Toy Glider - Planeur jouet / MK2 version

Version 2

L'objet de l'évolution est d'améliorer le plané.

Évolutions en regard de la version originale 

• Légère augmentation des surfaces (ailes - +6% soit 20 cm² - , stabilisateur, dérive).

• Allongement des raidisseurs d'aile.

• Le dièdre des ailes passe de 15 à 20°.

• Leur angle d'attaque diminue de 5° à 3°,

• L'angle d'attaque du plan stabilisateur diminue de 2° à 1°.

• La forme de tous les plans évolue.

Préconisations de montage

• Lest = 1 pièce de 2c dans le nez.

• Centrage : le trou-repère sur le bord intérieur des ailes doit se trouver environ 78mm derrière le nez. Ce réglage a un impact sensible, faites des essais autour de cette valeur avant de coller les ailes en position.

• Le bord d'attaque du plan stabilisateur (enclipsé dans la base de la dérive) se trouve 190 à 195mm derrière le nez.

Nota : ce planeur n'est pas prévu pour tolérer la présence de vent au delà d'une (trés) légère brise.

Version originale

Tout est parti du désir de découvrir pourquoi l'AI Claude semblait à la mode. Je pensais à un planeur-jouet pour ma petite fille et, après m'être inscrit pour la version gratuite j'ai entré mon premier prompt. C'est là que l'outil m'a bluffé en approfondissant le sujet jusqu'à ce que nous arrivions à une définition détaillée des paramètres du jouet et même un code Python compatible FreeCad capable de générer une tentative de modèle. Il m'a également soufflé l'idée judicieuse de construire l'engin autour d'une simple baguette de bois.

Bien entendu le modèle généré n'était pas exploitable en l'état ni même très réaliste mais les informations techniques et les données fournies m'ont servi de point de départ pour réaliser celui que je vous propose ici, composé d'éléments qui s'enfilent sur une baguette de bois (ou de carbone si vous voulez).

Assemblage

Tout commence par la réquisition d'une baguette à brochettes en bois. Les miennes font 3.5 mm de diamètre pour une longueur de 24 à 25 cm.

Enfiler le nez, le caisson d'emplanture et la dérive sur la baguette. Il peut être préférable de coller nez et dérive selon la tenue en friction. A ce stade l'emplanture doit rester mobile pour ajuster la position du centre de gravité. Le plan stabilisateur sera ensuite inséré dans les encoches (minuscules) sous la dérive (incidence de 2°), il doit pouvoir tenir sans collage. Attention, pour le plan stabilisateur comme pour la dérive (et les ailes), le raidisseur de bord d'attaque est positionné à l'avant du plan et vers le haut pour les éléments porteurs.

On glisse ensuite les clés des ailes dans les emplantures du caisson central qui présente un dièdre d'environ 15° et une incidence de 5°.

Réglage

On peut caler le CG en faisant glisser le caisson d'emplanture sur la baguette. Une encoche dans les ailes permet de repérer la position en marquant la baguette. Un lest (une pièce de 2 c€) permettra de conserver une tendance à piquer nécessaire pour le contrôle. Une fois le réglage permettant d'obtenir un vol à plat déterminé, on peut coller le caisson en position pour éviter qu'il ne glisse lors des atterrissages un peu brusques. Il faut donner un peu de vitesse au lancer, sans exagérer.

Commentaires sur la conception

Même si, in fine, tout a changé, les commentaires de Claude m'ont bien aidé à faire mes choix de conception, après bien entendu lui avoir posé les bonnes questions...  Le point clé dans la conception est la masse, et plus particulièrement la charge sur l'aile du modèle complet assemblé qui doit rester sous les 6g/dm² pour un plané acceptable. A cette échelle, le profil de l'aile a peu d'impact et l'enjeu est de conserver un bon compromis masse / rigidité. Après différents essais, le choix de plan mono-couche de 0.15mm d'épaisseur équipé de raidisseurs s'est imposé avec en résultat une masse de 2.5 g/dm². Une surface ailaire totale de près de 3 dm² a permis d'absorber la masse des autres composants. Le planeur complet pèse un peu plus de 16g pour une charge résultante d'environ 5.5 g/dm².

A titre d'information, il est impossible d'accéder à un bilan de masse raisonnable à cette échelle avec un aile caissonnée (profil NACA par exemple), même en impression mode vase et avec la buse de 0.25mm.

Commentaires sur l'impression

L'emploi du PETG permet de préserver une certaine solidité. Les fichiers d'impression sont fournis pour une buse de 0.25mm ainsi que pour une buse de 0.40. Le nombre de couches et de périmètres est réduit pour optimiser la masse, la solidité reste suffisante.

On pourra adapter les pièces pour un diamètre de baguette un peu différent en jouant sur le facteur d'échelle à l'impression, sinon les fichiers sont fournis pour modifier ce que vous voulez.

                   Bon amusement !

___________________________________________________________________________________________________________________________

MK2 version

The aim of this evolution is to improve the gliding performance.

Changes to to the original version

• Slight increase in surface area (wings - +6% or 20 cm² - stabilizer, fin).

• Longer wing stiffeners.

• The wing dihedron increases from 15° to 20°.

• Their angle of attack decreases to 3° from previously 5°,

• The stabilizer angle of attack decreases from 2° to 1°.

• The shape of all surfaces is modified.

Assembly recommendations

• Ballast = 1 coin of 2 euro cents in the nose.

• Center of gravity: the reference hole on the inner edge of the wings should be approximately 78mm behind the nose. This adjustment has a noticeable impact; test around this value before gluing the wings in position.

• The leading edge of the stabilizer (clipped into the base of the fin) is located 190 to 195mm behind the nose. 

Note: This glider is not designed to tolerate winds beyond a (very) light breeze.

Original version

It all started with a desire to find out why the AI Claude seemed to be all the rage. I was thinking about a toy glider for my grand daughter, and after signing up for the free version, I entered my first prompt. That’s when the tool blew me away by delving deeper into the subject until we arrived at a detailed definition of the toy’s parameters and even FreeCAD-compatible Python code capable of generating a preliminary model. It also gave me the clever idea of building the craft around a simple wooden dowel.

Of course, the generated model wasn’t usable as-is or even very realistic, but the technical information and data provided served as a starting point for me to create the one I’m presenting here, made up of parts that slide onto a wooden stick (or carbon fiber if you prefer).

Assembly

It all starts with getting a wooden skewer. Mine are 3.5 mm in diameter and 24 to 25 cm long.

Slide the nose, the root box, and the fin onto the skewer. It may be best to glue the nose and fin depending on the friction hold. At this stage, the root box must remain movable to adjust the position of the center of gravity. The stabilizer will then be inserted into the (tiny) notches under the rudder (2° angle of attack); it should fit without glue.

Note: For the stabilizer as well as the rudder (and the wings), the leading-edge stiffener is positioned forwards and angled upward for the load-bearing sections.

Next, slide the wing tabs into the wing roots of the central box, which has a dihedral of approximately 15° and a leading edge angle of 5°.

Adjustment

You can adjust the CG by sliding the wing root box along the spar. A notch in the wings allows you to mark the position on the spar. A small weight (a 2-cent coin) will help maintain the necessary nose-down tendency for control. Once the adjustment for a specific level flight has been determined, the box can be glued in place to prevent it from sliding during slightly rough landings. You need to give it a bit of speed when launching, without overdoing it.

Design Notes

Even though, in the end, everything changed, Claude’s comments really helped me make my design choices—after, of course, asking him the right questions... The key factor in the design is weight, and more specifically the wing loading of the fully assembled model, which must remain below 6 g/dm² for acceptable gliding performance. At this scale, the wing profile has little impact, and the challenge is to maintain a good balance between weight and stiffness. After various tests, the choice of a 0.15mm-thick single-layer plan equipped with stiffeners emerged as the best option, resulting in a mass of 2.5 g/dm². A total wing area of nearly 3 dm² allowed for the mass of the other components to be accommodated. The complete glider weighs just over 16 g, resulting in a load of approximately 5.5 g/dm².

For reference, it is impossible to achieve a reasonable weight at this scale with a box-shaped wing (NACA profile, for example), even when printing in vase mode with a 0.25 mm nozzle.

Printing Notes

Using PETG helps maintaining a certain level of strength. The print files are provided for 0.25mm & 0.40 mm nozzles. The number of layers and perimeters has been reduced to optimize weight, while still maintaining sufficient strength.

You can adapt the parts for a slightly different rod diameter by adjusting the scale factor during printing; otherwise, the files are provided so you can modify them as you wish.

                   Have fun!