Comprendre la combinaison Stabilisateur / Fuselage / Shim (ajusteur d’angle) en Pump Foil :

A. Stabilité longitudinale (avant /arriere) :

Principe de base : un stabilisateur…stabilise et pour cela il exerce une force inverse à la portance de l’aile. Donc on peut lire parfois qu’un gros stab ajoute de la portance, c’est FAUX! (Mais il y a un intérêt a mettre un stab en rapport avec l’aile avant car une petite aile avant avec peu de portance sera « tuée » par un gros stab.)

Stabiliser veut donc dire que le foil a une propension à résister à une force appliquée sur l’avant ou l’arrière de l’avion, qui le maintient à l’horizontal. Lorsqu’il ne peut plus résister à cette force, l’avion va piquer du nez ou se relever (selon là ou on applique la force).

La force de stabilisation résulte en simplifiant du volume d’eau déplacé par le stab multipliée par l’effet de levier du fuselage donc sa longueur.

Le volume d’eau déplacée est égal à la surface du stab multiplié par son angle d’attaque. Ainsi, si l’angle du stab est augmenté avec un shim pour une meme surface, le stab déplacera plus d’eau et cela augmentera sa force de stabilisation. Conséquence : faire varier l’angle équivaut à modifier la taille du stab.

Cas pratique :

J’ai un stabilisateur d’une surface de 300cm2 avec un réglage « de base » de 1°. Si je modifie l’angle de +0,5° avec un shim, cela équivaut à mettre à un stab de quelle surface ?

La force de stabilisation est proportionnelle à la surface du stabilisateur et à l’angle d’incidence. On peut donc écrire : F=k×S×α (F est la force de stabilisation, k est une constante qui dépend de la forme du stabilisateur, de la densité de l’eau et de la vitesse de l’avion, S est la surface du stabilisateur et α est l’angle d’incidence.)

Si on veut que la force de stabilisation soit la même avec un angle de 1,5° (1°+0,5°) qu’avec un angle de 1°, on doit avoir : k × S1 × 1 = k × S2 × 1,5 : où S1 est la surface du stabilisateur avec un angle de 1° et S2 est la surface du stabilisateur avec un angle de 1,5°.

En simplifiant par k, on obtient : S2 = S1 / 1,5, soit S2 = 300 / 1,5 = 200 cm2

Donc mettre un stab de 300cm2 sur un réglage de base et mettre un stab de 200cm2 avec un angle de +0,5° est équivalent.

NB : certains stabs sont montés au-dessus du fuselage, d’autres en-dessous, en fonction, la variation de l’angle sera inversé !!!!!!!!

Effet de levier du fuselage : il est proportionnel à la distance entre le centre de portance et la force de poussée du stabilisateur.

Cas pratique :

J’ai un fuselage dont la distance entre le centre de portance et le stabilisateur est de de 50cm avec un stabilisateur de 300cm2 et un angle de montage de 1°, a quelle surface de stabilisateur est-ce équivalent, sans changer l’angle si la distance entre le centre de portée et le fuselage est maintenant de 60cm ?

La force de stabilisation est proportionnelle au bras de levier entre le centre de portance et le centre de poussée du stabilisateur, et à la surface du stabilisateur. On peut donc écrire :

F = k × L × S × α (F est la force de stabilisation, k est une constante, L est le bras de levier, S est la surface du stabilisateur et α est l’angle d’incidence).

Si on veut que la force de stabilisation soit la même avec un bras de levier de 60 cm qu’avec un bras de levier de 50 cm, on doit avoir : k × 50 × S1 × 1 = k × 60 × S2 × 1

où S1 est la surface du stabilisateur avec un bras de levier de 50 cm et S2 est la surface du stabilisateur avec un bras de levier de 60 cm.

En simplifiant par k et par 1, on obtient : 50 × S1 = 60 × S2

Si on connaît la surface du stabilisateur avec un bras de levier de 50 cm, on peut donc calculer la surface du stabilisateur avec un bras de levier de 60 cm en divisant par 60 et en multipliant par 50. Par exemple, si S1=300 cm2, on a : S2 = 6050 × S1 = 6050 × 300 = 250cm2

B. Stabilité Latérale ou roulis (gauche /droite) :

Le roulis d’un foil est principalement impacté par l’aile avant , car c’est elle qui génère la portance et le moment de roulis. Le stabilisateur a un effet secondaire sur le roulis, car il modifie la distribution de la portance et de la traînée sur l’ensemble de l’avion. Le stabilisateur peut augmenter ou diminuer la stabilité latérale de l’avion selon son dièdre, sa flèche et son incidence.

Pour rappel :

Le dièdre est l’angle formé par le plan de chaque aile et le plan horizontal. Le dièdre peut être positif (ailes partant vers le haut) ou négatif (ailes partant vers le bas).

La flèche est l’angle formé par le bord d’attaque de l’aile et le bord de fuite. La flèche peut être positive (bord d’attaque en arrière du bord de fuite) ou négative (bord d’attaque en avant du bord de fuite).

C. Quels enseignements pratiques tirer de tout cela ?

– Avant d’acheter trop de stabs et de fuselages, modifier l’angle avec un shim peut etre une bonne option pour avoir un effet similaire à moindre cout.

– Je suis débutant : Il faut un fuselage Long / stab gros pour que l’avion soit le plus stable possible et ne réagisse pas au quart de tour lorsque les appuies avant/arrière ne sont pas fins. Ne pas exagérer la taille du stab pour les ailes de taille intermédiaire (<1600cm2) , mais en général ce ne sont pas des ailes avant à utiliser pour débuter. La poussée de l’ensemble fuselage/stab/shim risquera en revanche de réduire la vitesse de l’avion a effort équivalent.

– Je suis intermédiaire / avancé et je veux augmenter ma distance / durée de pompage :

– Mon pied arrière tétanise = je mets trop d’effort pour déstabiliser l’ensemble, il faut réduire mon stab / angle / longueur du fuselage, ce qui aura en revanche pour conséquence d’augmenter ma fréquence de pumping.

– Inversement, je suis essoufflé mais ma jambe arrière va bien : on peut augmenter la taille du stab / réduire l’angle / augmenter le fuselage pour réduire la cadence.

– Je suis intermédiaire / avancé et je veux atteindre une vitesse maximale : l’ensemble fuselage/stab/shim doit exercer le moins de force qui s’oppose à la portance de l’aile avant contribue à la trainée de l’avion. Il faut donc privilégier un petit stab, fuselage court, angle d’attaque du stab faible. Mais dans ce cas de figure, la trainée du stabilisateur reste limitée par rapport à l’aile avant qui en génère beaucoup. Une aile avant la plus fine possible reste l’élément clé pour la vitesse.

– Je veux faire du freestyle et des tricks : J’ai besoin d’un maximum de stabilité pour réduire l’impact de mes erreurs d’appuis pieds/mains : plutôt gros stab / fuselage long / angle plus élevé. Exception : pour des figures aériennes ( Ollie / 360 / Backflip) ou il faut privilégier la vitesse et le changement haut/bas du foil et donc limiter la stabilisation.

– Je veux carver : avant tout, réduire la surface de l’aile avant, l’amélioration par un stab incurvé vers le haut et plus petit et un fuselage court existe mais restera marginal.

Irwin – Foil Envie