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Essais de certification aéronautique : tests et calculs face au risque aviaire

By 11 juillet 2017 No Comments
impact oiseau sur avion

Face à un avion, un oiseau ne fait pas le poids ? Les nombreux incidents issus d’une collision entre un aéronef et un volatile recensés chaque année dans le monde semblent prouver le contraire. Une menace communément appelée « risque aviaire ». L’AESA (Agence Européenne de Sécurité Aérienne), la FAA (Federal Aviation Administration, Etats-Unis) ou le TC (Transports Canada) ont établi des exigences règlementaires de sécurité très complètes – normes CS-23, CS-25, CS-29, CS-E, CS-P entre autres pour l’AESA – en contrôlant notamment la tenue des structures soumises au choc à l’oiseau.

Dans notre laboratoire de physique des chocs, nous mettons notre expertise au service des avionneurs, des motoristes et des équipementiers : nous réalisons les essais de certification dans de brefs délais, mais assurons aussi en amont des essais de développement pour les aider à mettre au point les structures optimales dès la conception de leurs produits. Notre force : combiner tests et simulation numérique pour évaluer le comportement de toutes les structures aéronautiques et permettre à nos clients d’obtenir rapidement leurs certifications.

Le risque aviaire, une menace réelle

On estime que 35 % des collisions entre oiseaux et aéronefs provoquent des dommages importants. C’est dans la majorité des cas au moment des phases de décollage ou d’atterrissage de l’avion, alors que les réacteurs fonctionnent à plein régime, que les impacts d’oiseaux se produisent (l’International Bird Strike Committee rapporte en effet que 75 % des collisions ont lieu à une altitude inférieure à 500 pieds). Et les espèces impliquées dans ces collisions sont nombreuses et variées : vanneaux, mouettes, milans noirs, bernaches, mais aussi les rapaces comme les buses, faucons, hiboux… Le célèbre vol 1549 US Airways en est un parfait exemple : le 15 janvier 2009, l’avion qui venait de décoller de l’aéroport de LaGuardia percute un groupe de bernaches du Canada, provoquant la perte de puissance des réacteurs, et obligeant le commandant Chesley Sullenberger à exécuter un amerrissage d’urgence dans le fleuve Hudson. Un incident spectaculaire qui a notamment fait l’objet d’un film sur grand écran, Sully, réalisé par Clint Eastwood.

Impacts d’oiseaux : des chiffres stupéfiants

  • 1er crash d’avion recensé en 1912 : une mouette s’encastre dans les commandes de vol et bloque les câbles
  • 250 morts dues à des collisions entre oiseaux et avions
  • Depuis 1912, 90 avions civils détruits dans le monde
  • Entre 1950 et 1999, les armées de 32 pays dans le monde totalisent 286 accidents aériens liés aux oiseaux ayant entraîné la perte de l’appareil ou la mort d’au moins un membre d’équipage
  • L’US Air Force recense environ 2 500 collisions par an, et l’aviation civile américaine a enregistré 5 000 collisions en 1999
  • Les dégâts coûtent chaque année aux Etats-Unis 650 millions de dollars

Ces collisions peuvent générer des dégâts considérables, compte tenu du fait des vitesses très élevées auxquelles les deux corps se déplacent : d’une simple déformation du bord d’attaque de l’aile de l’avion jusqu’à la destruction partielle ou totale du réacteur ou de la verrière du cockpit. Au niveau des réacteurs spécifiquement, l’effet d’aspiration entraîne l’ingestion des volatiles. Résultat : une collision qui peut s’avérer dramatique, certes pour l’oiseau mais aussi pour les ailettes du compresseur qui peuvent alors éclater en cascade les unes après les autres et générer de nombreux débris métalliques. Ces éclats peuvent à leur tour altérer le réacteur, les ailes ou percer les réservoirs, pouvant provoquer une fuite de carburant susceptible de s’enflammer. Autres risques : les blocages mécaniques, entraînant une perte de manœuvrabilité de l’appareil.

La prévention du risque

Actuellement, trois méthodes sont préconisées par l’Organisation mondiale de l’aviation civile pour faire face à la présence d’oiseaux près des pistes de décollage et d’atterrissage : diffuser des cris d’oiseaux, utiliser des fusées crépitantes ou détonantes, et en dernier recours éliminer les espèces d’oiseaux non-protégées. En Espagne, des fauconniers patrouillent quotidiennement avec leurs rapaces pour éloigner les volatiles à risque.

La prévention du risque

bird-strike-risk

Aucune agence n’impose un entraînement spécifique des pilotes face au risque aviaire. Cependant, des plans de vol peuvent être établis en fonction des routes migratoires, des réserves naturelles et des estuaires où de fortes concentrations d’oiseaux sont à prévoir.

Aujourd’hui, les avionneurs et motoristes doivent prendre en compte le péril aviaire dans le développement et l’amélioration de leurs produits. Par exemple, si on ne peut pas assurer avec fiabilité qu’un réacteur est apte à continuer de fonctionner après un choc à l’oiseau, il est au moins possible d’arrêter son fonctionnement et d’empêcher le déclenchement d’un incendie.

Nos tests de certification

Chez THIOT INGENIERIE, nous corrélons essais réels et simulation numérique pour plusieurs raisons : les essais d’impacts de gélatine, équipés d’une instrumentation de pointe (VH, caméras ultrarapides, capteurs d’effort, systèmes de mesure de vitesse, jauges de déformation et d’accélération), permettent d’abord de récolter des données tangibles et fiables. L’implémentation de cette base solide dans nos outils de calcul va ensuite permettre de simuler les phénomènes d’impacts sur les structures d’aéronefs (radomes, ailes, réacteurs, pales d’hélicoptère, fuselage, pare-brise…), des plus simples aux plus complexes. Grâce à cette combinaison d’expertises, nous sommes aux côtés de nos clients pour les aider à optimiser les propriétés de leurs structures dès la phase de développement et ainsi obtenir leurs certifications plus rapidement.

Le VH, c’est quoi ?

Derrière ces initiales qui désignent un vélocimètre hétérodyne se cache en réalité une super sonde de déplacement ou super radar de vitesse. Ce moyen de mesure, qui utilise l’interférométrie laser-Doppler, couvre en effet une gamme de vitesses de quelques m/s à quelques km/s avec un temps de réponse de l’ordre de la nanoseconde. L’incertitude de mesure est de l’ordre de 1%, c’est pourquoi cet outil métrologique tient une place essentielle dans notre laboratoire de physique des chocs.

Nos moyens d’essais nous permettent également de réaliser dans de courts délais les essais de certification relatifs aux impacts dynamiques. Nos lanceurs à gaz peuvent atteindre des vitesses d’impacts très élevées, pouvant reproduire celles des pièces rotatives d’un aéronef (pales d’hélicoptère, turboréacteurs, etc.) avec la possibilité de mettre les cibles en température.

Impacts de grêle, de pneu, de glace, de cailloux… notre équipe assure tous les essais relatifs aux risques d’impact qui préoccupent les acteurs de l’aéronautique. Airbus, Airbus Helicopters, Bombardier, Safran et Rolls Royce nous ont déjà fait confiance pour participer à la certification des aéronefs les plus modernes du marché.

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