Az', J'aimerais revenir sur un point d'aérodynamique des avions modernes.
(I.e. ma question quand à savoir si l'optimisation des performances aéro. n'amène pas les avions à des configuration trop instables, difficiles à contrôler quand on a plus un PA/calculateur de vol).
En réfléchissant un peu sur ce problème de décrochage autoentretenu, je me suis souvenu d'un crash d'un de mes planeurs, où une de mes batteries avait reculé, provoquant un centrage arrière, et un tel décrochage à plat.
En effet normalement, les positions des centres de poussée et de gravité sont calculés pour avoir un moment piqueur (CG en avant du CP). Le stab est alors calé avec une incidence plus faible que celle de l'aile.
En vol stabilisé, le stab applique une "portance" négative (qui appuie sur la queue) pour tenir l'avion en ligne de vol.
En cas de mise en décrochage, l'aile (avec une incidence supérieure au stab.) décroche en premier, ce qui provoque l'enfoncement du nez de l'appareil. Même stab décroché, le CG en position avant créant le couple piqueur, place naturellement l'avion en position de piqué propre à recoller les filets d'air et à récupérer le décrochage.
Bien sur quand on dessine des planeurs en modèle réduit, on cherche à réduire ce couple piqueur, afin de réduire la portance négative du stab. (réduire en fait sa trainée). On arrive d'ailleurs à des calages quasi nul du stab.
C'est ce même principe qui amène, sur les avions de lignes à réduire grandement leurs stabilité longitudinale (dénomé RSS design : Relax Static Stability).
Dans l'article suivant
Signé Boeing, cette notion est très bien expliquée.
Je note deux paragraphes particulièrement interessants :
CITATION
The trend in the design of modern airplanes is to have less static longitudinal stability--frequently referred to as relaxed static stability (RSS)--to capture the benefit of improved fuel efficiency. Simply stated, some airplanes are now designed to be aerodynamically efficient, and stability is augmented electronically so that stick force gradients will meet certification requirements. Many methods exist for augmenting stability. For example, the Boeing 777 and MD-11 use flight control computers that adjust the elevator actuator positions to give the appearance of more longitudinal stability than the airplane actually has. In other words, computers absorb the extra workload caused by flying with RSS.
Augmented stability provides better cruise performance with no increase in workload and no adverse effects from flying at an aft CG. This technology also allows for a smaller tail size, which further reduces drag and weight. However, FAR Part 25 requires that handling qualities remain adequate for continued safe flight and landing following an augmentation system failure. Therefore, a practical limit exists for how far aft the CG can go.
D'une part, on voit que la FAA (Federal Aviation Autority) (via le FAR 25) a trouvé nécessaire d'encadrer cette tendance, pour garder des avions safe
Clairement, les avions RSS, réclame un calculateur de vol pour manager correctement cette stabilité dégradée.
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L'Airbus A330 est il designé, suivant ces critères ?Oui clairement , comme tous les Airbus récents. Le tout est résumé ici :
CITATION
Stabilité passive, stabilité active
Quand un mouvement de la masse d'air modifie la position d'équilibre de l'avion, on peut avoir deux types de corrections :
> Avec une stabilisation classique dite "passive", la nouvelle position de l'avion par rapport à la masse d'air détermine des moments aérodynamiques stabilisants.
> Avec une stabilisation "active", les mouvements de l'avion sont détectés par des capteurs, analysés par un calculateur qui détermine les moments de gouvernes nécessaires pour rétablir l'équilibre initial. L'avion peut être naturellement instable, le calculateur corrige en permanence.
Stabilité et performances
> La stabilité passive en tangage entraîne une traînée suppémentaire dite traînée d'équilibrage. Le Centre de Gravité (CG) étant en avant du centre de portance, l'empennage est déporteur (il pousse vers le bas). Cela augmente la traînée induite (par la portance) de l'aile qui doit porter cette déportance en plus du poids de l'avion. L'aile doit être un peu plus grande, plus lourde, etc...
> La stabilisation active en tangage permet de reculer le centre de gravité; le stabilisateur peut être légèrement porteur en vol. Sur l'avion A 310-300 équipé d'un réservoir arrière (placé dans l'empennage horizontal), le recul du CG en vol et le carburant supplémentaire permettent d'augmenter la distance franchissable de 16 % par rapport au modèle A 310-200 non équipés de réservoirs arrières.
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Par rapport au crash de l'AF447
L'A330 est équipé d'un réservoir de carburant AR.
Du carburant est transféré lors de la montée vers ce réservoir, afin de placer le CG le plus en arrière possible (dans la plage normale).
Lors du vol, afin de garder le CG dans la plage normale, le fuel est transféré régulièrement, de l'AR vers l'AV.
Avant l'atterrissage, la totalité est transféré vers l'avant pour récupérer une stabilité maximum.
En conséquence, on peut indiquer que :
> Pour minimiser la consommation, en croisière, l'A330 vol en configuration RSS.
> Cette configuration RSS requière des actions permanentes sur les gouvernes pour maintenir une stabilité longitudinale.
> Ces actions sont réalisées normalement par le flight computeur.
Lorsque le décrochage du vol A330 s'est produit, l'avion était dans cette configuration.
(Apparement le trim au départ était calé à +3°, ce qui correspond à un plan porteur).
1- Il est certain que face à un décrochage, un avion centré (relativement) arrière n'aura pas une tendance marquée à piquer et ainsi diminuer son incidence.
2- Pire, si la configuration de vol est réalisé avec un calage positif du plan fixe, ceci signifie que l'aile (avec une indidence inférieure) va décrocher après la queue, i.e. décrochage queue basse, potentiellement auto entretenu.
3- En régime de stabilité active, l'apport du calculateur de vol est cruciale.
Il est donc important de comprendre, comment il a réagit lors de la perte des pitots (avant de passer en mode Alternate). Même en mode Alternate, gère t'il toujours la stabilité longitudinale ? (via une action sur les trim).
On peut donc se demander, si l'avion étant en décrochage queue basse, la gestion de stabilité active, n'a pas tenter d'augmenter le calage positif du stab (ce qui expliquerait le passage à +13°), maintenant ainsi la profondeur décrochée, et contrant ainsi même les ordres à piquer du pilote (lorsqu'il a mis du manche avant).
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Bref, mon scénario est plausible mais off course impossible à vérifier, si l'on ne connait pas :
1> L'état de remplissage du fuel-tank arrière (et position du CG par rapport à la plage)
2> La logique en mode Alternate de gestion active de la stabilité
3> la variation du trim pendant l'accident, en particulier par rapport aux ordres sur le manche.
Ceci expliquerait aussi pourquoi Airbus recommande maintenant de reprendre le trim en manuel dans une phase de décrochage.
Tout cela me renforce, dans ma conviction, que les avions modernes sous couvert d'optimisation des consommations, sont amenés aux limites de stabilité rendues possibles par des calculateurs performants.
Ci ces dernier disparaissent sur panne instrument, les pilotes sont ils encore capables de faire face à toutes les situations ?
Ainsi la phrase suivante (de nouveau extraite du document Boeing) m'amène aux mêmes questions :
CITATION
The Boeing 777 uses redundant digital flight control computers to provide positive (static longitudinal) stability and enhances that stability with airspeed feedback. The MD-11 uses computers to provide neutral speed stability. In other words, the CG of the MD-11 appears to be at the neutral point. The MD-11 uses elevator deflection to hold attitude at any speed within the normal flight envelope, then trims the stabilizer. This is known as an "attitude hold" system.
Quid si les "redudant digital flight computers" lachent, quid si on sort de la normal flight envelope ?
Miaou