Avant propos du claviste:
Une précision: L'article suivant est un article de commande pour le
numéro "spécial Canards" du Magazine Experimental, à l'époque dirigé
par F. Besse. Il sagissait de présenter le point de vue: "contre" de
manière argumentée. Et de fait, on nous reproche souvent ces écrits (le
ton est je vous l'accorde volontairement provocateur) mais rarement les
faits exposés.
La
publicité donne de la réalité une image bien particulière ... Destinée
à amadouer et à subjuguer ceux à qui elle s'adresse, sa fonction
principale consiste moins à vanter les mérites d'un produit qu'à cacher
ses vices. Concepteur adulé, B. Rutan s'est révélé surtout être un
publicitaire talentueux, si l'on en juge par le succès qu'il a eu chez
les aviateurs. Ce talent, il nous l'a démontré encore avec sa dernière
campagne promotionnelle qui a eu pour nom, Voyager. Tout cela
cependant, ne doit pas masquer une réalité qui, à bien y regarder, est
loin de l'image de marque que B. Rutan s'est appliqué à propager. Entre
l'apparition du VariEze dans les années 75 qui a été marquée par
l'engouement des amateurs (maintenus dans l'ignorance) jusqu'à
l'abandon de la vente des liasses quelques temps après qu'une étude
détaillée en soufflerie ait été entreprise par la Nasa à la suite de
multiples accidents, l'entreprise de B. Rutan a quand même eu le temps
de réaliser de substantiels profits. En fait, le génie de B. Rutan,
s'il y a génie, a surtout consisté à profiter du marasme de l'aviation
légère en général et de la construction amateur en particulier, qui en
était restée à une aviation de 1930.
Burt Rutan passe aux aveux !
La simple analyse chronologique des réalisations de B. Rutan, qui
s'étalent sur une période de plus de 25 ans, dénote chez son auteur une
méconnaissance de certaines des lois régissant les sciences
aéronautiques et démontre sa non maîtrise des procédures de
conception-avion. Sans vouloir donner une liste exhaustive des
critiques à formuler, au sujet des réalisations signées Rutan, nous
allons donner quelques éléments de réflexion sur ses conceptions. Mais
auparavant, donnons la parole à Burt Rutan lui-même qui, dans la
préface du livre de Andy Lennon présenté dans ces pages, nous explique
ses errements conceptuels : "cela fait vingt ans déjà que j'ai fait mes
premières expériences dans l'aérodynamique des canards. Mes premières
inspirations proviennent des avions en développement à l'époque où je
fréquentais encore l'école d'ingénieur. Le XB-70 de North American et
le Viggen de Saab n'avaient pas encore volé mais leurs formes
m'apparaissaient si belles et leur apparence si engageante qu'à n'en
pas douter, ils devaient à coup sûr bien voler. (…) Mon travail initial
a consisté à appliquer les sciences fondamentales récemment acquises
aux avions de type canard. Il s'agissait avant tout d'obtenir un avion
non décrochable naturellement même si c'était au détriment de
l'optimisation des performances. (…) Je dois avouer qu'une grande
partie de mon travail initial ne doit son succès qu'à une chance
inhabituelle. Plus tard, après avoir acquis les méthodes d'analyse, je
me suis rendu compte que j'avais échappé à de multiples chausse-trappes
dans lesquelles j'ai failli tomber lors du développement du VariViggen.
J'ai eu beaucoup de chance. Il y a beaucoup à apprendre de l'étude de
l'histoire et les documents me manquaient sur les tentatives passées de
conception des avions canards. (…) Comme vous le verrez en lisant ce
livre, les canards sont apparus avec une grande variété de formes et de
dimensions. Quelques uns sont bien conçus et bénéficient, en plus de
l'indécrochabilité naturelle, de bonnes performances. D'autres, quoique
d'apparence extérieure similaire, souffraient de graves défauts de
qualités de vol et étaient dangereux par manque de stabilité à faible
vitesse. (…) Un concepteur qui dispose d'un outil adéquat peut éviter
les domaines problématiques dans la mesure où il connaît leur
existence. Les problèmes qu'il ignorera seront toujours ceux qui lui
réserveront les surprises les plus déplaisantes. Le grand intérêt de
l'exposé de A. Lennon est sans doute de montrer l'importance qu'a une
analyse adéquate pour le concepteur amateur. J'ai perdu plusieurs amis
personnels dans des accidents d'avions parce qu'ils ne s'étaient pas
appliqués à une conception technique complète" précise Burt Rutan.
Cette préface de B. Rutan est exemplaire en tant qu'aveu. Elle le sera
plus encore lorsqu'on aura fait le tour de ses déficiences...
De Vilains petits canards
1) Le cahier des charges :
Concevoir un avion avec pour
simple objectif la non décrochabilité est pour le moins surprenant,
d'autant qu'il sacrifie d'emblée les performances à cette
caractéristique comme si celle-ci ne pouvait pas s'obtenir sur les
avions conventionnels; comme si par ailleurs un avion ne devait avoir
qu'une seule propriété. Ce cahier des charges est donc largement
insuffisant: les basses vitesses ne constituent qu'un pourcentage
faible du domaine de vol d'un avion. Un ingénieur, lors de la
conception d'un appareil, doit s'attaquer à la totalité du domaine de
vol. A notre connaissance, B. Rutan n'a jamais explicité les
spécifications retenues pour ses avions et surtout, il n'a jamais tenu
compte de l'état actuel et passé des performances obtenues pour tenter
de les améliorer.
2) L'aile delta :
Sa première réalisation, le VariViggen, dénote une méconnaissance
des performances-avion. L'utilisation d'une aile delta sur un avion
subsonique de voyage est une grossière erreur qui en dit long sur les
représentations mentales de B. Rutan quant aux relations de la
mécanique du vol. En effet, une aile delta avec son allongement de 3 à
3,5 ne permet qu'une finesse maximale de 7 à 8. Il est évident (sauf
pour B. Rutan !) qu'une finesse aussi faible va entraîner d'emblée une
dégradation importante des performances de cet avion par rapport aux
avions existants dont les finesses courantes sont de l'ordre de 12 à
16. Il n'y avait donc pas lieu de construire un tel avion. Il a
d'ailleurs dû se rendre compte assez rapidement de son erreur puisqu'il
a de suite remplacé l'aile delta par une aile de grand allongement,
d'abord sur le VariViggen en rajoutant des tronçons d'aile avec
winglets (admirons au passage le bricolage) puis en revenant à l'aile
conventionnelle de grand allongement pour le VariEze. Les performances
du VariViggen obtenues avec 150 ch. sont misérables puisqu'il croisait
à 250 km/h. A titre de comparaison, le F-8L Falco avec 160 ch.,
également biplace, croise à 300 km/h. Première erreur, premier
apprentissage de Burt Rutan qui n'en a pas moins vendu quelques
liasses.
3) L'indécrochabilité :
Le VariEze, malgré son succès commercial, comporte un certain nombre
de défauts qui en font un avion "médiocre". Son seul avantage sur les
avions conventionnels : le pilotage direct de la portance qui permet un
temps de réponse plus court et qui évite à l'avion de passer sous la
trajectoire en cas de changement de pente, ce qui peut être dangereux
notamment lors de l'arrondi ou lors d'évolutions près du relief. Ce
pilotage direct de la portance, cependant, n'est pas nouveau. Il y a 50
ans déjà que Henri Mignet l'utilisait sur ses avions, concept qu'il
appelait "l'aile vivante". C'est en cela que H. Mignet est un vrai
innovateur, malheureusement trop en avance sur son époque. C'est
d'ailleurs cet avantage qui fait que H. Mignet n'est pas dépassé pour
peu que l'on améliore encore l'aérodynamique ... mais on aboutit alors
tout droit au Q2 ou au Dragonfly. Comme quoi, il est actuellement
difficile d'inventer et d'innover, sauf quand la "jeune" génération
ignore ce que les "anciens" avaient déjà trouvé, ce qui est trop
systématiquement le cas.
L'avantage prétendu du VariEze, l'indécrochabilité n'est obtenu qu'au
prix de la non utilisation de la portance maximale de l'aile. L'avion
comporte donc de la surface d'aile inutilisable, et présente de ce fait
une traînée parasite supplémentaire. Il faut signaler qu'une même
procédure de non décrochabilité peut être également appliquée à l'avion
conventionnel (par limitation du débattement des gouvernes d'empennage,
par pousseur sur le manche, etc.) avec d'ailleurs les mêmes
inconvénient, à savoir : une vitesse minimale de contrôle très élevée,
entraînant des distances de décollage et d'atterrissage importantes (à
masse équivalente), à moins de sur motoriser et d'installer une hélice
à pas variable. C'est ce que fait Gyroflug sur son Speed-Canard pour
réduire la distance de décollage de 700 m (version 116 ch.) à 450 m
(version 160 ch.). Et nous voilà repartis dans l'escalade
masse/puissance. A noter que la distance d'atterrissage reste 700 m et
que la version 116 ch. n'obtiendrait même pas le CNRA qui exige le
passage des 15 mètres en moins de 600 m...
4) L'aérodynamique :
Malgré les affirmations gratuites et non chiffrées de B. Rutan,
concernant l'obtention d'une "aérodynamique exceptionnelle", il n'en
demeure pas moins que le VariEze (comme le Speed-Canard) comporte une
traînée de culot (ou de pression, ou de sillage, ou "base-drag" selon
les diverses terminologies), du fait de la non-fermeture de l'arrière
de l'avion rendue impossible par la présence du moteur. Des
décollements s'y installent donc irrémédiablement. A titre d'exemple,
les biplaces conventionnels bien réalisés présentent des surfaces de
traînée équivalente (ou S.CXO) de 0,12 à 0,15 M2 alors que les biplaces
canard connus atteignent 0,25 à 0,32 M2 Soit une surface de traînée
équivalente approximativement doublée. Cela explique pourquoi avec 100
ch., le Lancair (avion conventionnel) croise à 315 km/ h alors qu'avec
la même puissance, le VariEze n'atteint que 273 km/h.
Les affirmations du concepteur concernant une "aérodynamique
exceptionnelle" sont donc formellement démenties par les faits (encore
que "exceptionnel" ne veut pas dire "excellent"). Burt Rutan a oublié
de faire une analyse statistique comparative et a compté sur
l'ignorance des constructeurs amateurs auxquels il s'adressait. Cette
ignorance est grave par les implications sécuritaires qu'elle implique,
et en ce domaine, la responsabilité de la presse spécialisée n'est pas
nulle. Sachez dorénavant choisir vos revues et exigez d'elles de
publications chiffrées plutôt que des impressions subjectives.
5) Les ailerons :
Malin en diable, B. Rutan avait monté initialement la fonction
aileron en différentiel sur le canard (imaginez un avion avec le
contrôle en roulis installé en différentiel sur la profondeur!). On ne
peut même plus parler de méconnaissance des éléments de contrôle et de
pilotage ... Déjà que ce pauvre plan-canard, chargé au mètre carré
comme il l'était, non content d'être responsable du contrôle
longitudinal, se voyait en plus affublé du contrôle en roulis. C'était
présager là d'une santé vraiment exceptionnelle ! Dés le premier vol,
il a fallu modifier le contrôle en roulis.
Par la suite, B. Rutan qui, évidemment continue par ses expériences sur
objet à parfaire ses connaissances déficientes (mais qu'apprend on dans
les écoles d'ingénieurs ?), monte donc ses ailerons sur l'aile et
installe ses gouvernes de direction sur les winglets en bout d'aile.
Que croyez vous qu'il arriva avec ces deux éléments placés "un près de
l'autre? Un beau couplage aérodynamique roulis-lacet. A basse vitesse,
la pression sur le palonnier entraîne un roulis au lieu du lacet
attendu, d'où un changement de comportement de l'avion incompatible
avec un pilotage "normal".
6) La charge alaire :
La stabilité longitudinale d'un avion quel qu'il soit, impose comme
condition que la portance du plan avant soit plus élevée que celle du
plan arrière. Autrement dit, le plan avant doit être obligatoirement
plus chargé au M2 que le plan arrière. Si ce plan avant est un canard,
c'est à dire un plan de faible corde, le nombre de Reynolds auquel il
va travailler sera donc plus faible que celui d'une aile
conventionnelle. Cela n'est pas sans conséquence sur la couche limite,
dont la laminarité est, dans ce cas précis, un inconvénient majeur
puisqu'elle est responsable de changement de comportement intempestif
en cas de Pluie (les canards n'aiment plus la pluie !) ou de
contamination par les insectes - comportements qui ne permettent pas de
voler à basse vitesse du fait du décrochage du plan-canard. Pour un
avion dont le seul cahier des charges était l'indécrochabilité à tout
prix, c'est réussi! La forte charge alaire du canard entraîne alors une
vitesse minimale de contrôle élevée, donc des distances de décollage et
d'atterrissage élevées.
Du point de vue de la stabilité, l'avion canard doit être considéré
comme un avion conventionnel dont l'empennage a été surdimensionné. En
effet, le canard marche toujours à un Cz (coefficient de portance) plus
élevé que l'aile, et le décrochage se fait toujours sur le canard : ce
sont là, les caractéristiques principales d'une aile d'avion
conventionnel.
7) Rendement de l'aile :
L'aile des avions canards vole en partie dans le sillage descendant
et les tourbillons marginaux du canard. Son aérodynamique et en
particulier le coefficient d'Osswald "e" (rendement de l'aile par
rapport à l'aile idéale) est dégradée. Ceci enlève une partie de
l'intérêt d'avoir un empennage porteur. Il serait intéressant d'obtenir
de B. Rutan l'indication du "e" global de ses machines ainsi que les
S.CXO qu'il obtient. La discussion sur l'intérêt des canards serait
alors possible sans se baser sur des impressions subjectives, non
quantifiées telles que diffusées par la Rutan Aircraft Factory dans ses
brochures.
Le sillage descendant du canard diminue l'incidence de la partie
centrale de l'aile, principalement aux grands angles (Cz du canard
important d'où traînée induite élevée et déflection importante), en
aggravant ainsi la tendance au décrochage asymétrique en extrémité
d'aile, condition dangereuse car c'est alors le départ en vrille
(fameuse réussite de l'indécrochabilité !). Nous savons que les
premiers appareils avaient cette fâcheuse tendance (gageons que les
utilisateurs n'ont pas été avertis, avant leur achat, des risques
auxquels ils allaient s'exposer!). Par la suite, cette tendance a été
éliminée par la limitation du débattement du volet du canard (solution
utilisée sur les avions conventionnels pour les rendre non décrochable
: le détour est grand pour arriver à une même solution) puis par le
choix d'un profil du canard décrochant nettement avant l'aile (quelle
gymnastique mentale pour rendre décrochable un avion qui ne voulait à
l'origine pas l'être !).
Tous ces défauts aérodynamiques et de stabilité ont été mis en évidence
par la Nasa lors d'essais en soufflerie du Varieze en 1983-84. Peu de
temps après, B. Rutan annonçait l'arrêt de la diffusion de ses plans
(pour un produit qui prétendait à tant de qualité, et qui lui avait
déjà permis de se faire une petite fortune sur le dos des amateurs,
c'est plutôt surprenant!). Notons que chez Gyroflug, ce problème de la
différence entre les parties interne et externe de l'aile a été réglé
en donnant à l'aile un vrillage différent aux deux parties, solution
très disgracieuse, aérodynamiquement pénalisante et préjudiciable à la
construction et à la résistance de la structure de l'aile.
8) La laminarité :
Alors qu'il prétend à un état de surface parfait par l'utilisation
des composites, B. Rutan n'a pas utilisé les développements les plus
récents de l'aérodynamique en matière de couche limite laminaire pour
sa dernière réalisation (le Starship 1). On sait d'après ses aveux que
les performances sont le dernier de ses soucis et que "l'avenir est au
canard", ce qui semble étrange dans le domaine professionnel car son
concurrent direct (le Piaggio P-180) qui vise le même créneau et qui
s'est appliqué à "laminariser" ses ailes et une partie non négligeable
de son fuselage, vole, lui, à près de 100 km/h plus vite que le
Starship 1 (740 contre 652 km/h) avec une puissance plus faible de
27,2% (1600 ch. contre 2200 ch. pour le Starship 1) et ce pour un prix
de recherche et de développement de 5,5 fois moindre (200 milliards de
centimes pour le Starship 1 contre 36 milliards pour le Piaggio). On ne
peut que s'incliner devant tant de compétence...
Pour obtenir un maximum de laminarité, il faut une aile de faible corde
dépourvue de flèche pour éviter une composante en envergure de
l'écoulement qui perturberait immédiatement la laminarité, ainsi qu'une
forme de fuselage particulière pour éviter le plus longtemps possible
les gradients de pression positif qui déclenchent la transition
laminaire/turbulent. Ces connaissances ont parfaitement été intégrées
dans le P-180 de Piaggio. Les premiers vols ont confirmé le bien-fondé
de cette optimisation. Le P-180 comporte par ailleurs une surface
mouillée minimale inférieure de 25% à celle du Starship 1 (due
précisément à une meilleure utilisation du Cz max. de l'aile), la
traînée de frottement qui est toujours proportionnelle à la surface
mouillée, se trouvant réduite dans les mêmes proportions.
A des vitesses moindres, le problème de contrôle de l'écoulement
laminaire reste identique pour le VariEze avec son aile à forte flèche
(solution retenue pour la stabilité de route). Bref, B. Rutan sacrifie
au "look canard" beaucoup de choses. Il arrive à cette performance peu
commune d'obtenir de la laminarité là où précisément elle est nuisible
et génératrice de problèmes majeurs (le canard) et de s'en priver
précisément là où il en aurait eu le plus besoin et où les surfaces
sont (trop) grandes (l'aile).
9) Le train :
Le train principal du VariEze est nécessairement haut pour dégager
l'hélice. Cela donne un moment piqueur de par la traînée de roulement,
aggravant ainsi le problème de la rotation au décollage. Les cailloux
soulevés par les roues endommagent régulièrement l'hélice lors des
utilisations sur piste en herbe. A part la version voltige du Bolkow
Monsun qui n'a pas connu de diffusion, la VariEze est le premier avion
connu à rentrer le train auxiliaire sans rentrer le train principal.
Cela seul dénote la pleine possession des capacités innovatrices et
optimisatrices! Rutan-professionnel a réitéré un "coup" semblable en
réalisant un empennage (canard) à géométrie variable et une aile
principale fixe sur son Starship 1 !
10) Les composites :
Le choix systématique du plastique
que B. Rutan fait pour ses réalisation, dénote une même disposition
d'esprit de laquelle est exclue toute idée d'optimisation. Son
entêtement à faire des choix a priori le conduit, par exemple, à faire
son Starship 1 en plastique, puis, après en avoir fait construire trois
prototypes pour les essais de certification, à en augmenter la masse de
10% car il s'est rendu compte (aux frais de sa société ce coup-là) que
le plastique ne tenait pas, sans se déformer, les efforts de
pressurisation - surprise que n'aurait pas apporté le métal (Piaggio
P-180). Le plastique, comme les autres matériaux, a ses avantages et
ses inconvénients. Il s'agit de l'employer à bon escient c'est à dire
là où l'on peut bénéficier des avantages sans pâtir des inconvénients.
Ce qu'il faut faire, en fait, c'est utiliser la diversité des
propriétés des divers matériaux comme d'une variable supplémentaire,
pour atteindre une meilleure optimisation. Le choix du matériau ne peut
donc pas se faire a priori sans connaissance préalable des problèmes à
résoudre. C'est sans doute là, un langage que B. Rutan n'est pas encore
prêt à comprendre...
11) Le devis de masse :
Les procédés de mise en oeuvre du plastique par les amateurs
présentent de nombreux inconvénients dont l'un se résume à ceci : le
matériau est produit en même temps que la structure. Il n'y a donc
aucun contrôle de la qualité du matériau possible (l'industrie utilise
les ultra-sons, les rayons X, etc. pour tester l'homogénéité du
matériau). Il ne reste donc plus qu'une solution : forcer sur les
sur-épaisseurs pour couvrir les incertitudes et se laisser une marge de
sécurité. Résultat : un devis de masse désastreux. Ainsi, par exemple,
alors que les fractions de masse à emporter (masse utile + masse
carburant/masse au décollage) tournent autour de 0,48 pour le bois et
toile (D-18), elles tombent aux alentours de 0,41 pour le métal (TB-10)
et de 0,366 pour le plastique (Silhouette).
12) La méthode :
Quand on est ignorant dans un domaine donné, on commence
(normalement) à rassembler la documentation s'y rapportant, avant de
lancer sur le marché le fruit de ses élucubrations. B. Rutan, en toute
rationalité, placé la charrue avant les bœufs. D'abord il construit
l'avion. Ensuite il apprend à le concevoir par essais et erreurs. Son
apprentissage a ainsi coûté une véritable fortune réalisée sur le dos
des amateurs, parfois sur leur vie (ce qui est plus grave). A l'heure
qu'il est, B. Rutan n'a toujours pas fini sa formation qu'il continue
maintenant sur le dos de la société qui l'emploie, ce qui assurément
est moins grave quoique nettement plus coûteux. La sécurité sera ici
assurée par l'organisme de certification.
13) La technologie
Pour donner une idée de la pluridisciplinarité de ses lacunes
intellectuelle, B. Rutan a conçu un train principal tout à fait non
conforme aux données actuelles de la technologie de construction, avec
hyperstatisme, flexions secondaires et mauvaise reprise des efforts
concentrés. Le longeron principal, quant à lui, présente une brisure
juste au niveau des fixations entraînant des torsions parasites, des
surcharges locales responsables de concentration de contraintes. Comme
il se doit, la reprise locale de cette torsion a été suffisamment mal
assurée pour exiger des surdimensionnements qui vont bien entendu
dégrader un peu plus le devis de masse. Ces fautes technologiques ne
sont évidemment pas les seules, loin s'en faut, mais il serait trop
long et hors de propos d'en faire la liste exhaustive. La
démonstrations se suffit largement de ces quelques exemples.
14) L'exploit Voyager :
Projet de fin de soirée bien arrosée, dessiné nous dit on sur une
nappe de restaurant, Voyager est avant tout l'œuvre d'un mégalomane du
spectacle (du pain et du cirque). Sans aucun intérêt technologique
(aucune connaissance nouvelle, ni aucun développement industriel), il
aura toutefois permis de démontrer que deux personnes du sexe opposé
(critère de choix de l'équipage) sont en mesure de tenir neuf jours
dans "une baignoire". Cela rappellera à quelques uns (Robert Timm et
John Cook) leur jeunesse, notamment la période du 4 décembre 1958 au 7
février 1959 pendant laquelle ils se sont trouvés à bord d'un Cessna
172 pour battre le record mondial de durée de vol dont ils sont
toujours détenteurs avec ... 64 jours 22 heures et 19 minutes.
Canard naturellement instable par flexibilité des structures, Voyager
n'est pilotable qu'avec l'assistance d'une stabilisation artificielle.
Cette instabilité, due à la nécessité de construire léger en sacrifiant
la rigidité et le coefficient de sécurité, trouve son origine dans les
multiples couplages aéro-élastiques. B. Rutan a réussi ainsi à
construire un avion mou que son frère a eu toutes les peines du monde à
maintenir en l'air, ce que tout aéroélasticien aurait pû lui prédire.
La performance humaine ne réside pas dans les neuf jours, mais dans le
combat contre les lois de la nature (aéro-élastiques) et la bataille
contre l'avion-chewing-gum (Hollywood est tout proche) pour l'empêcher
de faire des bulles. Le record de distance doit environ 25% aux vents
favorables. Reste le problème de son homologation car l'avion à
l'arrivée était singulièrement diminué (perte des deux winglets plus
des morceaux d'ailes). De toute évidence, ces parties ne lui étaient
pas nécessaires donc superflues (perte légère d'aérodynamique compensée
cependant par une diminution de traînée de frottement).
L'aérodynamique globale de la machine est conforme à l'aérodynamique
des canards connus. Elle n'a rien de spectaculaire, le coefficient de
frottement équivalent se situant aux alentours de 0,0045 (valeur
imprécise par manque de données fiables) à comparer aux valeurs de
quelques autres avions données plus bas. Voyager présente donc
vraisemblablement une traînée de culot par décollement derrière le
fuselage. Le seul paramètre aérodynamique, qui a permis de cacher les
déficiences aérodynamiques et permis le record, est l'allongement
démesuré qui, lui, résulte d'un choix, non d'une réussite technologique.
Du Rififi chez les canards
Le phénomène social "canard" est exemplaire, lui aussi, en ce qu'il
laisse rarement la gent aéronautique indifférente: il y a les
inconditionnels du canard et il y a ses détracteurs. C'est en cela que
l'on peut parler de phénomène (micro)social. Notre propos ici, n'est
pas de fourbir les armes des détracteurs. Il consiste à remettre les
choses à leur juste place. Depuis dix ans, on a trop entendu parler des
canards comme d'une panacée (d'autres s'apprêtent à en faire autant
avec le concept à ailes jointives) pour ne pas remettre les pendules à
l'heure. Le canard n'a pas de qualité aérodynamique extraordinaire qui
puisse justifier la surabondance de problèmes qu'il apporte. S'il y a
un domaine où il pourrait peut être apporter quelque chose, ce serait
là où l'on ne l'utilise précisément pas : sur les hydravions. Le plan
avant porteur aurait sans doute un effet positif sur le déjaugeage et
l'appareil aurait peut être moins tendance à "marsouiner". Entre le
pingouin cloué au sol et l'albatros aux rares qualités de vol, il y
aurait quand même chez les palmipèdes une place pour le canard, mais
près de la mare!
Si nous nous élevons contre quelque chose, C'est contre l'irrationalité
de cet état d'esprit, contre le fait que les choix (que ce soit ceux du
canard ou d'autre chose) ne relèvent en dernière analyse de rien
d'autre que des phénomènes de mode et de "look". De là à plonger (étape
suivante) dans ce que les anthropologues ont appelé "l'esprit magique",
il n'y a qu'un pas qu'il serait fort dommageable pour l'aéronautique de
franchir.
Pour faire reculer l'obscurantisme, il n'est que de faire la lumière.
Or en notre domaine, la lumière, c'est la lumière des chiffres, c'est à
dire le moyen, la possibilité des comparaisons objectives, chiffrées.
Pour vous donner une idée même grossière et approximative (cela vaut
mieux que pas d'idée du tout) de ce que vaut un avion donné, il vous
suffit de calculer avec ces quelques formules simplifiées les trois
paramètres fondamentaux qui caractérisent cet avion. Vous serez alors
en mesure de juger vous même des qualités prétendues de l'appareil par
comparaison avec celles des avions connus. Les éléments qu'il vous faut
réunir pour cela sont les suivants :
l'envergure en mètre (b)
un plan 3-vues pour calculer la surface mouillée totale (SMT) en m2
soit la puissance moteur installée en chevaux (Pm) et la vitesse maximale sol en m/s (Vmax)
soit la finesse maximale
la masse au décollage
la masse à vide.
Avec ces éléments, vous serez en mesure de calculer la surface de
traînée équivalente de l'avion (c'est à dire la surface de la plaque
plane équivalente perpendiculaire au vent relatif) ou S.CXO qui intègre
toutes les traînées parasites, les défauts aérodynamiques, etc. Vous
pourrez le faire de deux manières différentes (à partir de la finesse
ou à partir de la puissance et de la vitesse) et de juger de la
cohérence des chiffres avancés par le constructeur. Vous pourrez
calculer la fraction de masse à emporter et juger de la capacité du
constructeur à construire léger (à titre de comparaison, il faut 460 kg
de masse au décollage pour emporter deux personnes à 170 km/h avec le
D-18 alors qu'il faut 870 kg pour le Grob G-115 : les fractions de
masse à emporter sont 0,48 pour le D-18 et 0,34 pour le Grob).
Avec la surface mouillée totale (surfaces qui "frottent" contre l'air)
vous serez en mesure de comparer le coefficient de frottement de
l'avion (avec l'intégration de toutes les rugosités, les ondulations de
surface, les traînées de culot, le train, etc.) et la comparer avec
celle d'une plaque plane parallèle au vent relatif dont on sait par les
mesures en soufflerie qu'elle est égale (aux vitesses qui nous
intéressent) à 0,003. L'écart à cette valeur donnera une idée de la
plus ou moins bonne réussite aérodynamique de l'appareil,
indépendamment de sa taille et de sa catégorie. A titre d'exemple, les
planeurs sont très proches de 0,003. L'Orion tourne autour de 0,0065.
Le Speed-Canard : 0,009 et le Rallye : 0,011. Les meilleurs réussites
aérodynamiques se trouvent chez les amateurs avec le Lancair et le
White Lightning qui se situent entre 0,0032 et 0,004 (imprécision due
au manque de données fiables).
Fraction de masse à emporter :
(Me/Md)= Md - Mv/Md
avec Md masse au décollage et Mv: masse à vide.
Surface de traînée équivalente :
S.CXO = 0,785.b2.e/(f max)2
avec b : envergure en mètre, fmax (finesse max.), e = 0,6 pour une aile
haute rectangulaire et e = 0,95 pour une aile basse elliptique.
ou
S.CXO = 1125.Pm.Rh/(Vmax)3
avec Pm : puissance moteur installée en ch. Rh : rendement hélice (0,8
à 0,85). Vmax : vitesse maximale sol en m/s. Vmax = 1,1.Vitesse de
croisière sol à 75%.
Si vous disposez de Pm, Vmax et de la finesse maximale, vous pouvez
calculer "e" avec les deux formules. Si " e" sort de la plage 0,6/0,95,
c'est qu'il y a vraisemblablement une incohérence des données
constructeur, ce qui n'est pas rare...
Coefficient de frottement équivalent (Cfe) :
Cfe = S.CxO/SMT
avec SMT: Surface Mouillée Totale en m2.
Amusez vous à placer votre avion sur le graphique ci-joint et faites des comparaisons...
La
publicité donne de la réalité une image bien particulière ... Destinée
à amadouer et à subjuguer ceux à qui elle s'adresse, sa fonction
principale consiste moins à vanter les mérites d'un produit qu'à cacher
ses vices. Concepteur adulé, B. Rutan s'est révélé surtout être un
publicitaire talentueux, si l'on en juge par le succès qu'il a eu chez
les aviateurs. Ce talent, il nous l'a démontré encore avec sa dernière
campagne promotionnelle qui a eu pour nom, Voyager. Tout cela
cependant, ne doit pas masquer une réalité qui, à bien y regarder, est
loin de l'image de marque que B. Rutan s'est appliqué à propager. Entre
l'apparition du VariEze dans les années 75 qui a été marquée par
l'engouement des amateurs (maintenus dans l'ignorance) jusqu'à
l'abandon de la vente des liasses quelques temps après qu'une étude
détaillée en soufflerie ait été entreprise par la Nasa à la suite de
multiples accidents, l'entreprise de B. Rutan a quand même eu le temps
de réaliser de substantiels profits. En fait, le génie de B. Rutan,
s'il y a génie, a surtout consisté à profiter du marasme de l'aviation
légère en général et de la construction amateur en particulier, qui en
était restée à une aviation de 1930.
La simple analyse chronologique des réalisations de B. Rutan, qui
s'étalent sur une période de plus de 25 ans, dénote chez son auteur une
méconnaissance de certaines des lois régissant les sciences
aéronautiques et démontre sa non maîtrise des procédures de
conception-avion. Sans vouloir donner une liste exhaustive des
critiques à formuler, au sujet des réalisations signées Rutan, nous
allons donner quelques éléments de réflexion sur ses conceptions. Mais
auparavant, donnons la parole à Burt Rutan lui-même qui, dans la
préface du livre de Andy Lennon présenté dans ces pages, nous explique
ses errements conceptuels : "cela fait vingt ans déjà que j'ai fait mes
premières expériences dans l'aérodynamique des canards. Mes premières
inspirations proviennent des avions en développement à l'époque où je
fréquentais encore l'école d'ingénieur. Le XB-70 de North American et
le Viggen de Saab n'avaient pas encore volé mais leurs formes
m'apparaissaient si belles et leur apparence si engageante qu'à n'en
pas douter, ils devaient à coup sûr bien voler. (…) Mon travail initial
a consisté à appliquer les sciences fondamentales récemment acquises
aux avions de type canard. Il s'agissait avant tout d'obtenir un avion
non décrochable naturellement même si c'était au détriment de
l'optimisation des performances. (…) Je dois avouer qu'une grande
partie de mon travail initial ne doit son succès qu'à une chance
inhabituelle. Plus tard, après avoir acquis les méthodes d'analyse, je
me suis rendu compte que j'avais échappé à de multiples chausse-trappes
dans lesquelles j'ai failli tomber lors du développement du VariViggen.
J'ai eu beaucoup de chance. Il y a beaucoup à apprendre de l'étude de
l'histoire et les documents me manquaient sur les tentatives passées de
conception des avions canards. (…) Comme vous le verrez en lisant ce
livre, les canards sont apparus avec une grande variété de formes et de
dimensions. Quelques uns sont bien conçus et bénéficient, en plus de
l'indécrochabilité naturelle, de bonnes performances. D'autres, quoique
d'apparence extérieure similaire, souffraient de graves défauts de
qualités de vol et étaient dangereux par manque de stabilité à faible
vitesse. (…) Un concepteur qui dispose d'un outil adéquat peut éviter
les domaines problématiques dans la mesure où il connaît leur
existence. Les problèmes qu'il ignorera seront toujours ceux qui lui
réserveront les surprises les plus déplaisantes. Le grand intérêt de
l'exposé de A. Lennon est sans doute de montrer l'importance qu'a une
analyse adéquate pour le concepteur amateur. J'ai perdu plusieurs amis
personnels dans des accidents d'avions parce qu'ils ne s'étaient pas
appliqués à une conception technique complète" précise Burt Rutan.
Cette préface de B. Rutan est exemplaire en tant qu'aveu. Elle le sera
plus encore lorsqu'on aura fait le tour de ses déficiences...
La stabilité longitudinale d'un avion quel qu'il soit, impose comme
condition que la portance du plan avant soit plus élevée que celle du
plan arrière. Autrement dit, le plan avant doit être obligatoirement
plus chargé au M2 que le plan arrière. Si ce plan avant est un canard,
c'est à dire un plan de faible corde, le nombre de Reynolds auquel il
va travailler sera donc plus faible que celui d'une aile
conventionnelle. Cela n'est pas sans conséquence sur la couche limite,
dont la laminarité est, dans ce cas précis, un inconvénient majeur
puisqu'elle est responsable de changement de comportement intempestif
en cas de Pluie (les canards n'aiment plus la pluie !) ou de
contamination par les insectes - comportements qui ne permettent pas de
voler à basse vitesse du fait du décrochage du plan-canard. Pour un
avion dont le seul cahier des charges était l'indécrochabilité à tout
prix, c'est réussi! La forte charge alaire du canard entraîne alors une
vitesse minimale de contrôle élevée, donc des distances de décollage et
d'atterrissage élevées.
Du point de vue de la stabilité, l'avion canard doit être considéré
comme un avion conventionnel dont l'empennage a été surdimensionné. En
effet, le canard marche toujours à un Cz (coefficient de portance) plus
élevé que l'aile, et le décrochage se fait toujours sur le canard : ce
sont là, les caractéristiques principales d'une aile d'avion
conventionnel.
