"There is no replacement for displacement" Des éléments de réponse de notre ami Philippe-Pierre DEJEAN (que le claviste remercie) :

Réducter le VW ???

Cette solution me semble curieuse. A condition de soigner l’échappement et l’admission (accordés) les 65 HP doivent être atteignables sans trop monter dans les tours (et garder un diamètre hélice raisonnable, compatible avec un rendement de propulsion qui ne se dégrade pas trop, surtout en montée).

Réducter un tel moteur, c’est rajouter (ou remettre en place) un volant lourd, un réducteur et probablement un amortisseur de couple, c’est à dire de la masse 77 kg + + + -> à peu près la masse d’un C65, C90 ou O-200... Qu’on trouve encore à des prix relativement abordables...

Comme le disent les Américains : "There is no replacement for displacement" Il n’y a pas d’alternative à la cylindrée !

Pour éclaircir les choses, on peut présenter le problème de la manière suivante :

Avec un rendement moteur donné (autour de 30% pour la majorité des moteurs 4 temps) une puissance donnée correspond à un débit d’essence.

– on rappelle que la puissance utile est homogène à un débit d’énergie sur l’arbre moteur.
– également que le débit d’essence est homogène à un débit d’énergie consommée.
– que le rendement moteur est tout simplement le rapport entre l’énergie fournie sur l’arbre moteur et l’énergie consommée.

Brûler ce débit d’essence nécessite un débit d’air à travers le moteur.
Ce débit d’air est directement lié à la pression d’admission, à la cylindrée et au régime de rotation.
Si on ne veut pas prendre la voie de la suralimentation (turbo, intercooler et tripaille associée) la pression d’admission est au plus égale à la pression atmosphérique (1013.5 HPa ou 30 pouces de mercure).

Et si on limite le régime de rotation pour se servir de l’hélice en prise directe comme volant on tombe sur une l’équation qui se vérifie très bien du O-200 au O360 :

Il faut 34 cm3 pour produire un cheval de puissance à 2500 t/min
Soit en gros une canette pour 10 cv à 2500 t/min

Détail du calcul :

1 cheval (1 cv) de puissance utile (Pu) fournie sur l’arbre c’est 736 W ou un débit d’énergie de 736 Joules/s.
Rendement moteur r = Pu/Pc = 30%
Puissance chimique (pétrole) consommée Pc = 736 / 30% = 2453 Joules/s
Avec une énergie massique de Em = 42 000 000 J/kg pour le pétrole
Le débit massique de pétrole est de qe = 2453 / 42000000 = 0,00005841 kg/s soit 0.058 g/s
Pour brûler ce pétrole il faut en gros 15 fois plus d’air en masse, soit un débit d’air qair = 0,05841 x 15 = 0,876 g/s
Avec une pression d’admission de 1013 HPa et une température de 15°C (288°K), la masse volumique de l’air admis est Rho = 1,225 kg/m3.
Si le moteur tourne à 2500 t/min, soit n = 41.7 t/s, soit pour un moteur 4 temps ncycles = n/2 = 20.8 cycles/s
Et donc une Cylindrée V = qair/(Rho*ncycles) = 34,39 cm3
CQFD

Pour les moteurs VW 1200, 1300, 1600, et 1700, ça donnerait respectivement 36, 39, 48 et 52 cv.
En pratique, on peut tirer un peu plus de puissance du VW, mais uniquement parce qu’on le fait tourner plus vite (3000 à 3500 t/min) avec une hélice plus petite...
Si on reprend l’équation précédente, on peut écrire ;
il faut 33 x 2500 = 82500 cm3 x t/min pour produire un CV

Vérifions la formule avec la cylindrée d’un Rotax 912 originel (1211 cm3 à 5500 t/min) : 1211*5500/82500 = 80,7 HP (on n’est pas loin du compte non ?)

Donc pour produire 65 HP, il nous faudrait 82.500 x 65 = 5.362.500 cm3.t/min, ce qui peut se décliner de 900 cm3 à 6000 t/min à 2100 cm3 à 2500 t/m (ce dernier sans réducteur)
Un VW 1700 devrait tourner à 3150 t/min, on peut s’interroger sur ce qui est le plus pénalisant : la masse d’un réducteur ou la perte de rendement propulsif lié à une hélice plus petite ?
(Bien entendu, la réponse dépend de la vitesse de vol)

Si on veut profiter de la réduction de dimension et de masse du moteur que permet l’usage d’un réducteur, il faudrait rester dans la plage 1000 cm3 à 5400 t/min - 1200 cm3 à 4500 t/min.

Parmi les moteurs d’automobile, on trouve des 2, 3, 4, 5, 6 et 8 cylindres
Si possible un moteur à réducter devrait avoir une bonne régularité de couple, ce qui est obtenu avec un grand nombre de cylindres, dont les pistons ne s’arrêtent pas en même temps.
On doit donc éliminer d’office les bicylindres en ligne ou boxer, et n’envisager les 4 cylindres en ligne ou boxer que si on ne trouve pas mieux...

Le 8 cylindres est parfait, mais les cylindrées disponibles sont très supérieures à 1200 cm3. Il en est de même des 5 et 6 cylindres... On trouve des 1200 cm3 à 4 cylindres (en ligne ou boxer comme le Citroën GS et le VW), mais la régularité de couple laisse à désirer.

Briggs & Stratton a un 993 cm3 bicylindre en V90° (quasi homothétique de celui de la luciole), bien équilibré en inertie très fiable jusqu’à 3600 t/min, mais qu’en serait-il à 5400 t/min ???
La piste des moteurs Guzzi est aussi à explorer, mais que sait-on de leur fiabilité à forte charge continue ?

La solution la plus évidente, c’est la série de petits tricylindres automobile asiatiques récents d’un litre de cylindrée :
Suzuki (Alto) - Toyota (Aygo)/Peugeot(107)/Citroën(C1) - Daiatsu - Chevrolet (ex Daewoo) - Honda Lequel est le plus adapté ?
Le plus courant chez nous est le sûrement le Toyota, mais il semblerait que le plus léger est le Suzuki...
Dans tous les cas ces moteurs sont bien équilibrés en inertie et l’adaptation d’un réducteur léger (courroie) devrait être facile. Le refroidissement liquide peut être considéré comme une source de masse inutile, mais il permet également un gain de trainée de refroidissement...