Impala (couverture aviation magazine)

L'impala JP20/90 (couverture aviation magazine)

Impala, Racer racé

En 1971, l’arrivée des premiers Racers, américains et britanniques, sur le sol français, a une influence majeure sur Jean Pottier qui est séduit par ces petites machines performantes. Il se lance donc dans le dessin, l’étude et les calculs, en collaboration avec Robert Jacquet, de son propre « Racer de Formule 1 », entièrement construit dans un matériau nouveau pour l’époque : la fibre de verre associée à la résine polyester.

Au moment de leur collaboration, Robert Jacquet travaille au bureau d’études de la prestigieuse société des Avions Marcel Dassault et Jean est électronicien dans la société Thomson-CSF.

Nom de baptême : Impala

Pour la réalisation de l’Impala JP 20/90 – c’est ainsi qu’il a baptisé son nouveau projet - Jean Pottier cherche un industriel capable de réaliser les différentes pièces en composite entrant dans la construction du nouvel avion. C’est ainsi qu’il fait la connaissance d’Emile Castanier, patron de la CARMAM, à Moulins-Avermes. La CARMAM est une entreprise qui, à cette époque, produit sous licence des planeurs italiens Morelli M-100 Mésange et M-200 Foehn[2] puis des planeurs allemands Glasflügel Libelle Standard et des planeurs finlandais Pik-20E vers la fin de l’activité de la CARMAM.

L’entreprise de Moulins produit également des coques en fibre de verre/résine pour le nautisme, des cabines de douches, des capots en composites pour le constructeur américain Beechcraft et des pièces pour différentes sociétés aéronautiques. Pendant les périodes où le plan de charge industriel est faible, cette dernière a également réalisé des cabines de grues pour la société Potain. Ce contexte est idéal pour la sortie future des planeurs conçus par Jean Pottier et Robert Jacquet, les JP 15-36, 34 et 38.

L’art des composites.

Le prototype de l’Impala est construit pour valider le concept des structures en conjonctif de fibre de verre-époxy-mousse, plus communément baptisé aujourd’hui matériau composite. Cette technologie est encore peu courante pour la fabrication des avions qu’ils soient légers ou non, puisque l’Impala est le sixième au monde, et le deuxième prototype français, à utiliser la structure « tout plastique » en tissu de verre-résine. En fait, le premier avion français est le prototype du Wassmer WA-50 - immatriculé F-WNZZ - conçu en 1966, qui a donné naissance, en 1969, à une version de série baptisée WA-51 Pacific dont le prototype était immatriculé F-WPTT.

Après de nombreux essais de résistance structurale réalisés sur des éprouvettes, la solution retenue consiste à utiliser au maximum un matériau sandwich entièrement plastique, consistant en deux peaux de tissu de verre-résine polyester avec un noyau en Klégecell, un matériau alvéolaire particulièrement résistant employé dans l’industrie aéronautique et sur des avions certifiés. D’une manière générale, la structure choisie est inspirée de celle éprouvée sur certains types de planeurs allemands en composites. Bien évidemment, les éléments de structure de l’avion sont réalisés dans des moules, avec une imprégnation de résine.

Impala JP20/90 en vol

Impala JP20/90 en vol

Un peu de technique

La voilure de l’Impala présente une envergure de 6 mètres pour un allongement de 5,8 et un effilement de 0,5. Ce dernier coefficient s’explique par la corde de 1,40 m à l’emplanture, ramenée à 0,70 m à l’extrémité. Le profil choisi sur toute l’envergure est un laminaire de la famille des NACA 65212. Un léger vrillage de –1° fait évoluer le calage de +2,5° à 1,5° en extrémité. Si le bord d’attaque, brisé non loin de l’emplanture, est vierge de tout dispositif, le bord de fuite est partagé entre les volets de courbure intérieurs et les ailerons. Les volets de courbure offrent une envergure projetée de 1,45 m pour une profondeur maximale de 0,25 m. Dotés de trois crans, ils offrent trois positions de sortie : 0° en vol, 12° au décollage et 30° à l’atterrissage. Ils sont commandés mécaniquement par un levier situé à gauche du siège pilote. Les ailerons, équilibrés statiquement, représentent une envergure projetée de 1,10 m. Ils sont commandés à l’aide de bielles rigides par un système inspiré des planeurs allemands Libelle.

La structure de l’aile, construite d’une seule pièce, repose sur quatre éléments principaux, tous réalisés en matériaux composites. Il s’agit du longeron principal, d’un longeron arrière tenant les supports d’articulation des volets et des ailerons, et deux éléments de revêtement, intrados et extrados.

Techniquement, le longeron principal est un caisson constitué d’un conjonctif en mousse de Klegecell habillé par des âmes et des semelles en tissu de verre Roving unidirectionnel, le tout lié avec de la résine polyester. Chaque surface de revêtement comporte quatre couches de tissu, un conjonctif de Klegecell et deux couches de tissu interne. Le longeronnet arrière comprend une âme en Klegecell enrobée de tissu en plusieurs couches faisant office de cornières tournées vers l’arrière. Tous ces éléments sont collés à la résine avec adjonction de tissu aux endroits devant supporter et transmettre des efforts locaux (ferrure d’emplanture, ferrures d’attache de train, etc…).

Étonnamment, il n’existe donc aucune nervure dans cette structure d’aile.

De conception similaire, le fuselage ne compte donc aucun cadre ou couple, à l’exception de trois éléments : le cadre plein avant qui supporte en amont la cloison pare-feu, celui qui sert de dossier au pilote et enfin le cadre d’étambot. Le caisson de fuselage comporte donc une peau épaisse au moment d’inertie important. Le bâti-moteur est réalisé en tubes d’aciers soudés qualité 25CD4s. De façon classique, le bloc moteur Continental est monté élastiquement sur son bâti par l’intermédiaire de quatre éléments amortisseurs Silentbloc.

Les empennages comprennent une surface verticale faisant partie intégrante de la structure et venant de construction avec le fuselage et une gouverne de profondeur monobloc dessinée autour d’un profil de base NACA 65015 qui évolue vers un NACA 65012 à l’extrémité. Cette gouverne est actionnée par l’intermédiaire d’une commande rigide. La gouverne de direction est actionnée par câbles, par l’intermédiaire d’un palonnier réglable de type Libelle. Les câbles coulissent dans des gouttières en plastique, le long des flancs de fuselage, ce qui permet d’éviter les renvois et autres poulies. Le train d’atterrissage est constitué d’une lame souple en matériau composite. Le réservoir d’essence, d’une capacité de 55 litres, prend place dans le ponté avant. Cela dit, il est possible d’augmenter l’autonomie avec des réservoirs de voilure installés au niveau des apex.

Atelier ACAAM aux Mureaux

IMPALA JP20/90

Un avion chargé.

Le 26 juillet 1971, l’Impala effectue son premier vol, sans encombre, aux mains d’Emile Castanier. Ce Racer correspond aux normes Air 2052, catégorie A/3 (cat. A et CAR 3) avec facteurs de charge de + 10G et –10G. Jean a calculé la cellule pour des moteurs de 65 à 125 ch. Le prototype vole avec un Continental C90-12F de 90 ch avec démarreur.

Le JP 20/90 Impala est donc le premier avion tout plastique destiné à la construction amateur.

Et Jean de préciser : « L’Impala était chargé et trop court au niveau du fuselage. Comme pas mal de racers, il ne fallait pas trop le toucher au-dessous de 160 km/h. Je n’ai rien modifié à ce niveau car au-dessus de 250 km/h il marchait très bien… » Suite aux premiers essais en vol, Jean dessine un fuselage légèrement plus long, qui ne sera jamais réalisé.

Quelques jours seulement après son premier vol, Jean Pottier et Robert Jacquet présentent leur « bébé » au rassemblement du Sport de l’Air 1971 de Cambrai. L’Impala en est d’ailleurs la vedette incontestée… Beau, rapide et solide, il a tout pour plaire.

Jean se souvient : « Nous avons rencontré des problèmes moteur sur l’Impala. Cela n’est pas propre à l’avion mais à tous les racers français…Les hélices que nous avons en France sont adaptées pour des vitesses de 150 à 160 km/h, puisque ce type de moteur est installé sur des biplaces de 600 kg. La faible traînée des racers et leur légèreté permettent d’atteindre ces vitesses avec une faible puissance et, si l’on veut pousser l’admission, le régime moteur dépasse aussitôt les 2600 tours/minute autorisés par le constructeur. De plus l’hélice travaille très mal à cause de son pas trop faible et son rendement devient très médiocre.

Lors des premiers vols, nous avons constaté une température anormale de l’huile (+110°C). Pour résoudre ce problème, nous avons monté un radiateur d’huile sur l’avant du moteur. Une ouïe supplémentaire de refroidissement l’alimente en air frais. Le résultat : dans une montée continue plein gaz, la température atteint un maximum de 80°c pour tomber, en croisière, aux environs de 70-75°C, pour 2600 tr/min.

Pour finir, nous avons également rencontré des problèmes de refroidissement des culasses et des cylindres. S’il n’est pas facile d’obtenir une traînée minimale et un refroidissement optimal, dans de nombreux cas, la traînée l’emporte et l’on trouve des températures de culasses très élevées allant jusqu’à 300-330°C, voire plus encore. Pour l’Impala, le cas est différent, puisque nous refroidissons trop ! Malgré la surface des prises d’air qui est de 160 cm² (2 x 80), la température des culasses, en régime de montée continue prolongée, atteint 250°C avec une pointe maximum à 273°C, et devient faible en croisière avec 180-190°C. L’explication est la suivante : grâce au prolongateur de l’arbre d’hélice (100 mm), il a été possible de réaliser une chambre de détente, dont le but est de rendre l’air turbulent, de le ralentir et par conséquent d’augmenter la pression afin de permettre un bon « mouillage » des ailettes des cylindres. D’autre part, un bon dégagement dans la partie basse permet une évacuation correcte, même en montée, en raison du décrochement du capot-moteur par rapport à l’intrados de la voilure.

Atelier ACAAM aux Mureaux

IMPALA JP20/90 en vol

Pour conclure, je dirais que l’Impala constitue une magnifique illustration du degré de perfection que l’on peut atteindre, tant dans les formes que dans la finition, par l’emploi de matériaux composites moulés pour tous les éléments de la cellule. Il est important de préciser que l’appareil a été étudié et réalisé en moins de... six mois. Malheureusement cet avion, qui aujourd’hui n’a pas pris une ride, reste unique. C’est la première réalisation de ce genre en construction amateur issue d’un programme ambitieux. Plaisir d’esthète…Peut-être. »

Voici les conseils de Jean Pottier pour la conception d’un racer. Selon lui, il faut :
- Un atterrisseur robuste.
- Un bon écoulement d’air de refroidissement autour des cylindres.
- Penser au radiateur d’huile.
- En raison du pilotage fin, prévoir un bras de levier suffisant pour les gouvernes d’empennage.
- Pour l’utilisation d’un profil laminaire, prévoir et réaliser un bon état des surfaces et attention aux décrochages secs.
- Prévoir un bon facteur de charge maximal (9 à 10 G minimum), car les G arrivent vite sur ces avions.

Triste fin de carrière...

C’est sur l’aérodrome de Rouen-Boos, en 1973, que se termine la courte, mais ô combien intéressante carrière de l’Impala. En effet, suite à une sortie de piste latérale consécutive à un affaissement du train d’atterrissage l’appareil est sérieusement endommagé. C’est Daniel Touzet, salarié de la CARMAM, qui est envoyé à Rouen pour estimer les dégâts et récupérer la machine, Jean Pottier étant retenu à Moulins par la gestion de l’entreprise.

Et Philippe Pottier de préciser : « Mr. Touzet arrive de Moulins avec une remorque plateau mais une fois devant l’avion, il réalise qu’il ne peut pas démonter l’aile, celle-ci faisant bloc avec le fuselage. Il téléphone à Jean qui lui répond : « il suffit de démonter le moteur et son bâti et de placer l’avion verticalement sur la remorque, l’ensemble reposant sur la cloison pare-feu. Mr. Touzet repart vers l’avion, dubitatif, et après avoir mesuré la hauteur du plateau et ajouté la longueur du fuselage en partant de la cloison pare-feu, il ne peut que conclure qu’il ne passera pas sous les ponts qui jalonnent son trajet de retour vers Moulins. Nouveau coup de téléphone à Moulins et Jean de répondre : « Découpez le fuselage au niveau du E... » Nouvelle surprise pour Mr. Touzet, car il n’y a pas de E dans l’immatriculation de l’avion appliquée sur le fuselage. Son attention se porte alors sur la mention « Expérimental » figurant le long du fuselage et se dit que son E doit être celui-là, mais il y en a trois ! Dernier coup de fil à Moulins et Jean, disposant d’une photo de l’avion dans son bureau, précise à notre homme qu’il s’agit du premier E. C’est alors que Mr. Touzet, en employé discipliné, sort une scie de sa caisse à outils et commence, la mort dans l’âme, la découpe du fuselage devant le regard effaré et interrogateur du mécanicien de l’aéro-club, dont le cliquetis de la clef à bougie vient de s’interrompre brutalement, subjugué par le spectacle surréaliste auquel il assiste. Après cet épisode malheureux, l’Impala terminera sa courte carrière, détruit lors d’un incendie sur l’aérodrome de Moulins. »

Cet avion expérimental n’aura pas de successeur malgré les excellents résultats de ses premiers vols. Jean Pottier se consacrera au sein de la CARMAM au développement d’une nouvelle famille de planeurs, dont nous relatons l’histoire au chapitre 8 de cet ouvrage.