électroluminescentes sont connectées à une résistance commune de 1,8 K. Deux transistors PNP assurent le passage du courant dans les diodes dont la lumière va exciter les deux photo-transistors.

Les LED d'entrée des PNP en série avec une résistance de 10K, permettent la linéarisation de la courbe de réponse du comparateur.

Les sorties des photo-transistors sont connectées sur une porte NOR, si un déséquilibre se produit par suite d'une variation de régime d'un moteur, l'un des photo-transistors ne recevra plus de lumière, sa sortie va passer à 1, ce qui donnera 0 sur la sortie du NOR.

II est possible d'augmenter ou de diminuer la sensibilité du comparateur en modifiant la valeur de la résistance de 1,8 K. A 1,2K le seuil de détection passe pour 12 000 tours/minute, à 4 000 t/mn au lieu de 3 000. Donc en augmentant cette valeur, par exemple 2,2 K, on doit obtenir un seuil d'environ 2 000 t/mn, mais au-delà l'amplificateur différentiel ne fonctionne plus très bien, 1,8K est donc une valeur moyenne qui permet le fonctionnement à coup sûr.

 

BC 171 et non pas BC 1+1 !

L'oscillateur BF et modulation

Deux NOR montés en multivibrateur produisent un signal de 600 hertz qui est appliqué à travers un inverseur, sur le transistor de modulation. Quand un zéro apparaît sur la porte NOR du comparateur, le multivibrateur fonctionne et débloque le transistor à la fréquence de modulation.

Le collecteur du transistor est relié à travers une self de choc à l'émetteur du deuxième étage ou de l'étage final de la platine HF (modulation d'amplitude).

L'émetteur HF

Le choix de la fréquence d'émission se fera dans une autre bande que celle de la radio de l'avion. Pour notre part nous avons choisi la bande des 72 Mhz, et l'avion vole en 27 Mhz.

L'émetteur est constitué d'un module enfichable du commerce, à trois étages Son alimentation se fait en 4,8 volts sur la batterie de l'avion. Sa puissance est faible, mais suffisante en raison de la sensibilité du récepteur. Ne pas oublier de prévoir une pince de fréquence !

Le récepteur

Nous avons inclus notre récepteur dans le boîtier de l'émetteur de télécommande qui supporte alors deux antennes, mais on peut très bien mettre le récepteur dans un boîtier avec deux piles de 4,5 volts et le pendre autour du cou avec l'antenne le long du corps.

Le récepteur 72 MHz AM est un modèle normal de télécommande dont on n'utilise pas le décodeur (provenance Lextronic). Les signaux issus de la détection sont appliqués à un filtre actif, accordé sur 600 hertz, dont le but est de supprimer le souffle de l'oscillateur 72 MHz en réception rapprochée, et le bruit des autres émetteurs de télécommande en 72 MHz, qui se trouvent à proximité.

Un ampli BF à circuit intégré fait suite au filtre actif.

Le matériel embarqué à bord de l'avion, pèse environ 70 grammes.

Prix : 600 à 700 francs environ (module HF et récepteur Lextronic).

    

Mode d'utilisation

L'appareil reste branché en permanence sur une voie non utilisée du récepteur, ou en parallèle sur la voie des gaz.

Ainsi réalisé, il n'impose aucune contrainte de pilotage et ne se substitue pas au pilote pour prendre une décision. Il ne cherche ni à synchroniser les moteurs, ni à couper automatiquement les gaz. Il se contente, et c'est déjà beaucoup, de prévenir qu'un phénomène grave est en train de se produire. L'information arrive au pilote sans délai, plus vite que le son, et c'est immédiatement que celui-ci peut intervenir et sauver son avion.

Bons vols sur bimoteur, et pourquoi pas aux commandes d'un P38 en matériaux composites...

MRA N° 561, Aout 1986

Mon impression d'aujourd'hui (2005)...

Ouf ! Quel boulot, je n'en reviens pas moi même.... J'ignore si quelqu'un a fabriqué ce système à la suite de l'article car je n'ai jamais eu aucun retour. En tout cas le bidule marchait parfaitement bien et je crois qu'il s'est "alarmé" une fois et a peut être sauvé la machine. Ce dont je me souviens, c'est l'impression extraordinaire que procurait le pilotage avec ce truc en route : Le haut parleur émettait en permanence un bruit de fond caverneux avec parfois des modulations passagères et j'avais alors l'impression d'être en quelque sorte dans l'avion, dans un soupçon d'immersion irréelle tout à fait étrange...

Il y aurait peut être quelque chose à creuser dans ce domaine pour augmenter le réalisme de pilotage ? Nos jeunes ingénieurs électro-informatico-mécaniciens sauraient-ils concocter quelques puces super-intelligentes capables de renifler en permanence les états d'âme de l'intérieur du modèle pour retransmettre des sensations au pilote ? Retour de force, vibrations, alarmes, odeurs... Que sais-je...

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En 2009 un tel système est devenu largement désuet et puis les choses ont bien avancé avec le 2,4 Ghz et le vol en "immersion"...

Pourtant le principe n'était pas si bête, dommage...

En 2015 la télémétrie est arrivée avec la mesure des paramètres de l'avion, mais sans l'immersion irréelle tout à fait étrange...

C'est pour bientôt.

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