Rapport d`essais sur le Morane Rallye 150 st /F-GAKO

Rapport d'essais sur le Morane Rallye 150 st /F-GAKO
Nous comparons ici les performances d'un avion équipé d'un collecteur d'origine avec
celles du même avion équipé d'un ensemble collecteur + silencieux CHABORD.
La comparaison se fera sur quatre points :
• La performance au décollage avec mesure de la distance de franchissement des 15
mètres et comparaison avec l'avion équipé du collecteur d'origine.
• Les niveaux sonores émis par l'avion dans ses deux configurations. On mesurera
les spectres de bruit de l'avion en vol, dans la cabine ainsi que depuis le sol selon le
protocole de la norme JAR 36.
• Les niveaux de température à l'intérieur de l'enveloppe moteur, ainsi que sur les
éléments moteurs sensibles et les capots, de même que la température de l'air
chaud disponible à l'entrée de la boite réchauffe-carburateur.
• La présence ou non de monoxyde de carbone (CO).
Selon le protocole d'essais mis en place aucune performance ne saurait être
revendiquée. Les tests pratiqués font en sorte de respecter les différents protocoles d'essais
mis en place par les organismes compétents et ce, dans le cadre des certifications de
performance et acoustique des avions légers.
Les résultats des essais sont situés en annexe ci-après. La synthèse est la suivante :
A/ Performances.
A.1/ Introduction.
Ce rapport concerne les performances au décollage de l’avion Morane Rallye MS 150
ST équipé d'un ensemble échappement + silencieux CHABORD. Ces performances seront
comparées à celles du même avion, placé dans les mêmes conditions, mais avec son
échappement d'origine.
A.2/ Définition de l’appareil : FAR 23-45.
Construit par les ateliers MORANE-SAULNIER à Puteaux, le Rallye MS 150 est un
appareil entièrement métallique essentiellement destiné au tourisme.
Notre avion est équipé d'un moteur 0-360-E2A, d’une hélice Sensenich 74-56 et d’un
ensemble échappement + silencieux CHABORD.
L’étalonnage anémométrique, par le constructeur, n’a pas rendu nécessaire
l’établissement d’une courbe : les valeurs indiquées et conventionnelles étant égales.
Nous retiendrons les vitesses de décrochage données au manuel pour calculer la
vitesse de rotation et la vitesse de passage des 15 m.
La masse de l’appareil est de 870 kg avec une répartition normale des passagers et du
lest donnant un centrage moyen : voir ANNEXE 1 – centrage et devis de masse.
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A.3/ Décollage : Ref : FAR 23-51.
Note : Seul le décollage est à notre avis représentatif et suffisant pour effectuer la
comparaison, comme nous l'avons préciser dans le programme d'essais.
Ces mesures se sont déroulées le 15/02/2001 sur l’aérodrome de Grenoble- le
Versoud, Zp 280 m/850 ft à la masse de 870 kg.
A.31/ Conditions météorologiques.
QNH : 1028 hPa
QFE : 1000 hPa
hygrométrie : 28 °
Temp : 13 °C (standard -2 °C), Vent calme (<5 kts)
A.32/ Paramètres de vol : Ref : FAR 23-53.
Vitesse de décrochage : volets 1 cran : Vs1 = 97 Km/h
Vitesse indiquée de rotation : 1.1 x Vs1 = 107 Km/h
Vitesse indiquée au passage des 15 m : 1.3 x Vs1 = 126 Km/h
A.33/ Schéma et description de l’installation de mesure.
Voir ANNEXE 2.
A.35/ Photos réalisées :
Voir ANNEXE 3.
A.36/ Résultats obtenus :
•
Collecteur d'origine :
Distance de roulement (piste béton) : 248 mètres
Distance de décollage (15m) :
521 mètres
•
Collecteur + silencieux CHABORD :
Distance de roulement (piste béton) : 238 mètres
Distance de décollage (15m) :
454 mètres
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B/ Nuisances sonores.
Les essais de bruits de l'appareil, qu'il soit ou non d'origine, seront réalisés selon la
norme JAR 36, concernant "la méthode d'évaluation du bruit aux fins de la certification
acoustique des avions à hélices dont la masse ne dépasse pas 8618 kg". Les mesures de bruit
de l'appareil seront effectuées de 3 manières différentes, afin de donner un aperçu global du
niveau sonore de l'appareil. Ces tests seront pratiqués au point fixe de l'appareil, à l'intérieur
de la cabine durant les différentes phases de vol et depuis le sol à des altitudes de 300 et 900
pieds.
Ces mesures seront faites au STNA lorsque les conditions météorologiques le
permettront. Toutefois nous vous présentons maintenant les résultats obtenus avec notre
matériel.
Matériel :
- Micro ¼" Bruel & Jaegger
- Carte son Sound Technologies
- Logiciel d'acquisition et de traitement de données Spectra Sound Technologies
Tableau comparatif des niveaux sonores globaux enregistrés (en dBA).
Essais
Niveau global enregistré dBA
Origine
CHABORD
Différence de niveau
dBA
Point fixe
88
83
-5
Roulage (intérieur cabine)
79
76
-3
Décollage (intérieur cabine)
94
94
±0
Palier (intérieur cabine)
94
91
-3
300 pieds
80
78
-2
900 pieds
72
72
±0
Conclusions : La réduction du bruit de l'avion par l'intermédiaire du silencieux CHABORD
par rapport au silencieux d'origine est assez nette. Les résultats obtenus sont
plus que significatifs, tant il est vrai que l'avion à l'origine n'est équipé que d'un
collecteur d'échappements classique. En tout cas, et de la même manière que
précédemment, l'ensemble collecteur + silencieux CHABORD satisfait aux
exigences demandées, puisque les niveaux sonores enregistrés ne sont pas
supérieurs à ceux du collecteur d'origine.
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C/ Températures internes du compartiment moteur.
Afin d'éviter toute dégradation des éléments vitaux situés dans le compartiment
moteur, et en accord avec le protocole d'essais mis en place, des mesures de températures ont
été réalisées in situ. Ainsi, les mesures indiquent les niveaux de températures auxquelles sont
soumis les capots moteurs, les éléments vitaux comme la batterie, filtre à huile, etc, la jambe
de train avant, ainsi que le niveau de température de l'air chaud disponible à l'entrée de la
réchauffe-carburateur et de la réchauffe-cabine. Ces deux derniers éléments se comportant
comme des boites de mélanges aéroliques, seule la mesure de la température de l'air chaud
disponible suffit. On donnera aussi les températures d'huile et de cylindre, ainsi que la
pression d'huile.
Tableau comparatif des niveaux de température mesurés (en °C).
Niveau de température mesuré °C
Origine
CHABORD
Essais
Différence de niveau
°C
Capot avant droit
107
82
- 25
Capot avant gauche
100
63
- 37
Capot arrière droit
40
49
+9
Capot arrière gauche
40
49
+9
Filtre à huile
77
60
- 17
Batterie
76
65
- 11
Jambe de train avant
64
93
+ 29
50
62
+ 12
84
104
+ 20
65
71
+6
65
65
0
Zone verte
Zone verte
-
indisponible
indisponible
-
Extérieur
Réchauffe-carburateur
Air
chaud
disponible
réchauffe-carburateur
Air
chaud
réchauffe-cabine
Huile moteur
Pression d'huile
Cylindre
disponible
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Conclusions : Sans aucun doute possible, on voit nettement que l'implantation du système
CHABORD réduit les contraintes thermiques, aussi bien sur les capots moteurs
que sur les éléments vitaux de l'avion. De plus, l'ensemble CHABORD satisfait
encore une fois aux exigences de certification, puisqu'il permet l'obtention de
températures inférieures ou égales aux 85 °C prescrits dans le protocole. De
toute façon comment pourrait-il en être autrement puisque le collecteur
d'origine pourtant certifié conforme ne satisfait pas à cette norme obligatoire.
Enfin, en ce qui concerne les températures d'air chaud disponible aussi bien à
la réchauffe-carburateur, qu'à la réchauffe-cabine, les niveaux relevés sont bien
plus élevés, et une fois de plus la norme est respectée puisque l'écart de
température avec l'air extérieur est de plus de 50 °C (air extérieur inférieur à 20
°C lors des essais).
D/ Contrôle du taux de monoxyde de carbone (CO).
Ce contrôle par témoin sensible certifié, a permis de vérifier qu'il n'y avait aucune
présence suspecte de CO dans le cockpit, ou alors en quantité si infime qu'elle n'est en aucun
cas préjudiciable pour la santé du pilote et des passagers.
E/ Conclusions.
Tous les essais effectués montrent que la mise en place d'un ensemble d'échappement
CHABORD donne des performances non dégradées par rapport à l'échappement certifié
d'origine.
Alain CHABORD
Responsable des essais
Georges GONNET
Pilote d'essai EPNER
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ANNEXES
ANNEXE 1 : limites de masse et centrage
A/ Limites de masse : masse maximale FAR 23.25
♦ Pour la catégorie Normale, et en admettant une masse de 77 kg pour chaque occupant de
chaque siège et avec : Equipage minimal exigé et plein complet, des réservoirs de
carburant et d'huile.
MASSE (kg)
Masse à vide (pesée 19/01/96)
570
Equipage minimal (1)
77
Essence (capacité max :170 litres, d=0.72)
122
Echappement
5
TOTAL
774 < 870
Ou
♦ Pour la catégorie Normale, et en admettant une masse de 77 kg pour chaque occupant de
chaque siège et avec : Chaque siège occupé, plein complet des réservoirs d'huile et au
moins une quantité suffisante de carburant pour une demi-heure de fonctionnement à la
puissance nominale maximale continue.
En se référant au manuel de vol de l'avion, §2.4.1 P2.02 Ed12 du 08/1979, la capacité
pour ½ heure de vol est de 26 litres (soit 19 kg).
MASSE (kg)
Masse à vide (pesée 19/01/96)
570
Equipage maxi (3)
231
Essence (1/2 heure : 26 litres, d=0.72)
19
Echappement
5
TOTAL
825 < 870
♦ Pour la catégorie Utilitaire, et en admettant une masse de 86 kg pour chaque occupant de
chaque siège et avec : Chaque siège occupé, plein complet des réservoirs d'huile et au
moins une quantité suffisante de carburant pour une demi-heure de fonctionnement à la
puissance nominale maximale continue.
En se référant au manuel de vol de l'avion, §2.4.1 P2.02 Ed12 du 08/1979, la capacité
pour ½ heure de vol est de 26 litres (soit 19 kg).
MASSE (kg)
Masse à vide (pesée 19/01/96)
570
Equipage maxi (2)
172
Essence (1/2 heure : 26 litres, d=0.72)
19
Echappement
5
TOTAL
766 < 770
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B/ Centrage et masse à vide : FAR 23.29
Nous prendrons comme référence, le centrogramme de la fiche de navigabilité n°49 –
P7 Ed.13-01/79, concernant l'appareil SOCATA RALLYE 150ST équipé du moteur
LYCOMING 0-320 E.
Pour le calcul du centrogramme de l'avion équipé de l'ensemble collecteur + silencieux
CHABORD, nous nous référerons à la dernière fiche de pesée en vigueur, à savoir : la pesée
du 19 janvier 1996, avec circuits oléiques pleins et capacité inutilisable d'essence. Depuis, et à
part l'ajout du silencieux, aucune modification visant à modifier la masse et le centrage n'a été
pratiquée sur cette appareil.
CALCUL CENTRAGE / corde de référence
Distance cloison pare-feu / corde de référence :
0.657 m
Longueur corde de référence :
1.300 m
POIDS (kg)
POIDS VIDE
MASSE VIDE
BRAS DE LEVIER (m)
570
POSITION CG
570 kg
MOMENT (m.kg)
0.244
139.08
0.244 / 18.77% corde ref
POIDS VIDE
570
0.244
139.08
ECHAPPEMENT
5
0.344
1.72
TOTAL
575
0.245
140.8
POSITION CG
0.245 / 18.84%corde ref
Ci-dessous se trouve le schéma indicatif concernant le centrage de l'appareil équipé du
pot Chabord, comparé au centrogramme d'origine.
Le centrage de l'appareil est conforme aux prescriptions du constructeur et du certificat
de type établie, ainsi qu'à la fiche de navigabilité n°49 p7 – Ed.13 –01/79.
Masse en kg
Centrogramme RALLYE 150 ST
Cat N
900
Cat U
700
Cg vide origine
Cg vide chabord
dist. CG / corde ref (m )
500
0,1
0,2
0,3
0,4
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ANNEXE 2 : Description de l’installation de mesure
T
1m
13,9 m
1,5 m
96,7 m
3,3 m
PISTE
100 m
Pour réaliser les comparaisons de performances au décollage de l’appareil équipé d’un
ensemble CHABORD ou du collecteur d'origine, nous utilisons un système géométrique
simple composé d’un appareil photo numérique et d’un mât de référence (T). Les différentes
longueurs indiquées respectent le passage de la distance de franchissement des 15 mètres de
l’appareil, lorsque l’on prend une photo. Si sur la photographie, l’appareil est au dessus de la
règle horizontale du mât de référence, alors l’appareil satisfait au passage de la DF 15 (ou
DD15). Si l’avion est en dessous alors c’est que le passage de la DF 15 n’est pas respecter.
En fait nous avons remarquer que la piste était 1,1 mètres au dessus du plan horizontal
du taxiway et du tarmac. Il faut donc corriger les distances DD15 en prenant en compte que
l’avion est à 13,9 mètres au dessus de la piste lorsqu’il dépasse le réglet de référence (voir
ANNEXE 4).
13,9 m
15 m
T
Roulage DR
Décollage 15 m DD15
Là aussi, la correction du calcul de la distance de franchissement des 15 m est assez
simple, puisqu’il nous suffit d’appliquer une règle géométrique type loi de Thalès entre le
point de mesure des 13,9 mètres (position du réglet T) et le point de passage des 15 mètres.
DD15 = ( 15 x (décollage T – roulage) / 13,9 ) + roulage
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ANNEXE 3 : Photos témoin
Nous avons retenu quatre photos correspondants respectivement au décollage avec 1
cran de volet et en lisse (0 cran), et ce pour les deux configurations adoptées.
Photo 4.1 : mesure DD15 avec pot CHABORD et 1 cran de volet
Photo 4.2 : mesure DD15 avec pot d'origine et 1 cran de volet
Photo 4.3 : mesure DD15 avec pot CHABORD et 0 cran de volet (lisse)
Photo 4.4 : mesure DD15 avec pot d'origine et 0 cran de volet (lisse)
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Plusieurs décollages ont été réalisés dans les quatre cas définis précédemment, de telle
sorte que l'on puisse présenter des résultats moyens avec un bon indice de confiance.
Ainsi la distance de roulage est relevée par un observateur au sol. Elle est de 238
mètres pour l'appareil équipé de l'ensemble CHABORD, et de 248 mètres pour le même
appareil équipé de son collecteur d'origine. Et en ce qui concerne la distance de passage des
15 mètres avec un cran de volet.
•
Ensemble CHABORD :
DD15 = (15 x (438 - 238) / 13.9 ) + 238 = 454 mètres
•
Collecteur d'origine :
DD15 = (15 x (501 - 248) / 13.9 ) + 248 = 521 mètres
Dans le premier cas (1 cran de volet) l’avion équipé du collecteur CHABORD est très
au dessus du réglet, contrairement à l'avion d'origine.
Dans le second cas (0 cran de volet), il en va de même.
Note : Compte tenu des valeurs obtenues, nous ne corrigerons pas ces calculs par les
hauteurs de passage de l'avion au dessus du réglet. En effet seul nous intéresse le fait de savoir
si l'avion complété du collecteur et du silencieux CHABORD décolle plus "long" que l'avion
équipé de son collecteur d'origine. Comme c'est le cas et que nous ne revendiquons aucune
performance supplémentaire, nous ne pousserons pas notre démonstration d'avantage.
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