Le projet Dragonfly, c’est réinventer le paramoteur pour permettre une version électrique plus légère, plus performante et qui pourrait devenir concurrentielle avec les paramoteurs thermiques du marché.
L’origine du projet : pourquoi Dragonfly ?
En septembre 2016, Christophe Martz, ingénieur ENSAIS, découvre le projet FlyRevolt à la Coupe Icare, c’est un paramoteur électrique avec 4 petites hélices dans une cage classique. Les chiffres annoncés étaient très bons, il décide alors de faire quelques études de vérifications théoriques.
Quelques, finalement assez longs, calculs de vérifications plus tard, il s’est avéré qu’il était tout à fait impossible que les promesses de ce projet soit tenables. Par exemple, ils promettaient jusqu’à 90 kgF de poussée statique, ce qui aurait nécessité plus de 30 000 W soit plus 45 cv équivalents avec cette configuration…Un peu irréaliste, d’autant plus que 90 kgF c’est plutôt inutile en paramoteur monoplace.
La puissance réelle que doit fournir la batterie est supérieure car les rendements moteurs et contrôleurs ne sont pas pris en compte (70 à 80%).
Ces calculs ont néanmoins fait cogiter Christophe : est-il envisageable de trouver une configuration électrique performante ? Christophe se lance alors dans une importante étude théorique sur la propulsion aéronautique multi-rotors à destination des ULM et particulièrement des paramoteurs. En effet, il est breveté paramoteur depuis 2012 et vole aussi en parapente occasionnellement.
Comment obtenir un paramoteur électrique plus performant ?
Quelques soirées de calculs théoriques plus tard, la réponse s’avère être oui, il est possible d’obtenir un paramoteur électrique plus performant.
Oui à condition de balayer une surface d’air assez grande (voir explication ci-dessous) et de ne plus être sous le vent du pilote et de la sellette. Deux conditions nécessaires pour obtenir une efficacité propulsive intéressante.
Début 2017, un banc d’essais est alors fabriqué pour tester réellement des moteurs, hélices et batteries, d’abord en configuration mono-moteur, puis en configuration bi-moteur. En effet; Christophe a fait le choix, pour des raisons d’encombrement et de simplicité de conception, de limiter un Dragonfly à 2 moteurs.
Ce banc d’essais permet de rapidement confirmer la théorie des hélices propulsives qui dit que plus la surface balayée par une hélice est grande, meilleur est son rendement.
Attention, on ne parle pas ici de puissance mais bien de rendement. Souvenez-vous des 2 hélices de la machine des frères Wright ! Elles faisaient plus de 2.6m de diamètre (chacune) pour quelques chevaux vapeur de puissance moteur totale et une poussée totale inférieure à 35 kgF soit moins…que votre paramoteur !
L’efficacité propulsive d’une configuration à 2 hélices sera toujours meilleure que celui d’une seule hélice identique pour un même besoin de poussée. C’est le premier avantage concurrentiel d’un Dragonfly : améliorer l’efficacité de propulsion en augmentant la surface balayée grâce à 2 hélices.
Mais ce n’est pas le seul avantage concurrentiel d’un Dragonfly. Les autres avantages sont détaillés ci-dessous.
Le long chemin entre la théorie et le premier vol d’essais
Entre ces premiers essais, le choix d’une configuration bimoteur et le premier vrai vol d’essais fin 2021, quatre années se sont écoulées.
Quatre années durant lesquelles Christophe a essayé de trouver les bons moteurs, les bonnes batteries, les bonnes hélices, la bonne régulation et d’assembler le tout sur un bon châssis.
Ce projet a été essentiellement réalisé sur le temps libre de Christophe pour le moment et certaines périodes ont été plus actives et productives que d’autres. C’est le cas de beaucoup de projets innovants.
Depuis 2019, le projet est soutenu par l’incubateur Rimbaud Tech à Charleville-Mézières et la Région Grand Est
Quatre années donc de tests et d’essais, de réussites et d’échecs…dont quelques petits accidents ou incidents. Des années avec, forcément, des périodes de découragement, mais avec toujours la volonté d’aller jusqu’au bout de « la fin du début ». C’est à dire confirmer, ou pas, l’efficacité du concept en vol.
En septembre 2021, une machine existait et était prête pour les premiers vols. Ces vols d’essais ont permis de récolter des informations et des données en vols. Par exemple la maniabilité de l’appareil et le besoin en poussée de palier. Ces données été plus que satisfaisantes. Christophe décide alors de profiter de l’hiver 2021 monter une 2ieme machine sur base cannes mobiles qui améliorera encore la maniabilité.
Et en mars 2022, la 2ieme machine était prête à voler. Nous avons 2 machines prototypes :
– Dragonfly 1 est basé sur un châssis Miniplane canne fixes. Poids : 23.5 kg avec une batterie de 2 kWh. Autonomie : 25-35 minutes avec une aile récente.
– Dragonfly 2 est basé sur un châssis Sky Engines Flymecc canne basse mobiles avec une sellette APCO split legs. Poids : 26 kg avec une batterie de 3 kWh. Autonomie : 45-60 minutes avec une aile récente
Aucun fabricant de châssis de paramoteur n’est intervenu pour le moment dans le projet, Christophe greffe sa propulsion électrique sur des châssis et sellettes existants.
Les avantages concurrentiels d’un Dragonfly, ULM électrique bimoteur
Nous n’évoquerons pas ici en détails les avantages évidents de l’électrification d’un paramoteur comme l’absence d’essence, de pollution, d’odeurs, le risque de pollution des sols, la maintenance réduite, le coût de l’heure de vol très faible, la sécurité accrue…
En effet; des paramoteurs électriques classiques qui existent, comme l’Exomo, présentent déjà les mêmes avantages.
Nous n’évoquerons ici que les spécificités techniques et avantages concurrentiels du projet Dragonfly. Cette page peut être complétée par la lecture de l’interview de Christophe Martz dans le numéro 72 de Paramoteur+
Meilleure efficacité propulsive d’un Dragonfly
L’efficacité propulsive d’un Dragonfly est améliorée par rapport à un paramoteur mono-rotor par :
– L’augmentation de la surface balayée pour une même garde au sol (voir ci-dessus)
– Le déport latéral des hélices : les hélices sont alimentées par un air plus laminaire que quand elles sont sous le vent du pilote et de la sellette
Une meilleure efficacité propulsive signifie moins de besoins en puissance et une une meilleure autonomie.
Dragonfly, une machine zéro couple
Les 2 hélices d’un Dragonfly sont contrarotatives et annulent entièrement les effets du couple moteur.
Le couple moteur peut être à l’origine de graves problèmes sur un paramoteur, comme le montre la vidéo suivante :
Contrairement à ce qu’on pourrait penser 2 hélices contrarotatives (non coaxiales) est une configuration assez rare en aviation. Sans doute pour des raisons de maintenance et coûts des moteurs et hélices qui sont alors identiques sur chaque nacelle.
L’Airbus A400M Atlas est un des rares avions à avoir une configuration contrarotative par paire.
Le « vieux » Tupolev Bear Tu-95 soviétique dispose également d’une configuration zéro couple grâce à 8 hélices contrarotatives sur 4 nacelles. C’est d’ailleurs un des avions qui dispose encore du meilleur rendement propulsif au monde. Conçu dans les années 1950, il est toujours en service en 2022.
Le couple moteur est moins problématique sur les 3 axes qui peuvent assez facilement le corriger que les 2 axes qui nous concernent. L’annulation du couple moteur sur un Dragonfly apporte les avantages suivants :
– Au décollage, la course d’envol est réduite et plus sécurisée car la prise en charge de l’aile est plus rapide car la charge sur les élévateurs est la même.
– La montée initiale est plus sécurisée puisque la trajectoire n’est pas perturbée par le couple moteur.
– En vol, un Dragonfly est plus stable, il vole comme un parapente et il tourne aussi bien à gauche qu’à droite. Les trajectoires sont plus droites. Le pilote n’a pas besoin de dégrader la finesse de son aile pour compenser le couple moteur. Il n’y a plus ni roulis ni lacet induit par le couple moteur. La machine est plus sécurisée, vole mieux et dispose d’une meilleure finesse globale.
Les effets gyroscopiques contrant le couple de lacet et qui réduisent la capacité d’une machine monomoteur de tourner, sont aussi fortement réduits.
Un paramoteur zéro couple avec une meilleure finesse globale signifie plus de sécurité, plus de confort, moins de besoins en puissance et une meilleure autonomie.
Cette 2ieme vidéo explique plus en détails les problèmes liés au couple moteur sur un paramoteur.
Une meilleure finesse pour un Dragonfly
Un Dragonfly, par sa conception mécanique, présente également une meilleure finesse qu’un paramoteur classique à cage intégrale. La finesse d’un Dragonfly est aussi dégradée par rapport à un vol en parapente mais elle l’est beaucoup moins surtout grâce à l’ajout du carénage sur le bord de fuite des Dragonfly :
Un paramoteur mono-hélice dégrade la finesse de manière importante. Or la finesse est une donnée essentielle dans la capacité à (bien) voler et définit directement le besoin en poussée de palier à vitesse stabilisée d’après l’équation suivante :
Poids Total Volant = Finesse * Poussée
(PTV en kg, Finesse sans unité et Poussée de palier en kg)
Cette équation est valable pour tout aéronef à aile porteuse en palier. Il existe également une équation en mode ascensionnel que Christophe a largement étudié dans le cadre du projet. Elle permet de prévoir les taux de montée Vz par rapport à la finesse et la poussée. Ceci permet de retrouver la finesse réelle de votre machine à partir de votre Vz réelle et de votre PTV. Certains pilotes seraient surpris des résultats, ces analyses feront l’objet d’un futur article sur le blog.
Christophe a fait des essais de mesure de finesse réelle avec à un Syride Evolution dans les conditions suivantes :
– Paramoteur thermique TOP80 PAP 1400
– Bras hauts
– Trims à 50%
– Mêmes conditions aéronautiques
– Moteur au ralenti
– Alpha 4 (A) de 2006 testée (aile révisée la même année à 70% de durée de vie)
– Gin Vantage 2 (B+) de 2019 testé
Il obtient 4,5 de finesse avec l’alpha 4 et 6,5 avec la Vantage 2 :
– L’Alpha 4 était donnée par le constructeur pour 8.3 de finesse, la baisse de finesse en mode paramoteur est donc très importante.
– La Vantage 2 a 40% de finesse en plus en mode paramoteur et c’est considérable.
Ainsi à 120 kg de PTV, pour maintenir le palier, il faudrait fournir :
– 120/4,5 = 26,6 kgF de poussée avec l’Advance Alpha 4
– 120/6,5 = 18,5 kgF de poussée avec la Gin Vantage 2
La finesse d’un paramoteur est définie par le moteur et par l’aile. Une aile moderne aura, au moins, 40 % d’autonomie de plus qu’une aile plus ancienne avec un même groupe propulseur.
Sur un Dragonfly, en réalité, le gain sera de plus de 40 % car l’efficacité propulsive est inversement proportionnelle au besoin en poussée. Autrement dit plus la poussée statique ou à faible vitesse air est est importante, plus le rendement propulsif d’une hélice se dégrade (ce qui est le cas sur un paramoteur qui évolue dans une plage de vitesses air faibles et qui varient très peu)
Assistance par régulation électronique de la poussée d’un Dragonfly
Un Dragonfly a également un autre avantage considérable par rapport à une machine monomoteur : il peut réguler la poussée de chacun des 2 moteurs indépendamment. Ainsi un Dragonfly peut :
– Stabiliser une trajectoire par une régulation symétrique de la poussée : c’est utile pour les phases de vol stabilisée, dans des turbulences, au décollage ou en montée initiale….
– Créer un couple de lacet en virage. Inversement, lors de la prise de virage un Dragonfly peut créer un couple de lacet afin de favoriser la mise en virage. Un Dragonfly peut simuler un pilotage à la sellette. Plusieurs modes, plus ou moins actifs, seront disponibles.
– Envisager une fonction autopilote ou un pilotage sans action sur l’aile. Tout appareil 2 axes peut se piloter en créant un couple de lacet ou de roulis (Le pilotage à la sellette crée un couple de roulis qui crée un couple de lacet sur l’aile). Il est donc tout à fait envisageable qu’un Dragonfly puisse être piloté uniquement par les 2 hélices. Ainsi on peut aussi envisager un autopilote (le pilote laisse bras haut) et même un pilotage électronique « au Joystick » qui ne dégraderait plus du tout la finesse en virage.
Bien évidement il existe des algorithmes de sécurité en cas de défaillance éventuelle d’un des 2 moteurs. Les moteurs utilisés sont donnés pour 10 000h de durée de vie.
Un Dragonfly est une machine facilement transportable
Pour faciliter le transport et le stockage, un Dragonfly est pliable et peut se plier et se replier en moins de 1 minute.
En mode plié, un Dragonfly passe par une porte quand on le porte sur le dos, sa largeur dépasse légèrement celle de la sellette.
On peut transporter ou stocker un Dragonfly dans toutes les directions et il prend moins de place au transport et au stockage qu’un paramoteur classique.
En outre, nous travaillons actuellement sur des batteries modulables et démontables, ce qui facilitera encore le transport. Sur les 2 prototypes actuels, les batteries sont intégrées aux châssis.
La suite du projet Dragonfly ?
Le projet Dragonfly est encore en développement et a besoin d’aide.
En effet; il reste encore pas mal de travail à accomplir avant de proposer les premiers Dragonfly à la vente. Les délais dépendront essentiellement des soutiens et des aides à venir au projet, de quelque nature qu’ils soient !
Si le projet Dragonfly vous plait et vous intéresse, vous pouvez accélérer et aider son développement.
Aidez le projet en :
– visitant la boutique Dragonfly,
– en lisant la page soutenir le projet Dragonfly
– en faisant un soutien financer de Crowdfunding
D’autres informations seront publiées régulièrement sur le site à propos de l’évolution du projet et des évolutions et performances de nos prototypes, restez informez en nous suivant la page facebook Dragonfly et en vous inscrivant à la lettre d’information :
