TN20
Le fuselage
Le fuselage de l'hélicoptère est la partie de l'appareil dont l'aérodynamique est la plus travaillée. C'est aussi celle sur laquelle vont venir se greffer tous les éléments constituant l'hélicoptère et permettant son fonctionnement. Il était donc légitime de commencer par modéliser cette pièce, sachant que sa modélisation est ambitieuse.
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Pour ce faire, nous nous sommes d'abord attaqués à la modélisation du nez.
La première partie du nez a été réalisée par un seul multi-sections. La direction des courbes guides est pilotée par des petites droites tangentes à leur extrémité.
La seconde partie du nez, à savoir le bout, a été réalisée en extrayant la surface modélisée précédemment puis en créant, par remplissage, une nouvelle surface tangente à l'extraction et paramétrée selon un point de passage. Nous avons ensuite remplie de matière cette nouvelle surface.
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Nous avons ensuite modélisé le fuselage dans son entièreté.
Nous avons réalisé une première version qui ne nous a finalement pas satisfaite. Nous l'avions réalisée à l'aide de différents multi-sections . Cependant, nous n'avions pas tenu compte des tangences entre courbes guides ce qui donna un rendu très peu lisse et homogène. Cette version nous a tout de même permis de valider la méthode multi-sections, qui nous semblait la plus adéquate pour arriver à nos fins.
Pour améliorer la première version, nous avons préféré adopter une approche aérodynamique plutôt qu'une approche simplement géométrique. Cette nuance dans notre façon de penser la forme nous a invité à réaliser 4 courbes guides d'un seul tenant parcourant le fuselage longitudinalement (2 latérales, 1 en haut et 1 en bas). Cela a permis d'affiner la silhouette et d'avoir un rendu plus réaliste.
Il nous a aussi fallu raccorder en tangence ces courbes avec celles du nez.
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L'étape suivante consistait en la modélisation du support du train principal.
Elle consistait en l'ajout d'un bloc de matière puis de différentes poches dont une tangente à la surface du fuselage déjà existant. La finition s'est faite à l'aide de nombreux congés.
Enlèvement n°1 (Vue de dessus)
Enlèvement n°2 (Vue de dessus)
Enlèvement n°3 (Vue de côté)
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Il a ensuite fallu transformer ce fuselage en une coque.
Malheureusement, l'épaisseur de celle-ci n'est pas si proche de la réalité. En effet, certaines formes sont complexes et ont des rayons de courbures faibles ce qui empêche à la coque d'être trop épaisse.
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Parlons désormais de la façon dont nous avons réalisé les différentes vitres de l'hélicoptère.
L'idée a été ici de séparer du fuselage les surfaces associées aux vitres afin de pouvoir modifier leur apparence, de manière dissociée du reste.
Pour ce faire, nous avons créé une fine fente invisible à l’œil nu parcourant les contours des vitres. Nous nous sommes servis de l'outil "fonction" avec cote pilotante afin de faciliter et accélérer le travail de modification de l'épaisseur de la fente, d'autant plus qu'elle est identique en tout point.
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La dernière étape est le passage à l'atelier peinture !
La colorisation de cet appareil est le résultat d'une succession de coupes colorées. En effet, pour satisfaire la livrée réelle, il a fallu créer une nouvelle "peau" à l'hélicoptère afin de pouvoir la couper et la colorer à notre guise.
Nous avons alors extrait la surface avec une continuité en tangence. Nous avons coupé la peau grâce à des plans orientés de 45°et grâce à la fonction "Découpe".
Cette nouvelle peau a dû être décalée de 0.03mm pour éviter un rendu médiocre dû à l’enchevêtrement de cette peau avec la surface existante.
La dernière particularité de cette peinture est l'ajout d'un aplat de couleur noire au niveau du nez, délimité par une courbe. Il nous a fallu créer cette courbe en esquisse. De cette courbe, nous avons créé une surface par extrusion surfacique. Et de cette surface, nous avons délimité la peau en suivant la même méthode que pour les plans à 45°.
Finalement, le plus difficile dans la modélisation du fuselage a été la réalisation des formes souhaitées, CATIA étant de temps en temps capricieux (ou peut-être nous qui étions trop gourmands...). La gestion de l'arbre de conception fut aussi laborieuse. En effet, des opérations booléennes telle que "Ajouter" nous donnait différents résultats selon que nous ajoutions ou non un corps au corps principal.
Rendu final
Le rotor principal
Le rotor principal est l'élément composé de plusieurs pales qui par sa rotation permet la sustentation, le pilotage et la propulsion d'un hélicoptère. Nous sommes en présence d'un rotor quadripales.
Pour modéliser le rotor principal, nous avons commencé par la base du rotor de l'hélicoptère. A l'aide d'extrusions et d'une révolution pour le bouchon, nous arrivons sans problème à le modéliser.
Nous devons ensuite créer les 4 membres reliés au rotor principal qui accueilleront les 4 pales que possède l'hélicoptère.
Ces éléments ont demandé un peu de travail de précision et nous avons rencontré des problèmes lors de la réalisation de la coque, nous y avons donc remédié par le biais d'une poche pour accueillir les pales.
Dernière étape, créer les pales de l'hélicoptère. Le seul problème rencontré a été le changement de surfaces des pales et nous y avons remédié par un multi-sections.
Pour finir, à l'aide d'une répétition circulaire nous avons crée les trois autres pales restantes.
Rendu final
Modélisation CATIA
Réalité
La partie supérieure du fuselage
Quand nous avons modélisé la carrosserie de l'hélicoptère, nous avons décidé d'isoler cette partie car trop compliquée à réaliser en une seule pièce.
On commence donc par un multi-sections suivi de deux poches pour modéliser approximativement la forme de la pièce.
La partie très complexe de la pièce est la collerette qui se situe au sommet de la pièce. Après de nombreux essais, nous avons réussi à trouver une forme à peu près convaincante avec un multi-sections composé d'une esquisse à l’intérieur de la pièce.
Nous avons ensuite fait une nouvelle poche et à l'aide de congés nous arrivons à modéliser cette collerette.
Pour finir, il nous suffit de réaliser une poche pour accueillir le rotor principal, un voyant de signalisation, la grille d'entrée d'air et appliquer la peinture.
Rendu final
Modélisation CATIA
Réalité
Le treuil
Dans un hélicoptère de sauvetages comme celui-ci, le treuil permet d'extraire des personnes en situations périlleuses afin d'assurer leur rapatriement au plus vite.
Pour sa modélisation, le plus intéressant a été la réalisation des fixations permettant son maintien sur le fuselage.
En effet, comme on peut le voir ci-contre, parmi ces 4 fixations, 2 sont le résultat d'une simple extrusion parallèle au plan de symétrie mais les deux autres sont elles orientées selon le plan de symétrie.
De plus, ces 2 fixations doivent être positionnés précisément :
- une extrémité doit être positionnée en haut de la branche du support en U
- l'autre extrémité doit coïncider avec la zone de raccordement des fixations droites sur le méplat de l'ellipsoïde
- elles ne doivent pas rentrer en contact avec l'ellipsoïde
Ainsi, pour satisfaire précisément ces contraintes tout en ayant une liberté dans le positionnement et la réalisation de la forme, nous avons réalisé un multi-sections.
Les sections sont deux demi-cercles de mêmes diamètres guidées par une droite orientée.
Le problème rencontré avec cette méthode est la gestion des congés par CATIA au niveau de la zone de raccordement avec le méplat.
En effet, c'est comme si le logiciel ne prenait pas en compte l'ajout (opération booléenne) du corps des fixations dans le corps principal.
Cela se vérifie par le contour qu'il sélectionne (en rouge) qui n'est pas celui souhaité et par le congé qu'il prévoit de réaliser (en jaune) qui ne suit pas ce contour.
Rendu final
Modélisation CATIA
Réalité
Le train principal
Situé au milieu de l'appareil, le train principal assure la stabilité lors des atterrissages et décollages mais aussi lors des phases de roulage. Tout comme le train avant il est rétractable.
Sa modélisation n'a pas été la plus difficile. Elle n'a demandé aucune technique particulière mais un travail particulier de précision pour reproduire au mieux les différentes formes et s'approcher du modèle réel.
Il est à noter que pour rester fidèle à la réalité, la tige de train est oblique par rapport au pneu. Elle est issue d'une esquisse reposant sur un plan orienté de 2.5° par rapport à l'horizontale.
Rendu final
Modélisation CATIA
Réalité
Modélisation CATIA
Les éléments annexes
Nous allons présenter ici les éléments de l'hélicoptère modélisés n'ayant posé aucun problème de modélisation du fait de leur géométrie moins complexe.
Situé à l'avant de l'appareil, le train avant est utilisé lors des décollages et atterrissages et permet une circulation aisée sur le tarmac. Réalisé grâce à un ensemble de corps volumiques (extrusions, révolutions et congés)
Réalisé à partir d'une simple esquisse et extrusion.
Cette pièce a été réalisé à l'aide d'une simple extrusion. La fente a été réalisé grâce à l'outil rainure. Les ailerons horizontaux de l’hélicoptère fournit un petit moment stabilisant le tangage.
Réalisé à l'aide d'un solide multi-sections et d'une extrusion pour la partie basse sortante. Il permet d'assurer le tangage de l'hélicoptère.
Réalisés simplement à partir d'une esquisse et d'une extrusion. Ils permettent d'améliorer la visibilité du conducteur lors d'averses ou autre phénoménes météorologiques.
L'empennage a été réalisé à partir de deux solides multi-sections pour la tige et une extrusion pour l'aileron. Il permet d'assurer la stabilité et la gouverne en tangage et en direction.
Réalisé à partir d'une simple esquisse et extrusion.
Ils permettent de faire voler l'hélicoptère. La forme à l’intérieur du réacteur a posé quelques difficultés, mais après plusieurs poches et congés nous arrivons à un résultat convenable.
Réalisé à l'aide de l'outil nervure et d'une courbe guide.
L'outil nervure a été utilisé pour réaliser le manche et l'extrusion pour réaliser la poignée. Utilisé par le pilote pour manoeuvrer l'hélicoptère
Réalisé par une succession d'extrusions. Système d'éclairage permettant d'améliorer la visibilité du pilote pour les sauvetages en mer.
Le maillage du radiateur a été réalisé grâce à une répétition circulaire et rectangulaire d'une extrusion selon deux axes différents. Les radiateurs sont des échangeurs de chaleur utilisés pour le refroidissement du turbomoteur de l'hélicoptère.
L'outil multi sections a été utilisé pour réaliser la forme générale du tableau de bord. Les poches et extrusions ont permis de l'affiner et de modéliser les commandes. Pièce essentielle utilisé par le pilote pour diriger l'hélicoptère.
Réalisé à partir d'extrusions successives. Permet à l'hélicoptère d'être visible dans le ciel.
Un rotor anticouple (ou RAC) est un rotor auxiliaire de petite taille situé à l'arrière d'un hélicoptère et dont le pas des pales est actionné par les pédales d'un palonnier servant à commander les mouvements de la machine autour de l'axe de lacet. Réalisation d'une pale puis symétrie pour obtenir la deuxième.
Permet au pilote de s'asseoir. Succession d'extrusions et de congés, nous avons rencontré beaucoup de problèmes avec les congés qui se superposaient.
Nous avons simplement rajouté l'accoudoir avec des extrusions et congés et répéter le siège déjà modélisé.
Permet aux sauveteurs de poser leurs pieds avant de pouvoir descendre. Les cylindres ont été réalisé à partir de l'outil nervure.
Les poches sur la surface de la sphère ont été réalisées à l'aide de la fonction "Jusqu'à la surface". Cette surface en question est celle de la sphère décalée de la profondeur de la poche souhaitée en direction du centre de la sphère.
L'assemblage
L'assemblage final comporte 28 pièces, toutes assemblées à l'aide de contraintes de contact, d'alignement, de distance ou encore de coaxialité.
Vue éclatée
Vue assemblée
Le rendu final
Après assemblage de toutes les pièces voici le résultat final de la modélisation d'un Agusta Westland AW109. Nous sommes satisfait de notre projet et de notre modélisation car l'hélicoptère est très ressemblant.
