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FenixSimulations: HYD et Carburant

Aamir de chez Fenix Simulations, nous présente cette semaine, la gestion du système de carburant et la gestion des système hydraulique de leur modèle A320 (retrouvez l¨article en anglais sur le site officiel ICI)

Si vous êtes en harmonie avec la langue de Shakespeare, vous noterez qu´l précise que les vidéos montrant le modèle n´est qu´en version Alpha. Mais place aux explications. Je cite:

“Bonjour à tous !

J’espère que vous avez tous passé une excellente semaine ! Nous sommes de retour pour couvrir une autre série de revues de fonctionnalités, cette fois-ci en nous concentrant sur les systèmes de carburant et hydrauliques que nous avons intégrés dans cet A320. La semaine dernière, nous avons couvert certains éléments logiciels, et cette semaine, nous allons nous pencher davantage sur la simulation physique ou mécanique que nous avons incorporée dans cet avion. Il s’agit d’une mise à jour technique très, très dense, alors procédez avec prudence !

Nous allons commencer par la simulation hydraulique. Notre simulation hydraulique va un peu plus loin que le simple fait de dire à l’avion si quelque chose est pressurisé ou dépressurisé. Afin d’obtenir une simulation de défaillance correcte, le système doit être construit de manière à ce que les défaillances ne soient pas simplement programmées.

Elles sont abordées comme un effet sur un système entièrement simulé, par opposition à un ensemble d’instructions de programmation sur ce qui devrait se produire. Au contraire, lorsque tous les systèmes hydrauliques modélisés physiquement sont exacts, ils réagissent automatiquement de la même manière que l’avion réel aux situations anormales.

Cela vous permet d’examiner en profondeur les raisons pour lesquelles certaines parties de l’avion font ce qu’elles font et réagissent comme elles le font. Chaque vanne, pompe, capteur, sonde, cylindre, réservoir, ordinateur de contrôle, accumulateur, et plus encore, est modélisé avec les comportements et les réponses corrects aux situations anormales causées par une mauvaise manipulation de l’avion, ou des défaillances que vous pouvez choisir de déclencher.

Nous avons même modélisé la tuyauterie utilisée par le fluide hydraulique lorsqu’il se déplace dans l’avion, et les capteurs qui vous fournissent des informations sont positionnés correctement le long de ces tuyaux pour vous donner une image précise de ce que fait votre avion. Certains capteurs ne peuvent pas détecter des problèmes spécifiques car ils sont en amont ou en aval de l’endroit où le problème se produit, et cela est modélisé. Bien sûr, le fluide hydraulique lui-même est modélisé, avec la quantité, la pression et d’autres paramètres existant dans une simulation physique.

Le fluide se déplace d’un tuyau à l’autre, d’une zone à l’autre, et entre et sort des différents composants hydrauliques.

Un exemple, donc. Les valves de mesure des fuites font partie du système hydraulique central, qui se trouve dans le longeron de l’aile (où se trouve le PTU). Les conduites sur lesquelles se trouvent les composants hydrauliques sont équipées de ces valves de mesure des fuites, généralement utilisées par le personnel au sol.

Ces valves sont accessibles sur le plafond arrière et peuvent être fermées (ou désactivées), ce qui vous permet d’isoler les composants hydrauliques sur cette ligne. Vous vous retrouvez sans pression dans la plupart des composants hydrauliques, mais vous avez une lecture tout à fait normale de 3000 PSI sur votre page inférieure ECAM HYD. Bizarre ? Absolument.

Cela est dû au fait que le capteur de pression fournit cette valeur en amont de la valve de mesure des fuites – et lorsque celle-ci est fermée – le capteur continue de lire une pression tout à fait normale, même si les systèmes sont isolés et que tout ce qui se trouve après la valve (c’est-à-dire la plupart des composants) est dépressurisé.

 

 

Donc, si l’avion a des lignes dépressurisées après les valves de mesure de fuite, et qu’il indique pourtant une pression nominale, comment sait-il qu’il doit colorer en orange une partie du synoptique ECAM HYD, et plus important encore, comment sait-il qu’il doit vous donner tous ces avertissements ECAM sur les composants dépressurisés malgré l’indication nominale ?

Eh bien, il y a un autre capteur juste après la valve de mesure de fuite. Ce capteur est relié à l’ECAM, qui vous donne une meilleure idée de l’état “réel” de l’état hydraulique des composants. Ce capteur ne fournit PAS la valeur de la pression du système à l’ECAM inférieur, il avertit simplement d’une pression “LO”, et donc colore la ligne en orange, et fournit tous les avertissements nécessaires sur l’ECAM supérieur. À l’opposé, le capteur situé avant la valve de mesure des fuites n’est PAS relié à l’ECAM et ne vous donne donc pas d’avertissement ECAM en tant que tel.

Ce capteur ne fournit qu’une valeur, et si ce capteur devait cesser de fonctionner, les informations qu’il fournit seraient simplement omises, et l’ECAM afficherait des croix orange à la place de la valeur de la pression HYD. Ceci peut être observé si vous tirez simplement sur le disjoncteur (C11) de ce capteur et l’inhibez, comme illustré.

L’ECAM ne panique pas, il omet simplement la valeur. Un avertissement de basse pression ne serait généré que par le capteur situé après la valve de mesure de fuite. Les informations qui vous sont présentées dans le flightdeck semblent incroyablement simples à première vue, juste quelques indications de pression après tout, n’est-ce pas ? En dessous, cependant, un labyrinthe. C’est le niveau auquel le Fenix A320 est simulé.

Pour en revenir rapidement aux surfaces de contrôle, elles sont toutes pilotées par cette simulation de système hydraulique complexe, ce qui nous permet de dégrader et d’améliorer le mouvement et l’efficacité des surfaces de contrôle en fonction de la disponibilité hydraulique.

Comme le montre l’image ci-dessous, les volets sont actionnés par deux entrées hydrauliques – la verte et la jaune. Ces entrées sont transmises à une boîte de vitesses différentielle, qui entraîne ensuite les volets. Si vous éteignez (ou si vous tombez en panne) l’un de ces systèmes hydrauliques, la boîte de vitesse ne recevra qu’une seule entrée, ce qui entraînera les volets à la moitié (ou à peu près) de leur vitesse !

Tout ceci est, bien sûr, simulé dans le Fenix A320, comme démontré ci-dessus dans la vidéo ! En bonus, je montre les animations des déporteurs et la capacité dégradée des déporteurs résultant du fait que le système jaune est inopérant.

Une autre vidéo montre ce qui se passe dans le cas d’une perte complète des systèmes hydrauliques bleu et vert, ne laissant que le jaune pour entraîner ce qui reste des surfaces de contrôle de l’avion, et la dégradation qui s’ensuit. Comme mentionné précédemment, nous pilotons correctement toutes les surfaces via l’hydraulique, ce qui permet un tel niveau de dégradation !

La vidéo suivante montre l’interaction entre le système de freinage alternatif et l’observation de la vidange du fluide hydraulique de l’accumulateur dans le cas où le système jaune serait inopérant.

On peut également voir ici l’interaction entre d’autres parties de l’avion ayant une cause et un effet sur des éléments dont on n’aurait jamais pensé qu’ils interagissaient les uns avec les autres – dans ce cas, l’ouverture de la porte de chargement avant déclenche automatiquement une courte impulsion de la pompe électrique jaune, permettant temporairement à l’accumulateur de frein de se recharger via les lignes jaunes malgré la pompe jaune du moteur hors tension !

Un dernier mot sur l’hydraulique et les freins – nous avons modélisé les effets du temps sur l’accumulateur. Je veux dire par là que si vous laissez l’avion sans surveillance pendant 24 heures ou plus avec seulement le frein de stationnement serré, l’accumulateur se videra lentement et finalement vous trouverez votre A320 roulant lentement comme le frein de stationnement perd de son efficacité. C’est pourquoi nous utilisons des cales dans le monde réel !

Passons maintenant à l’aspect carburant de cette revue des caractéristiques. Naturellement, nous avons traité le carburant de la même manière que l’hydraulique, c’est-à-dire que le carburant et tous ses composants sont physiquement simulés, toutes les valves (haute et basse pression), les pompes, les capteurs de carburant et les tuyaux sont modélisés, et le carburant lui-même est une fois de plus physiquement simulé jusqu’aux mécanismes de transfert de chaleur. Je mentionne spécifiquement la mécanique de transfert de chaleur car elle m’amène à un élément intéressant que j’aimerais présenter : l’IDG !

En termes simples, le générateur à entraînement intégré (IDG) est un générateur qui réside dans la structure du moteur et utilise le moteur lui-même pour produire de l’électricité afin d’alimenter les systèmes électriques de l’avion. Vous vous demandez peut-être quel est le rapport avec le carburant. Eh bien, l’IDG à bord de l’A320 est refroidi par le carburant.

Dans certains cas, comme une faible demande de carburant au ralenti, ce carburant peut ne pas être nécessaire à la séquence de combustion du moteur et est donc renvoyé dans les réservoirs d’aile extérieurs, pour être ensuite recyclé dans les réservoirs d’aile intérieurs, prêts à retourner au moteur.

Cela offre quelques possibilités intéressantes. Dans le cadre d’opérations normales, tout irait bien. Cependant, si vous laissez l’avion au ralenti pendant plusieurs heures, vous risquez de voir la température du carburant commencer à augmenter. Ce phénomène peut être accéléré, comme le montre la vidéo ci-dessous, en faisant surchauffer l’IDG avec une faible quantité de carburant dans les réservoirs d’aile. La température du réservoir lié à l’IDG surchauffé commence à monter lentement, montrant la mécanique du transfert de chaleur à l’œuvre !

Nous avons également modélisé la logique de la pompe de manière très détaillée, en revenant au scénario de l’IDG. On peut se demander où va le carburant lorsque les réservoirs d’aile sont complètement pleins et que l’avion est alimenté par les réservoirs centraux. Il y aurait tout simplement un trop-plein, ce qui causerait toutes sortes de dégâts. Dans ce scénario, la logique de la pompe indique que le système de ravitaillement doit faire de la place pour lui-même, il bascule donc vers les réservoirs d’aile et consomme environ 500 kg de carburant de chacun d’eux, avant que le circuit logique ne bascule l’avion vers les réservoirs centraux. C’est très cool, et cela fait partie de l’incroyable automatisation à bord de cet avion.

Quelques détails sur les valves, maintenant. Nous avons modélisé toutes les valves de cet avion, mais deux valves particulièrement intéressantes sont les valves basse et haute pression près du moteur. La soupape basse pression se trouve dans le pylône du moteur, tandis que la soupape haute pression est plus profonde, près des injecteurs. Chaque fois que vous déplacez les interrupteurs principaux du moteur, ces deux soupapes s’ouvrent ou se ferment ensemble selon la position de votre interrupteur.

Lorsque l’on place l’interrupteur en position de coupure et que l’on arrête un moteur, c’est la fermeture de la soupape haute pression qui provoque la coupure immédiate du moteur. Ce qui est particulièrement intéressant à ce sujet, c’est qu’il existe certains scénarios dans lesquels on est incapable de fermer les soupapes et d’arrêter le moteur, ce qui vous oblige à fermer une soupape basse pression (la soupape haute pression ne peut être fermée d’aucune autre manière, mais la soupape basse pression peut être fermée manuellement en poussant le bouton d’incendie du moteur sur le pavillon) afin d’arrêter un moteur. C’est également un excellent moyen d’observer la modélisation physique du carburant, car la fermeture de la soupape basse pression signifie qu’il y a encore du carburant résiduel circulant dans le moteur lui-même (vous vous souvenez que j’ai parlé du positionnement de ces soupapes ?) qui doit être consommé avant que le moteur ne tombe inévitablement en panne sèche et s’arrête.

Je vais éviter d’aller trop loin (désolé pour ceux qui se sont déjà endormis !), mais c’est un aperçu assez solide des efforts que nous avons déployés pour fournir une simulation holistique de l’A320 – dessiner les lignes correctes et les jambes RF sur le ND est une chose, la simulation des valves en est une autre. Mais les deux ensemble créent une simulation complète !

Passez un bon week-end, et n’hésitez pas à passer sur notre Discord pour saluer l’équipe !
Merci,
Aamir”

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