Suite à un dernier post sur les lois de commandes de vol, voici une analyse supplémentaire concernant l'automanette.
Un titre volontairement putaclick pour vous motiver à lire un énorme pavé
Avec l'avènement des commandes de vol électriques, une loi de pilotage en particulier semble avoir emporté l'adhésion des pilotes d'essais (seuls pilotes à avoir réellement pu comparer les différentes lois de pilotage dans le cadre de leur métier, les autres pilotes les utilisant, et je ne sais pas si d'autres lois que celle-ci et ses dérivées sont arrivées sur le marché des avions certifiés) : la loi C*.
Pour rappel, la loi C* consiste à transformer la demande du pilote (C*) en un mix de facteur de charge et de cadence d'assiette.
Selon la vitesse, le pilote obtiendra plus de l'un, ou de l'autre (sachant que les deux ont tout de même des liens, mais pas linéaires ni immédiats).
Cette loi comporte un avantage et un souci majeurs.
- Elle est stable en trajectoire
- Elle n'est pas stable en vitesse
Pour cette dernière raison, les autorités de certification durent accepter un nouveau mode de certification de la "stabilité longitudinale", la "stabilité longitudinale neutre" avec adjonction de protections du domaine de vol.
Chez Boeing, on aime la loi C*, mais on aime aussi garder le pilote entièrement dans la boucle de pilotage et le faire trimmer (au sens propre comme figuré). En customisant la loi C*, on peut arriver à une loi stable en vitesse, c'est à dire qui remplit les critères de certification historiques sur la stabilité longitudinale.
Celle ci reprend exactement le même principe que la loi C*, mais rajoute un terme en vitesse.
C* = Nz + Veq*θ'/g - (V-Vtrim)*k.
Si la vitesse est au dessus de la vitesse de trim, avec C* = 0, il y a un terme négatif, les deux autres doivent être positifs pour compenser, l'avion cabre, jusqu'à égaliser la vitesse avec la vitesse de trim. Le comportement obtenu est plutôt naturel, et compense intrinsèquement les couples liés aux volets, trains, spoilers.
Cette loi est passionnante elle aussi, surtout quand on la couple avec une automanette. On va ici s'intéresser à un phénomène que j'ai trouvé assez stupide et on verra comment cela se passe si on a pas une loi C*u mais un avion à stabilité longitudinale classique ET commandes de vol classiques.
L'automanette rend-elle notre travail plus simple ou plus compliqué sur un avion de ligne "stable en vitesse" ?
Sur un avion de ligne, il y a en réalité deux speed bugs.
Le vrai speed bug c'est la cible de l'automanette.
Le second speed bug, peut-être plus important que l'autre, est caché, ou fictif. C'est la cible de la loi C*u, Vtrim, ou TRS (trim reference speed).
Nous allons réaliser une expérience simple (une expérience de pensée, disons, pour éviter tout problème).
Prenons trois avions :
- Un avion conventionnel
- Un avion à loi C*
- Un avion à loi C*u
Nous faisons des tours de piste à Chateauroux... Stable 2000ft en vent arrière.
Nous voulons réduire vers une vitesse inférieure. Nous allons observer le comportement de l'avion naturel, c'est à dire sans action de pilotage.
On réduit le speed bug. Que se passe-t-il ?
- Sur un avion conventionnel, supposons qu'on a pas d'autothrust, mais on a des idées. On affiche un préaff de puissance inférieur, correspondant à la nouvelle vitesse recherchée. Cela déclenche une phugoide. L'avion ralentit, stable en vitesse (ou incidence plutôt, mais passons), il descend pour retrouver sa vitesse. Puis il la dépasse, il remonte.. Il s'installe finalement, si la phugoide est stable, sur une légère descente à la même vitesse qu'initialement (raté pour la réduction du coup), avec une vitesse de descente qui correspond au déficit de puissance créé par la réduction des gaz.
- Sur un Airbus à loi C*, on a une automanette. On réduit le speed bug. L'avion ralentit. Il s'installe peut-être dans une très légère descente car la loi C* n'est pas purement une loi en facteur de charge, mais il atteint sa nouvelle vitesse, avec peut-être 100 pieds minute de descente, quelque chose de très faible.
- Sur un Boeing à loi C*u, ou n'importe quel avion stable en vitesse mais qui possède une automanette, c'est autre chose. On se retrouve avec un écart entre le speed bug n°1 et le speed bug n°2. L'avion veut voler à une vitesse plus importante que ne le souhaite l'automanette.
L'automanette réduit les gaz. L'avion, stable en vitesse, descend, pour retrouver sa vitesse. Comme il descend il ne ralentit pas beaucoup. Il reste au dessus de sa cible de vitesse. L'automanette réduit encore plus. Rapidement, l'avion se retrouve avec les gaz plein réduit en descente stable !!
Ceci constitue une instabilité qui n'est pas si simple à gérer, le moindre écart même de quelques noeuds entre les deux speed bugs peut complètement déstabiliser une approche, ou la rendre beaucoup plus difficile à contrôler pour le pilote, qui doit maintenir une attention constante. Il lui suffit certes de trimmer, mais selon l'avion, il n'est pas vraiment informé qu'il a 1 à 2 noeuds d'écart entre ses deux speed bugs...
Voilà l'énorme difficulté d'un avion avec automanette et "stabilité longitudinale conventionnelle". Il y a désormais deux cibles de vitesse à gérer, et un défaut d'alignement même de quelques noeuds complique énormément la vie.
Alors pour finir et extrapoler, que se passerait-il avec un avion complètement conventionnel comme le B737 ?
Déjà, la même chose que le 777, en gros. Peut-être accentuée par le fait que le couple à piquer généré par la réduction des gaz ne serait pas compensé naturellement..
Imaginons alors une autre situation sur le 737.
Installés en descente sur l'ILS, parfaitement trimmé, avec les deux speed bugs parfaitement alignés.
Imaginons qu'on ait une légère survitesse liée à une pompe (autrement dit, besoin de moins de puissance pour conserver le même taux de descente). L'avion réduit. Mais le couple des moteurs n'est pas compensé par la loi. L'avion pique. Piquant, il accélère. Il réduit donc encore plus, ce qui réduit le couple à cabrer, et il peut se stabiliser à la fin dans une autre position, mais très différente de celle initiale. J'ai trouvé un FCOM de Concorde qui décrit ce phénomène et parle d'instabilité générée par l'automanette.
Autre situation, toujours dans la même descente parfaitement trimmé sur l'ILS, imaginons que le pilote tire indument sur le manche (juste un petit coup en arrière). L'avion ralentit un peu. Donc il rajoute des gaz. Donc moment à cabrer. Donc besoin d'encore plus de puissance pour conserver la vitesse avec ce nouveau taux de descente plus faible. Etc.. Dans ce cas là je suppute qu'on pourrait aller jusqu'à se retrouver plein gaz en montée.. Ce qui est sûr c'est que c'est le même genre d'instabilité, liée à des perturbations aérologiques comme à des ordres du pilote légèrement trop forts.
Résultat des courses : Boeing proscrit le pilotage mixte (AP OFF/AT ON) sur B737.
Là, il me semble qu'on peut dire que l'automanette n'aiderait absolument pas.
Il y a une autre raison pour laquelle je n'aime pas l'automanette, mais beaucoup plus triviale.
ou tu as trop de temps libre. ou les deux.
