Dimanche 13 janvier 2013 à 8:24

Sciences et techniques

  J'ai eu l'occasion de visiter avec un groupe d'ingénieurs, le musée de l'Air, au Bourget, le premier aéroport de Paris d'avant la guerre de 40.
C'est une visite très intéressante que je vais vous raconter en trois articles.

Nous avons vu successivement les machines des pionniers de l'aéronautique, les avions de la guerre de 14/18, l'après guerre et les avions de la guerre 39/45, puis l'aviation moderne civile et militaire à réaction.
           
  Ce premier article sera consacré aux pionniers de l'aviation, qui est, à mon avis la partie la plus intéressante de la visite, car la moins connue de nos jours.

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          Au début de la visite, une salle nous rappelle le tout début de la conquête de l'air avec les montgolfières et les ballons à hydrogène, d'abord captif puis libres en 1783, dont plusieurs des aéronautes ont payé de leur vie leurs exploits. C'était à la fois une aventure dangereuse (la production d'hydrogène à partir de fer et d'acide notamment), mais aussi une recherche de physique car celle du vol était totalement inconnue. Par la suite apparaîtront les ballons dirigeables, avec les "Zeppelin" vers 1900; après l'incendie de 1937, l'hydrogène sera abandonné au profit de l'hélium.
      (ci-contre l'envol le 21 novembre 1784 de Pilâtre de Rozier et du marquis d'Arlandes.)


 

On voit ensuite des machines en vraie grandeur, pendues au plafond de la salle, des "précurseurs" qui s'inspirant des idées de Léonard de Vinci (qui avait fait des dessins d'hélicoptères et de parachutes), ont essayé au début du 19ème siècle de s'envoler en imitant les battements d'aile des oiseaux ou ensuite, comme Georges Cayley en 1808, (le premier à comprendre le poids, la portance et la traînée) vont construire des planeurs, voire des engins avion ou hélico à pédales. La plupart ne voleront pas ou ne feront que de petits vols limités de quelques dizaines de mètres en ligne droite, car le contrôle de la trajectoire sans gouvernes était impossible.

 Ci-dessous des planeurs de Lebris (1860, tiré par un cheval)et de Lilienthal (1890, du haut d'une falaise)

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   Pour permettre de virer Louis Mouillard propose de gauchir les ailes avec des filins qui les déforment et Otto Lilienthal et autres font des milliers de vols entre 1850 et 1895 avec des machines extraordinaires, tirées au départ par un cheval ou au bord d'une falaise. Les ailes et les empennages prennent forme, mais il faudra l'arrivée de la motorisation pour vaincre la pesanteur. Les premiers essais ont été faits avec des moteurs à vapeur, voire électriques, dont diverses maquettes sont exposées. 

La partie la plus intéressante, car la moins bien connue des visiteurs, est l'histoire des premiers pionniers de l'aviation à moteur et de la compréhension des notions élémentaire sur l'aérodynamique et le vol, de 1890 à 1914, avec les essais des premiers aéroplanes à moteur, utilisant des hélices.
             D'abord les avions successifs de Clément Ader qui sera le premier, en 1897, à quitter à plusieurs reprises le sol (de quelques centimètres) au camp de Satory, avant de perdre le contrôle de sa machine. (ci dessous, à gauche).

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             Le premier vol véritable est celui des frères Wright le 17/12/1903 sur 284 mètres pendant 59 secondes et seulement en ligne droite. L'appareil n'a pas de roues, ni de gouvernail. Il y a un petit empennage à l'arrière mais aussi une petite voilure paralléléipédique à l'avant, que l'on soulève par câble, permet le décollage. Deux manettes agissant sur un jeu de câbles, gauchissent les ailes pour contrôler le vol et virer. Le moteur est trop peu puissant. (ci-dessus à droite)

Dans une très grande salle sont rassemblés des dizaines d'avions, qui ont été construits par de nombreux personnages, certains dilettantes, d'autres scientifiques ou techniciens, tous cherchant à établir des records et à maîtriser les difficultés du vol.
On peut aussi visiter un atelier de construction de ces avions des pionniers où il faut maîtriser la menuiserie, la technique des tissus en toile, la motorisation, la mécanique et maintes astuces pour arriver à construire ces engins de façon fiable.
Dans des vitrines, des maquettes d'avions bizarres, biplans, triplans et quadriplans.

Les pilotes découvrent peu à peu des lois de la mécanique : la traînée de l'hélice exerce un couple sur le moteur et l'appareil et le met en roulis, tendant à le faire virer et initialement les avions tournet en rond !. Il faut compenser cette action par un gauchissement dissymétrique; l'effet gyroscopique met aussi l'appareil en virage brutal  mais tend à le faire basculer du fait que la poussée du moteur et le sens du vol ne sont plus colinéaires.
Divers accidents on lieu; pour augmenter la puissance, on utilise deux moteurs, mais toujours pas de gouvernail et on les fait tourner dans des sens différents.

On voit apparaître peu à peu, des perfectionnements : l'unification des trois commandes qui commandaient les câbles, sous forme d'un "manche à balai" unique, les ailerons (Robert Esnault Pelterie), qui remplacent le gauchissement des ailes pour pouvoir décoller et gérer altitude et direction et contrôler tangage, lacet et roulis, puis le gouvernail qui aide à ce contrôle et à gérer la direction.
           Peu à peu les machines ressemblent à des avions tels que nous les comprenons, et en même temps des records sont battus et les performances augmentent. Divers records sont battus : distance, altitude, vitesse, traversée de la Manche en 37 minutes par Blériot en 1909 (en 1909 le record d'altitude est de 150 m et on vole à 60 km/h. Un hydravion est construit en 1910 par Henri Fabre.

Ci-dessous les avions de Blériot et d'Esnault Pelterie (métallique, avec des ailerons) : 1908

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En 1905, Charles et Gabriel Voisin créent la première usine d'aviation du monde et en 1911, Robert Morane et Raymond Saulnier fondent une société de construction d' aéroplanes. (Ci dessous à droite, un de leurs avions.)
           En 1909, une école de pilotage est créée à Pau par Wilbur Wright,  et un officier du génie, le Colonel Roche, créé à Paris la première école d’ingénieurs spécialisée dans l’aéronautique, la future SupAéro. Au 1er janvier 1910 est créé le brevet de pilote d'avion.

Les progrès sont foudroyants : en 1913 : Georges Legagneux atteint 6 120 m d'altitude, Victor Stoeffler bat le record de distance : 2 165 km en 24 h, et Manuel Prévost atteint 204 km/h. (Ci dessous à droite, l'avion de Stoeffler)

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Dimanche 23 décembre 2012 à 7:49

Sciences et techniques

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     J'avais fait le 16 janvier 2012, un article, quand le monde scientifique était en émoi, car les chercheurs du projet OPERA, avaient mesuré la vitesse de neutrinos et oh stupeur, leur avait attribué, après plusieurs vérifications, une vitesse supérieure à celle de la lumière, ce qui remettait en cause les théories d'Einstein.

     On essayait de les détecter à 732 km de l'accélérateur qui les avait produits, dans un laboratoire enterré sous 1400 mètres de roches au Grand Sasso, dans les Abruzzes italiennes.
     Le temps de parcours devait être de l'ordre de 2,4 millièmes de seconde. En fait les neutrinos sont arrivés avec 60 milliardièmes de seconde d'avance, ce qui correspondrait à une arrivée 20 mètres avant le photon lumineux, si celui ci avait participé à la course.
            D'après ce qu'avait affirmé alors l'équipe de chercheurs, l'incertitude (résultant d'un calcul statistique d'erreurs), ne serait que de 10 milliardièmes de seconde et donc le résultat significatif.

     L'information n'aurait pas dû fiItrer, mais la presse, avide de sensationnel avait révélé et monté en épingle la nouvelle.
     S'en est suivi une grande controverse, des essais utilisant d'autres méthodes ayant infirmé ce résultat.
     Les chercheur d'OPERA ont repassé au peigne fin leur protocole expérimental et, patatras, les neutrinos sont rentrés dans le rang.
     Début décembre, une série de vérifications laissent penser qu'un connecteur de fibre optique était mal branché, fait attesté depuis par une photographie découverte dans un dossier. De quoi surestimer la vitesse des neutrinos. Parallèlement, un défaut d'électronique est repéré, qui agit dans le sens inverse.
     Trois autres expériences faites depuis, les calculs refaits et les gentils petits neutrinos redeviennent de bons petits élèves qui circulent à la vitesse de la lumière.

Vendredi 30 novembre 2012 à 8:44

Sciences et techniques

Je vous ai expliqué hier ce qu'était le "mur du son"
Ce terme a une origine historique et non scientifique, car lorsque les aviateurs  ont commencé à s'approcher de cette limite, ils ont remarqué des phénomènes d'instabilité et un durcissement des commandes de l'avion qui rendaient l'approche de cette limite particulièrement difficile, au point que les aviateurs avaient fini par l'appeler le mur du son. Lorsque Chuck Yeager a franchi cet obstacle à bord du Bell XS1, le terme est quand même resté pour donner une description imagée d'une augmentation brutale de la résistance.
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/180pxCharlesYeagerphotoportraitheadonshouldersleftside.jpgLe premier avion qui a franchi le mur du son est en effet un avion expérimental américain, le Bell XS1. (les avions X sont des prototypes d'essais).
Comme on n'avait pas d'élément d'études aérodynamiques (les souffleries n'étaient pas assez puissantes et surtout il n'y avait pas d'ordinateurs pour faire calculs et simulations), on lui a donné une forme de balle de fusil, et comme les réacteurs n'étaient pas assez puissants, on lui a mis un moteur de fusée alimentée par de l'acide éthyle et de l'oxygène liquide.
Comme son autonomie n'était que de 2,5 minutes, il était placé sous le ventre d'une superforteresse qui le larguait à 6000 m d'altitude.
Après 26 vols d'essais subsonique, le 14 octobre 1947, à 10h51, il atteint Mach 1,01 (1297 km/h) pendant une minute environ. Dans les vols suivants, l'appareil atteindra des vitesses plus élevés et notamment en 1954, Mach 2,5 à 22 000 m d'altitude, mais l'appareil devient incontrôlable et manque de s'écraser au sol après une chute vertigineuse.
Le phénomène n'avait rien d'aérodynamique et était une réaction de mécanique classique, lorsqu'à très grande vitesse, on fait un virage serré avec un véhicule dont les masses ne sont pas uniformément réparties autour de l'axe de rotation, les forces centrifuges engendrées par les différences de poids tendant alors à faire pivoter le système sur un axe de rotation perpendiculaire à l'axe initial et donc à mettre l'appareil en brutal piqué.

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Les versions successives de cet avion seront ensuite bardées de capteurs de pression et température pour mieux connaître les phénomènes physiques aux grandes vitesses.
5 jours après un autre prototype américain , le North American Sabre XP86 atteindra Mach 1, 02, piloté par Georges Welch.
 
Vous remarquerez que le Bell XS1 avait comme les avions de l'époque des ailes perpendiculaires au fuselage.
Il est vite apparu que cette configuration était mauvaise pour un vol trans- et supersonique. Les avions militaires modernes ont donc des ailes en flèche ou en Delta.
Par ailleurs il est apparu que si l'on restreignait le diamètre du fuselage derrière les ailes, le cône de Mach était atténué.
Par ailleurs, pour avoir une meilleure résistance, un poids plus léger et aussi pour résister aux températures d'échauffement en vol de longue durée à ces vitesses (le nez d'un Concorde atteignait 120 d°C), des matériaux autres que l'aluminium sont employés : titane, et surtout matériaux composites en fibres de carbone.
            Le premier avion français militaire à franchir le mur du son fut le Mirage II en 1954.

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          Les avions à réaction militaires des divers pays volent actuellement à Mach2 environ, mais un avion américain, le X43 A, a dépassé Mach 10 (11 000 km/h) en 2004. C'est un avion sans pilote, doté d'un statoréacteur, mesurant 3,65 m de long, 0,65 de haut et 1,5 m d'envergure.
            Le statoréacteur fonctionne sur le même principe qu'un réacteur, mais sans pièce mobile, en fait c'est la forme de la prise d'air qui remplace la turbine de compression : le flux d'air entre à la vitesse supersonique, est compressé et passe dans le moteur où de l'hydrogène est injecté dans le flux d'air et s'enflamme en réagissant avec l'oxygène de l'air; l'expansion rapide des gaz chauds engendre la poussée.
            Un statoréacteur a besoin d'atteindre une certaine vitesse pour s'auto-alimenter, et le X43 décolle, attaché au bout du nez d'une fusée , elle même attachée sous une superforteresse B52. Cet avion largue la fusée à 13 000 mètres et la fusée Pégasus emmène le X43 à 29 000 mètres et le largue à la vitesse de Mach 7. Le prototype a atteint mach10 pendant un vol de 12 secondes, puis il est descendu en vol libre et a plongé dans l'océan.
            C'est une étude de la NASA sur les vitesses hypersoniques et aussi sur l'utilisation éventuelles de statoréacteurs au décollage de fusées.

Un avion en vol supersonique et la visualisation, par condensation de la vapeur d'eau, du cône de Mach qu'il provoque.
Ce sont les bords d'attaque des ailes qui provoquent la perturbation.

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           Comme je l'ai dit hier, le cône de Mach accompagne l'avion tant qu'il est supersonique et qu'il y a de l'air. Mais s'il n'y a plus d'air les réacteurs ne fonctionnent plus et seules les fusées peuvent voler.
           Les avions militaires actuels volent au maximum vers 14 000 à 18 000 mètres, et les avions civils vers 12 000. Le C oncorde volait un peu plus haut
: 16 000 à 18 000 mètres. Seuls les avions américains d'observation genre U2 volent vers 28 000 m. Le cône de Mach se forme à ces altitudes, et lorsqu'il atteint le sol, même s'il est atténué, il s'entend.
         Mais pour que cela ne fasse pas repérer les U2 le constructeur a étudié des formes très bizarres (fuselage et ailes), qui suppriment presque complètement le cône de Mach et des revêtements qui à la fois minimisent les turbulences et surtout rendent l'avion presque invisible aux radars.

          
         Quelques mots sur Baumgartner.
         C'est effectivement plus un exploit sportif que scientifique.
         Mais cependant c'est un enseignement pour une éjection dans l'espace en cas d'accident, et son scaphandre est intéressant.
         En ce qui concerne le passage du mur du son, Baumgartner, en chute libre, soumis à des instabilités comme un avion, différentes car il n'avait pas d'ailes, mais qui l'on fait tourner sur lui même et c'était dangereux par les accélérations subies.
         Pour ce qui est de l'échauffement, en supersonique il n'a pas beaucoup dépassé Mach1 et pendant peu de temps puis il a ralenti doucement. Compte tenu de la température extérieure très basse en haute altitude, il n'y a guère eu d'échauffement.

Jeudi 29 novembre 2012 à 8:13

Sciences et techniques

A la suite de mon article sur l'exploit de Baumgartner, j'ai reçu plusieurs mails me demandant d'expliquer le "mur du son", le "bang" et ce qui se passait sur l'avion. On m'a posé également des questions sur la température en altitude et l'échauffement à la rentrée dans l'atmosphère.
            Je vais essayer d'exposer cela le plus simplement possibles, sans faire appel aux maths. (les figures sont empruntées à un cours de la société Dassault).
 
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/aviondecollage.jpg            Supposons d'abord l'avion arrêté saur la piste, réacteurs en marche. Le "bruit " du réacteur est en fait une onde de pression : les molécules d'air s'agitant sur de petits trajets sous l'effet des vibrations du moteur, créent cette surpression, qui se déplace progressivement dans tout l'espace à vitesse constante : la vitesse du son dans l'air; l'onde est sphérique, mais nous voyons sur la figure une coupe verticale et donc des cercles. Chacun correspond au son émis à des instants successifs. (figure 1)
            Si l'avion vient d'allumer son réacteur, nous n'entendrons le bruit que lorsque cette onde nous atteindra et ceci dans un même temps que nous soyons devant, derrière ou sur le coté.
            L'onde n'est pas la même chose que le vent. Si vous voulez vous représenter le phénomène : vous envoyez un caillou dans l'eau : il provoque une perturbation en soulevant un peu l'eau qui retombe, mais transmet le mouvement à l'eau voisine. Ainsi vous voyez des cercles dont le rayon grandit et qui donnent l'illusion d'un déplacement de l'eau, mais l'eau reste au même endroit et ce que vous voyez ce sont les mouvements successifs, décalés dans le temps, qui produisent ce phénomène de propagation d'une onde, c'est à dire d'une perturbation.
            Une onde plane : la "ola" dans le stade : les spectateurs ne se déplacent pas, il se lèvent et se rasseyent, mais vous avez l'impression d'un mouvement qui se propage sur les gradins.
           
 
            Maintenant l'avion vole, mais à vitesse subsonique.
            Non seulement son réacteur fait du bruit, mais l'avion qui écarte les molécules d'air pour passer crée une perturbation à son niveau, qui va se propager à la vitesse du son dans l'air. En fait c'est la vitesse de propagation de toute onde de perturbation dans l'air et on l'a appelé vitesse du son parce que le son est une perturbation courante, mais c'est un cas parmi d'autres.
            Entre la sphère la plus grande et les suivantes correspondant à des émissions ultérieures de son, l'avion a avancé et donc il émet le son d'un point un peu plus à gauche : les sphères ont leurs centres décalés dans le sens du déplacement et cela d'autant plus que l'avion va vite. (figure 2).
            Si vous êtes devant l'avion les émissions successives dans le temps du son vous atteindrons plus vite que si vous êtes derrière lui.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/ondemurduson.jpg            L'avion atteint la vitesse du son, (à la pression a basse altitude et à la température de 15 d°C elle est de 340 m/s soit 1224 km/h (on appelle cette vitesse Mach1).
          Sur l'avant le son ne va pas plus vite que lui et reste en quelque sorte "planté devant lui". Toutes les sphères sont tangentes devant le nez de l'avion.
            On a appelé ce plan tangent (en pointillé sur la figure 3) le "mur du son", mais ce n'est pas vraiment un mur et cette appellation est malheureuse.
            Au niveau de ce plan, les pressions des perturbations se renforcent et on a des mouvements beaucoup plus importants et assez anarchiques des molécules d'air, les diverses ondes se renforçant par addition.
            L'avion ne se cassera pas le nez sur ce mur, mais il subit des perturbations dans sa pénétration dans l'air et sa portance et est secoué et ralenti. L'avion vibre énormément et il peut même y avoir une inversion des gouvernes pendant un bref instant.
            Au voisinage de la vitesse du son, le pilotage devient plus difficile et si on n'a pas un excédent de puissance, on ne peut plus accélérer.
            Jusqu'en 1947 les avions n'étaient pas assez puissants et donc les ilotes ne pouvaient franchir cette vitesse et avaient peur de ces perturbations inconnues à l'époque au plan aérodynamique. C'est pour cela qu'ils avaient l'impression de se heurter à un "mur" infranchissable.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/ondesupersonique.jpg            Supposons que nous soyons maintenant au de la de la vitesse du son et donc dans un avion supersonique. Il va plus vite que les ondes de perturbation qu'il a émises. (figure 4).
            Les centres des cercles précédents vont maintenant être décalés vers l'arrière de l'avion.
            On peut montrer mathématiquement que ces cercles ont tous des points d'intersection où les perturbations s'ajoutent. Les lignes bleues joignent ces points (la figure n'est pas très bien faite).
            Dans l'espace, c'est un cône ayant pour sommet l'avion, ce cône étant les points communs des sphères successives. Ce cône se déplace avec l'avion et il matérialise la propagation des ondes de perturbation
            Sur ce cône, le passage des ondes successives crée une forte perturbation et donc une discontinuité pression quand on est au voisinage du cône, les molécules d'air devant le cône ayant une agitation normale car elle ne sont pas encore atteintes par la perturbation, et étant beaucoup plus agitées derrière le cône; La pression y est donc brutalement beaucoup plus forte : on appelle cela une "onde de choc".
           
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/ondechoc-copie-1.jpg            Supposons maintenant un homme sur terre : il voit l'avion supersonique passer et , oh surprise ne l'entend pas, puisque les ondes sonores ne l'ont pas atteint. Puis le cône de l'onde de choc (on l'appelle cône de Mach) passe sur ses oreilles dont les tympans sont brutalement soumis à une pression très forte : il entend comme un coup de canon le "bang" du passage de l'avion.
            Après le passage de cette onde de choc; la pression devient normale mais il entend alors le bruit normal de l'avion.

            Les journalistes disent souvent une bêtise croyant que le "bang " en se produit qu'au passage du mur du son par l'avion : c'est faux
            Le bang suit partout l'avion s'il est supersonique et à lieu après son passage quand l'onde de choc atteint la surface du sol.
            On entendait sur les premiers avions supersoniques un double bang, mais souvent très proches et pas toujours faciles à distinguer. Le premier correspond à l'onde de choc issue du nez de l'avion et surtout du bord d'attaque des ailes, le second est formé sur l'empennage. Dans les avions modernes, la section de l'avion est ajustée de manière qu'il n'y ait pas de discontinuité de la section globale de l'avion, ce qui se traduit notamment par un pincement du fuselage à la jonction avec les ailes. À cause de cette forme générale, l'onde de choc à grande distance est à présent unique.
   http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/FA18Hornetbreakingsoundbarrier287July199929.jpg                    
            Quant à l'avion qui évolue à une vitesse supersonique il est dans un milieu calme et sans perturbation et son pilotage redevient facile.
Il ne subira à nouveau des perturbations qu'en ralentissant et en passant à nouveau la vitesse critique du son, pour devenir subsonique.
            Mais au passage d'une onde de choc se produit un refroidissement et si l'atmosphère est saturée d'eau, celle-ci se condense en un nuage.
            On voit ainsi se matérialiser sur la figure ci contre, le cône de Mach provoqué par les ailes de cet avion supersonique. On voit un deuxième petit cône provoqué par l'excroissance du cocpick.
 


           
          
            La meilleure connaissance de l'aérodynamique a permis de comprendre ces phénomènes.
            Une meilleure technologie a également permis d'adapter les structures et les formes des aéronefs à ce passage du mur du son.
            Je vous dirai quelques mots de cette évolution demain, et je reviendrai quelques instants sur l'exploit de Baumgartner
 
 
 
 

Dimanche 25 novembre 2012 à 8:13

Sciences et techniques

Dernier inter-articles sur les avions : les petits avions de tourisme.

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Celui là est un planeur, le Fauvel AV 36; ce qui est étonnant c'est qu'il n'a pas de très grandes ailes.









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Celui là a d'immenses ailes, mais il a un réacteur sur le dos.
C'est un avion de la compagnie Virgin Atlantic, pour transporter des hommes d'affaires.




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Lui est à hélice; il a une tête de canard.







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Une toute petite "bécane" avec une hélice à l'arrière, mis il me plait bien !






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C'est un avion "bricolé", avec deux moteurs de tondeuse à gazon.
Juste la place pour le pilote !








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Ce petit réacteur est mignon, avec sa tête de poisson en train de gober du plancton.







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Cet avion à hélice a une allure originale







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Mais la palme de l'originalité, c'est à celui là que je la donne. 
Je me demande qui a pu imaginer ce "bidulle".

Jeudi 22 novembre 2012 à 7:30

Sciences et techniques

Aujourd'hui en interarticles, des photos de gros avions originaux avec en général un emploi spécial.

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Un biplan, comme autrefois, mais avec un réacteur sur le toit. Je n'ai pas pu savoir à quoi il sert !!




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Celui là, il transporte un énorme radar météo sur son dos. 
Pas la peine d'être aussi fin de lignes pour se charger ainsi !


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Ci contre et ci-dessous à l'atterrissage, les gros avions d'Airbus Industrie, qui transportent des morceaux d'Airbus, d'Allemagne et d'Angleterre à Toulouse, pour assemblage.
On dirait des mérous !



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Un avion italien de lutte contre l'incendie : l'équivalent des canadairs.
Lui, il porte l'eau sur son dos. Cela doit être affreux au plan aérodynamique et pilotage.








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Encore un avion au gros ventre, sans doute pour porter des éléments de fusées.







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Avion très bizarre avec une aile de mouette, le "Prothéus" est destiné à des vols à haute altitude, jusqu'à 20 000 mètres, pour des liaisons de télécommunication.





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Ceci enfin, n'est pas un avion, mais un dirigeable moderne !

Dimanche 4 novembre 2012 à 8:24

Sciences et techniques

Une lectrice a lu qu'une équipe américaine - celle du professeur Georges Church à l'Université d'Harvard - a stocké un livre entier de 300 pages, dans de l'ADN. Elle me demande ce que c'est que cette information bizarre et à quoi cela servirait il.
 
            Voilà comment l'opération se passe :
            Un ordinateur va coder le texte en binaire par une succession de zéros et de 1 : huit chiffres 0 ou 1 - un octet - représente 256 possibilités et est donc suffisante pour coder un texte). Pour un livre de 300 pages à 1500 signes par page, il faudra environ 450 000 octets.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/Bloginformatique/codagelivre.jpg
 
            Dans l'ADN, (voir mon article du 4 juillet 2010), les "barreaux" de l'échelle hélicoïdale sont constitués par quatre molécules : adénine A, cytosine c, guanine G, et thymine T et la suite de ces bases représente notre hérédité et est caractéristique de chaque être humain.
            Mais là il ne s'agit pas d'être humain, mais de synthétiser chimiquement un ADN artificiel.
On demande d'abord son code, en remplaçant  chaque zéro par une base A ou C et chaque 1 par G ou T. Le livre représente donc environ 3 600 000 bases définissant l'ADN à l'origine.
            Il faut alors synthétiser l'ADN et c'est d'autant plus difficile que la chaîne est plus longue. Les biologistes ont donc découpé la chaîne en blocs d'une centaine de bases et ils rajoutent à chaque bloc, un "code barre" (constitué aussi par une succession des 4 bases), qui permet de savoir l'ordre de l'enchaînement des blocs.
            On synthétise alors des brins d'ADN à partir de ces blocs, ceux ci n'étant pas forcément dans le bon ordre, mais le code barre permettra à la lecture de rétablir celui-ci.
            On duplique l'ADN obtenu est on a alors dans une éprouvette quelques milliards de cet ADN, c'est à dire du livre.
 
 http://lancien.cowblog.fr/images/Bloginformatique/ADNlivre-copie-1.jpg
 
            On fait alors un petit prélèvement de cette "sauce" qu'on fait passer dans un séquenceur automatique, qui analyse la succession des bases et qui restitue les différents blocs, suivis de leur code barre sous forme de A, C, G, T.
            L'ordinateur transforme alors ces codes chimiques en uns et zéros, et remet en ordre (d'après les codes barre), les blocs successifs, puis transforme chaque octet en signes typographiques.


http://lancien.cowblog.fr/images/Bloginformatique/sequenceurjpgsequenceur.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/Bloginformatique/images5.jpg      
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             A quoi peuvent servir ces recherches ?.
            Evidemment un ADN est beaucoup plus petit qu'un disque dur et on pourrait donc stocker de grandes quantité d'information dans un volume très faible et de façon très fiable, sans craindre les champs magnétiques (mais l'ADN craint la très grosse chaleur)
            Faire un séquenceur assez petit ne semble pas trop difficile, mais par contre la synthèse de l'ADN n'est pas facile et demande des appareils très spéciaux.
            Alors à mon avis l'ordinateur à ADN n'est pas pour demain, si tant est qu'il puisse exister un jour.
            Par contre, on peut espérer introduire, grâce à des enzymes, dans l'ADN de bactéries, des séquences d'ADN qui constitueraient une mémoire table et conservée lors de divisions cellulaires. On pourrait ainsi faire des explorations, par exemple créer un compteur qui augmenterait d'une unité à chaque division cellulaire et permettrait donc d'étudier le vieillissement des tissus, ou la cancérisation. Peut être pourrait on aussi créer des détecteurs de produits chimiques particuliers, notamment des protéines.
            Ce type d'application qui reste au laboratoire et dans le domaine de la recherche me paraît beaucoup plus plausible et probable.

Vendredi 8 juin 2012 à 8:13

Sciences et techniques

   Je vous ai décrit succinctement hier l'automatisation de la ligne 1 du métro parisien.

           Mais les voyageurs ne voient que les rames en service, les stations et les tunnels
Nous avons d'une part visité le PCC et d'autre part l'atelier de première maintenance, installé dans l'ancienne boucle de retournement qui existait à la station "Porte Maillot", avant prolongement des voies vers la Défense.
            L'équipement vidéo du PCC est remarquable et permet une surveillance permanente de la ligne, (plusieurs centaines de caméras sur les quais et dans les rames), avec des liaisons téléphoniques avec les personnels dans les stations et les points de stockage de rames à l'arrêt en attente et éventuellement les voyageurs en cas d'incidents sur les quais ou dans les rames. (l'opérateur affiche l'image de la caméra qu'il choisit, et on peut afficher sur le grand écran incurvé, une trentaine d'images à la fois.
            Un autre  immense écran sous les images vidéo, visualise la situation de chaque rame sur la ligne en temps réel., et les ordinateurs donnent toutes les informations de trafic.

http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/d1809051932491365bdb89d55b818d6dpccligne1ratp.jpg

            La visite de la boucle de stockage et d'entretien nous a permis de voir tout le coté du métro habituellement sous le quai, ignoré des voyageurs, et comme la rame était sur une fosse d'en voir également le dessous. La quantité de tubes pneumatiques ou hydrauliques et de câbles électrique est impressionnante.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/entretien.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/220pxAtelierFontenayMP05Bogieavant.jpg
 
 












           Aspects financiers et caractéristiques techniques :
 
               L'usager ne se rend pas bien compte de l'importance du coût d'une telle automatisation et modernisation du métro , alors voici quelques chiffres.
             L'investissement de rénovation et automatisation de la ligne a été d'environ 700 M€ :
            Chaque rame coûte de l'ordre de 9,7 M€ soit un investissement de 480 M€, mais 49 rames suffisent au lieu de 54 avant automatisation.
            L'installation de 974 portes palières (18 par quai) de 1m80 de haut, a coûté 44 M€.
            Mais l'économie de la suppression des conducteurs est importante et les rames récupérées MP 89 avec conducteur, vont remplacer de vieilles rames de la ligne 4 et sont remplacées progressivement par les nouvelles rames MP 05 sans conducteur. L'amortissement de l'investissement sera d'une dizaine d'années.
            La rame MP 05 de six voitures a une longueur de 90 m, 2,45 m de large, 3,50 m de haut.
            - 144 places assises et 72 strapontins + 578 voyageurs debout (à 4 voyageurs par m2 ... il y en a plus aux heures de pointes !! ).
            - 2 moteurs asynchrones par motrice (les 4 du milieu), soit 8 X 300 kW
            - vitesse de pointe 80km/h (au delà échauffement trop grand des pneus).
            - l'atmosphère interne est réfrigérée par circulation d'air refroidi dans le toit.
            - Les deux voitures extrêmes de la rame, non motrices, comportent un poste de conduite sous armoire, pour permettre d'éventuelles manœuvres avec conducteur en situation exceptionnelle ou à l'entretien. (voir la photo de gauche ci-dessous)
 
 
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Jeudi 7 juin 2012 à 8:18

Sciences et techniques

La ligne 14 était une nouvelle ligne créée de toute pièce, alors que la ligne n°1 est l'une des plus vieilles lignes du métro parisien.
Le succès de l'opération "météor, tant sur le plan technique que commercial auprès du public, a montré à la direction de la RATP que cette conception pouvait servir de modèle pour la modernisation peu à peu des lignes du métro parisien.
            En 2002, le président de la RATP décide de lancer l'automatisation de la ligne 1 (Défense, Château de Vincennes) et il nomme chef de Projet, Gérald Churchil, directeur de la ligne 14.
 
            La ligne 1 a été choisie d'une part parce que sa fréquentation est liée au tourisme (Marais; Louvre, Champs Elysées), aux événements sportifs et aux concerts, et d'autre part parce qu'elle dessert la Défense. Il en résulte que le trafic, contrairement aux autres lignes est dense à toute heure et même le week-end, ce qui complique sa gestion des conducteurs. De plus, elle doit faire face à des surcharges aléatoires dues à l'encombrement de la ligne A du RER. L'automatisation crée une beaucoup plus grande souplesse, adaptabilité et réactivité. De plus elle permet de transporter plus de personnes avec le même nombre de rames et la ligne 1 est l'une des plus surchargée. (750 000 par jour).
            La différence avec la ligne 14, est que l'infrastructure de cette dernière avait été bâtie en vue de cette automatisation, alors que la ligne 1 est une ligne existante, dont il n'est pas question de revoir le gros œuvre des tunnels et stations.
            Par ailleurs une énorme contrainte, les travaux doivent être faits sans arrêter l'exploitation de la ligne, ce qui est une gageure.
            Il a donc fallu faire une étude préalable de faisabilité qui est lancée en 2002, laquelle aboutit fin 2003 à une conclusion positive, mais qui souligne la difficulté principale : l'implantation des portes de quai, car ceux-ci n'ont pas été prévus pour en supporter le poids et beaucoup de stations sont en courbe, ce qui entraîne des espaces vides à la jonction des portes (qui sont linéaires), dangereux si leur profondeur est supérieure à 15 cm.
           Ci dessous à gauche, les portes palières en cours de montage à la station Franklin Rosevelt, après surélévation du quai. A droite, la station Bastille en courbe ce qui entraîne de grosses difficultés d'implantation des portes palières
           
. http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/FranklinRoosevelt.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/Bastille.jpg












            Il faut à la fois changer la signalisation et les équipements de voie, tester la signalisation, rehausser les quais, implanter les portes de quai, traiter les lacunes entre la rame et le quai, installer un réseau de transmission radio pour transmettre les informations aux ordinateurs et on ne dispose chaque nuit, que d'environ 3 heures de travail réel (dernière rame à 1h30 et première rame à 5h30). Une nouvelle rame est conçue, spécifique de cette ligne.
            Les premiers marchés sont passés en 2005, les premiers travaux en 2007, la pose de façades de quais spéciales (pour permettre les stations en courbe) commence fin 2008 et se terminera en avril 2011. Le PCC entre en essais en mai 2010.
            Les nouvelles rames sont testées sur le circuit expérimental de Valenciennes; elles bénéficient d'une meilleure traction leur permettant des accélérations plus rapides
            Les huit premières navettes automatiques entrent en service le 3/11/2011, il y en a actuellement une vingtaine sur 49 et la ligne devrait être entièrement automatisée fin 2012.
           
            Le design intérieur des rames est tout nouveau, et les stations ont été réaménagées surtout au plan de la décoration.
            La distance entre rames est actuellement de 100 secondes, mais passera à 80 secondes aux heures de pointe quand l'automatisation sera complète. Elle est ajustée en permanence depuis le PCC en fonction du nombre de voyageurs entrant sur la ligne.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/larameint.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/PCC.jpg













           Ci dessus à gauche,l'intérieur du métro MP05.
          A droite, le PCC : en haut les écrans vidéo de surveillance et au dessous le schéma animé du trafic sur la ligne 1.

         Lors de la création de la ligne 14, celle ci étant nouvelle, il avait fallu embaucher pour assurer son exploitation.
         Dans le cas de la ligne 1 au contraire, le problème des conducteurs dont l'emploi était supprimé, se posait évidemment et a été traité de façon exemplaire, sans donner lieu à un quelconque mouvement social.
         
Une négociation a eu lieu pour réussir cette reconversion des 260 conducteurs, qui ont été reversés sur d'autres lignes, formés pour servir le PCC ou reconvertis dans le commercial, au contact des voyageurs de la ligne. Pour la plupart, ce changement a été l'occasion d'une amélioration de leur emploi.

        Demain nous examinerons des aspects inhabituels pour l'usager du métro, qui ne voit que la partie "roulante" des lignes.

Mardi 5 juin 2012 à 8:15

Sciences et techniques

Nous avons parlé hier des lignes de métro semi automatisées. Voyons maintenant la création de la première ligne entièrement automatique, sans conducteur, la ligne 14, dite "Météor"

            Une ancienne ligne 14 avait fusionné avec la ligne 13 en 1976.
            En 1989 la RATP a décidé de créer une ligne 14, entièrement automatique, de Saint Lazare à la Bibliothèque François Mitterand, le "MÉTro-Est-Ouest-Rapide" (METEOR).

 http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/fevrierdetailtunnelier.jpg           Des travaux préparatoires ont lieux jusqu'en 93 puis un tunnelier spécifique va creuser les tunnels. (voir la photo ci contre)
La ligne fonctionne entre Madeleine et La Bibliothèque depuis octobre 1998, puis est prolongée jusqu'à St Lazare fin 2004 et vers Olympiades mi 2007.
Dans le tunnel, un équipement spécifique est mis en place pour contrôler le déplacement des rames, mais c'est surtout les stations qui vont différer de celles du métro classique.
            Il ne faut pas en effet que les voyageurs puissent risquer un accident à l'arrivée et au départ du train, puisqu'il n'y a plus de conducteur pour les surveiller.

            Cette ligne est entièrement automatisée, les métros s'arrêtant et démarrant sans conducteur pour surveiller les quais et la manœuvre, tout le trafic et la surveillance se faisant à partir d'un PCC central et des ordinateurs situés dans ce PCC et dans les rames.
            La vitesse moyenne (arrêts compris), sur cette ligne est de 35 km/h au lieu de 25.
            La croissance et le succès de la ligne sont spectaculaires : le trafic quotidien atteint 240 000 voyageurs quotidiens en octobre 2003, et plus de 500 000 actuellement
            Le prolongement est décidé de Saint Lazare à la Mairie de Saint Ouen, en passant la longueur des rames de 6 à 8 voitures et devrait être effectif en 2017.

 http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/220pxLigne14Chatelet1.jpg           Bien entendu les rames de la ligne 14 restent automatiques, comme sur les autres lignes, mais il n'y a plus de conducteur pour vérifier ce qui se passe coté voyageurs et ouvrir, fermer les portes des wagons et faire partir le métro.
            Il faut donc un système de sécurité sur le quai et des portes de quai sont conçues pour équiper les stations dans des stations où l'on a évité les quais en courbe.
            Il y a donc une porte de quai en face de chaque porte de métro, et leurs ouvertures sont coordonnées.
            Mais cela nécessite qu'elles soient en face les unes des autres et la précision de 1,50 m à l'arrêt ne convient plus : un système est mis en place pour arriver à une précision d'arrêt de quelques centimètres.
Un système de surveillance par camera est aussi mis en place, ainsi que des système prévenant tout coincement dans les portes au départ.



http://lancien.cowblog.fr/images/images/7304pccphoto.jpg            Le système de tapis électronique est perfectionné et si les ordinateurs de bord continuent à garantir l'espacement et la conduite des rames, la surveillance est centralisée dans un PCC qui possède l'entier contrôle de la ligne, grâce à un système informatique élaboré et de très nombreuses caméras qui peuvent être consultées du poste central.
            Le système d'information et de communication avec les voyageurs dans la rame est totalement modernisé et conçu pour permettre l'absence de ce conducteur, chef de train.

            Météor étant une nouvelle ligne, n'a pas entraîné de suppression de postes de conducteurs et a créé de nouveaux emplois et donc n'a pas entraîné de problèmes sociaux.
            Le succès de cette opération, tant sur le plan technique que commercial auprès du public, a montré à la direction de la RATP que cette conception pouvait servir de modèle pour la modernisation peu à peu des lignes du métro parisien.

         Alors si vous venez à Paris et que vous preniez la ligne 14 (ou la n°1), montez à l'avant de la voiture de tête : c'est impressionnant de voir le métro sans conducteur et surtout on voit tous les tunnels, les stations et avec un peu d'imagination, vous croirez que c'est vous qui pilotez la rame !

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