Les Cerfs-volants Tournants


De temps en temps, on se demande si c’est possible à construire un cerf-volant tournant. En fait, il y a quelques types commerciaux en plus que d’autres qui se présentent parfois aux fêtes. Pour les uns, la rotation est essentiale au soulèvement, mais pour les autres, elle est accessoire.

J’ai catégorisé tout les cerfs-volants tournants ensemble, en dépit du fait qu’il y a plusieurs types distincte. Néanmoins, on peut les classifier comme :

En les deux premiers, la rotation contribue (si ce n’est qu’un peu) au soulèvement, mais pour les derniers, ce n’est que l’effet artistique.

Le Gyrokite

Bien que le pluparts d’avions aient les ailes fixes, les uns des ailes tournants sont un groupe important. Ceux-ci inclus l’hélicoptère, et son prédécesseur périmé l’autogyre.

[Gyro Kite]Le gyrokite est essentiellement un autogyre, c'est à dire un hélicoptère sans moteur.

Il existe un peu de confusion comment un autogyre marche, d’ailleurs comment un hélicoptère peut planer à une atterrissement très contrôlé et à l’abri de tout danger après une panne de moteur. Cela s’éclaircit si on estime chaque lame du rotor comme un aile d’un planeur qui, par hasard, fait des cercles en place de tracer une ligne droite. Tout comme un planeur, une lame du rotor d’un autogyre engendre du soulèvement en peu à peu descendant, et elle accélère si elle est tournée un peu pour descendre plus vite. Le gyrokite vol avec son rotor incliné un peu loin du vent, afin que le vent peut passer vers le haut à travers du rotor, le faisant tourner et produisant du soulèvement.

Il y a un gyrokite en plastique, fort commercialisé. Ceux qui l’on essayé sont généralement de l’avis que, bien qu’il fait un jouet fascinant, il a besoin d’un vent très calme afin de voler bien. En achetez un seulement si vous pouvez entretenir la perte s’il s’écrase et se brise ! Il semble que la chose principale est de s’assurer que le rotor tourne assez vite avant qu’on le relâche. Voici des brouillons utiles qu’on a présentés à rec.kites.

On a exécuté beaucoup d’expériences d’autogyres, surtout par l’Espagnol Juan de la Cierva (1895 - 1936) avant que le vol rotatif a eu maitrisé. En particulier, on a découvert qu’il faut permettre les lames à battre un peu afin qu’elles peuvent monter et tomber en tournant, un effet qui s’appelle « dissymétrie de soulèvement », ou le fait que chaque lame vole d’un moment au sens du vent et d’un autre, contre le vent. De plus, on a découvert qu’il faut permettre les lames à balancer un peu en avant et en arrière de sa position naturelle. La manque de tels détails peut expliquer le succès restreint de gyrokites modern élémentaires.

En les années ’30, Captive Flight Devices de Pennsylvanie a commercialisé un gyrokite avec un rotor de 90cm monté sur une hampe usiné avec un roulement à billes. De plus, il se disposait d’ailes et un queue, et de lames du rotor qui pouvaient battre. Inutile à dire, son poids était tel qu’il avait besoin d’un bon vent à voler, mais selon les témoignages, il était très stable ; comme prévu, l’effet gyroscopique du rotor devrait le stabiliser, et son élan devrait fournir du soulèvement pendant les abaissements du vent. 

Un cliché d’un engin semblable dans le Smithsonian, inventé par Charles Chubb (ou Chupp ?) est présenté par Hart, mais il ne propose aucun détails dans le texte. Le Chupp Roto-Flyer soi-disant des années ’40, a eu étudier par Gene Rock, qui a fait un plan détaillé et en a construit un, démontré ici.

De plus, Daniel Bertolino a construit quelques gyrokites qui ont du bon succès. Le voici avec un en pleine vol contre un beau arrière-plan de l'Auvergne, et voici un vidéo en lequel il démonte le lancement et le pilotage.

En 1943 les Allemands ont déployé le Focke-Achgelis F.A.330 autogyre sans moteur pour la reconnaissance à partir de sous-marins. Remorqué par le sous-marin, il a soulever un observateur à un hauteur d’un centaine de mètres. Il était possible à jeter les lames du rotor en cas d’urgence, l’observateur descendant par parachute. Le type d’urgence envisagé par le dessinateur peut-être ne serais pas évident, jusqu’à ce qu’on se rend compte que l’autogyre trahirait le sous-marin si on l’apercevait. La stratégie devait être « épiez le cible, puis rentrez VITE ! ».

Le Moulin à Vent

[Windmill Kite]Le cerf-volant moulin à vent par australien Don Matthews, est le seul de sa type, autant que je sache. Il suit le même principe mais il se provient de quatre rotors faites de toile, et par conséquence, ils ont une proportion inférieur, donc ils sont moins efficace. Voici une image. Don m’a dit que les rotors sont d’un diamètre vers 1m, et ils tournent à quelques 50 t/mn, faisant les couleurs bien se mélanger, et faisant une spectacle impressionnante. Il vol bien en un vent modéré, se levant la ligne d’un angle de vol de vers 40 degrés en conditions idéals.

Alors que le gyrokite ne peut pas voler sans que le rotor tourne assez vite parce qu’il utilise la rotation à effectuer un grand augmentation de la vitesse effective du vent, la rotation en un cerf-volant moulin à vent est plutôt accessoire. Elle ajoute beaucoup à l’impact visuel et peut contribuer au soulèvement, mais moins qu’en cas d’un gyrokite.

Allemande Sonja Graichen à construit des cerfs-volants décerné au moins depuis les années mi-’90s, mais récemment, elle a reçu une reconnaissance internationale pour ses créations tournantes très originales. Comme ingénieure, elle n’a pas trouvé assez de satisfaction en son boulot pour son don créatif considérable, ce qui elle à appuyé à la construction de cerfs-volants, avec de grands succès. Une recherche de son nom sur le web révèle plusieurs exemples de ses œuvres, de plus, quelques références au judo. Une femme formidable ! (Je me demande si elle a trouvé sa habilité en faisant les types à tourner en l’air puis atterrir utile en faisant les cerfs-volants à tourner en l’air et coller au ciel.)

Voici, par exemple, l’Oysee de Sonja, qui se compose de plusieurs roues contre-tournantes. Son Metamorphose utilise quatre turbines de vent à faire tourner deux rouleaux, qui entrainent une bande de film multi-coloré, afin de produire des motifs colorés qui change continuellement. Une création tout à fait remarquable.

L’Ovni et le Rotor

[UFO Kite]Les cerfs-volants ovni et rotor sont complètement différent au gyrokite. La différence est semblable à celle entre un bateau à aubes et un poussé par une hélice. Néanmoins, l’ovni et le rotor ont généralement plus du succès.

Un mandrin horizontal est muni de deux ou de plus d’aubes en gros semi-circulaires, aussi que un ou de plus de pièces circulaires ou ovales, montés perpendiculaire au mandrin pour la stabilité. Plusieurs configurations au même esprit sont possibles.

L’ovni originale était inventé et faite breveter par Ken Sams, qui le pilotait souvent à Londres au Round Pond ou à partir du Pont de Westminster. Il est mort en 2003 ayant gagné sa quatre-vingtaine. Les deux aubes sont formées d’un seul ovale, le mandrin courant à travers son axe majeur. Il se dispose d’un autre ovale de la même forme et taille, perpendiculaire au mandrin et au centre. Les aubes sont souvent font de film mylar argenté, décoré avec des motifs holographiques, ce qui le fait attraper le soleil et scintiller comme il tourne. Aux spectateurs auxquels il n’est pas familier, il est difficile à distinguer ce qu’il est, d’où son nom !

Le cerf-volant rotor est un peu différant. Il se dispose de deux disques perpendiculaires au mandrin et près de ses bouts, et deux ou de plus aubes. Les dernières son courbées, pour le faire tourner.

L’ovni et le rotor marchent tous les deux par l’effet Magnus, ce qui est la force créé par l’interaction entre un courant d’air et un corps tournant. Le vol courbé d’une balle tournant est dû au même effet. La direction de la rotation du cerf-volant est telle que l’air en passant au dessus se déplace en même sens que les aubes, donc il coule plus vite que l’air au dessous, contre les aubes.  Chaque fois que la vitesse d’un écoulement d’air est augmentée, il y a une réduction de la pression, tout comme au cas du flux d’air au dessus le l’aile d’un avion, ce qui est la source du soulèvement.

Au cas de l’ovni, les aubes sont plates, et puis il n’y a pas de raison clair pourquoi il tourne. En fait, il a tendance de la nécessité d’un peu de l’aide à commencer, mais après ça, il continue à tourner par une mécanisme pas tout à fais évidente. Il semble que l’explication est que l’air au-dessous se déplace entre les aubes, et les aide à tourner, alors que l’air au-dessus, contre leur mouvement, les évite en grande partie.

Voici une cliché d’un ovni construit de ripstop et des baguettes en fibre de verre par Anthony Thyssen. Il a un discours en ligne de cerfs-volants rotors, qui vaut bien la peine de lire. De plus, il a un dessin pour un rotor - coute des matières premières : quasiment zéro.

Le Rotoplane

[Rotorplane Kite]Un autre cerf-volant tournant utilise le même principe que l’ovni, mais avec deux pièces tournants monté à un dièdre à chaque côté du fuselage. Il a l’apparence d’un modèle réduit d’un planeur, sauf que les ailes tournent sur des mandrins à leurs longueurs.

Le Skybow

[Skybow Kite]Le skybow est un cas de prendre un principe à l’extrême. Il se compose tout simplement d’un ruban d’une longueur jusqu’à 300m, attaché au sol à chaque bout. Des pivots à rotules aux bouts et à quelques points de la longueur le permettent de tourner (plus vite au milieu), ainsi produisant du soulèvement par l’effet Magnus. En tournant, il fait un son bizarre pleurnichant. Les inventeurs, Jim Mallos et Tony Frame ont rassemblé une page de web fascinante, y compris un enregistrement du son.

La Caisse Tournante

Si vous preniez un cerf-volant caisson et le tordiez, puis le suspendiez au vent par un point à l’axe, il tournerait. Ou, un peu plus scientifiquement, faite le caisson de parallélogrammes au lieu de rectangles pur les côtés des boites. La rotation est pure et simple pour l’effet visuel, et ne contribue pas au soulèvement ou à la stabilité.

On a essayé plusieurs variations, par exemple, un caisson à ailettes tordu, et un qui utilise un coup transversal hexagonal ou circulaire au lieu de carré, comme le « Revolver », démontré ici. Tous ont une tendance à dériver à un côté par conséquent de la rotation, donc il vaut mieux les voler en paires contre-tournants, comme ce cliché d’un pair cylindrique par Anthony Thyssen. Allemande Sonja Graichen à ressoudé le problème en posant deux séries d’ailettes tordus (comme les ailettes d’un caisson à ailettes, mais sans le caisson) sur un seule mandrin. Une troisième série d’ailettes fixées en avant font un point de raccordement convenable.

Le Bol

[Bol and Basket]Le bol et la corbeille sont souvent faite tourner, mais ceci est simplement pour l’effet visuel. Selon votre définition d’un cerf-volant, il se peut qu’ils ne soient pas vrais cerfs-volants de tout, parce qu’ils ne volent pas réellement, mais simplement ils rebondirent sur le sol d’une façon « boïng boïng ». S’ils produisent du soulèvement, il est parce que le haut est en air qui se déplace plus vite que le bas.

Essentiellement, le bol et la corbeille se composent d’un parachute avec un très grand conduit d’aération, peut être jusqu’à 90% du diamètre. Il est fait tourner par des fentes secondaires entre les segments, arrangés afin de diriger l’air au sens d’un montre (ou à l’inverse). Il semble qu’il n’y a pas de règles selon lesquels c’est un bol ou c’est une corbeille, mais ceux d’un conduit d’air presque à l’échelle du diamètre entier sont normalement appelés bols, et les autres, plus semblable à un parachute, corbeilles. En plus, on a tiré des distinctions selon si les fentes secondaires se côtoient le bord (bridé) en avant, ou cela en arrière (le conduit d’air principal).

Les bols sont parfois confus avec le circoflex, mais ce dernier est tout à fait différant. En particulier, les bols typiquement sont fait tourner (bien que ce ne soit pas nécessaire), et à peine ils produisent du soulèvement. Toutes les brins de la bride d’un bol sont d’une longueur égale, et ils se rejoignent à un point sur l’axe.

Il y a des images de divers bols et corbeilles sur la page d’accueil Wind Climbers, en plus qu’un plan pour une corbeille de 1.2m, et un cliché du bol d’Ed Hummel d’un diamètre de 10 m.


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