Choc aviaire
28 juillet
Le vol Delta Air Lines DL185 au départ de Milan a fait un atterrissage d'urgence à a Rome Fiumicino suite à une tempête de grêle
28 mai
Le vol 291 d'Air France a décollé de l'aéroport de Kansai vers 11h15 ... avant de faire demi-tour 356 minutes plus tard. En cause : une collision entre l'appareil et des oiseaux. Selon les informations de l'agence de presse Kyodo, le radar météorologique et les compteurs de vitesse dysfonctionnaient alors qu'il survolait l'océan Pacifique.
Mais aussi (et entre autres) : atterrissage d'urgence de l'Airbus A320 le 19 octobre 2022 à Roissy du vol Lille-Nice (choc moteur gauche), ou le 1er juin 2023 un vol Delta lines (Boeing 760) entre Arlanda et New-York et beaucoup d'autres sur Skybrary.
Les exigences : résister à l'impact d'un oiseau de 1,8 kg à une vitesse proche de la vitesse de croisière de l'appareil testé (environ 700 km/h) soit une énergie d'environ 40kJ, et de 3,6 kg pour l'empennage de queue. De même, les parties vitrées du cockpit, doivent démontrer leur capacité à résister à l'impact d'un oiseau de 1,8 kg, sans projeter d'éclats à l'intérieur du cockpit. D'autres pièces aéronautiques sont concernées : turbines, bords d'attaque ....
Aujourd'hui, une majorité de simulation et un test physique, bloc de gélatine dans un "canon à poulets" pemettent de répondre à ces exigences
Normes en vigueur. Il y a plusieurs types de chocs (glaçons, débris métalliques ou caoutchoucs) avec différentes approches même si le cadre est identique - des simulations et un essai physique final
- ASTM F330-2 Standard Test Method for Bird Impact Testing of Aerospace Transparent Enclosures
- 2019 : An improved technique for verification of high-speed impact simulation ( Radek Doubrava, Martin Oberthor, Ondrej Vich)
Essai physique
Le Musée de l’aviation et de l’espace du Canada, à Ottawa, Ontario rassemble des simulateurs d'impact du monde entier. Depuis 1966, il existe un International Bird Strike Committee. Au Canada, le prix Mike Kuhring est décerné tous les ans. L'EASA a un groupe de travail dédié à ce sujet
Historiquement et chronologiquement, la simulation utilisait la formulation lagrangienne (le maillage se déforme), la formulation eulérienne (peu adaptée pour les solides), la fomulation Lagrange-Euler couplée
- 1963 : CEL: A time-dependent, two-space-dimensional, coupled Eulerian-Lagrange code William F. Noh),
la formulation ALE
- 1974 : An arbitrary Lagrangian–Eulerian computing method for all flow speeds Anthony A. , J.L. Cook)
et maintenant une formulation lagrangienne couplée SPH-éléments finis considérée comme la mieux adaptée et suffisamment mature : SPH pour l'oiseau et éléments finis pour les structures. SPH est une méthode sans maillage donc les applications dépassent très largement le choc aviaire. Les deux références historiques sont :
- 1977 : Smoothed Particle Hydrodynamics: theory and application to non-spherical stars – (Robert A. Gingold, Joseph J. Monaghan) Mon. Not. R. Astron. Soc., 181, 375-389
- 1977 : A numerical approach to the testing of the fission hypothesis – (Leon Brian Lucy) The Astronomical Journal 82, 1013.
- La méthode SPH (deux équipes indépendantes)
La simulation est hautement transitoire, fortement non-linéaire et grandement multiphysique. Les structures sont soit métalliques soit composites avec des lois de comportement adaptées. Donc il faut utiliser ce que l'on appelle un hydrocode. Voici un état de l'art il y a 10 ans.
- 2011 : Computational methods for bird strike simulations: A review (Sebastian Heimbs)
Chaque méthode a ses avantages, ses inconvénients, ses domaines d'application.
Parce que c'est moins long à calculer malgré le petit pas de temps contraint par ce que l'on appelle le CFL qui détermine la stabilité du schéma. C'est un schéma d'intégration des équations du 1er ou du 2nd ordre. Pour ce qui nous intéresse, on calcule à chaque pas de temps, accélération puis vitesse, puis déplacement puis contrainte.
IFS (Interaction Fluide-Structure)
Parce que l'oiseau, c'est grossièrement un fluide mais tout est dans "grossièrement". Pour les essais physiques, c'est devenu une gélatine qu'il faut donc modéliser (forme et comportement)
Pour aller plus loin
Hydrocodes (Outil numérique permettant de simuler la réponse dynamique de l'ensemble fluide-structure)
- Review: Hydrocodes for structural response to underwater explosions (Hans U. Mair 1999)
- Computational methods in Lagrangian and Eulerian hydrocodes (David J. Benson 1992) avec une note de lecture
ALE
- Arbitrary Lagrangian–Eulerian Methods (Jean Donea, Antonio Huerta, Jean-Philippe Ponthot, Antonio Rodrıguez-Ferran 2004)
SPH
- Review of smoothed particle hydrodynamics: towards converged Lagrangian flow modelling (Steven J. Lind, Benedict D. Rogers, Peter K. Stansby 2020)