Rupture impossible ?

[Dubble]

Bonsoir

Ce topic va être un peu difficile à formuler si on prend en compte la volée de bois vert qu'on a pris quand on rigolait à propos des barriques en A320...
Du coup je vais laisser un préambule clair :
Ce topic n'encourage aucunement, et décourage formellement, toute manoeuvre en dehors des limites recommandées par le constructeur, autorisées par l'exploitant/propriétaire, et en dehors des limites du raisonnable.
Concrètement, je vous déconseille de tirer/pousser tout facteur de charge (vous restez en ligne droite ! )

Je me demandais si, sur un plan purement théorique, un avion de club classique pouvait tirer assez de G pour se casser lui même

Du coup j'ai fait un calcul de portance maximale avec des grandeurs typiques d'un avion de club :
11m² de surface, 80 m/s soit quasiment 160 kt (même si les vne des avions basiques sont supérieures, ça me parait peu réaliste de dépasser 160 en descente sauf à avoir un avion très puissant et/ou fin genre TB20, Cirrus.., on parle plutôt d'avions plus basiques ici), une masse de une tonne, et 1.4 de Czmax
1.225*11/2*80^2*1.4/(9.80665*1000) = 6.15G
Un avion de club est typiquement limité à -2/+4G
Or il me semble qu'un avion n'est pas censé rompre avant 150% de la charge limite (cf les essais de rupture de voilure des liners)

Ce calcul voudrait donc dire qu'un avion de club est quasiment incapable de générer assez de portance pour détruire sa propre voilure ? (sauf à accélérer très loin dans son domaine de vol, c'est à dire piquer fortement)
Ne serait-ce pas au fond un petit peu volontaire de la part du constructeur ?

N'est-ce pas contradictoire avec la vitesse de manoeuvre, qui indique qu'on pourrait casser un avion en braquant une gouverne violemment au delà de cette vitesse ? (ie : on fait des gouvernes assez fragiles pour être cassées à Va, alors qu'on fait un avion assez solide pour qu'il ne soit quasiment jamais cassé par les efforts aérodynamiques, pourtant dans les deux cas le résultat est le même, alors incohérence ou pas ?)

Reste l'aspect manoeuvrabilité :
Les équations longi sont pour moi moins claires que les latérales (j'ai passé six mois à bosser sur le latéral..), mais il me semble qu'une position manche commande une incidence d'équilibre, et que donc si on est capable de tirer l'incidence de décrochage à basse vitesse, on sera également capable de tirer l'incidence de décrochage à haute vitesse, non ?

La question est peut-être plus épineuse pour la VNE : le flutter pourrait casser l'empennage horizontal en premier, et il suffirait de pousser assez sur le manche pour atteindre une telle vitesse (flemme de faire le calcul d'angle de descente pour atteindre la vne)

Y a-t-il des tests de Vne/Vd (éventuellement en soufflerie) pour les avions de club (probablement que oui) et peut-on avoir accès aux résultats ?

Encore une fois, ce topic vous interdit de tirer plus de 1G sur un avion réel Ce n'est pas parce qu'un avion est capable de supporter 4G qu'on va tirer le moindre dixième de G au delà de 1
(je n'aurais pas pu faire plus clair)

Edit :
J'ai trouvé ce message qui a l'air intéressant pour répondre à ce topic :
http://forum.aeronet-fr.org/viewtopic.p ... 766#148766

[Ugo']

Encore une fois, ce topic vous interdit de tirer plus de 1G sur un avion réel

Mince... On retire donc la leçon sur les virages à grande inclinaisons ?

(Oui oui j'avais compris que tu parlais en ressource !).

[Flo_dr400]

Tout cela suppose de rester dans le domaine de vol. Or en général les petits malins qui s'amusent à la voltige ou qui se prennent pour un pilote IFR avec un avion de club sortent du domaine de vol. On arrive donc à des ruptures en vol.
De plus, contrairement au métal, le bois a tendance à "accumuler" les efforts dans le temps. La rupture peut se produire après de nombreuses années à encaisser du facteur de charge. C'est ce qui a provoqué des casses de longerons mortelles sur les Cap 10B et facilité les ruptures sur les DR400 en manque de colle...

Laisse de côté les équations et promène-toi quelques temps sur le site du BEA, tu trouveras de nombreux cas de ruptures. Je ne sais pas si c'est possible, mais en tout cas ça arrive.

Pour un cas d'école de rupture due à des inputs sur les commandes de vol, cf le crash de l'AA587 dans le Queens en 2001.

[Dubble]

Tout cela suppose de rester dans le domaine de vol. Or en général les petits malins qui s'amusent à la voltige ou qui se prennent pour un pilote IFR avec un avion de club sortent du domaine de vol. On arrive donc à des ruptures en vol.
De plus, contrairement au métal, le bois a tendance à "accumuler" les efforts dans le temps. La rupture peut se produire après de nombreuses années à encaisser du facteur de charge. C'est ce qui a provoqué des casses de longerons mortelles sur les Cap 10B et facilité les ruptures sur les DR400 en manque de colle...

Laisse de côté les équations et promène-toi quelques temps sur le site du BEA, tu trouveras de nombreux cas de ruptures. Je ne sais pas si c'est possible, mais en tout cas ça arrive.

Pour un cas d'école de rupture due à des inputs sur les commandes de vol, cf le crash de l'AA587 dans le Queens en 2001.

Malheureusement il me semble que la manoeuvre du aa587 est à même de détruire presque tout avion dans presque toutes les conditions, si elle est répétée, car à chaque coup de dérive tu vas un peu plus loin en dérapage que la fois précédente.

Mais si c'est la fatigue c'est clair que c'est des problématiques matériau qui ne sont pas calculables.
Mon calcul porte sur un avion neuf.

Mais si un vieil avion n'est plus capable de supporter son facteur de charge limite, a fortiori avec la marge légale, n'est-il pas temps de le jeter/réparer ?

Tu veux dire que c'est le dépassement de vne qui est plus souvent la première cause de destruction en vol ? D'où ma question sur vd

Ugo : non, tu restes à plat 30° maxi comme si t'avais une amie peureuse à bord.

[chuck_73]

Ce qui limite est la rafale, l'équation est alors différente...
Ceci résume bien le tout: http://david.chabe.pagesperso-orange.fr ... Lelaie.pdf

[chuck_73]

Malheureusement il me semble que la manoeuvre du aa587 est à même de détruire presque tout avion dans presque toutes les conditions, si elle est répétée, car à chaque coup de dérive tu vas un peu plus loin en dérapage que la fois précédente.
.

Sans compter que dans ce cas là, tu inverses les ordres à chaque fois... les contraintes sont alors quasiment doublée, et la dérive subit une torsion énorme.

Mais si c'est la fatigue c'est clair que c'est des problématiques matériau qui ne sont pas calculables.

Là est le pb de la fatigue, tu peux très bien en avoir sur un avion neuf... dans ce cas là, il est clairement 'sous designé' avec aucune marge de sécurité.
Si tu rajoutes du flutter, des vibrations locales,... tu peux te créer tes rapidement de la fatigue.

Mais si un vieil avion n'est plus capable de supporter son facteur de charge limite, a fortiori avec la marge légale, n'est-il pas temps de le jeter/réparer ?

Comment le savoir ??
Sur un appareil de voltige, les accélérations sont enregistrées. De là on arrive à calculer le potentiel restant sur la structure et/ou les pièces à durée de vie finie et à faire les observations en cas de dépassement de facteur de charges.
Sur un appareil standard, c'est plus difficile, car par d'enregistrement. Seul les observations de criques et le changement de pièces à durée limitée permet de dire que l'avion est dans les clous de ce coté là. D'où les visites calendaires, le suivi des évolutions de criques,...
D'où l'utilité des rapports d'atterrissages durs, de sortie de domaine de vol (emplaffoner la Vfe, Vlo...).

[Squish]

Y a-t-il des tests de Vne/Vd (éventuellement en soufflerie) pour les avions de club (probablement que oui) et peut-on avoir accès aux résultats ?

Toi qui a fait des études d'ingé, n'as-tu justement pas accès à ce genre de réponses plus facilement qu'ici ? (relations entre potes, autres collègues, autres écoles...)

[arogues]

Les essais à Vd ne sont fait que pour la certif à ma connaissance (enfin nous on en fait pas en sortie de 2000 hr ou 4/6 ans).
VNE tu peux y aller toi même si ce n'est pas turbulent (mais quel interet).

En voltige (en instruction), cela m'arrive en gros 1 fois par an de reprendre les commandes et sortir à VNE / 4g.

Y'a eu des cas de Cap 10 B qui ont fait 10.2 g et qui était un peu déformé au sol (rapporté, je ne l'ai pas vu).

[JAimeLesAvions]

Dubble Lis la norme CS23 d'bord.
C'est res lisible
Même s'il y a des incohérences

[bmartin_adx]

Je ne sais pas d'ou sorte les math au depart mais il y a comme un probleme.

Un avion qui decroche avec poids max a 55KTS par exemple peut avoir jusau'a 4G a 110KTS. au dela de ca, l'avion decroche...ou casse.
Pour 6G sur le meme avion, la vitesse de decrochage devient 55KTS*SQRT(6) = 134KTS.

Si la vitesse de decrochage est plus faible (par exemple parce que le poids est reduit, ces vitesses diminuent (Va est une vitesse de decrochage....avant que l'avion casse et change avec le poids)

tout cela n'a rien a voir avec la possibilite de casser l'avion en braquant les gouvernes violement. Cela peut arriver bien avant Va comme le rapelle tres bien cet accident: http://www.ntsb.gov/investigations/Acci ... AR0404.pdf

Pour ce qui est des essaid de flutter, cela fait parti des programmes de vol pour les test en vol.

Apres pour ce qui est d'une barique, si tu a fait de la voltige, tu sais que n'importe quelle avion peut la faire si tu le fait correctement sans jamais aller au dessus des limites (2.5G pour un avion de transport):

[Dubble]

Les chiffres sont cohérents, c'est juste qu'un avion de 11m² d'une MTOW de 1000kg décroche à une vitesse plutôt élevée : 62.6kt.
62.6kt*sqrt(6.15)=80m/s=155kt.

En vol aujourd'hui j'ai fait des virages à 1.15G (30°). Le pax était mal à l'aise une fois posés. Donc clairement ce topic c'est de la théorie hein

Il me semblait que sur cet accident les gouvernes étaient braquées au delà de Va ?
Mais l'entrée en doublet/triplet/etc.. est particulièrement violente oui.

La barrique.. c'est interdit
Mais oui, je suis d'accord, le jour où j'ai fait des 8 paresseux avec un FI, j'ai eu l'impression qu'on aurait pu continuer en barrique...

[Flo_dr400]

Dans un but de "démonstration (sic)", un FI m'a un jour fait un retournement sous 45 en BE-58... Et j'ai déjà fini trois-quart dos lors d'un exercice de décrochage en TB20 qui ne s'est pas passé comme prévu.
Non tu ne casseras pas un avion en faisant une barrique. Par contre si tu te foires, tu as le choix entre passer en négatif, désamorcer le circuit carburant, stopper la lubrification du moteur, te mettre en virage engagé avec une belle ressource qui elle peut tout casser, te mettre en vrille, voire en vrille dos si vraiment tu te rates bien comme il faut...

Bref, de la théorie

[arogues]

Dans un but de "démonstration (sic)", un FI m'a un jour fait un retournement sous 45 en BE-58... Et j'ai déjà fini trois-quart dos lors d'un exercice de décrochage en TB20 qui ne s'est pas passé comme prévu.
Non tu ne casseras pas un avion en faisant une barrique. Par contre si tu te foires, tu as le choix entre passer en négatif, désamorcer le circuit carburant, stopper la lubrification du moteur, te mettre en virage engagé avec une belle ressource qui elle peut tout casser, te mettre en vrille, voire en vrille dos si vraiment tu te rates bien comme il faut...

Bref, de la théorie

Tout à fait d'accord. Tous les avions passent une barrique (c'est juste que pour certains il faudra beaucoup plus d'altitude pour la faire). Par contre pas tous peuvent supporter une barrique ratée !

[bmartin_adx]

Il me semblait que sur cet accident les gouvernes étaient braquées au delà de Va ?

Lis bien l'accident report. Il a permis de ce rendre contre que les choses ensigner en general etait incorrect. La derive n'a rien a voir avec Va, ni le fait que tu peux ou non braquer les controles en dessous de Va au maximum.

Va n'est ni plus ni moins qu'une vitesse de decrochage. Il est tres important de ce rappeler de quand on vol dans des turbuelences.

[-Tomcat-]

Pour rappel, la definition de Va donnee par la FAA (Handbook of Aeronautical Knowledge)

VA—the calibrated design maneuvering airspeed.
This is the maximum speed at which the limit load can be imposed (either by gusts or full deflection of the control surfaces) without causing structural damage. Operating at or below maneuvering speed does not provide structural protection against multiple full control inputs in one axis or full control inputs in more than one axis at the same time.

Le "disclaimer" en seconde partie de definition est explicite

[Dubble]

Du coup un dérapé stabilisé plein débattement à Va ça peut ne pas passer ?
Heureusement que c'est une vitesse élevée.. (souvent proche de l'arc jaune, même si Va=!Vno)

[bmartin_adx]

Exactement Tomcat. Et cet phrase a ete rajoute apres cet accident a NYC.

[lenycoptère]

Je me demandais si, sur un plan purement théorique, un avion de club classique pouvait tirer assez de G pour se casser lui même

Du coup j'ai fait un calcul de portance maximale avec des grandeurs typiques d'un avion de club :

Un avion de club est typiquement limité à -2/+4G
[...]
La question est peut-être plus épineuse pour la VNE : le flutter pourrait casser l'empennage horizontal en premier, et il suffirait de pousser assez sur le manche pour atteindre une telle vitesse (flemme de faire le calcul d'angle de descente pour atteindre la vne)


Ton DR400 d'aéroclub à déja pas les memes limites selon la catégorie d'utilisation et les masses...
Tu peux avoir une limitation à -2/+4G en utilisation normale et une différente en utilitaire, et sur un Extra en A une différence entre 1 seul pilote à bord et deux...
Donc en terme de conception, il est couvert structurellement pour tout le domaine de vol certifié, et doit faire l'objet de vérifications théoriques et pratiques pour toute extention du-dit domaine de vol...
Par contre la fatigue peut influencer et etre à l'origine d'une rupture (d'ou l'importance des recherches de criques par exemple).

En retour de remorquage avec une VNE IAS, je suis à peu près convaincu que tu peux le disloquer sur une ressource non controlée + la rafale + conditions pas tout a fait ISA, altitude ect...
Ca en crique les toles sur un rallye (mais ca reste l'association fatigue + facteurs de charge répétés)
En utilisation club, tu ne devrais effectivement jamais avoir ces conditions...

Petit edit : Ce qu'il ne faut pas oublier non plus, c'est que différents élements sont pris en compte lors de l'ouverture du domaine de vol...
Tu peux avoir un avion certifié en +6/-4 , si ton Lyco est un AEIO , mais etre bloqué en +6/+0 avec un IO ou un passager à bord... Sinon c'est le vilo que tu risques de voir passer avant ton plan fixe...
Pareil, tes limitations ops vont etre plus dépendantes de ta fiche de masse et centrage... comme pourrait l'etre ta MEL... un extra 330SC sans Accéléromètre... ben il vole en U, et ses limites facteur de charge, sauf restrictions specifiques, sont les memes que pour un DR400 qui vole en U lui aussi
, qu'on me corrige si je me trompe


[...]

Du coup un dérapé stabilisé plein débattement à Va ça peut ne pas passer ?
Heureusement que c'est une vitesse élevée.. (souvent proche de l'arc jaune, même si Va=!Vno)

Un plein débatement à Va en air calme à masse exacte ne doit pas entrainer de rupture par cet élément seul. Comme le dit Tomcat, et vu les relations des gouvernes entre elles, un braquage à ces vitesses devrait entrainer une forme de conjugaison, et l'avion n'est pas couvert sur un débatement multiple, qui modifie les moments et les forces subies par élément.
La glissade à la Va présente à mon sens peu d'interet technique, tes flaps ont plus d'impact en terme de trainée, et il te faut des jambes de cycliste ou un trim tab .

[JAimeLesAvions]

Dubble, pourquoi ne lis tu pas la norme? Toi qui aime les calculs. Tu auras les vrais conditions de certification. Par exemple pour un avion CS23 non commuter, il n'y a d'après ma compréhension de la norme aucune garantie que tu puisse utiliser le maximum de débatement de la direction sans rien casser en revenant au neutre brutalement.
Pour un petit avion, il n'y a que des limites calculées: en lacet 15° à la Va avec direction au neutre. Et brutal mouvement de la dérive jusqu'au plein débatement à partir du neutre (calculé uniquement). Le retour au neutre n'est pas étudié.

CS 23.441 Manoeuvring loads
(See AMC 23.441)
(a) At speeds up to VA the vertical surfaces must be designed to withstand the following conditions. In computing the loads, the yawing velocity may be assumed to be zero:
(1) With the aeroplane in unaccelerated flight at zero yaw, it is assumed that the rudder control is suddenly displaced to the maximum deflection, as limited by the control stops or by limit pilot forces.
(2) With the rudder deflected as specified in sub-paragraph (1) , it is assumed that the aeroplane yaws to the overswing side- slip angle. In lieu of a rational analysis, an overswing angle equal to 1·5 times the static sideslip angle of sub-paragraph (3) may be assumed.
(3) A yaw angle of 15° with the rudder control maintained in the neutral position (except as limited by pilot strength).
(b) For commuter category aeroplanes, the loads imposed by the following additional manoeuvre must be substantiated at speeds from VA to VD/MD. When computing the tail loads:-
(1) The aeroplane must be yawed to the largest attainable steady state sideslip angle, with the rudder at maximum deflection caused by any one of the following:-
(i) Control surface stops;
(ii) Maximum available booster effort;
(iii) pilot rudder force as shown below:
(ici c'est un graphique )
(2) The rudder must be suddenly displaced from the maximum deflection to the neutral position.
(c) The yaw angles specified in sub- paragraph (a) (3) may be reduced if the yaw angle chosen for a particular speed cannot be exceeded in –
(1) Steady slip conditions;
(2) Uncoordinated rolls from steep banks; or
(3) Sudden failure of the critical engine with delayed corrective action.

La dérive est dimentionnée pour permettre la sortie de vrille, elle est donc souvent surdimentionnée par rapport aux besoins normaux, en conséquence il vaut mieux éviter de la manoeuvrer fortement en conditions turbulente.

Encore une fois je suis étonné qu'un amateur de formules et de théories ne lise pas les normes applicables, ce sont de vrais documents de travail pour ingénieur, ça devrait te plaire. Pour les gros avions c'est la CS25, pour les planeurs la CS22.



Je pense que la quasi-totalité des instructeurs et des manuels disent des âneries sur Va. La manuel de vol du 172 dit "Do not make full or abrupt control movements above this speed.", il ne dit pas qu'on peut les faire en dessous, mais le laisse entendre, alors que la norme ne garantit pas grand chose sur les mouvements brusques ou à plein débattement en lacet. Il y a juste un calcul de fait pour le plein débattement en partant du neutre. En roulis ou tangage, je n'ai pas regardé si la norme dit quelque chose.

[FalconAircraft]

et pas besoin d'être à VA non plus, DASSAULT a pulvérisé un Falcon 10 ( et les pilotes sont morts) en faisant un doublet sur un EFATO avec les essais de la dérive Carbone .. projet aussitôt abandonné avec l'aile associée... LA légende dit que l'aile est entre deux murs de hangars à BDX...