INTERAVIA – Janvier 1966 : Concorde ! Du projet au prototype

Le 1^er octobre 1965, lors de la séance de clôture du sixième symposium annuel Caravelle, M. Pierre Satre, directeur technique de Sud Aviation, exposait aux représentants des compagnies qui exploitent dans le monde le biréacteur français les projets d’avenir de Sud Aviation. Parlant de l’avion de transport supersonique franco-britannique, M. Satre s’exprimait en ces termes : “ Et Concorde, me direz-vous ? Où en êtes-vous de Concorde ? Eh bien, Concorde va bien et même très bien. Je puis vous assurer que les quelques doutes qui avaient pu planer sur sa réalisation au cours du dernier hiver sont entièrement dissipés et que le programme est bien tenu”.

Le père de la Caravelle n’ayant jamais triché avec la vérité, ce n’est pas pour voir afin de croire que nous nous sommes rendus il y a quelques semaines à Toulouse, dans les usines de Sud Aviation où commencent précisément à sortir les pièces constitutives du premier prototype du Concorde. Tout simplement avons-nous voulu illustrer à l’attention de nos lecteurs les propos de M. Satre et recueillir sur place des images et des échos de ce programme Concorde et de tout ce qu’implique pour Sud Aviation sa participation à l’opération la plus vaste qu’aient jamais entreprise en commun les industries britanniques et françaises. Le dessin ci-dessous indique les noms des constructeurs qui en France et en Grande-Bretagne, se partagent les travaux de réalisation de la cellule et du groupe propulseur du Concorde.

Le dessin ci-dessus, illustre la répartition des travaux de construction du Concorde. En Grande-Bretagne, la BAC construit : à Weybridge, la pointe avant du fuselage, la dérive et le gouvernail de direction ; à Filton, la section avant du fuselage ainsi que le canal d’entrée d’air et les fuseaux réacteurs : à Preston, la section arrière du fuselage. Bristol Siddeley construit le turboréacteur Olympus 593. En France, Sud Aviation construit ; à Marignane, le fuselage intermédiaire jusqu’au couple 46, la partie centrale du fuselage allant du couple 46 au couple 54 et la partie centrale de la voilure allant du longeron 46 au longeron 50 ; à Bouguenais, les onglets de voilure ; à Toulouse, la partie centrale du fuselage allant du couple 54 au couple 69, la partie centrale de la voilure allant du longeron 50 au longeron 69 ; à St Nazaire, la partie centrale du fuselage et de la voilure allant des couple et longeron 69 aux couple et longeron 72. La fabrication des élevons est confiée à Rohr. La GA Marcel Dassault construit les parties extrêmes de la voilure. Hispano-Suiza fabrique le train principal, Messier le train avant. La SNECMA, est chargée de la partie arrière des turboréacteurs (canal de post-combustion, silencieux, inverseur de poussée, tuyères d’éjection).

Les photographies qui illustrent ces pages ainsi que la deuxième partie du commentaire ci-après se rapportent presque exclusivement à la part Sud Aviation/Toulouse.

Rappelons tout d’abord quelques généralités. La réalisation de l’avion franco-britannique Concorde résulte d’un accord signé le 29 novembre 1962 à Londres par les représentants de la France et de la Grande-Bretagne. L’accord a prévu entre les deux pays un partage égal du travail et des frais relatifs au projet pris dans son ensemble, soit : cellule, réacteurs, systèmes et équipements. Afin d’éviter la duplication des installations et des outillages, les sociétés Sud Aviation et British Aircraft Corporation, responsables de la construction de la cellule et de l’assemblage, ont procédé à une répartition des ensembles principaux et des systèmes qui seront produits en totalité par chacune d’elles. Les deux sociétés chargées de la réalisation des turboréacteurs, Bristol Siddeley en Grande-Bretagne et la SNECMA en France, ont fait de même. Il y aura cependant deux chaînes de montage, l’une en France dans les usines de Sud Aviation à Toulouse, l’autre en Grande-Bretagne dans les usines de la BAC à Filton. Chacune des deux sociétés sera responsable des essais en vol et des essais de réception des avions qu’elle aura assemblés. La phase précédant la production de série sera caractérisée par la fabrication de deux prototypes, de deux avions de présérie et de deux cellules destinées aux essais de fatigue et aux essais statiques. Le prototype n° 001, assemblé par Sud Aviation, fera son premier vol à Toulouse en mars 1968 ; le prototype n° 002, assemblé par la BAC, fera son premier vol à Filton en octobre 1968. Le premier avion de présérie, désigné 01, sera assemblé à Filton et volera en juillet 1969 ; le deuxième avion de présérie, désigné 02, sera assemblé à Toulouse et volera en septembre 1969. La cellule destinée aux essais statiques, désignée ES, sera montée à Toulouse où auront lieu les essais. La cellule destinée aux essais de fatigue, désignée EF, sera montée en Grande-Bretagne où auront lieu les essais. L’obtention du certificat de navigabilité est prévue pour le premier trimestre de 1971, après quelques 4000 heures d’essais en vol, et l’exploitation en service commercial commencera sitôt après

C’est sur ce bâti d’assemblage, installé à St Martin du Touch (Toulouse) que sont montés les premiers éléments de la structure du prototype 001 : parties centrales de la voilure et du fuselage (couples 54 à 60). La section avant de l’appareil se situe sur la partie droite de la photographie.

Les deux avions de présérie présenteront quelques différences par rapport aux prototypes. Ils auront un fuselage allongé de deux hublots vers l’avant, le couple de fond de cabine étant reculé vers l’arrière pour permettre d’installer une porte latérale de passagers, suffisamment loin des élevons pour que ceux-ci ne risquent pas d’être endommagés par les escaliers d’embarquement ou les passerelles télescopiques. Dans cette définition, la cabine pourra contenir 134 sièges – au lieu de 118 – et le poids total de l’appareil passera de 148.000 kilos à 152.200 kilos.

Les prototypes du Concorde seront équipés de réacteurs Bristol Siddeley/SNECMA Olympus 593B qui développeront 14.500 kilos de poussée au début, celle-ci devant être portée deux ans plus tard à 15.900

kilos. La première version de ce type a tourné au banc pour la première fois à Patchway le 16 novembre dernier (à 60% de sa poussée). La version 593D, moteur de développement prévu à l’origine pour le Concorde, avait effectué à la fin de l’année dernière quelque 150 heures d’essais au banc, développant une poussée maximale de 12.750 kilos.

Au 30 novembre 1965, cinquante Concorde avaient été commandés par ; Air France (8), BOAC (8), Pan American Airways (6), Continental Airlines (3), Quantas (4), American Airlines (6), TWA (6), MEA (2),  Air India (2), Sabena (2), Japan Air Lines (3).

Revenons maintenant à Toulouse, dont Sud Aviation a fait le centre principal de l’étude et de la fabrication du Concorde. Le groupe de Toulouse comprend essentiellement : le centre de Blagnac, où sont rassemblés le bureau d’études, le centre de calcul électronique, la salle de traçage, le laboratoire d’essais d’équipements et l’atelier de maquettage ; l’usine de Saint-Eloi où sont fabriquées puis traitées les pièces constitutives des prototypes, des appareils de présérie et des deux cellules d’essais ; enfin le centre de Saint-Martin du Touch où la partie centrale du fuselage et de la voilure du prototype 001 commence à prendre forme aux côtés de la chaîne des Caravelle et où se trouve également la direction des essais en vol.

Pour ce qui concerne la partie des études incombant à Sud Aviation, on peut dire que les études portant sur les structures du prototype, dont la définition a été arrêtée il y a quelque six mois, ont été terminées à la fin de 1965, comme le prévoyait le programme. Elles ont nécessité quelque deux millions d’heures de travail, ce qui correspond en gros au travail de 200 personnes pendant 5 ans. Les études portant sur les structures des avions de présérie ont déjà commencé (environ 50.000 heures), tandis que sont entreprises actuellement les études portant sur les systèmes et les équipements du prototype.

Deux facteurs essentiels guident les activités du bureau d’études : le poids et la sécurité. Sur un avion comme le Concorde, en effet, chaque kilo de poids supplémentaire nécessite 1 kilo de carburant en plus pour le transporter ; d’autre part, pour satisfaire les exigences des compagnies aériennes, la tenue en fatigue minimale a été fixée à 36.000 heures.

Au mois de novembre dernier, la salle de traçage, suivant très exactement le programme du bureau d’études, avait achevé à 85% les tracés des dessins de structure concernant le prototype et commençait les tracés en grandeur réelle des éléments de l’avion de présérie.

La salle de traçage que Sud Aviation à fait construire spécialement pour les besoins du programme Concorde est le lien indispensable entre le Bureau d’études et la fabrication. Elle permet la vérification des dessins du Bureau d’études et elle donne aux ateliers de fabrication les éléments nécessaires à l’exécution des pièces et au choix des outillages en fonction du procédé prévu : machines à reproduction, machines à commande électronique ; en outre, elle fournit au service du contrôle les tracés nécessaires à la vérification des pièces.

C’est dans le laboratoire d’essais d’équipements, construit par Sud Aviation à Blagnac pour les besoins du Concorde, qu’auront lieu prochainement les essais des commandes de vol, des circuits hydrauliques et des circuits électriques se rapportant aux commandes de vol, les essais de fonctionnement des trains d’atterrissages et de leurs trappes, les essais des élevons et des circuits de conditionnement d’air. La simulation des pannes est également prévue.

Le simulateur de vol définitif (plate-forme LMT/Redifon, système de visualisation (GPS) a été livré à Sud Aviation en novembre dernier. Il est prévu qu’il soit relié au banc d’essai général mais il sera toujours capable de fonctionnement autonome. A partir du simulateur, le pilote pourra donc agir sur les commandes de vol, sur celles du train d’atterrissage, etc. Le département des essais en vol prévoit d’ailleurs de relier directement par radio ce simulateur au centre principal de contrôle de l’aéroport d’Orly, afin de pouvoir étudier dans des conditions aussi proches que possible de la réalité l’intégration d’un avion de ligne supersonique dans le trafic normal des avions de ligne subsoniques.

Vue d’ensemble (ci dessous) de la centrale de calcul IBM installée dans le nouveau laboratoire des équipements de Sud Aviation à Toulouse-Blagnac. Cette centrale comporte notamment un ordinateur IBM 740 occupé par les  problèmes d’aérodynamique, de résistance des structures et de performances liées au développement du Concorde ; les machines assureront également le dépouillement des données relatives aux essais en vol.

Vue de la maquette ci dessous en bois du Concorde représentant le fuselage et l’extrados de la voilure droite. La flèche indique l’emplacement du longeron 69.

L’atelier de maquettage est chargé de la réalisation de la maquette en bois des parties du fuselage et de la voilure dont la fabrication est à la charge de Sud Aviation. La maquette en bois que nous avons pu voir en novembre dernier et dont nos lecteurs trouveront des images ci-dessous devait être terminée, pour respecter le programme, à la fin de 1965.

A gauche : détail de l’intrados de la voilure droite du Concorde, au-dessus des nacelles réacteurs 3 et 4 dont l’emplacement est figuré par les deux triangles. Tout ce qui figure sur la photographie est en bois et a été réalisé à l’échelle 1 par l’atelier de maquettage de Sud Aviation à Toulouse pour étudier la place exacte de chaque équipement et vérifier le cheminement des circuits. Le longeron en gros plan parallèle à la base des triangles porte le n° 69. Les deux gros équipements de droite et de gauche sont les échangeurs primaires air-air ; entre les deux, les deux échangeurs secondaires air-air. Les grosses canalisations font partie du système de conditionnement d’air. A droite : détail de l’intrados de la voilure gauche sur la maquette en bois du Concorde, depuis le longeron 69 (en haut à droite, de la photographie) jusqu’au longeron 60 (en bas à gauche). La flèche de droite désigne une pompe d’alimentation, la flèche de gauche un robinet de remplissage.

Cette maquette reproduit à l’échelle toutes les structures et tous les équipements, circuits, commandes et canalisations qui seront monté sur la version prototype. La salle de traçage est indispensable à l’atelier de maquettage puisque c’est elle qui livre les éléments en contre-plaqué qu’auront ensuite à découper les menuisiers suivant les cotes indiquées. Bien que la partie arrière du fuselage ne doive pas être construite par Sud Aviation, une maquette en bois sommaire de la partie arrière de la version présérie a été réalisée, avec une porte latérale permettant l’embarquement direct des passagers à partir des passerelles télescopiques utilisées sur certains aéroports.

Pour ce qui concerne la production des éléments de l’avion dont la fabrication incombe à Sud Aviation, c’est l’usine de Saint-Eloi qui possède tout l’outillage nécessaire et nous avons vu là des machines à fraiser entièrement automatisées tailler dans la masse des panneaux intégraux de voilure (machines Forest) ou d’autres pièces structurales importantes telles que les panneaux d’encadrement de hublots, les panneaux ventraux, les traverses de planchers ou les ferrures de cadre (machines Cramic Ferranti).

Les machines à fraiser (ci dessous) à commande numérique Cramic Ferranti utilisées par Sud Aviation pour travailler dans la masse la plupart des éléments de la cellule du Concorde comportent des tables de trois différentes dimensions : 1 x 6,4 mètres ; 1,8 x 6,4 mètres ; 1,8 x 8 mètres. Le mouvement de la fraise par rapport à la pièce est obtenu à partir d’un enregistrement réalisé sur une bande magnétique. Les pièces représentées ici ont servi pour les essais préliminaires de structure.

L’usine Sud Aviation à St-Eloi dispose de deux machines Forest de ce type, spécialement affectées au programme Concorde et destinées à fraiser les panneaux de voilure.

La table porte-pièce mesure 15 mètres de longueur et 1 mètre de largeur. Le portique mobile qui donne le mouvement longitudinal de la fraise a une course de  15 mètres ; la vitesse d’avance du portique en travail varie de 0,2 m/mn à 4 m/n.

Manutention, après fraisage, d’un panneau ventral du fuselage. La pièce brute pèse 1500 kg ; finie, elle ne pèse plus que 120 kg

Avec de telles machines, le temps d’usinage est réduit de 60 à 80%, la fidélité de reproduction est améliorée, la précision augmentée et la tenue au vieillissement meilleure. Evidemment, cette technique dont il est fait un large usage nécessite au départ des plaques brutes de 25 à 110 mm d’épaisseur – fabriquées en France par la Compagnie Générale du Duralumin et du cuivre (Cégédur) – dont le poids, une fois l’opération de fraisage terminée, a sensiblement diminué. Le cas le plus typique est celui d’un cintre de fuselage : 235 kilos sous forme d’ébauche, 9,5 kilos terminé. Au total, la plus grosse part de l’approvisionnement pour Concorde sera constituée par des plaques épaisses de 25 à 110 mm ; elle sera, pour la seule part Sud Aviation, de l’ordre de 100 tonnes par avion, les trôles minces ne représentant que 4 tonnes environ.

Parmi les nombreux problèmes de fabrication posé par cet avion de configuration inhabituelle, il faut citer : la forme de l’appareil, dont la voilure en delta ne comporte pas de génération rectiligne, comme dans les avions classique ; le découpage poussé que nécessite les divers transports et qui impose des précautions particulières pour obtenir un montage correct des éléments ; le fait que ce découpage soit transversal ; la nécessité d’utiliser un système de réglage très amélioré pour les grands bâtis de montage nécessaires ;  l’emploi de nouveaux types de rivetages ; la mise en œuvre de mastics étanches au kérosène ou à l’air et résistant aux hautes températures.

Ce qu’il faut dire en tout cas, c’est que les méthodes de travail du matériau choisi – l’AU2GN – sont différentes et nettement plus complexes que celles des alliages légers traditionnels, mais qu’elles ne conduisent pas à d’importants bouleversements technologiques comme c’eut été le cas s’il s’était agi d’employer d’autres matériaux (titane ou aciers spéciaux). D’autre part, les essais ont prouvé que le soudage par points convenait parfaitement pour l’assemblage et que les alliages légers traités à l’Alodine 1200 suivant un procédé classique résistaient aux températures envisagées, sous réserve d’être revêtus d’une couche de peinture appropriée.

Comme on peut s’en rendre compte d’après les photographies qui illustrent ces pages, l’usine de Saint-Eloi sort actuellement les pièces destinées au prototype 001 et aux cellules complètes qui serviront aux essais statiques et aux essais de fatigue.

De son côté, le département des essais en vol de Sud Aviation n’est pas le moins occupé, puisque, selon le programme de répartition des tâches en matière d’équipements, Sud-Aviation s’occupe de tout ce qui concerne les commandes de vol, la radio et la navigation. Nous avons parlé dans notre dernier numéro de la centrale inertielle qui équipera Concorde ; nous dirons un mot ici de la présentation des instruments sur le tableau de bord. Pour ce qui concerne l’altimètre, le radioaltimètre, le machmètre et l’indicateur de vitesses, les instruments seront de type classique (aiguille, cadran circulaire). L’altimètre comportera une fenêtre sur laquelle apparaîtra le nombre correspondant à l’altitude réelle, pour éviter tout risque d’erreur. Les trois derniers chiffres – correspondant au niveau de vol – apparaîtront en plus gros caractères. Pour ce qui concerne le variomètre, l’indicateur d’angle d’incidence et l’indicateur du facteur de charge, les appareils seront linéaires ; c’est l’index qui se déplace verticalement. Le variomètre par exemple est gradué de 0 à +/+ 6000 pieds/mn ; au-delà de cette valeur, l’indication numérique réelle apparaît dans une petite fenêtre (en haut ou en bas de l’instrument, selon que l’avion monte ou descend). Le tableau de bord comportera également un indicateur d’angle de dérapage, qui sera un appareil à lecture horizontale.

Le Concorde n’est pas seulement un avion de plus, c’est vraiment la plus vaste opération de construction aéronautique qui ait jamais été entreprise à l’échelle européenne et l’on conçoit dans ces conditions que le programme des divers essais revête une ampleur jusqu’alors inconnue. Il faut tout expérimenter avant, séparément d’abord, ensemble ensuite, et plusieurs fois. Une grande partie de ces essais se déroule à l’EAT, centre national qui relève de la DTCA.

A gauche : section de fuselage et de voilure, désignée éprouvette 2,8B, en cours d’achèvement dans un atelier Sud Aviation à Toulouse-Blagnac. Elle sera transportée en mars 1966 dans un bâtiment spécialement aménagé de l’EAT (Etablissement Aéronautique de Toulouse), d’une surface utile supérieure à 3000 m², pour y subir des essais statiques. A droite : l’EAT procède à une série d’échauffement cinétique sur diverses éprouvettes (ici un panneau de voilure) et dispose pour cela d’installations de simulation infra-rouges. Les tubes à quartz utilisés peuvent dissiper au maximum 3 kW chacun. Le cycle d’échauffement est le suivant :   2 mn, temps de montée de la température 0° à la température 135°; 2 mn, temps de retour à la température 0°. Pour le refroidissement, on utilise l’air ou l’azote.

Caractéristiques techniques de Concorde

Nous avons voulu montrer ici que, du projet au premier vol du prototype, la route est longue et l’opération n’est pas simple ; mais les constructeurs sont en mesure de la mener à bien dans les délais convenus. C’est l’impression d’une visite à Toulouse.