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Préparation de X-Plane pour un vol d'essai en croisière

L'avion peut-il voler ?

Nous pouvons légitimement nous poser la question, compte-tenu de la nature très « basique » de notre projet partant d'un plan 3-vues et de quelques données glanées sur Internet, et mené par des Amateurs en notre genre. Mais X-Plane va (beaucoup) nous aider, par l'utilisation intensive du pilote automatique, et des possibilités d'affichage de données en cockpit ou sur fichiers.

Le premier test à faire est la vérification de la position du centre de gravité, par rapport à celle du foyer aérodynamique. Le foyer aérodynamique est le point où s'applique la résultante des forces générées par le vent relatif sur l'ensemble des surfaces portantes. Sur un avion classique comme le nôtre, avec les ailes en avant et l'empennage en arrière, ce foyer doit être derrière le centre de gravité de l'avion : plus le centre de gravité se rapproche du foyer, plus l'avion est instable, et il devient impilotable si le centre de gravité est après le foyer. Il est donc capital de s'assurer que le centre de gravité est bien en avant du foyer.

Pour faire cette vérification, il faut lancer X-Plane et charger le Norécrin, puis faire la combinaison de touches « CTRL /»(ou aller dans le menu « Special/Sortie modèle de vol »). Cette commande va créer un fichier « Cycle Dump.txt» contenant toutes les données relatives à l'appareil à cet instant, et dans lequel nous allons rechercher la phrase« The centroid of all foils isat ». La valeur que vous devriez trouver est exprimée à partir du centre de gravité que nous avons spécifié dans Plane-Maker, et doit être positive. Le « Cycle Dump » indique +0,78m, c'est correct :

Le second test est à faire sur la piste, et consiste à vérifier que l'avion avance bien lorsqu'on met plein gaz : nous devons pouvoir atteindre 55-60 kt après une accélération « normale » comparable à celle des autres avions légers (au delà de cette vitesse vous risqueriez de décoller). Cet essai permet de vérifier que le moteur et l'hélice sont capable de fournir de la puissance. Si la vitesse atteinte est ridiculement faible ou si le moteur s'emballe, ou cale, il y a un souci et il faut retourner dans Plane-maker pour corriger une coquille dans les paramètres du groupe moto-propulseur.

Ce test permet aussi de vérifier le bon fonctionnement du rôle directeur de la roue avant, si nous avons opté pour une roulette de nez couplée au palonnier.

Préparer X-Plane en vue des essais

Nous sommes prêts maintenant à aborder les tests qui vont nous permettre d'optimiser notre avion, en commençant par définir un scénario permettant de « dégrossir » le domaine de vol.

Gestion des pannes

Pour être tranquille durant nos test, il est bien de vérifier que nous n'aurons pas de pannes, en allant, par le menu « Appareil/Défaillances équip. », cliquer sur « Réinitialiser tous les systèmes à opérationnels » et en vérifiant que tous les paramètres sont bien affichés à « fonctionne toujours ». Décocher également la case « temps moyen entre pannes / pannes aléatoires » : 

Gestion des dégâts

Durant les essais, notre cobaye peut en voir de toutes les couleurs. Comme il ne s'agit fort heureusement que du virtuel, nous pouvons aussi désactiver les dégâts, par le menu « Réglages / Opérations et Alarme », décocher « retirer les surfaces portantes » et la rentrée automatique des volets et des trappe de train.


Aéroport de départ

L'aéroport de départ importe peu, mais préférez en bordure de mer, vous pourrez ainsi prévoir des vols à basse altitude sans avoir à vous interroger si, lorsque vous utilisez la carte pour positionner votre avion, vous ne le placez pas à une altitude de vol souterraine... Une île est l'idéal, vous n'aurez pas à vous soucier du cap de départ.

Affichage de données à l'écran :

Aller dans « Réglages / 'Données entrée et sortie' » :

cocher :

  • speeds
  • AOA, side-slip , paths
  • lat, lon, altitude
  • commande gaz
  • puissance moteur
  • moteur RPM
  • total poids CG
  • lift over drag & coeffs
  • prop efficiency
  • defs, gouvernes

Quelles sont les conditions du vol de croisière ?

Nous allons créer une situation bien précise que nous allons adopter comme régime de croisière. Ce régime de croisière nous permettra d'optimiser l'avion pour ce régime. L'avion ainsi optimisé servira de base pour déterminer les autres paramètres du domaine de vol, comme les phases de décollage, de montée ou d'atterrissage, avec des charges et au travers des conditions de température/altitude diverses.

La « situation » que nous allons créer va permettre de retrouver à volonté les paramètres de météo, d'altitude, de vitesse, de charge utile et de carburant pour lesquels nous désirons mener les tests. La position du centre de gravité sera à vérifier au début de chaque vol.

Comme nous avons des informations parcellaires sur les caractéristiques du Norécrin, nous allons devoir « imaginer » les caractéristiques manquantes. Il y aura donc une part d'arbitraire, qui se révèlera sans doutes plus facile à gérer, pour nous, que si nous devions respecter à la lettre un modèle de vol connu.

Internet nous a appris que la vitesse de croisière de notre Norécrin était aux alentours de 210-215 km/h pour un régime moteur de 2160 tr/min. Nous ne savons rien, par contre, de l'altitude et de la masse à laquelle ce couple vitesse/rpm est applicable.

Ainsi, dans notre scénario, nous supposons qu'il s'agit de la vitesse sol, identique par nature quelle que soit l'altitude (tant qu'elle reste négligeable par rapport au rayon terrestre). alors que la vitesse indiquée par l'anémomètre du tableau de bord dépend de la pression atmosphérique et de la température à une altitude donnée. Cette hypothèse de départ est confortée par le fait que les avions de tourisme n'ont pas vocation à voler très haut, il faut que les pilotes et leurs passagers puissent respirer dans des conditions acceptables, et il est toujours plus facile de calculer un temps de parcours à partir d'une vitesse vraie plutôt qu'à partir d'une vitesse indiquée. Ces 210 km/h seront donc une vitesse vraie, ou vitesse sol.

Pour notre scénario de croisière, nous avons déjà notre vitesse de vol et la vitesse du moteur, et nous allons arbitrairement choisir une altitude de croisière au 2/3 du plafond, un chargement aux 2/3 de charge utile, un niveau de carburant ½ réservoir.

Toujours d'après Internet , le plafond pratique du Norécrin est de 5000 mètres, la masse de carburant vaut 84 kg, et la charge utile est de 306 kg.

Donc selon nos conditions, le vol de croisière se fera :

  • à l'altitude de 5000*2/3 = 3,333 m soit 10925 ft, arrondi à 10900 ft
  • avec une masse carburant 84/2=42 kg = 42 kg, soit 93 lb.
  • avec une charge aux deux tiers de sa capacité : 306*2/3 = 204 kg = 450 lb
  • vitesse à obtenir : 210 à 215 km/h réels, arrondis à 115 kt vrais (98 kt indiqués)

Il y aura aussi la position du centre de gravité qu'il faudra prendre en compte. Pour cette étape, nous le laissons à la position définie dans Plane-Maker.

Préparer le vol

Réglage de l'atmosphère :

Les essais se font en atmosphère calme et toujours reproductible: onglet météo, choisir VFR ou CAVOK, vérifier l'absence de vent, l'absence de mise à jour météo par internet, et se rapprocher de l'atmosphère standard : 1013 Hpa et 15° au niveau de la mer.

Vérifier ces paramètres à chaque début de session de travail est une bonne habitude, et permet de s'assurer que les tests faits lors de session différentes sont bien comparables entre eux.

Fermons la fenêtre météo pour revenir au cockpit, et vérifiez que l'altimètre est bien calibré : 1013 hPa.

Masse et centrage :

Menu « Appareil », choisir « Poids & Carburant ». Les données à fournir dans cette fenêtre sont présentées sous la forme de curseurs, qu'il faut déplacer à la souris. Si nous ne pouvons pas entrer une valeur précise telle que celles définies dans notre scénario, nous prendrons alors la valeur la plus approchante.

Le centre de gravité reste à « 0.0 »
La charge de l'avion est de 404 lb.
La quantité de carburant est de 93 lb. X-Plane remplit par défaut les réservoirs à moitié, mais compléter le plein en cours de vol entre deux essais pour rétablir les conditions d'origine ne permet pas de retrouver cette valeur. Autant entrer alors une valeur possible par le curseur, comme 91 lb.

Vous pouvez fermer la fenêtre pour revenir dans le cockpit.

Programmation du pilote automatique

Enclencher le pilote automatique : bouton flight dir sur « auto » :

Enclencher le maintien de cap, et afficher le cap actuel, lisible en haut du conservateur de cap :

Ne pas enclencher le maintien de vitesse, mais le positionner sur 98 kt indiqués, ou IAS.

Enclencher et sélectionner l'altitude : 10900 ft. L'affichage du mot « ARM » en ambre apparaît sur le bouton, et est repris en rouge sur l'afficheur.

Vitesse et altitude souhaitées :

Ouvrez la carte : menu « Position / Voir de la carte »

  • spécifier l'altitude 10900 ft
  • spécifier la vitesse : 115 kt TAS

Fermer la carte : notre avion se trouve propulsé à 115 kt à 10900 ft. Rentrer le train, vérifier que les volets sont eux aussi rentrés. 

Enclencher le maintien de vitesse, le bouton passe alors au vert, et le pilote automatique ajuste les gaz pour maintenir la vitesse choisie. Cela commence par une décélération, un peu comme si le pilote auto avait besoin de mettre la manette des gaz à 0 avant de ré-accélérer.

Le bouton "ARM" ,qui était éclairé en ambre,devrait être éteint, et le mot « CAPT », pour « capturé », doit avoir remplacé « ARM » sur l'afficheur.

Si ce n'est pas le cas, il y a sans doutes une grosse différence entre l'altitude que vous avez indiqué dans la carte, et l'altitude réglée au PA. Vérifier votre altitude affichée au PA et celle affichée sur la carte, qui doivent être les mêmes. Pour plus d'infos sur le fonctionnement du pilote automatique, voyez ici (lien vers page wiki correspondante)

Laisser l'avion se stabiliser (environ 2 minutes).

Enregistrer la situation

Nota : Si on modifie un fichier-situation, il vaut mieux effacer ou déplacer le précédent avant de sauvegarder le nouveau fichier. En tentant de réécrire « par dessus », nous avons parfois des surprises, soit qu'il y ait un bug, soit que X-Plane ne nous dit pas qu'il n'a peut-être rien sauvegardé parce qu'il a trouvé un fichier du même nom.

Le fait d'avoir un seul fichier-situation est aussi très commode, car nous chargerons très souvent la même situation, et il devient alors assez pénible de choisir dans une longue liste dans laquelle une erreur de choix est vite arrivée.

Donc un seul fichier-situation dans le dossier, et tout ira bien :

Revenons à X-Plane : l'appareil devrait être en vol stabilisé, la vitesse de vol en haut à gauche de l'écran, n'évolue plus et correspond à la vitesse affichée au PA. Aller dans le menu « Fichier / Enregistrer Situation », qui vous donnera une fenêtre listant le contenu du dossier dédié aux situations. Nous retrouvons l'organisation décrite ci dessus.

Entrons alors le nom de la situation,« N1203 croisiere 10900ft 115kt», puis cliquons sur « save ». Rester bref dans les noms est une bonne chose, il semblerait que la présence d'espaces dans le nom de la situation limite son nombre de caractères :

  • X-Plane rajoute automatiquement l'extension «.sit », vous n'avez pas besoin de la mettre.
  • X-Plane placera bien le fichier-situation dans son dossier « situations », et pas dans le dossier « situations/dispos » : l'endroit où l'on se trouve est écrit en vert sur le haut de la fenêtre, en gris et en dessous c'est le contenu du dossier « situations ».

Test de la situation

Recharger le Norécrin : il devrait réapparaître au sol, sur la piste et prêt au départ. Charger maintenant la situation, par le menu « Fichier / Charger Situation » :

Au clic sur « Ouvrir », vous devriez alors vous retrouver à 10900 ft et 98 kt IAS, avec un avion qui oscille un peu le temps de trouver son équilibre, avec une vitesse descendant vers 90 ks puis remontant vers 98 kt. Si ce n'est pas le cas, quelque chose a échoué dans la sauvegarde de la situation.