Novembre 2015 - Fin de l'aérodynamique du tuyau

1er Novembre:

Je suis en plein boulot pour ma qualif 330, j'ai attaqué les systèmes avion grâce à l'ordinateur mis à notre disposition par la compagnie, plus pratique, je peux travailler chez moi. Mercredi je ferai connaissance avec le simulateur pour les premières visu avec les GI (ground instructors). Et Matthieu Barreau qui me réclame mon sujet (refroidissement moteur) pour le colloque d'inter-action en juin dans lequel je dois intervenir, je suis un peu débordé là.

Bon comme vous l'attendez tous, je vous présente la fin du dossier sur l'effet Meredith que j'ai gardé sous le coude pour meubler un peu. Demain je vais quand même trouver le temps d'aller au hangar pour installer la couille modifiée pour améliorer le refroidissement de l'huile. Je vous posterai quelques photos à mon retour.


DOSSIER TECHNIQUE (suite) La suite de :
L'aérodynamique d'un tuyau ou comment fonctionne un circuit de refroidissement. PARTIE 4 ou, qu'est-ce que l'effet Meredith.

Supplément statoréacteurs pour les curieux :

Le sujet que je viens de développer explique parfaitement (excusez du peu) le fonctionnement des statoréacteurs. Le rapport de surface entre l'entrée d'air et la tuyère est égal à la racine carrée du rapport de température. Le faible divergent externe généré permet d'avoir une entrée




d'air plus petite pour affiner le fuselage de l'avion et à lèvres minces, offrant ainsi moins de traînée aux vitesses supersoniques.
La géométrie du moteur n'étant pas aisée à modifier en vol, quoique des dispositifs de tuyères à section variable existent, on constate que pour un bon fonctionnement de la tuyère thermopropulsive (comme aimait à l'appeler René Leduc) elle doit fonctionner un peu en tout ou rien, ce que décrivait bien André Turcas lors des essais du Griffon.
Le moteur se conduit au rapport de température une fois la géométrie fixée. La poussée augmentera avec la vitesse, car il faudra admettre plus de débit carburant si le débit massique d'air est plus important afin de maintenir T2/T1.
On peut également assimiler la post combustion de certains moteurs militaires à un statoréacteur placé derrière le turboréacteur. Quand la « réchauffe » est allumée, la tuyère à section variable s'ouvre de manière à ce que le rapport de section sortie turboréacteur/sortie tuyère s'adapte au rapport des températures.

Dans les 2 cas, les pressions totales, statiques et dynamiques de sortie sont les mêmes, par contre la vitesse d'éjection est plus importante avec réchauffe, mais avec un gaz de moindre densité.
Sans réchauffe, les forces appliquées sur le divergent et le convergent se compensent, mais quand on allume, seule les forces appliquées sur le divergent subsistent, d'où la création de poussée supplémentaire.

Les statoréacteurs de René Leduc.
Je vous propose une petite application numérique de ce que nous venons d'apprendre, en prenant comme sujet d'étude le Leduc 021 dont j'ai réussi à obtenir quelques données chiffrées.

Le plan ci-dessous, colorisé par mes soins est issu d'un original, donc les proportions sont conservées et comme je connais la longueur de la bête (13 m), il m'était facile d'en déduire les différents diamètres que j'ai reporté. Le moteur pousse 9,6 t, sans autre précision, je considérerai donc que c'est au niveau de la mer, comme habituellement et pour le Mach de vol maxi de 0,9 qui est une valeur publiée. Par ailleurs, d'autres informations me permettent de penser que la température maxi de la tuyère est proche de 2200°K (1927°C).



Les valeurs numériques de départ sont donc :
T1 = 288°K
T2 = 2200°K
Sav = 1,39 m²
Vam = 306 m/s
F = 96000 N

Ensuite, en partant d'une des expressions de la poussée qui est :
F = M.Vam.((T2/T1)^½-1)

Nous en déduisons M débit massique d'air :
M = 178 kg/s

Cherchons maintenant le diamètre de la veine d'air admise en amont de l'avion :
Nous savons :
Sav/Sam = (T2/T1)^½

Il vient Sam = 0,5 m²

Si l'on rapporte cette surface au niveau de l'entrée d'air qui a une surface réelle de 0,85 m², on constate qu'il existe un divergent externe qui augmente le diamètre extérieur de la veine d'air admise de 1,33 à 1,48 m juste devant l'entrée d'air. En réalité je pense que l'entrée d'air est surdimensionnée pour tenir compte de la couche limite qui a tendance à diminuer la taille de l'entrée d'air. Il est aussi possible que j'ai surestimé T2, dans ce cas, la veine d'air admise aura un diamètre plus grand, mais on a vu qu'il y avait de la marge par rapport à la taille de l'entrée d'air. Le débit massique serait alors plus important et la delta T plus faible.

Calculons maintenant la puissance de ce moteur :
On se rappelle que :
Pc = M.C.(T2 – T1) = 178 x 1004 x 1912 = 342 MW !

La densité énergétique du kérosène est de 45 MJ/kg, il faudra donc afficher 7,6 kg/s au fuel flow de notre moteur, ou encore pas loin de 10 l/s, ou encore 34200 l/h !
En comparaison, le 747-400 ne consomme que 10 T/h en moyenne en fournissant une poussée globale de 15 T en croisière.



En subsonique, le statoréacteur est plus une machine à fabriquer de l'air chaud qu'un moteur, le rendement est vraiment pourri, il paraît que ça s'arrange en supersonique.

Cet exercice comporte quelques approximations, nous n'avons pas tenu compte par exemple du débit massique de carburant (7,6 kg/s) qui s'ajoute à celui de l'air (178 kg/s) et que j'ai outrageusement négligé, ni même des effets de la compressibilité de l'air à ces vitesses, mais l'idée était d'obtenir des ordres de grandeur en restant simple.

Je dédie cet article à ma grand mère Edith, 95 ans cette année, à qui j'ai régulièrement pensé pendant cette étude, allez savoir pourquoi.

Article complet en pdf: ici

2 novembre:
Hangar ce matin:
 Je suis allé réinstaller l'enveloppe de la couille, pas de surprises ni d'interférences, le tuyau de sortie que je viens de refaire est bien orienté vers la sortie d'air des capots. Pour l'instant je ne le prolonge pas d'un boa, histoire de voir si c'est nécessaire ou non.

 J'ai également repris la fixation et remplacé les tuyaux en silicone de mes sondes de pression en sortie de circuit de refroidissement en prévision de la campagne de mesures à venir sur la trainée de refroidissement. On va enfin avoir des chiffres !
 Papa, qui est passé une heure, a installé une nouvelle sonde de pression juste devant notre joint spi moteur fuyard, pour en avoir le cœur net sur les raisons de cette fuite chronique.

De Julien :
J'ai été faire un petit vol la semaine dernière avec ma copine Laura, son papa et son petit frère. On est allés du côté de Monaco, en passant par les terres à l'aller, et retour par le transit au dessus de la mer, avec un tour des iles de Lérins à 500 ft, c'était super. "Ouuuuuuuuuuuh !" a fait le contrôleur de Nice quand je lui ai demandé mon transit =) Il faut le préparer un peu, car avec l'aéroport de Nice il faut être précis sur les itinéraires pour pas interférer avec les gros avions. Bref, super météo, super vol, et comme dit papa il suffit de demander au contrôleur, au pire il dit non. Et j'avais un plan de secours s'il était de mauvais poil.

21 novembre:
 Peu d'actualité à cause de ma folle activité pendant ma qualif de type.
 Un message de mon cousin Thierry qui continue son activité montagne en ULM SkyRanger à partir du Versoud avant que la neige ne tombe:


De Thierry:

 ​Pour nous changer de la morosité des temps actuels,​ ​quelques photos de la ballade en montagne de dimanche dernier.

 On attaque par l'​Alpe d'Huez, atteint après quelques belles secousses vers Chamrousse.

 Bon, bar fermé, pas de jolies filles, donc rien à y faire, sinon repartir :)
 

 On passe derrière, Saint jean d'Arves, petit coin de paradis, assez bien protégé du vent.

 Puis cap au Nord, on passe complètement du coté Savoyard et Haut savoyard. Prévoyez votre passeport,  le contrôle aux frontières a été rétabli !

 Posé à l'Arpette, mais vu que je n'avais pas demandé l'autorisation, je me suis pas arrêté et pas pris de photos​.

  Puis Méribel, à un jet de pierre, histoire de se prendre pour un gros zavion.

Là aussi, ni bar ni filles.
 

​ Un petit tour vers Tignes, et posé sur l'altisurface "Vers le Col du Palet"​. En altitude (8000ft), assez large pour un A320, mais surement pas assez longue !

Et sur le chemin du retour, un posé à Val thorens. Finale courte, mais piste longue (400) avec les premiers 150m en pente (15%), bien cachée au fond du vallon, perchée elle aussi à 8000 ft.

Là, ça caillait un peu.

 ​Atterrissage et décollage amusant car la finale est très courte. Y'a  juste une petite montagne pas loin du seuil de piste.

 Heureusement, la piste est longue (400m), avec un virage a droite et on a un bon vallon descendant

  Voila ce qu'on voit au décollage:

Thierry.

 De moi:
 Val Thorens a l'air bien technique et bien sympa. Je connais pas encore, il faudra qu'on monte une expédition pour aller voir ça de plus près. 

 Nouvelles de ma qualif 330:
 Pour ceux que ça intéresse, je vais donner mes premières impressions pour un mec qui n'a jamais fait d'Airbus. 
 D'abord concernant l'ergonomie à bord, je trouve que c'est plutôt bien foutu en dehors du choix bien connu d'Airbus d'avoir opté pour des manches non conjugués et des manettes de gaz immobiles quand l'auto thrust est active. Le pilotage en manuel est plutôt facile, bien que la course réduite des manettes de gaz ne facilite pas un affichage précis. Le FMS (flight management system) est plus convivial que celui de Boeing et surtout plus intuitif, plus performant également. L'automatisation des taches est également plus poussée avec la généralisation des check list ECAM en cas de pannes systèmes qui s'effectuent le plus souvent en "read and do" avec les écrans systèmes (C/L papier sur Boeing).
 Venant d'un Boeing, une chose me frappe, on n’arrête pas de parler et les check lists normales contiennent énormément d'items, on vérifie la position du moindre bitoniau alors que sur Boeing ne subsistent que les killers items. Exemple, dans la C/L avant décollage (pardon, la before TO C/L !) il existe 12 items pour le 330 alors qu'un seul (flaps) n'était présent sur la C/L du 744. Je précise qu'à Air France, on a généralisé l'utilisation de la doc constructeur (Airbus et Boeing) sans la modifier à notre sauce comme cela se faisait précédemment. Il y a donc bien une différence sensible de philosophie d'utilisation entre constructeurs. La conséquence collatérale, c'est que tout se fait en anglais jusqu'au ridicule. On n'annonce pas "j'ai les commandes", mais "I have controls", ce qui fait nettement plus sérieux vous en conviendrez.
 Je viens d'attaquer les procédures anormales et je dois dire que le traitement de panne est facilité par l'affichage sur les écrans appropriés des C/L à effectuer. Néanmoins, en cas de pannes multiples sur une situation grave, le mieux devient l'ennemi du bien, car un roman s'écrit alors sur les pages systèmes avec une multitude d'items auxquelles il convient de répondre, ce qui a plutôt tendance à nous faire perdre la conscience de la situation tout affairé que nous sommes à effacer les messages pour trier ce qui est important de ce qui l'est moins.
 L'impression diffuse que je ressens, c'est que c'est aux pilotes de s'adapter à l'avion en apprenant un langage spécifique plutôt que l'inverse. Il faut penser comme l'avion. En conséquence, notre travail est extrêmement codifié et normalisé, un peu comme le travail d'un robot en fait. La plus value du pilote "humain" se situe plutôt sur un autre registre, et ces qualités sont peu utilisées en dehors de situations exceptionnelles auxquelles il conviendra néanmoins de faire face avec un faible entrainement.
 Bref, je ne suis évidemment pas dans une attitude de rejet en disant "c'était mieux avant", ce qui me conduirait inévitablement à l'échec, mais je reste vigilant dans le registre "et si je perds tout, comment je fais ?"
A bientôt. 
  

22 novembre:
De Papa:
  Activités du jour (hier):
PA (pilote automatique): tests divers et réinstallation. Essais au sol avec aspirateur en guise de source de vide. Ça marche.
A confirmer en vol. (donc la panne  serait  due a un cmos naze).
 Note du copiste: le PA était en panne.

Pression carter (suite de la recherche sur la fuite d'huile au joint spi):  connecté au robinet 3 voies de l'ASX (Badin électronique). J'ai aussi repositionné la sonde pression devant le spi. Test en vol à faire.
Mise en place d'un dispositif de mesure de pressions devant le joint spi et dans le reniflard.
 
Commande de volet capot:   j'ai démonté le câble et ramené le tout à maison pour faire une commande qui tient. Le système de verrouillage en position fermée des volets de capot est insuffisant pour s'opposer à l'ouverture de ceux ci à grande vitesse compte tenu de l'effort important produit par la pression totale dans les capots.

Pétition pour l'ouverture à la CAP l'aérodrome de Sisteron

Comme vous le savez surement si vous êtes de la région, l'aérodrome de Sisteron-Vaumeilh est un aérodrome à usage restreint non ouvert à la circulation aérienne publique. Les vélivoles qui y sont historiquement installés, et qui apparemment ont des relations chez les élus, entendent bien rester peinards pendant leur saison d'été, quitte à laisser désert l'endroit en hiver et à pénaliser les avions et ulm, ainsi que les sociétés aéronautiques qui y sont installées (dont Electravia chez qui Julien a fait un stage ingénieur l'été dernier).

Toute l'équipe SPEEDJOJO soutient fermement l'ouverture à la CAP de l'aérodrome de Sisteron-Vaumeilh, et invite ses lecteurs à le faire également en signant la pétition qui a été mise en place ici.