Article d Jacques MORISSET
Trois années – un peu plus même – seront nécessaires à la mise au point en vol de Concorde et à l’obtention du certificat de navigabilité (CDN). Du premier vol – qui se déroulera probablement en mars prochain – à la certification de l’appareil, trente-huit mois s’écouleront en effet puisque la date visée pour la délivrance du CDN est celle du 30 juin 1971.
Sept appareils seront finalement utilisés, qui auront alors, dans ce but, accumulé environ 4200 heures de vols. Il était d’abord prévu d’utiliser six appareils : les deux prototypes, les deux avions de présérie, les deux premiers avions de série. Mais compte tenu des dates de sortie du programme actuel, il fut jugé préférable d’utiliser également le troisième avion de série, principalement pour les vols d’endurance en ligne. Avant d’examiner la répartition des tâches entre ces sept appareils rappelons leur désignation exacte, leur lieu d’assemblage, et leur date de sortie.
Du prototype à l’avion de série.
D’une façon générale, la répartition des tâches est la suivante :
– Les prototypes seront utilisés exclusivement pour la mise au point du nouvel appareil.
– Les avions de présérie seront utilisés pour la mise au point des systèmes délicats et la certification (conformité aux règlements).
– Les trois premiers avions de série seront utilisés : le numéro 1 pour la mise au point et la certification ; les numéros 2 et 3, d’abord pour la certification (durant deux mois environ), puis pour les vols d’endurance en ligne.
Le nombre d’heures de vol prévu actuellement est d’environ 4375 heures, ainsi décomposées :
Mise au point :
– 1135 heures sur les deux prototypes.
– 615 heures sur les deux avions de présérie.
– 165 heures sur l’avion de série numéro° 1 ; soit au total 1915 heures.
Certification (conformité aux règlements) :
– 415 heures sur les deux avions de présérie.
– 335 heures sur les avions de série numéros 1,2 et 3 soit un total de 750 heures.
Endurance :
1500 heures réparties sur les trois avions de série. Le total général est donc de 4165 heures à la date du 30 juin 1971. Mais, à cette date, resteront à acquérir la certification atterrissage tout temps, qui demandera probablement 150 heures de vol, et la qualification sur terrains situés en altitude : 60 heures de vol environ (la qualification pour utilisation de terrains chauds sera par contre acquise au 30 juin 1971). Le grand total est alors de 4375 heures.
Bien entendu les chiffres que nous venons de citer résultent d’évaluations, et seront par conséquent très certainement l’objet d’ajustements, au fur et à mesure que se déroulera le programme. Les 1500 heures de vol prévues par exemple au titre des essais d’endurance résultent d’hypothèses faites en tenant compte des exigences officielles, elles-mêmes encore imprécises. Cet état de fait est normal, compte tenue de la nouveauté du programme Concorde et de l’introduction sur un avion de ligne, pour la première fois, de la notion de fatigue thermique.
Les programmes.
Une précision d’abord, en ce qui concerne la répartition des tâches entre les prototypes 001 et 002 : il n’y a pas un prototype britannique et un prototype français, mais deux avions qui, par souci de sécurité, sont interchangeables et sont par conséquent dotés des mêmes installations d’essais sauf sur un point : celui des essais de flutter par excitations forcées (en vol), qui ne sont prévus que sur l’appareil 001. Encore faut-il préciser que l’appareil 002 a les provisions structurales nécessaires pour l’éventuel montage de ces installations
Les essais de flutter (ou résonance), primordiaux pour un appareil supersonique, s’effectueront pas à pas et permettront seuls de progresser dans la montée en nombre de Mach. C’est donc le prototype 001 qui aura le rôle essentiel d’ouvrir le domaine de vol. Le prototype 002 par contre effectuera l’essentiel des essais moteurs ne concernant pas l’ouverture des domaines de vol, ainsi que les essais de performances. La même règle sera suivie pour les essais de systèmes dont l’étude est sous la responsabilité de la BAC.
Les essais effectués par les appareils de présérie seront répartis de façon plus souple, par exemple lorsqu’il s’agira d’essayer des équipements différents : en fait, il s’agira surtout d’un partage des heures d’essais, en fonction des possibilités et des disponibilités
.A bord des prototypes : 12 tonnes de matériels d’essais.
Les bureaux d’études ont d’abord défini leurs besoins : paramètres à enregistrer, précision souhaitable, bande passante pour chaque phénomène considéré, domaine de vol concerné. Trois mille paramètres indépendants ont été ainsi définis sans compter ceux à venir, que les essais définis sans compter ceux à venir, que les essais permettront de définir plus tard.
Ces 3000 paramètres représentent évidemment une très grosse masse d’informations à traiter, qu’il serait impossible d’exploiter à partir des classiques enregistrements sur bandes photographiques. D’où la nécessité d’utiliser des enregistrements sur des bandes magnétiques, pouvant être rapidement traitées de façon automatique.
Les phénomènes à fréquence élevée (supérieure à 5 Hertz) sont l’objet d’enregistrements magnétiques numériques échantillonnés. On utilise pour ce faire des enregistreurs « Tolana” dont la bande supporte trente-deux pistes.
Les phénomènes à fréquence élevée (supérieure à 5 Hertz) sont par contre enregistrés en modulation de fréquence ; 136 paramètres appartiennent à cette catégorie ; ils concernent le flutter, les vibrations structurales (mailles), les mesures acoustiques au sein de la couche limite au moyen de microphones affleurant (influence du Jet noise, coefficients d’absorption, etc.).
A noter que les prototypes sont, comme les appareils de série, équipés d’un enregistreur d’accidents mis au point par Elliot et qui enregistre en permanence 255 paramètres (mesures continues ou par tout ou rien). Placé à l’arrière de l’appareil, cet enregistreur assure ainsi pour les paramètres essentiels une duplication des enregistreurs d’essais.
Les ingénieurs de vol (ils seront jusqu’à trois) assureront à bord la commande de l’installation d’essais (qui pèse une douzaine de tonnes) mais contrôleront aussi directement, sur enregistreurs graphiques (47 sont prévus) l’évolution de certains phénomènes. Un contrôle de visu est en effet indispensable dans certains cas : essais d’atterrissage automatique, par exemple.
Ces ingénieurs utiliseront également 355 répétiteurs, des enregistreurs photographiques à très large bande (pour 251 paramètres). Certains paramètres très importants bénéficient, par sécurité, d’un enregistrement doublé ; d’autres ne sont enregistrés que pour des périodes de temps limité (sortie de train d’atterrissage par exemple).
Le prototype 001 de Concorde aura en charge :
L’exploration du domaine de vol.
La mise au point générale des systèmes.
Les essais systématiques d’aérodynamique.
Les mesures des qualités de vol.
Les essais structuraux (flutter, élasticité).
Les essais de commandes de vol.
La mise au point du pilote automatique et du système de navigation.
Les essais du système de conditionnement d’air, des systèmes hydrauliques, etc.
Le prototype 002 de Concorde aura en charge :
Les essais systématiques des moteurs et de l’installation motrice.
La détermination des performances.
Les essais des systèmes électriques.
Les essais du système de dégivrage.
Les essais du système de carburant, etc.
La télésurveillance.
L’expérience déjà acquise en matière de télésurveillance par Sud-Aviation sur ses hélicoptères (six mois ont ainsi été gagnés dans la mise au point du Super Frelon) est évidemment utilisée au bénéfice du Concorde. Rappelons que grâce à ce procédé, les paramètres essentiels sont l’objet d’une surveillance permanente au sol, les ingénieurs spécialisés pouvant ainsi, à tout instant, examiner l’évolution de certains phénomènes et vérifier que les limites admissibles ne sont pas dépassées.
Dans le cas de Concorde, il s’agit par exemple de surveiller les phénomènes de flutter lors de l’ouverture progressive du domaine de vol, et les positions des lignes de noeud au sein de la structure en fonction du nombre de Mach. Il est prévu de surveiller ainsi, à partir du sol, 69 paramètres.
Ce système ne sera utilisé que sur le prototype 001 ; il exige d’ailleurs au sol des installations spéciales de réception de la télésurveillance. Installations prévues à Saint-Nazaire, à Marignane et à Toulouse. Par Ailleurs, le contact en phonie avec l’avion sera assuré, en VHF, par une station maîtresse située à Toulouse et des stations esclaves situées à Saint-Nazaire, Marignane et Bristol, et reliées à Toulouse par des lignes téléphoniques spéciales.
Ce système, compte tenu de la portée limitée des liaisons VHF, assurera le maximum de sécurité. Lorsque cela sera nécessaire, d’autres stations esclaves pourraient être créées.
Plusieurs zones ou bases d’essais sont prévues. Les essais en régime supersonique prolongé (croisière à Mach 2,1 – 2,2) se dérouleront sur un axe de l’Océan Atlantique et reliant Dakar à un point, dit point « C”, situé au nord-ouest de l’île de Man. Ces essais s’effectueront sous contrôle radar du Centre d’essais en vol (CEB)
Les mesures de bruit (bang supersonique) seront effectuées à Istres par le CEV, au moyen de la chaîne de microphones déjà utilisée avec un Mirage IV.
Sept phases d’essais.
Sept phases sont prévues sur le prototype 001 de Concorde :
– Phase ”0″ : Roulage
– Phase « 1” : Vol en régime subsonique, à l’intérieur du domaine de vol débloqué à la suite des essais de vibration au sol (effectués en août et septembre dernier). Pas d’excitation en vol.
– Phase ”2 » : Fin des essais en régime subsonique jusqu’à Mach 0,93 environ).
– Phase « 3” : Exploration du domaine supersonique jusqu’au commencement de fonctionnement de l’entrée d’air à géométrie variable (au-delà de Mach 1,3 environ).
– Phase ”4 » : Vol jusqu’à Mach 2 en pointe.
– Phase « 5” : Vol continu à Mach 2 et au-delà.
– Phase ”6 » ; Exploration des grandes incidences (jusqu’à plus de 20°).
Notons enfin que, sur les prototypes, la sécurité des équipages sera assurée, en cas de décompression brutale, par l’utilisation de scaphandres aériens ; des issues de secours sont prévues.
Premier vol
Le premier vol à Toulouse verra Concorde 001 décoller à un poids faible, et monter ensuite à 15.000 pieds (4500 mètres). Le train et les volets resteront sortis, le nez basculant sera maintenu en position basse ; et la vitesse restera limitée à 250 noeuds (460 km/h). Après vérification du comportement de l’appareil (réponses aux commandes) une approche fictive (en altitude) sera effectuée.
La durée de vol prévue (de cale à cale) est de 45 minutes. La sécurité sera assurée par un accompagnement permanent, proche et lointain, de l’appareil, au moyen d’avions (NF-14) et d’hélicoptère (Alouette), tandis que les liaisons radio s’opéreront, comme lors des autres vols d’ailleurs, sur des fréquences spéciales réservées.
Rappelons que ce premier vol s’effectuera avec des turboréacteurs différents de ceux utilisés lors des essais au sol. En fait, cinq types de moteurs ou plus exactement des moteurs correspondant à cinq domaines d’utilisation seront successivement montés sur Concorde, à savoir :
– Standard CS.O : moteurs réservés aux essais de roulage.
– Standard CS.1 : poussée de 30.000 lbs avec réchauffe (13,60 tonnes), potentiel de 50 heures, Mach limite 1,6.
– Standard CS.2 : poussée et potentiel inchangés, Mach limite 2
– Standard CS.3 : Poussé de 35.800 lbs (16,20 tonnes), potentiel de 150 heures, pas de restrictions d’utilisation.
– Standard CS.4 : potentiel plus élevé.
Lors de ce premier vol, les moteurs seront donc du type CS1. L’appareil décollera plein gaz, mais sans utilisation de la réchauffe. Bien entendu la barrière d’arrêt (filet Aérazur-Nylfrance, frein Hispano-Suiza) sera en place.
Les équipages.
Les essais du prototype 001 seront conduits par des équipages homogènes, c’est-à-dire entièrement français ou britanniques : aucun équipage mixte n’est donc prévu (sauf évidemment à l’entraînement).
Un équipage comprend au maximum : 2 pilotes – 1 mécanicien – 1 navigateur – 3 ingénieurs d’essais.
La composition de l’équipe qui assurera le premier vol n’a pas encore été rendu publique. Par contre, il est possible de donner la liste des pilotes mécaniciens et ingénieurs déjà désignés pour assurer les essais, et parmi lesquels sera donc choisi le premier équipage :
Pilotes : Turcat (Directeur des Essais en vol) Guignard, Franchi, Pinet, Dabos, Fisch ! Mécaniciens : Retif, Pingret, Zinzoni. Ingénieurs : Perrier, Durand, Maillé, Guyonnet.
Ces hommes auront donc l’honneur et la charge, sous la direction d’André Turcat, de faire voler le premier Concorde. Etant donné l’impressionnant pas en avant que matérialise le premier avion de transport supersonique réalisé au monde, la responsabilité de ces hommes dans le bon déroulement du programme Concorde est majeure. L’entraînement très complet qu’ils subissent actuellement sur le simulateur de Toulouse, l’utilisation prévue et systématique de celui-ci pour explorer le domaine de vol, leur valeur personnelle enfin sont les meilleurs garants du succès de l’opération.
André Turcat, directeur des essais en vol de Sud Aviation sera le premier pilote aux commandes de l’avion supersonique Concorde. En juillet dernier, lors de la mise en place de la maquette en vraie grandeur du Concorde sur l’aire de stationnement de l’Aéroport du Bourget, afin qu’elle soit accessible au public, André Turcat avait pu déjà juger des détails de l’installation du poste de pilotage (cf. schéma, ci-dessus) et la visibilité dont bénéficierait le commandant de bord lors du roulage au sol.
Hispano-Suiza : du frein classique à la barrière d’arrêt.
La piste de Toulouse-Blagnac, d’où Concorde effectuera ses premiers vols, sera la première piste à usage civil dotée d’une barrière d’arrêt pour avions commerciaux. Extrapolée du système utilisé actuellement par l’Armée de l’Air Française, comme barrière d’arrêt, se compose d’un ensemble de freinage Hispano-Suiza et d’un filet d’accrochage Nylfrance-Aérazur. Pour la version civile, ce filet a une hauteur de 7,5 mètres et une largeur de 80 mètres.
Arrêt d’un Mirage III dans la barrière Hispano-Suiza/Aérazur. On remarque le principe de division du filet qui assure une répartition optimale des efforts sur la structure de l’avion. Lorsque la vitesse de l’avion n’est plus de de 3 m/s, les freins de sangle s’ouvrent afin d’éviter un recul de l’avion sous l’effet de l’élasticité de l’ensemble et afin de limiter l’échauffement des sangles.
Ci-dessous, ce diagramme montre les possibilités de la barrière actuelle pour l’arrêt de différents types d’avions commerciaux existants ou en construction. La courbe la plus réaliste est celle qui tient compte du freinage propre de l’avion, car il est hautement probable qu’un avion réunisse les conditions de malchance de panne réacteur (cause la plus fréquente des dépassements de piste) et panne totale de freinage. Sur les avions munis d’un dispositif de réversion de poussée (cas de Concorde) on a tenu compte du fait qu’on ne peut pas utiliser ce dispositif pour le symétrique du moteur en panne.
Deux fois plus efficace que le freinage d’une automobile.
Le passage d’une application militaire (arrêt d’un Mirage IV à 250 km/h) aux applications civiles (arrêt d’un avion de 160 tonnes à 185 km/h) n’a pas posé de graves problèmes aux ingénieurs d’Hispano-Suiza, car la première barrière fut largement calculée. On peut même aller encore plus loin, soit en montant tout simplement deux barrières en parallèle l’une derrière l’autre, soit en admettant un échauffement plus grand de la sangle, c’est-à-dire une réduction de sa durée de vie. A la limite, on peut même admettre n’utiliser un jeu de sangles qu’une seule fois, son prix (66.000 F) étant négligeable à côté des dégâts occasionnés à un avion lors d’un dépassement de piste.
Actuellement, les sangles peuvent tenir des efforts de traction de 72 à 75 tonnes et le frein peut absorber une énergie de 12 millions de Kgm, portant la surface de la sangle à une température de 120 à 130°C. Cette élévation de température est cependant très brève et l’on pourrait absorber 20 millions de Kgm en portant la température maximale à 180°C, ce qui semble être la limite pour la tenue de la vulcanisation qui est effectuée à 170°C. Le problème principal serait de vérifier le comportement de la sangle sous l’effet des ondes de choc qui s’y propagent pendant le freinage. C’est cet effet d’ondes de choc qui impose actuellement de limiter l’effort de traction sur la sangle à 50 tonnes. Quoi qu’il en soit la barrière actuelle est largement capable de répondre aux spécifications de l’OACI qui demande une décélération de 1,5 g, ce qui représente un freinage deux fois plus efficace que le coup de frein d’une automobile sur sol sec.
Un petit ordinateur.
En ce qui concerne le filet, le principe de répartition des efforts entre de nombreuses sangles permet d’éviter de détériorer l’avion si certaines sangles se coincent. Ainsi lorsqu’un fuseau moteur bloque deux sangles, il subit un effort d’environ 4 tonnes, inférieur à la poussée maximale du moteur. La solution de doubler les barrières permettrait aux aéroports de s’équiper rapidement d’un matériel correspondant aux avions actuellement en service, et de n’installer la seconde barrière que lors de la mise en service des avions géants et supersoniques.
La régulation de freinage de la sangle est assurée par un dispositif semblable à celui utilisé sur le circuit de freinage de l’avion. C’est une régulation de vitesse, et non pas une régulation de décélération comme sur les dispositifs actuels. Le SPAD comporte un calculateur développé par la Compagnie Internationale pour l’Information sur un brevet Hispano-Suiza. L’emploi de la barrière d’arrêt pose quelques problèmes aux compagnies d’assurances qui admettent que les aéroports demanderont une réduction sur leurs primes lorsqu’ils mettront en service ce dispositif de sécurité. Sa probabilité d’utilisation sera cependant relativement faible puisqu’une une étude statistique de l’OACI montre qu’il se produit en moyenne un dépassement de piste pour 10 millions de vols. Son emploi risque cependant d’être fortement recommandé pour certains terrains critiques tels ceux débouchant sur la mer. La fiabilité du système, dont les dispositifs de contrôle électronique ont été particulièrement étudiés sous cet angle, est prouvée par plus de 50 essais effectués avec la barrière militaire, dont une quarantaine avec des appareils pilotés.
Ci-dessous : l’ensemble de régulation de freinage installé à bord de Concorde (SPAD). La régulation de freinage de la barrière d’arrêt reprend le même principe et le même calculateur
Pilote automatique et Directeur de vol : réunion des meilleures techniques pour le confort et la sécurité
En réunissant les avis des compagnies aériennes et des pilotes, les constructeurs d’équipement pour Concorde se sont vu demander des qualités souvent contradictoires. C’est particulièrement vrai pour l’ensemble de contrôle automatique de vol qui est l’élément vital du système nerveux de l’avion. On voulait que ce matériel incorpore toutes les qualités des systèmes les plus récents, mais il était entendu que sa mise en oeuvre et son entretien devait être plus faciles. Modernisme et sureté, ces deux impératifs ont guidé les travaux du consortium international qui a conçu le matériel : Elliot Automation (Grande-Bretagne) maitre d’oeuvre, la société Française d’Equipements pour la Navigation Aérienne et Bendix Corporation Navigation and Control Division (USA). Cette association de compétence a abouti au développement d’un matériel résolument moderne mais où l’on n’a laissé aucune initiative hardie compromettre la sécurité. La fabrication de série du matériel sera partagée également entre Elliot Automation et la SFENA.
Affiner les caractéristiques de l’avion.
L’ensemble de contrôle automatique comprend :
– Le pilote automatique, composé en réalité de deux P.A fonctionnant en parallèle et surveillé indépendamment et en permanence. Le passage d’un P.A défaillant à un autre est réalisé de façon à garantir la sécurité de l’avion. On envisage d’y adjoindre un indicateur d’atterrissage comprenant des atterrissages comprenant des indicateurs de séquence et une présentation dynamique de la position de l’avion par rapport au sol.
– Le Directeur de vol et de décollage, actuellement monocanal surveillé, peut, sur option, être fourni doublé. Les commandes pour le décollage ou la remise des gaz concernant uniquement les ordres en tangage, les autres axes étant contrôlés par le directeur de vol lui-même
– L’Automanette permet de maintenir automatiquement une vitesse anémométrique ou un nombre de mach et autorise la présélection des régimes moteurs pour l’approche et l’atterrissage. Cet équipement a été conçu à la base selon les spécifications de sécurité pour les systèmes d’atterrissages automatique.
– Le trim électrique, fonctionnant en automatique lorsque le P.A est engagé, assure notamment, les corrections nécessaires pendant le passage en vitesse transsonique.
– Le système de stabilisation automatique et sensations artificielles, pour les 3 axes, dont la réalisation a été confiée à la SFENA, permet d’afficher les qualités naturelles de pilotage de l’avion, il permet aussi son adaptation aux réactions physiologiques du pilote. Ce système, doublé et surveillé, fonctionne à partir de gyromètres et détecteurs de vitesse angulaire.
Le connecteur, élément central.
On voit que la philosophie de conception de cet ensemble est classique : chaînes doubles surveillées. La nouveauté se trouve dans les boîtes, que l’on ne peut déjà plus qualifier de « noires ». En effet leur esthétique a fait l’objet d’études sérieuses qui ont défini leur forme et leurs couleurs. L’emploi généralisé de circuits intégrés a conduit à une conception physique nouvelle des circuits « l » électroniques. La taille optimale d’un circuit fut définie en fonctions des impératifs d’entretien et d’accessibilité, et en tenant compte des composants disponibles sur le marché. On arriva ainsi à grouper dans un sous-ensemble un grand nombre de fonctions élémentaires, aboutissant à la réalisation de circuits imprimés comportant jusqu’à 80 entrées et sorties. Il apparut alors qu’on ne disposerait pas de connecteurs miniatures ayant cette capacité, assez fiables pour ne pas compromettre l’amélioration obtenue grâce à l’emploi des circuits intégrés.
On décida de créer un nouveau type de connecteur, carré, qui fut placé au centre du circuit imprimé, avec des connections rayonnant vers les composants. Les connecteurs mâles sont placés au centre du boitier électronique, sur une structure en ”I » assurant la rigidité mécanique, et les circuits imprimés viennent, s’y empiler. Cela réduit à un minimum de soudures entre les connections et les broches de connecteur, causes habituelles de pannes parfois difficiles à localiser. La structure en « l” assure en outre une séparation physique et un blindage électrique entre les circuits de travail et les circuits de surveillance.
En règle générale, on a recherché une très grande sureté de fonctionnement. Ainsi, pour le système de stabilisation automatique et sensations artificielles, la probabilité de panne totale sur l’un des trois axes est inférieur à 10-5 pendant trois heures de fonctionnement continu.
Enfin, l’ensemble de contrôle automatique de vol comporte des circuits d’interface qui permettront de le relier à un système embarqué de contrôle automatique et de détection d’avaries.
Plus d’instruments dans moins de place sur le tableau de bord.
Article de Jean-Claude TRICHET
Les avions commerciaux les plus récents commencent à utiliser timidement un nouveau type d’instruments : les indicateurs à échelles rectilignes. Le principal avantage de ces instruments est le gain de place qu’ils permettent sur la planche de bord. Cela était particulièrement intéressant pour le Concorde et la Société Jaeger proposa hardiment de généraliser l’emploi d’indicateurs à échelles rectilignes pour l’avion supersonique franco-britannique. La proposition fut retenue pour une partie importante des instruments, notamment pour le contrôle moteur.
De l’horlogerie et des circuits intégrés.
Les pilotes de Concorde auront sous les yeux vingt-six indicateurs portant la marque Jaeger. Le montant des commandes passées à la firme françaises avoisine 700 millions de francs pour les prototypes dont l’installation d’essais comportera un nombre important d’indicateurs Jaeger. La série de Concorde représente un marché potentiel d’environ 250.000 francs par avion, pour les seuls indicateurs. Signalons par ailleurs que Jaeger réalisera les échangeurs du système de conditionnement d’air (licence Hamilton Standard) pour les avions de série.
Deux types de présentation ont été retenus pour les indicateurs rectilignes de Concorde, un module 3 ATI x 4 ATI pour les indicateurs nécessitant une grande précision de lecture, et 2 ATI x 4 ATI pour ceux ne nécessitant qu’une précision modeste. Dans cette dernière configuration, l’indicateur occupe la surface frontale de deux indicateurs standards de deux pouces de diamètre. Or chaque indicateur rectiligne regroupe l’affichage de quatre paramètres. On réalise donc ainsi un gain de surface dans le rapport un demi.
Les deux prototypes de Concorde seront équipés des instruments Jaeger suivants :
– Anémomètre de secours
– 4 indicateurs rectilignes quadruples pour la position des vannes de pressurisation, la position des éléments mobiles ”ramp » et « dump” des entrées d’air, les pressions tuyères.
– Un indicateur de comparaison automatique, groupant en réalité l’affichage de 36 paramètres moteurs.
– 3 indicateurs de niveaux de bâches hydrauliques.
– 6 indicateurs pour les températures de gaine et température ambiante.
– 5 indicateurs de pression hydraulique des circuits de freinage normal et secours, avec leurs transmetteurs
associés.
– 6 indicateurs de pression d’oxygène avec leurs transmetteurs associés.
Par ailleurs, l’installation d’essais en vol comptera 30 indicateurs rectilignes quadruples, 13 indicateurs rectilignes triples et 36 indicateurs circulaires. Les indicateurs rectilignes pour les essais en vol sont dotés d’un cadran amovible permettant d’y afficher tout type de paramètres à la demande, dont la variation est ramenée à un signal électrique continu de ± 1 V. Cette commande a permis à Jeager de réaliser une série relativement importante d’instruments d’un type nouveau et fournira une expérience considérable sur l’emploi de ces indicateurs pendant la durée des essais en vol. Jeager sera ainsi rapidement en position de leader sur le marché mondial des instruments pour l’aviation commerciale en présentant une solution éprouvée qui est sans nul doute la solution de l’avenir.
La réalisation d’indicateurs aussi ramassés, comportant leurs propres circuits de mise en forme des opérations et, pour les principaux, des circuits d’auto-vérification et des circuits redondants, a conduit à adopter des techniques de miniaturisation très poussée, aussi bien pour la mécanique que pour l’électronique. L’accessibilité des sous-ensembles et la possibilité d’effectuer des réglages des instruments sans avoir à les démonter sont aussi des nouveautés dans le domaine des instruments de bord. L’expérience acquise par la Société Jeager au cours de la mise au point de cette nouvelle génération d’indicateurs porte déjà ses fruits dans d’autres domaines notamment pour les instruments destinés aux avions militaires.
L’expérience de 35 années pour la protection contre l’incendie.
La conception du système de détection et d’extinction d’incendie pour Concorde a nécessité l’étude de problèmes jusqu’à lors jamais abordés dans le domaine de l’aviation commerciale. On sait que la géométrie variable des entrées d’air assure un fonctionnement correct de celles-ci dans toute la gamme des vitesses de vol. Aux vitesses supersoniques, le débit d’air accru augmente les dangers d’incendie dans la nacelle moteur.
Par ailleurs, l’adjonction d’un système de postcombustion implique la présence de circuits de carburant au niveau des parties les plus chaudes du moteur, à des températures où la moindre fuite s’enflammerait immédiatement.
L’étude du système de protection contre l’incendie fut confiée il y a plus de deux ans, à la Société Graviner (Coinbrook) Ltd, filiale commune de Wikinson de Wikinson Sword et de Graviner Manufacturing Company Ltd. Cette dernière société fut fondée en 1933 pour l’étude et la fabrication des systèmes de protection incendie des aéronefs. Elle créé cette année une filiale à Paris : Graviner SA, dont la direction a été confié à M. Gratiot. La majorité des avions commerciaux est dotée d’équipements Graviner. En France, Graviner équipe les Caravelle, Super-Vautour, Mirage III-V et Transall C-160.
Le système installé à bord de Concorde utilisera l’élément détecteur ”Frewire Triple F.D » basé sur le principe de la variation d’impédance d’un fil coaxial avec la température. Lorsqu’il est chauffé, l’impédance diminue provoquant un accroissement de l’intensité du signal le parcourant, ce qui déclenche le circuit d’alarme. Dès que l’élément détecteur revient à sa température initiale, l’alarme s’interrompt. C’est donc un système à auto-réarmement. Chaque nacelle moteur de Concorde est traité comme un ensemble complet et comporte deux circuits de détection : un circuit basse température et un circuit haute température.
– A – Circuits électroniques logés dans des modules « Efin” de Smiths. – B – Passage de cloison pare-feu. – C – Raccord entre éléments basse température et haute température. – D – Anneau de fixation isolant les éléments.
Le fluide extincteur et du bromochiorodifluorométhane (B.C.F), fournit par Imperial Chemical Industries, qui est très efficace contre tous les feux d’hydrocarbures et les feux électriques. Il est par ailleurs très stable, non corrosif et relativement peu coûteux. Enfin, le B.C.F s’évapore après usage sans laisser de dépôt. Grâce à une vanne de distribution en ”Y », la bouteille sphérique de chaque moteur pourra être déchargé dans le moteur voisin, ce qui permet d’envoyer deux coups d’extincteur sur un même moteur.
Bronzavia participe au confort des passagers.
Dans trois secteurs d’activité principale, Bronzavia a été retenu pour coopérer au programme Concorde : le conditionnement d’air, les pompes à carburant et certaines pièces chaudronnées des réacteurs. Des accords généraux avec la firme britannique Plessey Dynamics couvrent la réalisation des pompes à carburant. Pour les moteurs, les pièces les plus importantes fabriquées par Bronzavia sont le carter extérieur de la chambre de combustion, le supporte de palier avant de turbine et la chemise de ventilation. Les deux premières pièces sont réalisées avec une très grande précision en alliage réfractaire nickel-cobalt. La chemise de ventilation, pièce de grandes dimensions est réalisée en partie avec l’isolant thermique ”Protecal », matériau sandwich Bronzavia constitué de feuilles minces d’acier inoxydable entre lesquelles sont insérées des couches de laine de quartz pur, séparées par des feuilles minces d’aluminium poli. Les parois intérieures sont recouvertes d’un écran thermique constitué par une fine couche d’or.
Hawker Siddeley Dynamics, maitre d’oeuvre du système de conditionnement d’air, a confié à Bronzavia la réalisation d’éléments important de cet ensemble qui garantira le confort des passagers.
– Prise de prélèvement d’air comprimé, avec clapet anti-retour ; l’alliage austénitique utilisé permet de supporter une température de 600°C, valeur toutefois supérieure à celle obtenue en fin de compression adiabatique.
– Prise de parc, également avec clapet anti-retour, utilisable au sol.
– Séparateur d’eau, destiné à éliminer une grande partie de l’eau contenue dans l’air d’alimentation de la cabine ; la commande se fait par actionneur électromécanique, et le séparateur est mis hors circuit à une altitude supérieure à 9000 mètres, l’atmosphère étant exempte d’eau
– Clapet anti-retour sur cloison cabine, afin d’éviter, en cas d’arrêt moteur, la décompression de la cabine à travers le compresseur du moteur (circuit inverse du circuit normal).
– Ensemble humidificateur du poste de pilotage, avec un réservoir d’eau, un bouilleur et son électrovalve ; le réglage est fait pour maintenir dans le poste de pilotage une humidité relative de 30% en vol supersonique.
En outre, Bronzavia développe actuellement un Générateur d’Aérosol (cliché ci-dessus), permettant de maintenir d’une façon très économique un degré d’humidité constant dans le poste de pilotage (ou la cabine passagers) en vol supersonique. Un tel générateur est essentiellement constitué par un petit moteur électrique à grande vitesse entraînant un disque, transformant l’eau en un aérosol qui s’évapore dans un léger courant d’air
sans se déposer. Ce mode d’humidification par évaporation adiabatique de l’eau fournit un apport très important de frigories pour un poids modeste de l’équipement et de la réserve d’eau.
Connecteurs Cannon : application de l’expérience spatiale.
L’élément délicat des ensembles électroniques est le connecteur : c’est souvent ce composant qui est la cause de pannes interminentes, délicates à localiser. Tour en leur demandant d’améliorer la fiabilité de leurs produits, on insiste sans cesse auprès des constructeurs de connecteurs pour qu’ils en réduisent les dimensions et le poids. En ce qui concerne le programme Concorde pour lequel « Cannon” fournit une quantité importante de connecteurs rectangulaires série « 0”, il apparait que l’expérience acquise avec ces composants, largement utilisés dans différents programmes spatiaux, permet de garantir une combinaison optimale des impératifs de fiabilité et de miniaturisation. Générale utilisé pour les raccordements châssis-panneaux, les connecteurs rectangulaires miniatures Cannon peuvent assurer des liaisons de câblages au moyen d’accessoires avec raccords serra-câbles intégrés, et sont aussi adaptés pour l’embrochage de circuits imprimés. Ces connecteurs sont disponibles avec plusieurs types d’isolants et une vaste gamme de brochages (de 9 à 50 contacts), avec possibilité de brochages combinés (contacts coaxiaux, haute tension, haute intensité).
Techniques nouvelles développées par English Electric.
Plusieurs divisions d’English Electric participent au programme Concorde : la Division Aéronautique, à Bradford, réalise les systèmes d’entraînement à vitesse constante A.G.D (Azial Gear Differentiel), de 96 ch, qui viennent de terminer avec succès les essais d’homologation, ils permettent d’entrainer, à partir des moteurs, les générateurs électriques principaux à une vitesse constante. Ces équipements sont associés à des contrôleurs répartiteurs de charge assurant la répartition des charges actives entre des générateurs débitant en parallèle. Enfin cette même division fournit des actionneurs rotatifs étanches à courant alternatif et des actionneurs linéaires à courant continu. Le Groupe Produits Spéciaux a mis au point de nouveaux matériaux et procédés de fabrication pour l’adaptation du procédé de dégivrage ”Speaymal ». Des tapis chauffants préfabriqués à des tolérances très serrées d’épaisseur, de poids et de profil, sont collés sous pression sur les entrées d’air et certaines parties de la voilure (cliché ci-dessous). Par ailleurs English Electric réalisez pour les poste de pilotage des panneaux à éclairage intégré à partir du nouveau procédé « Sierraglo”, utilisant les propriétés électroluminescentes d’une matière plastique stratifié qui fournit un éclairage uniforme « froid » à faible densité.
Aspects médico-physiologiques de l’aviation commerciale supersonique.
L’article ci-après traite de certains aspects particuliers du transport commercial supersonique qui présente d’autant plus d’intérêt qu’ils ont été jusqu’ici rarement évoqués. Il a été rédigé par des médecins du Service Médical de la Compagnie Nationale Air France, que nous tenons à remercier ici.
La sortie des prototypes du premier avion commercial supersonique Concorde, prévue pour 1968, est attendue avec curiosité et impatience par le public.
Pour réaliser cette prouesse technique, les ingénieurs ont affronté et ont dû résoudre des problèmes entièrement neufs. Mais dans la grande aventure supersonique, l’homme unit son sort – sa vie – à la machine qu’il chevauche. Du coup, les questions qui se posent ne sont plus seulement techniques, mais humaines.
Un problème nouveau.
Les responsables ont senti tout de suite qu’il y avait là un aspect nouveau du transport aérien et il a fallu se pencher sur les problèmes médico-physiologiques du vol commercial supersonique. Essentiellement, la question était de savoir :
– Si le progrès technique risquait de forcer dangereusement les aptitudes de l’homme et si, par contrecoup, il pouvait se trouver freiné par les impératifs physiologiques.
– Ou si, au contraire, on pouvait utiliser à plein le progrès technique sans compromettre ni le confort ni la sécurité.
Une première question s’est posée dès que les premières études techniques, car elle conditionnait dans une certaine mesure les caractéristiques mêmes de l’appareil : celle des normes exigibles par l’ambiance-cabine. Naturellement, la question avait été soulevée dès les premiers avions commerciaux et encore avec les avions pressurisés ; mais ceux-ci volent à 10.000 mètres, les supersoniques à 18 ou 20.000 mètres. A ce niveau, les problèmes ne sont plus les mêmes.
La pressurisation.
Il s’agit là d’un problème principal, proprement vital, Etant admis que, en raison des contraintes techniques, un certain degré de dépression atmosphérique ne peut être évité, quel est les chiffre limite à ne pas dépasser, c’est-à-dire quelle altitude-cabine dans les conditions générales de vol ? La question est d’importance, pas seulement en raison de l’inconfort lié ç une distension gazeuse, mais surtout en raison des risques d’une hypoxie excessive, d’une part pour certains passagers (âgés ou malades), d’autre part pour l’équipage (travaux de Ernsting, Geyde et McHardy, 1960 – Denison et Ledwith, 1964).
Les règlements actuels pour les appareils subsoniques imposent une altitude-cabine inférieure à 7500 pieds (2250 mètres). Il est apparu qu’on avait le droit d’être plus exigeant : l’altitude-cabine la plus inférieure à 6000 pieds (1000 mètres) pendant la plus grande partie du vol, mais elle pourra atteindre un maximum de 6400 pieds (1900 mètres) en fin de vol.
Il fallait également se préoccuper des effets éventuels des incidents de pressurisation et assurer dans toutes les éventualités une sécurité de 100%.
Pour fixer les idées, on peut prendre comme exemple trois accidents de dépressurisation, de gravité croissante car ils mettent en lumière les trois types de parade à utiliser.
Il a des pannes qu’on peut considérer comme négligeables, par exemple un groupe de conditionnement d’air, elle correspondrait sur Concorde à une fuite par un orifice de 2 cm2 c’est-à-dire supérieure aux fuites considérées comme normales à 20.000 mètres. L’altitude-cabine n’en serait donc pas affectée.
Supposons un orifice cent fois plus grand, soit 2 dm2 : il y aurait une baisse progressive de la pression-cabine et le pilote devrait réaliser une manoeuvre de descente pour ne pas mettre les passagers en danger. Mais on se trouverait en fait dans les mêmes conditions que pour les subsoniques car l’altitude-cabine se maintiendrait indéfiniment inférieure à 12.000 mètres ; on pourrait donc utiliser des masques à oxygène conventionnels.
Une panne plus sérieuse serait le blocage simultané de plusieurs soupapes de décharge en position d’ouverture. Ce risque est hautement improbable (on en admet une pour 1 milliard d’heures de vol) mais, lorsque l’altitude-cabine s’élèverait au-dessus de 15.000 mètres, la possibilité d’utilisation des masques conventionnels serait dépassée (à ce niveau, la pression d’oxygène est de 87 mmHg, c’est-à-dire insuffisante pour les échanges alvéolaires) ; la seule solution serait alors une descente dite de secours, possible à raison de 1000 mètres en dix à quinze secondes. On aurait le temps de gagner l’altitude de sécurité compatible avec l’utilisation des masques conventionnels.
Que faire si la dépressurisation accidentelle est trop rapide pour permettre cette manoeuvre ava nt que le pilote ait une perte de conscience par hypoxie ? (Pour une altitude-cabine de 9000 mètres, le temps de conscience est de deux minutes ; mais pour une altitude-cabine de 13.000 mètres, le temps de conscience n’est que de 10 à 20 secondes). L’oxygène ne pourrait être utilisé que sous pression, c’est-à-dire qu’il faudrait habiller le pilote d’un scaphandre ou d’une combinaison pressurisé, cela est impossible. En réalité, la possibilité d’une telle catastrophe peut être formellement écartée grâce à la solidité des structures qui offrent à ce point de vue une garantie totale.
Les autres conditions d’ambiance.
Elles ne mettent pas la survie en cause mais seulement le bien-être ou l’équilibre physiologique souhaitable est celle qui assure le confort thermique ; en termes de physiologie, c’est celle qui assure un bilan équilibré. Si on voulait la déterminer avec exactitude, il faudrait tenir compte de toute une série de facteurs. Ce serait une définition non seulement très complexe, mais aussi inexacte car certains facteurs ne sont pas mesurables.
Si on se contente d’une approximation basée en particulier sur les données d’expérience, on peut déterminer une moyenne avec des écarts modérés = 22’ + 2, comme dans les subsoniques, ce qui parait satisfaisant.
L’Hygrométrie a plus d’importance au point de vue physiologique. En effet, l’air de la cabine est puisé à l’extérieur : à cette altitude, l’hygrométrie est inférieure à 5%, la vapeur d’eau émise par les passagers ne peut compenser car l’air est renouvelé entièrement en quelques minutes, du reste, c’est aux dépens de leurs liquides extra-cellulaires. Or l’équilibre physiologique exigerait un degré hygrométrique maintenu au-dessus de 25% ; mais cela imposerait une pénalisation de charge pour les réserves d’eau. Les constructeurs y ont renoncé dans les subsoniques ; les analyses ont montré qu’il régnait à bord une hygrométrie fréquente de 8 à 10% ou même moins. Il ne l’envisage pas non plus dans les supersoniques, du moins pour les passagers.
Le médecin peut le regretter ; on doit dire que, cependant, la durée des voyages sera inférieure à 3h30mn sur Paris-New York.
On s’est demandé ce qu’il en serait de l’ambiance sonore. La nocivité du bruit est bien connue : le niveau sonore souhaitable varie avec la fréquence ; il ne devrait pas dépasser 80 dB pour les plus basses et 65 ou 70 pour les autres. En fait, il est assez facile de se protéger contre les sources sonores à l’intérieur de la cabine ; et malgré la plus grande vitesse (source accrue d’ondes sonores le long du fuselage), on peut assurer que les niveaux des subsoniques actuels ne seront pas dépassés.
On ne saurait parler de l’ambiance-cabine sans envisager la question de l’ozone.
En effet, l’ozone peut avoir une toxicité conditionnée à la fois par la concentration et la durée.
Les règlements exigent que, pour une exposition de plus de 10 minutes, la concentration ne dépasse pas 0,2 Ppm. Or, à l’altitude du supersonique, la concentration de l’ozone dans l’air est, d’après les sondages, de 1, 3 ou 6 Ppm.
Comment y remédier ? D’abord par la température : 97% est détruit à 600°, température atteinte pendant 1/10 de seconde dans les réacteurs par l’air utilisé ; ensuite, au besoin, grâce à une destruction catalytique, en utilisant en particulier les propriétés du nickel).
Plus important et plus complexe est le problème des radiations ionisantes. Il a exigé que, grâce de nombreuses recherches, la question fût complètement éclaircie.
A l’altitude subsonique, on le sait, tous les relevés des retombées radioactives sont faits de manière régulière sur avions de transport : taux très bas, sans importance physiologique.
A l’altitude supersonique, ces données n’étaient pas viables et il a fallu recueillir des informations adéquates sur les deux types de radiation ionisantes rencontrées :
– Le rayonnement galactique permanent ; les noyaux se désintègrent à mesure qu’ils pénètrent dans l’atmosphère et, à 20.000 mètres, il n’en reste que 37% dans les régions polaires. De sorte qu’entre 20 et 30 kilomètres l’intensité qui est à prés fixe est de 0,8 à 0,6 Mr/24 h.
L’incidence, sur les passagers, est quasi nulle. Sur les équipages, elle est très rassurante, contrairement aux craintes qu’on avait pu avoir :
– 500 h/an pour 1000 heures de travail par an ; 0,85 REM/an.
– 4h/jour, 15 jours/mois pout 0,7 milliREM/heure ; 50 milliREM, c’est-à-dire six fois moins que les 50 REM/an admis pour les travailleurs exposés aux radiations.
A cette dose, il n’y a donc pas d’effet pathologique et il n’existe aucune raison de craindre un effet cancérigène, génétique, ou une limitation de la durée de vie.
– Les éruptions solaires peuvent, au contraire, représenter un danger grave à cette altitude : on a pu relever 25 mR/h c’est-à-dire 50 fois plus à 80.000 pieds dans les minutes après éruption et prolongées jusqu’à 10 heures.
L’éventualité de rencontrer une zone dangereuse n’est pas négligeable : 1 h/10 ans ; en outre, il y a cumul. La seule parade est la détection continue à long et à court terme avec un système de détection à bord des avions leur permettant de descendre en quelques minutes à l’altitude de sécurité.
Disposition générale, à bord de l’avion Concorde, d’un groupe de conditionnement d’air. On notera en particulier l’emplacement du convertisseur d’ozone (11) et du filtre à particules radio-actives (13). Explication des chiffres : 1, débitmètre ; 2, Manocontact de surpression ; 3, échangeur air-carburant ; 4, échangeur secondaire air-air ; 5, échangeur primaire air-air ; 6, trompes à air ; 7, prise de parc ; 8, vanne d’alimentation des trompes à air ; 9, vanne double de régulation de pression et de sécurité ; 10, vanne de limitation de débit ; 11, convertisseur d’ozone ; 12, vanne de by-pass ; 13, filtre à particules radio-actives ; 14, groupe turbo-refroidisseur ; 15, vanne de régulation de température ; 16, détecteur de givrage ; 17, commande de sécurité ; 18, régulateur de température ; 19, sélecteur de température ; 20, séparateur d’eau.
Le problème du bruit.
Tout ce qu’on vient de dire concerne ceux qui servent à bord des avions supersoniques : les passagers et les équipages.
Mais ceux qui ne s’intéressent pas à l’aviation supersonique ou qui restent au sol ont le droit d’exiger que les avions supersoniques ne leur fassent courir aucun risque ni subir aucune gêne qui ne soit tolérable.
C’est le problème du bruit au sol qui comporte deux aspects.
Pour ce qui concerne le bruit au voisinage des aéroports, à l’atterrissage et au décollage, on considère que la situation créée par les subsoniques est acceptable ; on est d’accord pour qu’avec les supersoniques, le niveau de bruit soit égal et si possible inférieur. Des calculs permettent de penser qu’il en sera ainsi, au moins avec Concorde. En effet, au décollage, à 2 kilomètres du bout de la piste, on prévoit sous la trajectoire 125 PndB, mais la réduction de poussée après le décollage limiterait à 105 PndB à 1,8 kilomètre et la postcombustion ne l’augmenterait que de 2 PndB ; à l’atterrissage, on ne dépasserait pas 112 PndB. Il incontestable que le maximum de précautions doit être pris à ce sujet. En fait, on est surtout préoccupé par le bang sonique, car ce phénomène est entièrement nouveau et, bien qu’on l’ait beaucoup travaillé, il est difficile d’apporter des conclusions précises. En effet, si certains éléments sont connus, par exemple l’altitude et la configuration de l’avion (ainsi pour Concorde, l’onde de pression serait au cours de la montée : entre 12 et 15.000 mètres 2 ib/pied 2 ; en croisière : 1,8 au début et 1,2 en fin de vol), d’autres manquent : phénomène de localisation et rôle à ce sujet sa configuration géographique ; conditions atmosphériques et surtout, malgré l’expérience d’Oklahoma City, on ne sait pas très bien comment réagiront les populations. Probablement très diversement selon la densité de peuplement, le caractère de l’habitat, le niveau culturel et économique, la fréquence des vols et l’équilibre physiologique et psychologique de chaque individu.
Il faudra bien qu’un accommodement soit trouvé ; mais les données ne seront certainement pas claires avant les mesures faites au cours des vols des prototypes.
Les réactions des passagers et de l’équipage.
S’il est important de se préoccuper des réactions psychologiques des populations terrestres à l’égard du vol supersonique, on reconnaîtra volontiers qu’il est plus directement intéressant d’apprécier ce qu’il en sera pour les utilisateurs eux-mêmes, c’est-à-dire les passagers et surtout l’équipage.
Peut-être le futur passager ne pourra-t-il pas écarter un sentiment d’angoisse philosophique avant d’utiliser le supersonique quand il prendra conscience des notions telles que : vitesse de 2 à 3 Mach, altitude de 20 à 25 km, mur du son, retombées radio-actives. Peut-être ressentira-t-il une certaine angoisse physique quand il s’installera dans cet avion dont les formes et les dimensions intérieures risquent de le surprendre, de même que la dimension des hublots ou l’atterrissage en position cabrée, le nez de l’appareil au niveau du 4ème étage d’une maison d’habitation.
Sans doute, faudra-t-il le préparer à ces réalités nouvelles ; mais on peut affirmer que tout cela s’effacera instantanément devant le confort qu’il y trouvera, la rapidité des voyages, sans parler de la fierté un peu puérile d’avoir pris le supersonique.
Et l’équipage, quelles seront ses conditions de travail ?
a) Le pilotage sera-t-il plus difficile et plus éprouvant ? En croisière, l’accélération du rythme de travail du pilote devrait être compensée par les facilités offertes dans l’élaboration plus poussée des données du vol par des calculateurs et par une automatisation accrue. A l’atterrissage et au décollage, les vitesses seront de l’ordre de celles du Boeing ; les conditions de manoeuvre, en particulier visuelles, seront différentes et peut-être plus complexes mais les perfectionnements apportés par le constructeur dans la réalisation des gouvernes les faciliteront.
b) L’influence des décalages horaires sur l’équilibre physiologique risque d’être plus importante sur certains parcours ; en effet, un déplacement à grande distance le long d’un parallèle accroit le déphasage entre l’horloge astronomique et l’horloge physiologique. Il faudra en tenir compte dans le rythme de travail, et des solutions raisonnables devraient pouvoir être trouvées par une collaboration des médecins lors de l’établissement des programmes. Du reste, dans la majorité des cas, l’introduction du supersonique devrait entraîner une réduction d’amplitude des rotations d’équipages.
c) Quant à savoir si les pilotes devront avoir des aptitudes spéciales et si les standards de sélection devront être plus sévères, ont peu répondre :
– Non du point de vue physiologique.
– Du point de vue psychologique, le pilote devra avoir de bonnes fonctions sensorielles, un excellent équilibre intellectuel, affectif et moral et beaucoup de souplesse mentale.
A compétence et expériences égales, le meilleur sera celui qui aura la meilleure adaptivité.
Peut-être certains navigants auront-ils une certaine peine à se faire à ces nouvelles conditions professionnelles. Cela s’est produit chaque fois qu’un appareil vraiment nouveau a été mis entre leurs mains : la plupart des hommes se sentent dépassés par une situation qui ne leur est pas familière, avoir de l’avoir mesurée.
Mais il en sera de ce problème comme de tous ceux que nous avons évoqués : tous ne sont pas totalement éclaircis mais tous seront surmontés car le supersonique a été conçu par des hommes et il n’y a rien en lui qui ne soit à l’échelle humaine.
Concorde et le progrès technique ; la métallurgie de l’Olympus 593.
Le moteur de Concorde a posé des problèmes important aux métallurgistes, tant pour les performances exigées pour cette machine que par les nouvelles conceptions et les dimensions des pièces à réaliser.
Pour les matériaux à retenir, il a fallu penser à la fois au problème de la fiabilité (caractéristiques d’emploi sur le moteur) et à ceux que posait la possibilité de réaliser des pièces dans des conditions industriellement acceptables.
La recherche d’un alliage optimal a été nécessaire pour chaque ensemble, mais d’un échantillon donnant des caractéristiques intéressantes au laboratoire à la réalisation d’une pièce complexe pouvant fonctionner des milliers d’heures sans incident, le chemin est long et malaisé.
Les aciers classiques et les alliages légers ont été pratiquement abandonnés ; il a fallu retenir des aciers spéciaux pour travail à chaud, et surtout des alliages de titane et des alliages réfractaires base nickel et base cobalt.
Pour les disques de compresseur en particulier, trois sortes d’alliages sont employés : pour les disques de tête c’est un alliage de titane (Hylite 50), pour les disques moyens le matériau utilisé est en acier à durcissement structural ”FV 535″. Pour les derniers étages, à cause des températures atteintes supérieures à 450°C, le Waspaloy (alliage réfractaire à base de nickel) est utilisé. Pour ce dernier matériau en particulier, une élaboration de qualité suffisante pour le forgeage des disques n’a pu être obtenue que grâce à l’emploi d’une double élaboration sous vide (induction plus électrode consommable). Le forgeage des disques de grande dimension est un problème difficile, principalement pour obtenir des caractéristiques élevées et ne structure homogène.
Carter de sortie de turbine de l’Olympus 593 et disque de compresseur en alliage Waspaloy
Trois types d’alliage sondables.
En ce qui concerne les grands ensembles soudés (carter de chambre, diffuseur de sortie de turbine et canal d’éjection), trois types d’alliages soudables sont employés :
– Pour les ensembles à la fois très fortement sollicités en contrainte et à haute température, tels que le carter de chambre, le support de palier de turbine, le diffuseur de sortie turbine et les obstacles de l’inverseur, on emploie des tôles de même matériau, le « Waspalov”, qui ont de hautes caractéristiques dans la gamme de températures de 750°C à 800°C. Mais cela oblige à des précautions importantes dans les opérations de formage, de soudage et de traitement pour éviter l’apparition de criques. En particulier, des moyens de traitement thermique spéciaux sont nécessaires pour effectuer la mise en solution sous atmosphère d’argon, ou sous vide avec des vitesses de montée et de descente en température très grandes ;
– Pour la chambre de postcombustion, dont les températures locales peuvent dépasser 800° C, mais qui par ailleurs est relativement moins chargée en efforts et en revanche doit avoir des coefficients de frottement faibles (il y a en effet une grande rotule en amont et en aval de cette chambre pour supporter les déformations de la voilure : la dimension de cette rotule est de près de 1100 mm), on a employé un alliage de cobalt, appelé HS 25. Ce matériau conserve des caractéristiques mécaniques intéressantes jusqu’à des températures de 950° C et est relativement facile à former et à souder.
– Pour le canal divergent, une grande partie de la structure, de forme complexe, ne dépasse pas 550°C mais supporte des chocs thermiques importants. En particulier, au moment de la mise en inversion de jet à l’atterrissage. Il y a une montée de température de l’ordre de 500°C en quelques secondes.
On emploie pour cette partie, le nouvel alliage Inconel 718, à base de nickel et à forte teneur en niobium. Cet alliage à des caractéristiques mécaniques plus élevées que ”l’HS 25 » à température faible (environ kg/mm2 à température ambiante) et conserve approximativement ses caractéristiques jusqu’à 500 à 600°C. Sa mise en oeuvre est très complexe, particulièrement sous le jour des déformations et des retraits après trempe.
SNECMA : des moyens industriels exceptionnels.
Les aciéristes, en bonne collaboration avec le constructeur, ont mis en place les nouveaux moyens d’élaboration nécessaires, et ont fait la mise au point de la production dans des délais record, à un niveau de qualité excellent.
Grâce aux études de base que la SNECMA poursuivait depuis plusieurs années sur les alliages réfractaires, dans des domaines très divers, tels que les études portant sur les possibilités de forgeage, de traitement thermique, de soudage, d’usinage, etc, les problèmes de mise en oeuvre ont pu être résolus avec succès, mais il est important d’insister sur la réussite de mise en place de nouveaux moyens industriels exceptionnels.
On peut citer :
– Un laminoir à bardage de grande capacité, pour alliages réfractaires.
– Un marteau-pilon de 81.000 kgm.
– Des fours spéciaux pour traiter sous argon sous vide atteignant 1500 mètres en diamètre.
– Une presse d’emboutissage de 3000 tonnes pour alliages réfractaires.
– Des machines d’usinage électrochimique de 20.000 ampères.
Tous ces moyens représentent un ensemble pratiquement unique en Europe. Avec l’effort effectué également dans l’industrie amont, par l’implantation de gros fours de fusion par induction sous vide et de fusion par électrodes consommables, la SNECMA sera dans une position particulièrement compétitive pour la réalisation des ensembles complexes des moteurs modernes dont l’aéronautique a maintenant besoin.
