[Technique] Réalisation des parachutes du XB-70

La réalisation des parachutes du Xb-70, a été une véritable torture mentale qui a nécessitée pas mal de calculs de géométrie dans des espaces courbes, des mathématiques et de la RDM (je vous ai épargné ces calculs, suis pas non plus un tortionnaire).
Entre le concept, les plans, les calculs, la réalisation d'une version béta m'a pris pas loin d'une centaine d'heures.

Cette première version, qu'au final je n'ai pas gardée, m'a permis entre autres choses de revoir le diamètre du laiton, les différents matériaux utilisés, la géométrie globale de la chose, etc...
Au final, ce premier essai n'était pas du tout à la hauteur de ce que j'espérais.. pas assez rigide, fragile, pas assez aérien, etc... Bref, un résultat qui ne me satisfaisait pas du tout... donc j'ai presque tout repris, sauf les dimensions..

donc, voilà le premier jet :



on va donc passer au tutoriel proprement dit.

Étape 1 : réaliser un plan de rayonnage des suspentes qui serviront à la soudure de l'armature porteuse.
Le parachute XB70 comporte 32 suspentes. là on a donc 32 suspentes toutes à 11.25°.
Pour vous donner une idée, le cercle central fait 10mm de diamètre, autant vous dire que souder 32 tiges de laiton dans un si petit diamètre, sans dessouder celles déjà posées, c'est chaud.
Il y a donc 4 cercles. le plus large fait 120mm de diamètre et va donner la rigidité à l'ensemble.
Les cercles intermédiaires correspondent aux diamètre à 30 et 60°;
Ils serviront a maintenir la forme hémisphérique des parachutes. 4 sont suffisants pour maintenir la forme ; j'aurais pu rajouter les cercles aux diamètres 45° et 75°, mais le diamètre du laiton utilisé ne nécessitait pas de renforts supplémentaires.

le diamètre des parachutes du XB-70 est de 8.5m, soit environ 12cm au 1/72 (11.8 pour être précis)



Étape 2 : réalisation des armatures en laiton, en respectant les diamètres des 4 cercles du plan de rayonnage. Contrairement au premier essai, j'ai utilisé du laiton de 0.5mm au niveau du renfort principal à la base (contre 0.3mm pour la version Béta).
Cela le rendra encore plus rigide.

Les cercles intermédiaires correspondent aux diamètres du parachute aux angles 30 et 60°. J'ai gardé le diamètre de 0.3mm.
Ils servent à maintenir la forme sphérique du parachute quand les rayons seront soudés. Le laiton étant assez élastique, sans ces renforts, il aura tendance à reprendre se forme originale (j'utilise des tiges droites) ce qui ferait que le parachute aura plus une forme de pyramide arrondie que d'une sphère.



Étape 3 : A l'aide d'un trusquin, on dessine l'emplacement des armatures à 30 et 60°. le support n'est autre qu'une prise d'escalade de 120mm de diamètre ; comme elle est en résine polyester, elle ne craint guère le fer à souder.



Etape 4 : A la base de la forme, j'ai collé une bande de scotch de masquage. on trace l'emplacement des rayons pour savoir où positionner les armatures des suspentes en laiton pour les souder au cercle de base.



Etape 5 : on place les cercles de renfort à 30 et 60°. On maintient le tout avec des petites bandes de scotch de masquage. Les rayons seront donc tous soudés à 4 endroits différents pour un maintien optimal et la conservation de la forme hémisphérique. Il y a donc un peu plus de 120 soudures à faire pour réaliser juste l'armature.

Après la mise en préparation, voilà donc la construction à proprement dite :

Étape 6 : Sur le plan de rayonnage on commence par souder 2 diamètres principaux, qui vont servir à rigidifier la partie haute du parachute de façon à lui donner sa forme hémisphérique dans le plan vertical. Ici aussi les suspentes ont un diamètre de 0.3mm. Très peu rigides, elles n'exerceront qu'une force minime sur les cercles de renfort ; c'est pour cela qu'il n'a pas été nécessaire de créer les cercles à 45° et 75° (je pense qu'avec du 0.5mm, cela pourrait encore suffire, mais pas au delà..)




Étape 7 : une à une, on soude les 28 suspentes restantes en se servant du plan de rayonnage.



Après d'autres très longues minutes de soudure, voilà la résultat obtenu. On a donc l'agencement global des suspentes.



Étape 8 : On place l'ensemble sur le "moule" et on soude une à une les suspentes sur chacun des renforts horizontaux à 30°, 60° et au niveau de la base, soient près d'une centaine de soudures sur des fils de laiton de 0.3mm (un jeu d'enfant...)



Après quelques heures, on obtient donc la forme définitive des suspentes.




étape 9 : On "démoule" l'ensemble pour ébarber la base et nettoyer les quelques soudures que j'ai estimées "moyennes". On obtient ainsi une cage à mini oiseaux...



Donc voilà pour la première phase de fabrication...

C’est là que les réjouissances commencent (parce là, c'était encore facile), on attaque les éléments de voilure.
Pardon déjà à tous les allergiques aux maths, à la géométrie dans l’espace, à la RDM, etc. Parce que là aussi y’a un gros travail de conception et de dessin. (J'en vois déjà qui soufflent, voire souffrent, dans le fond....)

1 : Le parachute est donc, dans son aspect général, une forme hémisphérique. On est donc là dans des problèmes de géométrie dans un espace intégralement courbe, tant selon les axes horizontaux que sur le plan vertical.
Entre 2 suspentes, qui délimitent chaque élément de voilure, on a donc un espace qui est courbe dans toutes les directions. La forme globale n’est donc pas « triangulaire » (pointillés noirs) mais en forme d’ogive (ligne rouge). Je ne vous explique pas le calcul, c’est bien trop long et je ne veux pas être tenu pour responsable de crises cardiaques chez certains.

Sachant que le parachute du 70 est composé de 9 niveaux de voilure espacés les uns des autres, je les ai modélisés en orange. Plusieurs versions de parachute ont été utilisées, comme je veux le réaliser lors de ses premiers essais en vol, le parachute était composé de 7 niveaux « larges » et de 2 niveaux moins large.

2 : une fois déployé, chacun des éléments de voilure se gonfle sous l’effet du vent. Ils ont donc en coupe une forme elliptique à 2 rayons distincts (sinon cela serait des cercles), R et r, avec r=R/1.75. Le rayon de courbure au niveau de l'axe des suspentes de chaque élément de voilure étant très faible (8mm), on l’imagine plat (en 8mm, la courbure est minime), ce qui va simplifier grandement les calculs. On peut donc ainsi utiliser la formule de Ramanujan pour calculer le demi-périmètre de chacune des ellipses. Mais comme on est dans un espace totalement courbe, l’extrémité basse d’un des éléments de voilure est différente de l’extrémité haute.

Il suffit donc de faire ce calcul pour chacune des bases des éléments de voilure pour obtenir les dimensions des extrémités de chaque élément.

3 : Là encore, pour simplifier les choses et compte tenu du faible rayon de courbure de ces éléments au niveau des suspentes, on peut donc les identifier à des trapèzes qui prendront place entre chacune d’elles en respectant ainsi une forme elliptique identique, à l’échelle, entre chaque niveau.



J’ai changé de matériau pour faire mes éléments de voilure.
Après encore quelques essais, et après le papier à cigarette ou le papier sulfurisé, j’ai décidé d’utiliser du papier calque. C’est plus rigide que le papier sulfurisé, on peut facilement renforcer les tranches à la colle pour les rigidifier d’avantage, il est beaucoup moins froissable que les 2 autres et, avantage des plus notables, il est imprimable. Donc j’ai imprimé tous les éléments que je n’ai plus qu’à découper et à coller un à un sur la structure en laiton du parachute.. Quelques (très) longues heures de boulot en perspective.



Après quelques heures de découpage, de collage, avec seulement un ou deux ratés, voilà donc ce que commence à donner la deuxième version des parachutes.  
Franchement, je ne comprends pas pourquoi je n'ai pas pensé au papier calque avant, parce que franchement c'est plus que parfait. Sa rigidité fait que les formes courbes se maintiennent bien et au niveau collage, c'est plus qu'excellent.  
Le rendu final est bien plus réaliste, bien plus net que lors de la fabrication de la version béta, surtout à l'échelle de l'avion.





et voilà après une quarantaine d'heures, voilà le premier terminé... (allez !! Encore 2...)

donc après mise en peinture, voilà ce que cela donne : j'ai utilisé 4 couches très fines de peinture à l'extérieur et 3 à l'intérieur pour garder une certaines translucidité, les voiles étant par définition très fines.





Réalisation et pose des raidisseurs en tige acrylique de 3mm de diamètre, soudés à l'acétone. En utilisant l'acétone, on a une véritable soudure (presque invisible) et non pas un "simple" collage. La résistance est plus plus forte.
Ils limiteront les déformations de la forme des parachutes lors de la pose des suspentes et leur mise en tension lors de la pose des parachutes sur le diorama. Ceux sont eux en effet qui vont supporter la plus grande partie de la charge en tension et non pas la structure en laiton du parachute.





et voilà donc les dernières étapes de la réalisation, et pas des moindres.. les suspentes

Après avoir coller les fils sur la structure du parachute, on obtient donc... une méduse !!!



Il n'y a plus qu'à tendre les suspentes, les regrouper (elles sont d'abord regroupées par 8, pour obtenir 4 brins, qui a leur tour seront rassemblés en un seul brin principal), sans les mélanger, sans les emmêler.

Donc pour se faire, j'ai utilisé des petites bagues, qui seront enlevées par la suite, dans lesquelles j'ai passé chacune des suspentes. les 32 suspentes sont donc divisées en 4 et passées dans une bague.. une bague centrale centralise l'ensemble.



Pour tendre le tout sans pour autant exercer une trop forte tension, chaque suspente est lestée par un écrou de 6 grammes (ça coute pas grand chose, c'est simpliste, mais ça marche bien), ce qui suffit à les tendre et dépasser légèrement leur seuil dynamique d'élasticité, Bref, elles s'allongent très légèrement.
Une fois regroupées en un seul et unique brin, elles seront donc toutes tendues avec une pression de 6 grammes... Il suffira donc théoriquement d'appliquer une tension de l'ordre de 200g sur l'ensemble pour toutes les tendres correctement. C'est donc une force de tension très faible.
Pour éviter que les fils ne se mélangent, ils sont donc séparés grâce à un système de passants qui permet de les individualiser.



on obtient ainsi la forme globale des suspentes. il n'y a plus qu'à les assembler solidement entre elles pour leur donner leur aspect définitif.



après quelques heures de "couture".. on obtient enfin un parachute !!!



Il n'y a plus qu'à le mettre en situation à blanc, mais c'est presque ainsi qu'ils seront tous les 3.
j'utilise juste l'effet élastique des fils et celui de la tige porteuse en acrylique pour tendre les suspentes.
On a juste 2 points d'appui: le point d'attache des parachutes dans le compartiment de l'avion et la tige en acrylique qui donnera l'élévation du parachute. La tige en acrylique est juste mise en surtension par rapport aux suspentes. Les suspentes et la tige sont jointes par un point pivot mobile, elles luttent l'une contre l'autre pour retrouver leur flexion ou leur étirement initial, au final on a un point d'équilibre qui donne une certaine torsion à la tige acrylique et la tension de chacune des suspentes.
Alors pourquoi cette méthode ?.. je l'explique un peu après.



quelques heures plus tard.. les 3 sont faits et regroupés.
Entre temps, je me suis rendu compte que le brin principal était trop court d'une douzaine de centimètres. Je les ai donc agrandis...

La grande question résidait dans "comment donner l'illusion qu'ils flottent dans l'air ?..."

Mais plusieurs gros soucis se posaient pour la réalisation notamment à cause du fait qu'il y ait 32 suspentes, que l'ensemble fasse près de 40cm de longueur et qu'il sera très incliné en élévation.

Pour donner cette illusion, il était nécessaire d'avoir une tension strictement identique au niveau de chacune des suspentes, sachant que chacune est dans l'espace à des orientations diverses, tant sur les plans horizontaux que vertical, auquel il faut rajouter le fait que l'ensemble sera lui même incliné.
Les 32 suspentes travaillant de concert disposées sur un plan circulaire, la moindre différence de tension de l'une d'elles déstabiliserait tout le reste et entraînerait automatiquement une distension des autres. Le fil se comporte comme une corde dynamique (ou semi-statique) et donc connait en fonction de la tension exercée dessus un allongement élastique. Si l'une d'elle n'avait pas exactement la même tension, toutes les autres chercheraient à retrouver leur taille d'équilibre et au final, toutes seraient distendues.

parmi toutes les solutions pour éliminer cet effet élastique, une aurait été de créer des suspentes rigides (en laiton par exemple). A l'échelle de la maquette, sachant qu'entre la tresse centrale et le parachute en lui-même chacune des suspentes mesure 40cm de long et que le poids du parachute en lui-même n'est pas négligeable, le diamètre aurait été bien trop faible pour qu'il soit suffisamment rigide pour donner l'illusion de suspentes tendues. Il aurait fallu utiliser au minimum du 0.5 mm de diamètre pour éviter les problèmes de flèche, tout en nécessitant des renforts transversaux au niveau du parachute pour maintenir sa forme circulaire.
Mais au final la tresse centrale serait un toron de 4mm de diamètre, ce qui est surdimensionné, et portant 0.5mm n'est qu’une estimation de la limite basse.

Autre Problème à régler et qui va de paire avec  les suspentes : le diamètre du potentiel hauban porteur central, compte tenu de la longueur qui aurait été nécessaire. L'ensemble fait 40cm de long et se comporte finalement une fois accroché à son point d'attache comme une poutre encastrée-libre à charge ponctuelle, l'essentiel du poids étant représenté par le parachute en lui-même (pour les amateurs de RDM).
Bien évidement, il est impossible de le faire tenir comme ça uniquement par un simple point d'attache, à moins de tellement le surdimensionner que cela ne ressemblerait plus à rien, sans compter sur la nécessité de lester et de renforcer la maquette en elle-même pour éviter qu'elle ne subisse un effet de bascule ou que la structure plastique ne subisse des déformations cassantes dues à la tension exercée par les 3 parachutes ensembles.

Pour éliminer l'effet de flèche et un surdimensionnement qui finalement aurait été hors échelle, il y avait 2 solutions : soit multiplier les points d'appui entre le point d'attache et extrémité du parachute et en fait, faire que l'ensemble se comporte comme une poutre à plusieurs appuis, soit donner au parachutes, seulement 2 points d'appuis ; solution que j'ai adoptée.

Avec la réalisation que je vous ai présentée là, j'utilise juste l'effet élastique des fils et celui de la tige porteuse en acrylique.
On a juste 2 points d'appui : le point d'attache des parachutes dans le compartiment de l'avion et la tige en acrylique qui donnera l'élévation du parachute.
La tige en acrylique est juste mise en surtension par rapport aux suspentes.
Les suspentes, reprise par base en laiton du parachute, elle-même reprise par le raidisseur en croix et la tige verticale sont jointes par un point pivot mobile, elles luttent l'une contre l'autre pour retrouver leur étirement initial, au final on a un point d'équilibre qui donne une certaine torsion à la tige acrylique et la tension de chacune des suspentes.
Alors oui, on peut dire que cela se voit, mais c'était la solution, sinon la plus réaliste, la plus réalisable tout en donnant l'illusion...

Pour ce qui est des supports des parachutes : Dans les essais faits à blanc quand je les ai construits, j'avais utilisé des tiges porteuses en acryliques de 4mm, plus rigides. Au final comme elles étaient plus rectilignes et plus "épaisses", on les voyait assez facilement..
Avec le diamètre de 3mm, j'ai pu les courber bien plus et utiliser la diffraction de la lumière au travers de cette courbe pour les "fondre" dans le décors.
Le long d'une tige rectiligne, la diffraction de la lumière est rectiligne, le long d'une tige courbe, elle est diffuse, donc la tige se fait plus discrète. Seul inconvénient, c'est que la tige de 3mm est sans aucun doute plus souple, mais également plus fragile et qu'il a fallu que je fasse attention à ne pas franchir sa limite d'élasticité (je dis ça, mais c'est arrivé...)



Je pense que le résultat final est à la hauteur de ce que je voulais.
Au final, entre la réalisation de la version Béta et la finition des 3 parachutes définitifs, cela m'a pris autour de 200h.




Voilà, ainsi se termine ce petit tuto..En espérant qu'il puisse servir à d'autre pour des projets aussi fous que le mien...

Le résultat final du montage se trouve quant à lui là :

https://scalemodel.forumactif.org/t14874-xb-70-av-1-valkyrie-1-72-12-octobre-1964-vol-d-essai-n3-9h07-base-d-edwards-californie#350049

La vache quel boulot!!
Le résultat est vraiment à la hauteur du travail fourni, très belle réalisation et merci pour le tutoriel

C'est un truc de dingue!!!!

Merci pour ce tutoriel..

merci à tous !!!
c'est un plaisir de recevoir des compliments d'artistes comme vous...
Comme dirait JP : "un truc de dingue" : je confirme.. j'ai commencé par ça avant même de savoir si j'irais au bout de mon projet.. faut être dingue, en effet...

et
Un truc de dingue !!!

bruno31 a écrit:

Un truc de dingue !!!

jdmax a écrit:

La vache quel boulot!!

JP a écrit:

C'est un truc de dingue!!!!

En fait, le plus compliqué, mais en rien difficile, a été de concevoir.. mais au final, tout est presque logique, ça s'enchaine logiquement et en rien compliqué à faire. Et franchement c'est vrai, je ne dis pas ça parce que je les ai conçus, ce n'est que du montage basique à base de colle, de brasure, de laiton, de papier, de fil et 2 doigts inventivité. C'est tout...

C'est juste chronophage, parce qu'en tant que full scratcher, j'ai voulu le faire en scratch.
Aujourd'hui avec tout ce qui est impression 3D, ça serait sans doute beaucoup plus simple; mais, il y a un mais.. Certains ont essayé de reprendre l'idée pour créer des versions différentes, pour d'autres modèles, mais il ne sont jamais parvenu à retrouver l'aspect aérien que j'ai réussi à donné, pour la simple et bonne raison que les matériaux qui sont utilisés en impression 3D ne sont en rien translucides et qu'ils n'ont pas réussi à restituer la finesse des éléments de voilure à cause de l'épaisseur minimale imposée par les matériaux utilisés.

Réaliser ces parachutes n'est en rien compliqué, mais je dois bien reconnaitre que oui, faut être un peu dingue pour se dire, avant même de commencer le montage, sans savoir s'il serait mené à terme : "je vais commencer par faire les parachutes"..

Epoustouflant ton montage
Bravo!

Serge