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Avion de transport supersonique

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Lecture-16 Avion de transport supersonique

Voyons maintenant les avions de transport supersoniques. Eh bien, il n'y a pas beaucoup de choix disponibles ici. Si nous regardons l'histoire, les deux seuls avions qui ont vu des vols supersoniques avec des passagers, l'un est le Concorde et l'autre est le Concordski ou TU-154M de l'écurie russe.

Voyons quelques caractéristiques de design du transport supersonique Concorde ou de la SST telle qu'elle est appelée. Tout d'abord, l'aile de l'avion lui-même est très spéciale. Il s'agit d'une aile très mince avec un rapport d'aspect très faible car cela convient au vol supersonique et la forme est appelée le delta de l'odonnant. Cette forme est appelée le delta de l'odonnes d'accord. Ce n'est pas un delta pur, ce n'est pas comme un triangle, mais c'est comme une forme courbe pour un triangle.

Il s'agit du premier avion dans lequel le centre d'ajustement ou de contrôle de la gravité a été réalisé en transportant du carburant dans les différents réservoirs de carburant. Ce type de contrôle de la CG est nécessaire parce que lorsque l'avion passe d'un vol subsonique à un vol supersonique, nous savons qu'il va y avoir un changement dans l'emplacement du centre de pression, il se déplace vers l'arrière et donc il y a une énorme quantité de changement dans le moment de tangage qui est créé et ceci doit être ajusté en changeant le centre de gravité de l'avion.

En Concorde, il est réalisé en transférant le carburant entre les différents réservoirs. Il y avait aussi un nez en pente pour répondre aux exigences particulières qui prévalent lorsque vous exploitez un aéronef en vol subsonique aussi bien qu'en vol supersonique et que c'était aussi le premier appareil à avoir un système de commande de vol à fil métallique, mais s'il vous plaît noter que ce n'était pas un système numérique. Il s'agissait en fait d'un système de commande analogique, mais le premier appareil à avoir cette caractéristique.

Une planforme de l'aile delta qui est utilisée sur Concorde a plusieurs mérites et démérits. Vous pouvez voir une esquisse, c'est une forme typique d'aile delta. Ce n'est pas celui du Concorde, c'est juste un exemple pour vous montrer à quel point une aile delta ressemble généralement. Tout d'abord, une aile delta peut vous donner une très grande valeur de chord racine même avec une valeur inférieure d'épaisseur à chord ratio t par c qui est nécessaire pour le vol supersonique. Donc même avec une aile très fine, vous pouvez obtenir un cordon d'extrémité très large et une profondeur de racine.

Le volume disponible pour les réservoirs de carburant devient très important à cause du volume c à cause du volume disponible.

L'avion a un nombre de Mach très élevé pour qu'il puisse voler vers des nombres de Mach beaucoup plus élevés sans nécessairement faire face à la divergence de traînée.

L'aile reste à l'intérieur du cône de Mach pour le nombre de Mach élevé et donc la traînée est réduite. Donc à haute vitesse, il y aura une onde de choc créée et l'angle de l'onde de choc sera une fonction du nombre de Mach libre. En fournissant une configuration d'aile delta, le bord principal est fortement balayé. Il permet au bord d'attaque de rester complètement à l'intérieur du cône de Mach.

Il y a quelques démons. Le premier demerit est que la pente de la courbe de levage d'une aile delta est généralement beaucoup plus basse que vous le savez très faible par rapport à un avion conventionnel. La pente de la courbe de levage peut devenir aussi faible qu'entre 2 et 3 et le maximum de Cl que vous obtiendrez sera également beaucoup plus faible, il est généralement inférieur à 1.

Parce que l'aile delta pour une zone donnée aurait une aire d'aile plus petite, donc la portée disponible pour le montage des volets réduit, donc vous avez une plus petite envergure de rabat.

L'un des plus gros problèmes avec ce plan est sa faible stabilité longitudinale et son contrôle parce que le bras de la queue est moins bien, l'aile est beaucoup plus loin derrière, de sorte que le bras de queue disponible pour la stabilité est beaucoup plus faible.

Ensuite, vous avez un couplage de lacet en rouleau à angle élevé d'attaque, qui est la cause de nombreux accidents et de nombreux cas dans des avions avec des ailes delta. Le rapport d'aspect de l'aile tend à être faible pour une zone donnée parce que l'envergure est moins et le rapport d'aspect faible que nous connaissons conduit à une plus grande traînée induite plus l'aile devient aussi plus lourd.

L'un des problèmes les plus graves que vous rencontrez dans une aile delta est que l'angle d'attaque au décollage qui est l'angle d'attaque auquel vous avez approximativement le levage maximum et celui à l'atterrissage à la fois ces angles ont tendance à être très élevés, donc vous obtenez une vision très mauvaise pour les pilotes et c'est la raison pour laquelle les concepteurs du Concorde ont dû aller pour un nez en drooping pour permettre à la meilleure visibilité du pilote quand l'avion approche pour l'atterrissage à un angle très élevé.

L'aile delta du Concorde a aussi des caractéristiques très intéressantes. Il a été conçu après environ 5000 heures de test de soufflerie et la forme de l'aile est telle qu'il a dû être moulu chimiquement, il est appelé comme fraisage de sculpture où vous dessez littéralement, vous créez littéralement l'aile à partir d'un bloc de matériau. Il s'agit d'une aile balayée avec un balayage de pointe de 55 degrés, torsadée et droguée pour contrôler la distribution de la portante sur l'aile.

L'une des bonnes caractéristiques de cette aile est qu'il n'y a que 6 pièces mobiles appelées comme les élévations par rapport à plus de 50 pièces mobiles sur d'autres avions contemporains et elle a un très bon effet au sol qui lui permet d'avoir une meilleure performance de décollage et elle vous donne un levage vortex même à basse vitesse. Examinons ce que l'on entend par soulèvement vortex parce qu'il s'agit d'une spécialité de la distribution de soulèvement ou du mécanisme de génération de soulèvement d'une aile delta.

Ici on voit une aile delta qui a ce type de vortex très spécial, deux tourbillons qui sont attachés. Vous pouvez voir que les sommets dansent au fur et à mesure que l'aile va bien. Donc ces sommets restent attachés à l'arête de tête et ce sont ceux qui vous donnent un ascenseur non-linéaire sur une aile delta.

Voyons un autre regard plus près sur le soulèvement du tourbillon sur Concorde et discutez-en également du problème concernant le grand angle d'attaque. Vous pouvez voir une vidéo d'un Concorde approchez pour l'atterrissage. Vous pouvez remarquer que le nez a été rejeté. Le nez est incliner vers le bas et ici vous voyez le curling du vortex. Comme l'aile touche le sol, vous avez vu qu'il y avait un curling du vortex.

Voir le nez est dévié vers le bas parce que l'avion arrive à un tel angle à l'atterrissage que la visibilité du piolet sera très mauvaise à moins que vous n'ameniez le nez vers le bas. Donc le nez est drogué. Regardez le train d'atterrissage du nez extrêmement mince et lorsque l'avion arrive en terre quand il touche à la terre, vous pouvez voir un énorme tourbillon qui roule sur l'aile.

Le système de carburant de l'avion, comme je l'ai mentionné, est très intéressant. Tout d'abord à cause du chauffage aérodynamique lorsque vous volez à un nombre aussi élevé de Mach, il y aura beaucoup de problèmes de température sur la structure. Donc le carburant est utilisé comme un dissipateur thermique. Donc, la chaleur excédentaire du système de climatisation, du système hydraulique et de l'huile lubrifiante du moteur, cette chaleur est absorbée par le passage de carburant sur ces systèmes par l'échangeur de chaleur.

Le transfert de carburant pour l'équilibre des traitements a déjà été discuté. Le but de ceci est d'éliminer le besoin d'une queue horizontale et lorsque vous transférez du carburant entre le réservoir numéro 4 et le réservoir numéro 1, ces deux réservoirs, vous pouvez aussi créer un léger déséquilibre glissant qui peut être utilisé pour relimiter l'avion en rouleau si nécessaire. L'avion a 10 réservoirs de carburant différents et le carburant est transféré comme nous pouvons le voir.

Nous avons donc un réservoir arrière en dessous de la queue dans le fuselage et nous avons un réservoir d'assiette à l'avant, puis nous avons les réservoirs principaux et les réservoirs d'alimentation entre les deux. Donc avant le décollage et pendant l'accélération, nous aimerions avoir, donc le carburant est déplacé, environ 20 tonnes de carburant est déplacé de sorte que le CG se déplace d'environ 2 mètres, mais à la fin de la croisière et pendant la décélération, nous aimerions aller pour le nez vers le bas.

Dans ce cas, le carburant est transféré vers l'avant et après l'atterrissage, le carburant du réservoir arrière est rempli dans le réservoir de garniture avant pour s'assurer que le centre de gravité reste à l'avant et nous évitez un problème de fuite dans laquelle la queue de l'avion heurte le sol en raison du déséquilibre de la CG.

Voyons maintenant le nez de la Concorde et ses différents postes. Il y a 4 positions pour le nez droop. La première position est le numéro de position 1 dans lequel le nez et la visière sont entièrement rétracté dans cette position. La visière est essentiellement une sous-fenêtre de verre qui est en fait située au-dessus de la verrière comme vous le verrez. Cette configuration est utilisée lors de la croisière supersonique et lorsque l'avion est stationné de façon à ce qu'il y ait moins de chances que les oiseaux et les autres rongeurs, etc. puissent y aller et occuper la zone.

La seconde position est le nez complètement en haut, mais la visière se rétracte dans le nez droop. Donc maintenant vous pouvez voir que le couvert est complètement exposé et que la visière est à l'intérieur du nez droop. Cette position est utilisée lors d'une courte croisière subsonique et lorsque vous voulez nettoyer le pare-brise. Ainsi, lorsque la visière est en haut, le pare-brise n'est pas accessible. Donc ici c'est fait quand vous voulez nettoyer le pare-brise et quand faire une courte croisière subsonique, par exemple quand vous faites un vol à basse vitesse passé.

La position suivante numéro 3 est lorsque le nez est descendu de 5 degrés et que la visière est complètement rétractée dans le nez droop. Cette position particulière est utilisée pendant le décollage et le taxi lorsque l'aéronef a besoin d'une meilleure visibilité, mais pas très grand. Lorsque vous venez en terre, le nez est descendu de 12 degrés et demi et la visière est rétracttée complètement dans le nez droop. Celui-ci est utilisé pour l'atterrissage et le taxi, bien qu'une fois le travail terminé, il est rapidement rétracté à la position numéro 3 pour éviter tout dommage au nez.

Nous pouvons donc voir que les concepteurs du Concorde ont mis au point une méthode très complexe et encombrante pour traiter le problème de la vision au cours des différentes phases du vol. Dans les avions modernes, on pourrait être capable de résoudre ce problème en ajustant des caméras fiables. On parle aussi de vision synthétique de nos jours, mais au moment où le Concorde a été conçu au début des années 60, nous n'avions pas cette technologie et donc ils ont dû aller pour ce nez droop.
Cette installation a donné lieu à un système très complexe et de nombreuses questions ont été soulevées quant à son maintien et à son poids.

Enfin, regardons le système de contrôle des vols, le premier avion à avoir un système de commande numérique. Vous pouvez remarquer ici qu'il y a 3 schémas de couleurs différents ici Vous avez le système vert et le système bleu, donc il y a 2 systèmes hydrauliques vert et bleu et ensuite vous avez le jaune qui est le secours. Il y a donc 2 systèmes hydrauliques principaux avec un tiers en mode veille.

Donc les deux principaux sont appelés le système bleu et le système vert qui alimente presque tous les contrôles. Un gouvernail de 2 pièces, les 3 + 3, 6 parties d'altitude d'accord, mais le système de secours ne va pouvoir que quelques uns de ces éléments et il s'assure que l'avion peut être piloté même lorsque les deux canaux principaux, le vert et le bleu, ne fonctionnent pas. Je vous remercie de votre attention.