Quizz : C-130H Hercules (France)

[Herky_20th]

http://www.noelshack.com/2013-16-136613 ... erning.jpg
http://www.checksix-forums.com/gallerie ... ?pos=-5364



EDIT : Vous faîtes comment pour les miniatures ?

[SpruceGoose]

--> Herky_20th : une façon de mettre des images miniatures

- Tu cliques sur Gérer les pièces jointes et la fenêtre s’ouvre

- Tu cliques Parcourir dans cette fenêtre et une fenêtre de ton Explorateur s’ouvre, tu choisis le folder dans lequel sont tes photos

-Tu cliques sur la photo choisie et ensuite sur Ouvrir de cette fenêtre de l’explorateur

- Le path de ta photo apparaît dans la ligne où tu avais cliqué Parcourir

- Tu répètes l’opération si tu as plusieurs photos

- Tu cliques sur Uploader

- Une fois uploadées, tu vois le nom de tes photos (ex : ici B52 guns.bmp) - tu refermes la fenêtre et tu envoies le message (visionne d'abord au cas où)

Attention à la taille max des fichiers ; indiqué dans la fenêtre Gérer les pièces jointes.

* * *

En fait je suis un grand fan des avions à hélice multi-moteurs.
Je trouve les jets sans âmes et ennuyeux.

Si je ne me retenais pas, je m'offrirais bien un B-29 SuperFortress...

Pour le C-130 j'en ai discuté avec une relation connue en compagnie qui était cocher de C-130 Armée de l'Air. On a parlé un peu de tout ça assez longuement.

J'avais pu faire plusieurs fois des vols en jump seat sur Vickers Viscount d'une compagnie cargo british avec des captains (dont un couple marié australien, tous 2 captains) et un qui avait tout juste 27 ans et super sympa (basé Southend).

J'avais failli être embauché pour voler sur HS748 une fois, mais c'est un copain qui avait eu la place.

Par contre j'ai fait de l'ATR42 que j'aimais beaucoup.
Les TRI étaient nuls à chier et n'avaient jamais su m'expliquer ce qu'était le synchrophasage. J'ai dû apprendre par moi-même.

Plus tard, devenu TRI/TRE moi-même, je mettais un point d'honneur à connaître ma machine dans ces moindres caractéristiques pour l'enseignement.

Peux-tu me dire quels sont les angles de décalages des pales de référence de chacune des hélices esclaves par rapport à la pale de référence de l'hélice maître sur le C-130 ?

* * *

[Herky_20th]

Bon, à priori ça devrait fonctionner maintenant...


A+

[SpruceGoose]

Bon, à priori ça devrait fonctionner maintenant...

Super Herky_20th ! Grand merci, tu es un chef !

(Profite bien du temps qu'il te reste à voler sur C-130 - plus tard, lorsque tu seras sur jet, tu verras comme c'est ennuyeux... du vol "lisse" sans aucune "aspérité")

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[Azrayen]

Les Juliet ont-ils un bidule similaire ?

Si je ne me retenais pas, je m'offrirais bien un B-29 SuperFortress...

Ne te retiens pas. En revanche, puisque tu as déjà trouvé ton nose art (post #22), mes royalties consisteront à paxer à la demande.

[SpruceGoose]

Les Juliet ont-ils un bidule similaire ?

Non Azrayen Esquire, le Juliet est encore moins perfectionné que le Alpha !!!
Es-tu donc un Alien mutant qui réfléchit avec la moëlle épinière et non plus avec le cerveau ?

Tu fais ch.er, tu vas m’obliger à faire un topo sur la théorie et les recherches sur la réduction de bruit et vibrations sur les avions multi-hélices… en particulier sur le C-130J.
Je n’ai pas que ça à faire.

Ne te retiens pas. En revanche, puisque tu as déjà trouvé ton nose art (post #22), mes royalties consisteront à paxer à la demande.

Hélas, ça va plutôt se terminer par une maison à Anchorage et un Beaver sur flotteurs.
Donc, tes royalties...

Bien que ma femme soit assez grande (1.79 m (9.5 cm de moins que moi)) et large d’épaule (elle ressemble en tous points comme 2 gouttes d’eau à Véronika Ferres) et que donc elle pourrait se caser confortablement dans le Twenty-Nine – elle n’aime pas les engins trop gros… donc.
La vie de couple n'est jamais simple !

Et puis faut trouver un équipage complet...

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[SpruceGoose]

Les Juliet ont-ils un bidule similaire ?

Ou de l’importance du synchrophasage sur avions multi-moteurs à hélice.

Nous avons vu dans les posts précédents le système de synchrophasage des hélices sur C-130H (hélices 4 pales) et les positions relatives des hélices esclaves par rapport à l’hélice maître (schémas gracieusement fournis par le très honorable Herky_20th, patron à bord de cette machine mythique).

Comme expliqué, il s’agit de réduire le niveau de bruit et les vibrations générés par les 4 hélices de cet avion.

Question de confort ? Oui. Mais pas que.

L’impact des vibrations sur le corps humain a de nombreuses implications sur la santé, le confort et les performances de travail des équipages.
Il n’est pas question ici d’aborder en détail cet impact car il entre plus dans le cadre de la médecine.

Cependant les précisions suivantes peuvent être apportées.

En station assise, le phénomène de résonance de la partie abdominale incluant ses organes ainsi que la respiration se produit à environ 4-8 Hz.
La résonance de l’épine dorsale et la poitrine se produit à 10-12 Hz ; celle de la tête et du cou se produit à 30 Hz ; celle des globes oculaires se produit à 60-90 Hz.
Le phénomène de mal-de-mer est perçu à des fréquences inférieures à 1 Hz.
Lorsque les amplitudes de vibrations sont élevées, les douleurs de poitrine et d’abdomen sont observées entre 4 et 10 Hz ; mal de dos à 8-12 Hz ; maux de tête, douleurs oculaires, irritations intestines et vessie à 10-20 Hz ; problèmes respiratoires et nausées à 60-73 Hz.
A 10-25 Hz les performances visuelles se dégradent. La vitesse de lecture est la plus lente à 4 Hz.
Les temps de réaction allongés ainsi que les erreurs se produisant au cours de tâches faisant appel à la mémoire à court terme sont plus importants lors de l’exposition à des fréquences de 16 Hz.


Rappel : Le bruit et les vibrations en cabines sont caractérisés par ce que l’on appelle le Blade Pass Frequency (BPF) ou fréquence de passage de pale (et ses harmoniques) qui s’exprime par l’expression BPF = RPM x Nbre pales / 60
Ex : C-130H --> 1020 x 4 / 60 = 68 Hz
C-130J –-> 1020 x 6 / 60 = 102 Hz (valeur exacte régulée 1020.7 RPM)

Si le BPF ou ses harmoniques coïncident avec la fréquence dite propre d’un système… bonjour les dégâts !
Mais dans un avion, inutile d’en arriver là avant que cela ne devienne désagréable au possible.
Typiquement le BPF varie entre 60 et 120 Hz. Les niveaux sonores générés peuvent dépasser 90 dB et atteindre 130 dB pour les aéronefs militaires.

0 dB Seuil d’audition
15 dB Bruissement de feuilles
20 dB Chuchotement / Jardin paisible
25 dB Conversation à voix basse
30 dB Appartement dans un quartier tranquille
35 dB Bateau à voile / Tic tac de montre
40 dB Rue résidentielle
50 dB Bruit d’une voiture au ralenti
60 dB Grands magasins / Sonnerie de téléphone
70 dB Restaurant bruyant
85 dB Radio volume à fond / Tondeuse à gazon

Le contrôle passif sur avion des vibrations à fréquences inférieures à 150 Hz est très pénalisant (matériaux absorbants…).
On se dirige donc vers des méthodes dites adaptatives (C-130 ; P-3 Orion) que l’on essaie d’améliorer et maintenant des méthodes dites actives (SAAB 2000 ; Bombardier Q ; ATR42-500 ; A400M) plus efficaces même si onéreuses.

Quelles peuvent donc être les conséquences de certains bruits ou certaines vibrations sur les humains installés dans ces avions à hélice ?
En particulier dans des avions de transport militaires tactiques pour lesquels les vols peuvent être très longs et au bout desquels la performance des occupants doit être maximale.

L’exposition prolongée à des niveaux de bruit supérieurs à 90dB à fréquences inférieures à 500 Hz conduit à des désordres vibro-accoustiques dont les conséquences sont des endommagements de tissus vasculaires et cérébraux.

Une parenthèse concernant les matériels non humains : durée de vie réduite des cellules et voilures, de l’avionic, des chargements sensibles aux vibrations comme matériels électroniques, médicaux et explosifs.

Pour faire simple, disons que le bruit et les vibrations excessifs sont générés en particulier lorsque l’extrémité d’un pale rencontre l’extrémité d’une autre pale des 2 moteurs situés sur la même aile, et que l’extrémité de la pale du moteur le plus proche du fuselage s’en trouve à la distance la plus courte durant sa rotation.
Se produit alors un phénomène de claquement de l’air d’écoulement générateur de perturbations vibratoires et donc sonores.

Il semble donc évident que plus le nombre de pales de l’hélice est élevé et plus le risque de bruit et vibration le sera en conséquence (en réalité c’est un peu plus compliqué et ça dépasse le cadre de cet exposé très succinct).
Le pire des cas étant bien sûr celui dans lequel les pales des hélices seront bien parallèles et où la distance entre croisement de 2 pales sera à chaque fois la plus petite, pale en position horizontale donc.
On essaie d’éviter au maximum cette position.

Sur le C-130H, le constructeur a choisi un synchrophasage d’hélice (tous C-130 à hélice 4 pales) idéal pour une portion du domaine de vol.
Cette méthode est dite adaptative et réduit notablement le niveau de bruit et vibrations et ne se contente donc pas que de le redistribuer.

Réaliser un système de synchrophasage variable en vol adapté à tout le domaine de vol s’était révélé trop compliqué mécaniquement (i.e angles de phase variables selon les conditions de vol).
Le constructeur a donc trouvé la combinaison idéale qui ne "couple" pas le champ sonore extérieur avec celui de la structure de cellule et celui de l’intérieur de cabine.
Un gain général de 10 dB ainsi obtenu.

Il faut préciser que le niveau de bruit et de vibrations dépend de l’altitude et de la vitesse de l’avion… et de nombreux autres paramètres comme la traction et le couple d’hélice induits par la puissance des moteurs, le calage des pales, l’incidence (dans le sens aérodynamique) de l’avion, la configuration de cabine, les caractéristiques des matériaux, la position au bord d’attaque ou au bord de fuite des hélices, température, humidité, masse avion, répartition des charges…).

Pour rappel, si l’on veut conserver les angles de phase des hélices constants, il faut au moins que les vitesses de rotation de ces hélices soient rigoureusement identiques.
Cela est réalisé électroniquement comme vu dans les posts précédents.

Précision : L’optimisation de la méthode de synchrophasage se révèle très compliquée pour un avion dont le nombre d’hélices est supérieur à 2 vu le nombre de combinaisons possibles.

Pour un C-130H par exemple (4 hélices et 4 pales), si l’angle de phase est de 5°, vous aurez 5832 combinaisons (90°/5°=18 positions ; et 18 au cube (car 3 moteurs esclaves) = 5832 combinaisons) ; pour une angle de phase de 2°, on obtient 91125 combinaisons.

Pour le C-130J (4 hélices et 6 pales) un angle de phase de 5° donne 1728 combinaisons (60°/5° = 12 ; 12 au cube = 1728), et avec 2° on obtient 27000 combinaisons.

Quand on parle de combinaison, c’est bien sur le nombre de mesures à effectuer… cela va de soi !
Mais un chercheur astucieux a mis au point une méthode dite de "prévision" pour n’importe quelle combinaison d’angle de phase à partir d’un nombre limité de mesures.

Ces mesures permettent de définir ce que l’on appelle "théorie de signature d’hélice" qui définit de manière simple (enfin, pour ce qui nous concerne) une signature résultante des n signatures (n hélices) en fonction des angles de phases différents.

Mathématiquement parlant, la matrice d’amplitude des bruits (et vibrations) à une position de l’avion fait intervenir la matrice de signature de l’hélice concernée, le nombre de pales de cette hélice, son angle de phase… et où le nombre minimal de jeux d’angles de phase est seulement égal au nombre d’hélices afin de pouvoir résoudre le système d’équations de la matrice.
Dans la pratique, on augmente ce nombre de jeux afin de palier aux erreurs de mesures.

Ainsi donc il est possible de se dire rapidement et assez justement comment sera le niveau de bruit et de vibration pour la combinaison optimale d’angles de phase.

Le C-130J, dernière version très améliorée du valeureux Hercules, est équipé de moteurs dont les hélices comportent 6 pales.

Si les versions du C-130 antérieures au Juliet sont équipées d’un système de synchrophase analogique, le Juliet dispose lui d’un système digital Digital Electronic Propeller Control System (ou DEPCS) intégré au FADEC de son moteur (Full Authority Digital Engine Control) i.e son système de régulation avancé.
Le FADEC maintient le régime des hélices à 1020.7 RPM à + ou – 1 RPM, et l’angle de phase des hélices à + ou – 1° par variation fine du calage des pales suite à signaux envoyés sur des servo-valves.

Le système analogique du C-130H ne peut pas assurer pas telle une précision et son temps de réponse est plus long (précision + ou -5° d’angle de phase).

Il a été constaté sur cet avion (J) un effet négatif très prononcé sur les occupants en cabine, en particulier au niveau des moteurs (un peu logique), et cela par les vibrations.
Cette zone a été définie comme High Vibration Zone (HVZ) et celle-ci ne doit pas être utilisée par exemple pour l’évacuation de patients pour causes médicales.

Les études sur ce modèle Juliet font ressortir que les fréquences dominantes en cabine sont dans la bande 16 Hz et 100 Hz.
Si les effets à 16 Hz sur les personnels sont assez connus, ceux à 100 Hz restent encore incertains et doivent encore conduire à des études.

Le OV-10 Bronco est un avion très bruyant avec un niveau atteignant 130 dB au niveau de l’occupant arrière (pratiquement dans le plan de rotation de l’hélice).
La NASA a mis au point un système adaptatif consistant à asservir l’angle de phase de l’hélice esclave à l’aide d’un microphone placé en cabine et que l’on peut déplacer.
Ainsi donc, dans de certaines limites, pour toutes conditions de vol, il est possible à l’équipage d’augmenter notablement son confort par atténuation de bruit atteignant 12 dB.

Fokker, pour son modèle 50, a choisi un système adaptatif basé sur la fréquence de rotation de l’hélice et non pas celle du passage de pale (BPF vu précédemment) appelé Propeller Blade Matching System (PBMS).
La régulation se fait à + ou - 2 RPM et à + ou – 2° d’angle de phase qui reste fixe.
Fokker assure un niveau de bruit inférieur à 77 dB en adoptant un régime hélice bas, 6 pales d’hélice, des matériaux absorbants. Il évite ainsi un système actif encombrant et onéreux.

L’Air Force Research Laboratory, General Electric, United Technologies Corporation, l’Institute of Sound and Vibration Research se penchent également sur l’élaboration des méthodes adaptatives de réduction de bruit et vibrations.

Le système de contrôle dit actif consiste à enregistrer les bruits et vibrations générés dans la cabine et envoyer en retour des signaux destinés à éliminer les sources de bruit nuisibles.
La difficulté dans un avion (considéré comme une enceinte cylindrique fermée), est la différenciation des sources de résonance structurale des sources de résonance acoustiques.
Ce genre d’enceinte est propice à un couplage des modes vibratoires structuraux et acoustiques et conduit à des effets tels que des augmentations en amplitude de certains modes lorsque d’autres ont été diminués.
Techniquement la mise en place sur avion d’un tel système est complexe et onéreuse, mais son efficacité a été démontrée.

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