Se poser comme un oiseau!


Frank Easton présente aux pouduciélistes avertis quelques suggestions basées sur sa propre expérience pour effectuer des atterrissage très courts.

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Aigrette blanche (Photo Bob Thompson)

Aigrette blanche (Photo Bob Thompson) (-> site internet)

 

Étudier la façon dont les oiseaux se posent est particulièrement intéressant en raison de la diversité des méthodes de décollage et d’atterrissage pratiquées par les nombreuses espèces d’oiseaux. Seul le pluvier semble décoller et atterrir comme un avion. Il court face au vent pour décoller et court également après l’atterrissage.

Par contre, il semble que la plupart des petits oiseaux décollent en bondissant simplement en l’air et qu’ils amortissent leur atterrissage par un brusque battement d’ailes et la force de leurs pattes.

Seuls les grands oiseaux semblent s’inquiéter de décoller et d’atterrir face au vent et beaucoup dans les plus grandes espèces semblent agir spécialement sur leurs ailes, les plumes de leur queue déployées en éventail agissant comme des volets au moment de l’atterrissage.

L’histoire qui suit implique une action encore plus directe des ailes des oiseaux comme aide à l’atterrissage.

En camping avec notre caravane, en août 1962, près de Bath, dans le Maine, notre fille Joan venait d’attraper son premier poisson. Elle était jeune, et, excitée par cette première expérience, elle voulut absolument goûter immédiatement à sa pêche. Bien! Nous lui avons donc nettoyé son poisson et l’avons placé dans un plat sur la table de camping pendant que je m’activais à allumer le gril, et c’est alors qu’une grosse mouette descendit en piqué au dessus de la table et emporta le poisson de Joan.

J’ai probablement prêté une attention particulière à l’atterrissage de la mouette sur la rive de la baie à ce moment là parce que notre fillette était dans tous ses états pour s’être fait voler son premier poisson. L’oiseau était parti en droite ligne jusqu’au bord de l’eau, m’offrant une vue arrière directe de l’atterrissage.

La première chose que je remarquai fut le grand déploiement des plumes de la queue, orientées vers le bas comme un volet d’atterrissage (et, oui, aussi comme l’aile arrière d’un pou-du-ciel). Mais, ce qui attira particulièrement mon attention, ce fut le mouvement des ailes, visiblement poussées très en avant pour profiter de ce volet arrière, il n’y avait pas vraiment de déplacement vertical des ailes, seulement quelques changements rapides de leur angle d’attaque. Ainsi que je l’observai, l’oiseau modifiait l’angle d’attaque de ses ailes, des petits angles jusqu’à un angle d’attaque bien supérieur aux angles normaux de décrochage. Et je remarquais en particulier la douceur de l’atterrissage de la mouette sur ses pattes à la fin des mouvements effectués par les ailes.

Bien sûr, il se peut qu’il y ait eu une légère brise venant de la baie à cause de l’air plus chaud au dessus de la terre, et ce sujet peut rentrer en ligne de compte quand on compare les écarts de vitesse entre les oiseaux et les avions, mais je n’y ai pas attaché trop d’importance à cause de la légèreté des poux-du-ciel de M. Mignet à l’époque.

Toujours est-il qu’à ma visite suivante à Oshkosh, je me rendis directement au tunnel aérodynamique de la NASA qui faisait des démonstrations de décrochage, et je constatais qu’en effet, le décrochage d’une aile ne se produisait pas immédiatement, même avec des angles d’attaque bien supérieurs à l’angle normal de décrochage et que l’écoulement de l’air redevenait rapidement normal quand on retournait aux petits angles d’attaque.

 

Brown Pelican flared landing, LaJolla, CA Image copyright 2006: Arthur Morris/BIRDS AS ART

Aigrette blanche (Photo Tom Moxley) (-> site internet)

Fort de cette information, je commençai immédiatement à envisager de faire avec le pou-du-ciel des atterrissages semblables à ceux des oiseaux.

Il y avait principalement quatre problèmes à prendre en compte pour les modifications à apporter au pou-du-ciel, compte tenu de mes observations de l’oiseau en train de se poser et des essais dans le tunnel aérodynamique de la NASA.

1/ Avancer l’aile avant pour permettre un équilibrage le plus efficace possible aux basses vitesses d’atterrissage (avec décalage angulaire négatif entre les ailes avant et arrière du pou-du-ciel).

2/ La possibilité de donner aux ailes, pendant de courts laps de temps, de grands angles d’attaque (bien supérieurs à l’angle normal de décrochage)

3/ Le retour rapide à un écoulement normal des filets d’air sur l’extrados des ailes lorsque celles-ci reviennent à des angles d’attaque faibles.

4/ Et, dans la mesure du possible, allonger la durée des oscillations de l’aile avant (en prenant en considération les différences de durée dans le mouvement des ailes entre les petits et les plus grands oiseaux), en espérant que les plus grandes ailes du pou-du-ciel puissent supporter le poids de l’appareil avec des oscillations plus lentes, pendant la diminution rapide de la vitesse.

À cause de l’atterrissage en descente parachutale (que j’appelle aussi décrochage profond) effectué lors du premier vol du HM-20, j’avais tendance à considérer les éléments ci-dessus dans le seul but de maitriser l’atterrissage en descente parachutale.

Mais, après maintes réflexion et projets, je me suis rendu compte que, pour copier complètement l’atterrissage de la mouette, il fallait faire plus de modifications au pou-du-ciel que celles qu’on pouvait facilement apporter au HM-20.

Et j’ai commencé à réaliser qu’il était préférable de conserver le HM-20 comme l’archétype de l’œuvre historique de M. Mignet pour l’American Mignet Aircraft Corporation aux États-Unis d’Amérique. J’ai donc abandonné mon projet d’améliorer le basculement de l’aile avant et j’ai préparé l’appareil pour son voyage vers le musée de l’E-A-A qui l’abrite maintenant.

C’est alors que j’ai commencé à concevoir les bases du Flea’s-it (contraction en Anglais de « C’est ça le Pou! ») en intégrant dans ce projet d’appareil ultra-léger de nombreuses idées de réglages possibles.

Malheureusement, mes efforts pour redémarrer le programme de l’American Mignet Aircraft Corporation avaient épuisé mes ressources et j’avais dû, pour gagner ma vie, m’impliquer dans plusieurs conceptions en tant qu’ingénieur de projets pour différentes compagnies. Le premier modèle du Flea’s-it resta donc sur une étagère et beaucoup de chose changèrent dans ma vie.

Mais maintenant, intrigué par les récits de plusieurs amateurs qui ont pratiqué les atterrissages en descente parachutale (ou décrochage profond), j’ai retrouvé mon ancien enthousiasme pour raconter l’histoire de mon étude sur les atterrissages à la manière des oiseaux.

Mais, avant que j’aille plus loin, je suis sûr que vous vous demandez pourquoi j’ai pris le risque de faire un atterrissage en descente parachutale pour mon premier vol avec le HM-20. Et bien, la vérité est que je ne l’ai pas fait exprès!

Le principal problème que j’ai rencontré pendant mon premier vol solo dans le HM-20 était dû à mon incompréhension des précautions que M. Mignet m’avait indiquées quant aux caractéristiques de décrochage de l’appareil. M. Mignet apprenait l’anglais avec une grande facilité et plus tard il m’a écrit de longues lettres sans l’aide d’un dictionnaire dans un anglais presque parfait. (C’était un homme remarquable!). Mais, à l’époque, je ne comprenais simplement pas de quoi il parlait, et, considérant qu’il avait pris de grandes précautions en me faisant faire beaucoup d’heures de double commande avant de me laisser piloter le HM-23 en solo, je me suis dit que ce n’était pas important.

Le problème était que, au lieu d’avoir un point de décrochage normal (ce qui ne pose pas de problème en corrigeant au gouvernail pour garder les ailes horizontales et éviter une vrille), ce qui a été la caractéristique exceptionnelle du pou-du-ciel, le HM-20 n’avait pas de point de décrochage et se mettait immédiatement en descente parachutale en conservant son contrôle latéral normal. Mais, croyez-le ou non, l’appareil pouvait rester suspendu à son hélice, plein gaz, sans décrocher, à un angle supérieur à 60°.

À l’époque, j’avais environ 90 heures d’expérience en solo sur le biplace HM-23, et j’étais anxieux de voler en solo sur le HM-20 et le HM-21 pour étudier leurs caractéristiques de vol. Mais Claude Coulanges hésitait à me laisser voler en solo sur ces deux appareils parce que, dans ses conversations avec M. Mignet, il avait eu l’impression que le HM-20 et le HM-21 avaient encore des problèmes.

J’étais au courant de l’histoire du premier vol de M. Mignet avec le HM-20, il s’agissait en fait d’expérimenter une répartition des surfaces d’ailes se rapprochant du type canard, avec une plus petite corde pour l’aile avant et un plus petit écartement vertical entre les ailes, ce qui l’a obligé à tenir le manche très en avant pour maintenir l’appareil en ligne de vol pendant son premier vol d’essai. Il augmenta donc l’écartement vertical d’environ 5 pouces ( 12,7 cm). Et plus tard, avec le HM-23, dans sa recherche d’un réglage optimum, il a dû augmenter l’écartement vertical entre les ailes de quelques pouces pour obtenir un contrôle correct de la stabilité longitudinale.

Pélican brun (photo Arthur Morris)

Pélcian brun (photo Arthur Morris) (-> site internet)

Le HM-21 était dessiné avec un plus grand intervalle entre les ailes et je me demandais pourquoi M. Mignet ne volait presque jamais sur le HM-21 en solo et pourquoi il ne laissait pas Rosco Turner voler en solo sur cet appareil bien qu’il ait eu la formation nécessaire en double commande. Cela n’avait rien d’étonnant: Le HM-21 était complètement déréglé pour le vol en solo. Avec mon poids léger, quand je volais seul, je devais tirer fort sur le manche pour lui maintenir le nez en l’air. Claude avait donc raison au sujet des problèmes supplémentaires rencontrés avec ces appareils.

Puis, nous avons construit le HM-23, qui était équilibré manche libre au neutre, aussi bien en vol solo qu’avec un passager pesant. C’est le design de l’HM-23 qui devait servir de modèle pour les appareils produits par l’AMAC. (Avant que l’ingénieur en chef vienne brouiller les cartes).

Pendant que M. et Mme Mignet, au cours de leurs vacances, faisaient un voyage dans l’ouest pour mieux connaitre notre pays et que l’équipe technique de l’AMAC était à New-York pour essayer en soufflerie à l’Université une maquette du HM-23, Claude et moi eurent la possibilité d’expérimenter quelques modifications mineures sur le HM-23.

Profitant de cette liberté, je commençai à insister auprès de Claude pour qu’il me laisse voler en solo avec le HM-20, arguant que je me sentais qualifié pour le faire à cause de mon expérience du HM-23 et des nombreuses heures de double commande que j’avais effectuées en HM-21. Enfin, un beau soir, il me dit: OK! Vas-y!

Décollant doucement, et m’amusant beaucoup en pilotant cet actif petit pou-du-ciel, je restai trop longtemps en l’air. (ma seule excuse pour mon atterrissage en descente parachutale) Le coucher de soleil en altitude devint une ombre comparativement plus sombre en approchant du sol, et ce qui ressemblait d’abord à une descente normale en plané devint un besoin soudain de faire un arrondi d’atterrissage. Et bien, nous avons fait un bel arrondi, mais c’est le sol qui vint à notre rencontre plus brutalement que toutes les cabrioles que j’avais jamais faites en pratiquant des sports violents.

Rebondissant très haut à cause des ressorts du train d’atterrissage et aussi un peu à cause de la portance, je mis plein gaz et l’appareil se rétablit sans retoucher le sol. (Un vrai avantage du pou-du-ciel par rapport à un appareil classique) Puis, je fis la plus grosse erreur de mon inexpérience. Pressé de me poser, je remis les gaz au ralenti au lieu de faire un circuit pour réfléchir au problème. Depuis lors et au fil des années, je me suis fait régulièrement des rappels pour me souvenir que le circuit supplémentaire permettant d’évaluer la situation est la meilleure garantie du pilote.

Rebondissant pour la seconde fois, je remis à nouveau les gaz, comme si le diable en personne essayait d’introduire de la logique dans mon esprit embrumé. Et oui, vous l’avez deviné, le deuxième contact avec le sol se fit avec le nez de l’appareil un peu bas et cassa une des pointes de l’hélice. Le débalancement secoua le moteur comme s’il voulait le séparer du fuselage, mais apparemment, le peu de puissance que j’avais donnée avait remis les choses en place, nous avons pris contact avec le sol de façon beaucoup plus normale et nous y sommes restés. Et je retournai piteusement à l’atelier, la roue de queue sur l’épaule.

J’en déduisis que l’appareil devait avoir un train tricycle pour que je puisse le manœuvrer à l’atterrissage et Claude me laissa continuer l’expérience.

Mon idée était de positionner l’appareil sur ses roues en formant avec le sol un angle très proche de l’angle de décollage, afin de pouvoir le poser à une vitesse nettement supérieure à la vitesse de décrochage; et Claude avait noté que la distance entre l’extrémité de l’hélice et le sol devait être de 15 cm et mon petit HM-20 avait l’air d’être sur des échasses, mais il faisait l’affaire pour le but principal de mes essais, même si j’avais quelques problèmes de shimmy avec ma roue avant librement pivotante. Mais je n’ai pu faire que quelques petits bonds sur le terrain avant que mes essais d’amateur enthousiaste prennent fin brutalement à cause du retour de New-York de monsieur « K », l’ingénieur en chef.

Très rapidement, on put voir sur le tableau d’affichage de l’atelier une note précisant que c’était lui, monsieur « K », le patron et qu’il n’y aurait plus d’expériences non professionnelles faites par le personnel de l’atelier. Puis, il s’arrangea pour vendre les moteurs du HM-20 et du HM-21. Bientôt, il nous fallut faire un test de résistance destructif tout à fait injustifié sur l’aile avant du HM-21.

Je présente ce commentaire sur « l’atterrissage à la façon des oiseaux » comme un défi lancé aux pilotes de pou-du-ciel déjà confirmés qui désireraient expérimenter les possibilités extrêmes du principe Pou-du-ciel (pour rechercher encore d’autres avantages à la formule de M. Mignet).

Je vais le faire sous forme de protocoles techniques, prenant en considération les mesures de sécurité (en évitant les risques inutiles et en espérant ne pas abimer l’appareil ni mettre son pilote en danger), car ces atterrissages en descente parachutale sont rudes!

Pourquoi sommes nous curieux d’en savoir plus sur les atterrissages en descente parachutale?

Je pense que c’est parce que nous avons considéré l’atterrissage en descente parachutale comme la meilleure façon d’atterrir en roulant le moins longtemps possible après atterrissage grâce aux merveilleuses caractéristiques de décrochage du pou-du-ciel.

Les oiseaux font leur approche vers le point d’atterrissage sous un angle très prononcé, mais certainement pas avec les caractéristiques aérodynamiques de la descente parachutale.

Donc, comment allons-nous vérifier cela?

1. Il est évident que nous devons commencer nos essais avec une bonne altitude de sécurité pour voir déjà ce qu’on peut faire avec les ajustements et les commandes standard du pou-du-ciel.

2. Puis, assuré que vous pourrez maintenir un bon angle d’approche en faisant vos circuits d’atterrissages « à la façon des oiseaux », vous pourrez faire vos arrondis près du sol, dans une procédure d’atterrissage normale et étudier la possibilité de rester plus longtemps en l’air avant de toucher le sol à une vitesse plus lente.

Arrivé à ce point, il est tout à fait probable que vous trouverez que le débattement de votre aile avant standard n’est pas suffisant et que vous regretterez de ne pas avoir une position de l’aile arrière pour basse vitesse plus efficace. (décalage angulaire négatif plus important avec l’aile avant positionnée plus en avant, etc…)

Ma principale inquiétude pour ceux qui aiment les défis tels que celui de l’atterrissage à la manière des oiseaux est qu’ils puissent revenir rapidement au réglage standard de leur appareil au cas où leur expérience ne fonctionnerait pas comme prévu.

Par exemple, un système qu’ils pourraient utiliser pour obtenir un atterrissage à la manière des oiseaux le plus efficacement possible est d’avancer l’aile avant pour permettre un plus grand décalage négatif et une meilleure portance à faible vitesse, comme les appareils conventionnels font en baissant leurs volets d’atterrissage.

J’ai utilisé des tubes de cabane arrière plus longs pour que l’aile soit à sa position normale, avec la poignée de commande verticale. Ces tubes de cabane étaient verrouillés en place avec une languette dans une encoche. Je basculais l’aile en avant en inclinant la poignée en arc de cercle, vers l’arrière et vers le haut. J’escomptais que la position avancée de l’aile ralentirait la vitesse comme les volets sur un appareil conventionnel, mais je voulais vérifier cette hypothèse à des vitesses plus élevées.

Quand l’appareil devenait un peu sensible en descente juste légèrement au dessus de la vitesse de croisière, je pouvais ramener l’aile en arrière à sa position normale en remettant rapidement la poignée au neutre. En fait, je pouvais encore largement contrôler mon appareil sans ramener l’aile en arrière, mais je voulais démontrer la sécurité de cet agencement.

Je prévois qu’il faudra considérablement plus de force pour commander les angles d’incidence (angles d’attaque) de l’aile avant et j’ai envisagé plusieurs possibilités pour y arriver, mais il y a des chances que les ailes plus grandes du pou-du-ciel permettront des oscillations plus lentes pour effectuer un atterrissage comparable à celui des oiseaux. Je base ce raisonnement sur les différences de mouvements des ailes entre les plus petits et les plus gros oiseaux.

Beaucoup d’autre détails me viennent à l’esprit quand je me rappelle les études faites pendant la conception du Fleas’it, mais j’essaye de me limiter ici aux changements minimum qu’on peut facilement apporter aux modèles de base de M. Mignet.

Comme indiqué plus haut, pour augmenter l’amplitude des mouvements de l’aile avant, les bielles de commande devront avoir plus de débattement vertical et la solution la plus simple qui vient à l’esprit est d’augmenter la longueur des leviers de commande situés, pour la plupart des anciens modèles de Pou-du-Ciel, de chaque côté du fuselage aux extrémités du tube transversal fixé en bas du manche à balai.

J’ai envisagé plusieurs méthodes pour augmenter la longueur de ces leviers en vol avec un dispositif de sécurité, commandé de la cabine, qui permettrait de les ramener à une longueur normale, mais, après réflexion, je ne vois aucune raison particulière d’avoir un tel dispositif. Tout bon pilote de pou-du-ciel, déjà habitué à la grande sensibilité latérale des commandes, peut certainement s’accoutumer à des modifications de la longueur des leviers qui rendront la commande de profondeur ultra-sensible, dans la mesure où ces modifications sont effectuées par petites étapes à l’atelier et essayées ensuite en vol à une bonne altitude de sécurité.

Bien que je me souvienne que la mouette donnait l’impression d’utiliser toujours les mêmes grands angles d’attaque pour les oscillations de ses ailes quand elle se posait pour manger le poisson de Joan, je suis sûr qu’elle utilisait les talents que lui avait donnés la Providence pour modifier l’angle d’attaque en fonction de l’angle d’approche et des variations de direction de l’air environnant. C’est, bien sûr, ce genre de manœuvre qu’avec un peu de chance, le pilote de pou-du-ciel devra s’entrainer à faire.

Pour cet entrainement, j’ai prévu un instrument important, essentiel pour indiquer la direction du déplacement de l’appareil, sa vitesse de déplacement par rapport à l’air et son attitude par rapport à l’horizon (ou au niveau du sol).

D’abord, nous avons besoin d’un bon indicateur de vitesse avec un tube de Pitot, installé comme la pointe à l’extrémité avant d’une flèche et pivotant autour d’un axe transversal placé juste en arrière. Ensuite, derrière cet axe, un tube correspondant à la hampe de la flèche et suffisamment long pour donner une bonne indication sur la direction du vent relatif. Et finalement, à l’extrémité arrière de ce tube et bien aligné avec celui-ci, un bon empennage horizontal pour positionner le tube de Pitot directement dans le courant d’air relatif, afin d’indiquer la direction du déplacement de l’avion (et la vitesse de l’appareil par rapport à cette direction en jetant un coup d’œil rapide au cadran de l’indicateur de vitesse) Cet ensemble devrait être fixé sur un robuste support tubulaire, de préférence incliné sous la ligne de corde de l’aile arrière, près d’une pointe d’aile et bien en avant, dans un flux d’air non perturbé.

Il pourrait être utile que l’avant de ce support tubulaire soit aligné avec l’axe longitudinal de l’appareil pour en indiquer l’attitude par rapport à l’horizon ou au niveau du sol, bien qu’en pratique, l’aptitude du pilote à estimer directement cette position sera certainement suffisante.

Merle à ailes rouges (photo Todd Humphrey)

Merle à ailes rouges (photo Todd Humphrey) (-> site internet)

Comme toujours, le vieux Frank s’est perdu dans les détails et cet article est beaucoup trop long, mais je suis excité à l’idée que beaucoup d’entre vous, pilotes de Pou-du-Ciel, découvriront un avantage de plus à la formule de M. Mignet. Si tel est le cas, je serais heureux de connaitre la tournure qu’ont prise vos expériences. Mais n’espérez pas que je vous réponde directement, je ne peux plus écrire et mes vieilles mains maladroites mettent des heures pour taper, ne serait-ce que quelques lignes.

Avec les meilleurs vœux de réussite de:

Frank Easton

 



Auteur: Frank EASTON
traduction: Paul PONTOIS et Bruno CORBEAU
Mise en ligne: Thibaut CAMMERMANS

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