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INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES 24, rue Pasteur – 94270 LE KREMLIN

INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES 24, rue Pasteur – 94270 LE KREMLIN-BICETRE * Tél. : 01.44.08.01.00 * Fax : 01.44.08.01.13 Etablissement Privé d’Enseignement Supérieur – SIRET N° 433 695 632 00011 – APE 803Z PROJET DE FIN D’ETUDE Classe ING 3 – Promotion 2008 EVALUATION DES PERFORMANCES DU BUGATTI 100P IPSA INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES Rapport rédigé par les élèves de la promotion 2008 de l’IPSA : M. Thomas BOUTARD – M. Ivan GIBAUD Sous la conduite de : M. Guy Robin Professeur de conception des aéronefs à l’IPSA Ingénieur Général de l’armement INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES Rapport PFE : BUGATTI 100P - Ing3 CSA 1 SOMMAIRE GENERAL 1. TABLE DES ILLUSTRATIONS 2 2. REMERCIEMENTS 4 3. INTRODUCTION 5 4. FICHE DE SYNTHESE 6 5. CONCLUSION 7 6. FICHE DE SYNTHESE TECHNIQUE 8 7. HISTORIQUE 10 7.1. DES DEBUTS PROMETTEURS 10 7.2. UNE LONGUE ATTENTE 11 8. CARACTERISTIQUES GENERALES DE L’AVION 12 8.1. AVION COMPLET 12 8.2. MOTEURS 12 9. EVALUATION DES PERFORMANCES DU BUGATTI 100P 13 9.1. CAHIER DES CHARGES 13 9.2. DESSINS DE L’AVION 13 9.2.1. Mise en place des différents éléments 13 9.2.2. Dessins des sections 17 9.3. CENTRAGES ET MASSES 18 9.3.1. Masses et Centrage longitudinaux 19 9.3.2. Masses et Centrage Latéraux 22 9.4. BASES DE CALCUL DE STRUCTURE 24 9.4.1. Efforts tranchants et Moments Fléchissants 24 9.4.2. Réaction attache voilure/fuselage 30 9.4.3. Charges dues au gauchissement de la voilure 31 10. GLOSSAIRE 32 11. BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE 33 12. SOMMAIRE DES ANNEXES 34 INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES Rapport PFE : BUGATTI 100P - Ing3 CSA 2 1. TABLE DES ILLUSTRATIONS Figure 1 : Fiche de synthèse 6 Figure 2 : Fiche de synthèse technique 9 Figure 3 : Avion Bugatti 100P, musée de l'EAA 11 Figure 4 : Caractéristiques de l'avion 12 Figure 5 : Caractéristiques des moteurs 12 Figure 6 : Nervures - Dessin Catia 13 Figure 7 : Autre esquisse des nervures, vue de dessus 14 Figure 8 : Profil d'aile et CMA - Dessin Catia 14 Figure 9 : Nervures du train d'atterrissage - Dessin Catia 15 Figure 10 : Train d'atterrissage principal - Dessin Catia 15 Figure 11 : Vue de face de l'empennage - Dessin Catia 16 Figure 12 : Esquisse de l'empennage - Dessin Catia 16 Figure 13 : Vues d'artiste de l'avion – Pierre André Tilley 17 Figure 14 : Devis de masse de l'avion Bugatti 100P depuis le nez de l’avion 19 Figure 15 : Centrage au sol et en vol de l'avion Bugatti 100P 20 Figure 16 : Limitation des distances pour le calcul du centrage 20 Figure 17 : Remarques des résultats depuis le nez de l’avion 21 Figure 18 : Devis de masse, axe latéral 22 Figure 19 : Centrage de l'avion par l'aile bâbord 23 Figure 20 : Dessin détaillé de l'avion Bugatti 100 P, vue de dessus 23 Figure 21 : Dessin d'artiste de l'avion Bugatti 100P, pour M. Philippe Ricco 24 Figure 22 : Portance pour l'avion 25 Figure 23 : Efforts tranchants pour l'avion 25 Figure 24 : Moments fléchissants pour l'avion 26 Figure 25 : Portance pour voilure et carburant 27 Figure 26 : Efforts tranchants pour voilure et carburant 27 Figure 27 : Moments fléchissants pour voilure et carburant 28 Figure 28 : Efforts tranchants sur le train 29 Figure 29 : Moments fléchissants sur le train 29 Figure 30 : Réaction attache voilure/fuselage pour l'avion 30 Figure 31 : Réaction attache voilure/fuselage pour voilure et carburant 30 Figure 32 : Gouverne braquée 31 Figure 33 : Gauchissement de la voilure 31 Figure 34 : Empennages, Copyright © 1999 - 2006 Morlock 35 Figure 35 : Disposition du moteur et transmission, Copyright © 1999 - 2006 Morlock 35 Figure 36 : Système de refroidissement, Copyright © 1999 - 2006 Morlock 36 Figure 37 : Vue d’artiste, © Pierre Andre Tilley 36 Figure 38 : Construction sandwich, Copyright © 1999 - 2006 Morlock 37 Figure 39 : Volets automatiques, Copyright © 1999 - 2006 Morlock 38 Figure 40 : Train automatique, Copyright © 1999 - 2006 Morlock 39 Figure 41 : Hélice 40 Figure 42 : Manche à balai 40 Figure 43 : Siège du pilote 40 Figure 44 : Dessins de coupe de l'avion - Dessin Catia 41 Figure 45 : Plan de l'aile pour le calcul du centrage 43 INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES Rapport PFE : BUGATTI 100P - Ing3 CSA 3 Figure 46 : Efforts tranchants et moments fléchissants de l'avion 48 Figure 47 : Efforts tranchants et moments fléchissants pour la voilure et le carburant 49 Figure 48 : Efforts tranchants et moments fléchissants pour le train d'atterrissage principal 50 Figure 49 : Plan de l'avion, Copyright © R.L Lawrence 51 Figure 50 : Plan vue de dessous, Copyright © R.L Lawrence 52 Figure 51 : Plan vue de profil de l'avion 53 Figure 52 : Idée de l'avion 53 Figure 53 : Rue du Débarcadère, usine Bugatti 54 Figure 54 : Atelier rue du Débarcadère 54 Figure 55 : Bimoteur Bugatti type 50B1 55 Figure 56 : L'avion en cours de construction 55 Figure 57 : Avion lors du don à l'EAA 56 Figure 58 : Prises d'air refroidissement 56 Figure 59 : Structure de l'aile 57 Figure 60 : Les hélices 57 Figure 61 : Le cockpit 58 Figure 62 : Les volets de type crocodile 58 Figure 63 : Le train d'atterrissage 59 Figure 64 : Empennage 59 Figure 65 : Vue de la structure – Dessin 60 INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES Rapport PFE : BUGATTI 100P - Ing3 CSA 4 2. REMERCIEMENTS Nous souhaitons remercier Monsieur Guy Robin, notre professeur de Conception des Aéronefs et tuteur de projet, pour sa disponibilité et son encadrement durant notre étude. Nous remercions également Monsieur Frédéric Gasson, expert en mécanique automobile, pour ses conseils avisés durant l’accomplissement du projet. De plus, nous le remercions pour son invitation au salon Rétromobile et pour la conférence sur l’avion Bugatti à laquelle nous avons pu assister. De plus, nous remercions enfin les membres de la Bugatti Aircraft Association et leurs collaborateurs pour nous avoir permis de visiter les hangars de restauration d’avions du Musée de l’air et de l’espace du Bourget. Enfin nous saluons les élèves de l’ISAE avec lesquels nous avons échangé des informations essentielles. INSTITUT POLYTECHNIQUE DES SCIENCES AVANCEES Rapport PFE : BUGATTI 100P - Ing3 CSA 5 3. INTRODUCTION L’avion Bugatti 100P est un avion de musée qui n’a jamais volé et dont les traces écrites sont difficiles à retrouver. Nous ne possédons que peu d’informations, si ce n’est des préceptes théoriques. Cependant, un groupe d’amateurs passionnés voudraient en savoir plus sur ses performances, sa structure, ses capacités, ainsi que sur son centrage, sa maniabilité, ses commandes de vol, etc. L’objet d’étude de ce projet de fin d’étude est de calculer les différentes contraintes mécaniques et structurales de cet avion, d’une part au niveau de ses ailes et d’autre part au niveau de son fuselage, plus particulièrement sur son attache voilure/fuselage, et de ses atterrisseurs. Nous en calculerons les efforts tranchants et les moments fléchissants. Par ailleurs nous ferons une étude précise de sa charge afin de connaître sa répartition, ainsi qu’un devis de masse qui conduira au centrage de l’avion. Ce PFE est en rapport avec le cours de Monsieur Robin à l’IPSA. Nous avons travaillé avec une documentation peu exhaustive, provenant d’une part de Monsieur Robin, et d’autre part de la très sérieuse Bugatti Aircraft Association. Cette documentation est basée sur trois plans originaux des ingénieurs travaillants sur cet avion dont Louis De Monge : dessins aux dimensions exactes mais aussi une documentation bibliographique et iconographique montrant les projets Bugatti et traitant de l’histoire de cet avion. Lors de ce PFE, nous avons du prendre contact avec certains membres de l’association afin d’obtenir d’importants résultats d’études complémentaires. Ces travaux ont été réalisés par des membres de l’association ou par des étudiants. De plus, nous avons pu profiter de nombreuses données grâce au salon Rétromobile, le 16 février 2008, à la porte de Versailles de Paris. Tous les passionnés étaient réunis afin de parler des études en cours et des résultats. Cette manifestation nous a lié au projet et nous a fait prendre conscience du rôle important de notre étude. Malheureusement nous aurions aimé que ce salon se déroule plus tôt car nous devions rendre ce projet peu après. Dans un premier temps, à partir des plans de l’avion, nous avons pu obtenir ses dimensions, et à partir de quelques indications sur ses performances, nous avons esquissé le premier dessin assisté par le logiciel de CAO Catia. Par la suite, ce logiciel nous a permis de faire une étude structurale poussée. La remontée d’information fut longue et un assemblage final des diverses parties de l’avion fut réalisé. La seconde phase de notre travail fut consacrée aux calculs de structure, c'est-à-dire des efforts et des moments au niveau des ailes. Ensuite nous avons étudié la réaction de l’attache de la uploads/Voyage/ evaluation-of-the-performance-of-the-bugatti-100p.pdf