Remplacer les toutes fiables magnétos par un système d’allumage électronique
Les moteurs de l’aviation générale ne sont pas nés d’hier. La technologie a bien évolué pour produire une source de propulsion extrêmement fiable.
Je ne reviendrai pas sur les conditions environnementales astreignantes auxquels les moteurs sont assujettis. Pourtant, lorsque bien opérés et entretenus, il existe d’excellentes chances que les moteurs classiques se rendent à leur temps total avant la remise à neuf qui généralement se situe autour de 2000 heures.
Alors pourquoi changer des conditions gagnantes? En considérant le coût d’un moteur “moderne”, plusieurs d’entre nous préférons maintenir une amitié serrée avec les très respectables Continental et Lycoming de ce monde.
Contexte
Ces moteurs de réputations comptent sur un accessoire d’une incroyable fiabilité: la vénérable magnéto. Nous avons devant nous une réputation qui prédomine toutes les autres. Pour la petite histoire, la magnéto (“mag” pour les intimes) produit de l’électricité envoyée aux bougies, totalement indépendamment du reste des systèmes embarqués. L’allumage créé se produit à un point clé dans le cycle de compression. Ce point est habituellement fixé à 25 degrés avant le point mort supérieur du cycle (before top dead center – BTDC).
Je ne veux pas développer sur les vertus du moteur à combustion interne quatre temps. Bon nombre de personnes plutôt intelligentes et instruites ont déterminé selon des conditions moyennes que le chiffre empirique de 25 degrés BTDC était un excellent compromis pour obtenir une combustion adéquate, lire ici puissance.
La construction amateure – Les aéronefs expérimentaux qui menant les essais
Depuis quelques décennies, le monde de la construction amateure vole avec des moteurs équipés de composantes optimisées pour améliorer l’efficacité. Cette possibilité passe par le fait que les certifications couteuses de ces composantes ne sont pas requises pour cette catégorie de certificat de navigabilité.
Une de ces composantes est, bien entendu, la magnéto électronique – emag. Le succès de certains manufacturiers dans ce domaine fut tel, que quelques-uns sont parvenus à certifier les emags.
Le concept relativement simple a quand même dû se frayer un chemin à l’intérieur de paradigmes bien établis de l’aviation certifiée il y a une dizaine d’années. Clairement au moment où j’écris ces lignes, l’aspect innovation sera obsolète. Je viens tout juste d’y porter attention. De toute évidence, je faisais partie, du paradigme lui-même, plus maintenant!
La théorie à la base du concept
Premièrement, la magnéto traditionnelle est constituée de toutes sortes de pièces mobiles, entre-autres, qui ressemblent à une horlogerie aux yeux d’un pilote tel que celui qui écrit ces lignes.
Les mags ont besoin d’être remises à neuf à cause de ces pièces mobiles. Toutes les 500 heures, elles doivent être retirées du moteur, empaquetées et envoyées à l’entreprise de réparation. Puis, elles sont renvoyées au mécano qui doit les installer à nouveau, les synchroniser et en faire une vérification au point fixe.
Grâce à l’allumage électronique, toutes ces étapes ne sont plus requises. C’est seulement après 2000 heures que la emag devra être révisée. Faites le calcul pour constater à quel point il est rapide d’amortir le coût d’achat et d’installation.
Un autre avantage de la emag est l’amélioration marquée de la combustion. Premièrement, la clé de l’affaire est l’avance de l’allumage en fonction des révolutions et de l’altitude densité. La emag est branchée par un tube sur la conduite d’admission du moteur. En effet, au cours du cycle de compression, au lieu de déclencher la bougie à 25 degrés BTDC, la bougie pourra facilement se déclencher 35 degrés BTDC permettant plus de temps à la flamme de se propager dans le cylindre.
Deuxièmement et non moindrement, est le volume de l’étincelle générée par la bougie. Ainsi, la propagation de la flamme est davantage améliorée. L’écartement d’une bougie standard sur un Lycoming sera de 0,016 à 0,021 pouce pour une magnéto traditionnelle. Pour une emag avec la même bougie, l’écartement sera beaucoup plus important soit de 0,022 à 0,035. Si on porte attention au cours de l’inspection annuelle, le mécano ajustera l’écartement de la bougie à 0,028, c’est énorme!
Alors donc, qui dit combustion améliorée, dit performance améliorée ou meilleure économie de carburant pour les mêmes paramètres moteur utilisées dans le passé.
Il existe deux types d’installations: le remplacement d’une seule magnéto ou des deux magnétos.
Pour l’installation d’une seule emag, cette dernière allumera ses bougies associées toujours avant la bougie actionnée par la magnéto traditionnelle. Évidemment, la magnéto traditionnelle devient redondante lorsqu’elle allume ses bougies correspondantes à quelque 10 degrés de rotation de l’arbre plus tard. Elle demeure en place bien entendu pour des raisons d’assistance et de sécurité en cas de panne.
La emag en passant, prend sa source d’électricité directement de la batterie. Elle est branchée entre l’interrupteur principal (master) et la batterie. Elle est toujours sous tension contrôlée par l’interrupteur conventionnel de magnéto.
L’installation de deux emags sera identique à la différence qu’une batterie indépendante sera installée en guise de soutien. Elle devra invariablement offrir la tension électrique exigée au moins pour la durée de l’autonomie du carburant embarqué…
Pour la petite histoire, depuis l’acquisition du PA-30, je note les données moteur et vitesse au cours de la phase croisière. Certes, cela semble fastidieux mais en réalité il est assez simple d’en faire la saisie dans une banque de données maison. L’intention est de surveiller l’avion d’un peu plus près et de mesurer avec précision les améliorations que certaines modifications peuvent apporter.
Fabricants différents
J’avais bien « magasiné » avant de me rendre à Lakeland pour le Sun n Fun, 2024. J’étais bien préparé pour engager une bonne discussion avec les deux fabricants principaux certifiés. Les gens chez Electroair et Surefly ont été très francs quant à leur excellent produit phare.
Chez Electroair, le marketing met une bonne emphase sur les rapports de pilotes relativement aux améliorations des performances. Ce n’est pas le cas chez Surefly. D’un côté ou de l’autre aucune garantie n’est émise en ce qui concerne la réduction de consommation de carburant.
La consommation de carburant et la performance des moteurs sont si subjectives lorsqu’un moteur n’est pas installé sur un support d’évaluation en usine. Néanmoins, la physique demeure dans les deux cas. La consommation de carburant sera moindre, particulièrement en “haute altitude” pour un moteur non équipé de turbocompresseur.
Finalement, en ce qui me regarde et suite aux conseils des mécanos chez Aviation R.Goulet, j’ai opté pour les emags de Surefly. La facilité d’installation et les deux livres de moins que la magnéto Bendix existante ont fait pencher la balance en faveur de Surefly.
Il faut tout-de-même prendre en considération que si la batterie de votre avion est située devant le bouclier pare-feu, le branchement de la emag ne sera qu’un fil minimaliste vers la emag. Le cas du PA-30 que je pilote, on retrouvera la batterie située complètement à l’arrière du compartiment à bagages. L’installation a requis la pénible opération de retrait des sièges, plancher et murs de la cabine pour “router” les fils en question en plus de choisir un diamètre légèrement plus large pour allouer les pertes dues à la longueur du fil.
Au département du “tant qu’à être”, le mécanicien certifié de chez Aviation R. Goulet en a profité pour faire une inspection impromptue du secteur du longeron principal, afin de déceler peut-être un début de corrosion. Ce supplément de prudence émane des consignes de navigabilité récentes émises pour les Cessna C-177 et C-210. Encore plus récemment, une même CN a été émise pour les Piper PA-28 et PA-44. On ne peut outrepasser cette réalité.
Et maintenant les résultats des premiers vols. L’enveloppe s’il vous plait…
Peu importe l’angle d’observation, la consommation de carburant s’est amoindrie “significativement” pour la même vitesse vraie et aux altitudes préférées des moteurs “normalement aspirés” (8000 à 9000 pieds), 65% de la puissance et “peak EGT”. Chaque moteur consommant de 0,75 à 1,0 gallon US à l’heure de moins. Ces observations ont été notées d’une part par le flot de carburant à l’instrument et d’autre part par le carburant total embarqué en fonction du temps de vol.
Un autre avantage non spécifié dans certaines publications est le démarrage amélioré au standard automobile, particulièrement par temps froid. Le PA-30 est équipé traditionnellement de deux magnétos dotées d’ “impulse coupler” de chaque côté. Ainsi, les démarrages, en principe, ne sont jamais un problème. J’ai quand hâte à l’’hiver pour tester cet avantage. D’accord, pas si hâte!
Ceci dit, la plupart des moteurs ne sont équipés que d’une seule magnéto avec l’impulse coupler. Avec la emag embarquée, les démarrages deviennent moins pénibles apparemment.
Dans mes livres, le coût de l’installation complète sera absorbée en près de 3 ans d’opération à 100 heures par année. L’aviation est une affaire sérieuse, néanmoins l’installation et l’évaluation des emags fut plutôt amusante: est-ce permis?
Absolument!
Vous avez des questions? Écrivez moi: marc@aviationcommonsense.net