NaSCa

Histoire de NaSCa

Kepplair Evolution s’est associé au Professeur d’Université Dominique Legrendre chercheur à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (1) pour concevoir le système de largage de l’A310 Kepplair Evolution.

Le principal objectif d’un système de largage est d’obtenir une empreinte au sol la plus dense et régulière possible. Le challenge est de trouver le meilleur compromis possible entre les contraintes liées au comportement du liquide et les contraintes liées à l’avion.

La philosophie de l’équipe IMFT / Kepplair Evolution a été de partir de l’objectif d’empreinte au sol et de remonté jusqu’à l’avion dans une démarche résolument scientifique.

Connaissance du comportement du liquide

l’USDA forest service aux Etats Unis et le CEREN en France testent les bombardiers d’eau selon la méthode Cup & Grid qui permet de mesurer le taux de couverture au sol. Ces taux de couverture exprimé en l/m2 ou en GPC ( 1 GPC = 0,4 l/m2) sont présentés sous forme graphique où chaque couleur correspond à un niveau de recouvrement.

En étudiant les données de l’USDA Forest Service, Dominique Legendre a découvert une loi physique (2) établissant une relation entre les niveaux de couverture et certaines caractéristiques des systèmes de largage :

  • Vitesse du liquide à la sortie de l’avion

  • Surface des trappes

  • Vitesse de l’avion

Il a développé le logiciel NaSCA qui permet de prédire l’empreinte au sol de n’importe quel système de largage.

Connaissance des contraintes liées à l’avion.

Sur tous les avions, il existe des contraintes de répartition des masses dont l’objectif est de maintenir le centre de gravité (le centrage) dans une zone bien spécifique. La sécurité des vols ainsi que le processus de certification imposent que le centrage reste dans l’enveloppe de vol dans toutes les situations y compris en cas de panne partielle du système de largage. Cette contrainte, nous impose de localiser le centre de gravité du système de largage (plein ou vide) proche du centre de gravité de l’avion vide (dans la partie avant de l’aile).

En revanche, nous devons déporter la sortie du liquide car la zone située sous le centre de gravité, occupée par le train d’atterrissage et le réservoir centrale de carburant, n’est pas accessible.

Après plusieurs années de recherche, Dominique Legendre (INPT – IMFT), David Joubert (Kepplair Evolution) et Grégory Ehse (CNRS – IMFT) ont inventé KIOS, un système innovant de largage semi pressurisé permettant de transformer n’importe quel avion de ligne en bombardier d’eau.

En 2019, avec le soutien de Toulouse Tech Transfer (3), un brevet international a été déposé afin de protéger le concept KIOS.

Grâce au logiciel NaSCA l’équipe a pu dimensionner l’ensemble des composants du système, limitant ainsi les risques d’erreur de conception et le besoin en test Cup & Grid.

 

KIOS est conçu pour optimiser la capacité d’emport du système. Avec un volume de plus de 31 m3 (< 8000 USG) l’A310 KIOS entre dans la catégorie VLAT.

L’éjection du liquide est contrôlée pour avoir un débit et une vitesse de sortie constante. Cette régularité et la maitrise de la vitesse d’éjection assureront une régularité et une concentration de l’empreinte au sol supérieure au système existant.

KIOS permet de choisir le taux de couverture entre 1 et 8 GPC

KIOS est un système modulaire qui permettra d’utiliser l’avion dans plusieurs configurations.

KIOS limite les modifications structurelles de l’avion limitant ainsi la trainée aérodynamique, la consommation de carburant et les coûts de transformation.

  1. https://www.imft.fr/

  2. Air tanker drop patterns « International Journal of Wildland Fire » http://dx.doi.org/10.1071/WF13029

  3. https://www.toulouse-tech-transfer.com/

 

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NaSCa

Histoire de Nasca

l’USDA forest service aux Etats Unis et le CEREN en France testent les bombardiers d’eau selon la méthode Cup & Grid qui permet de mesurer le taux de couverture au sol. Ces taux de couverture exprimé en l/m2 ou en GPC ( 1 GPC = 0,4 l/m2) sont présentés sous forme graphique où chaque couleur correspond à un niveau de recouvrement.

En étudiant les données de l’USDA Forest Service, Dominique Legendre a découvert une loi physique (2) établissant une relation entre les niveaux de couverture et certaines caractéristiques des systèmes de largage :

  • Vitesse du liquide à la sortie de l’avion

  • Surface des trappes

  • Vitesse de l’avion

Il a développé le logiciel NaSCa qui permet de prédire l’empreinte au sol de n’importe quel système de largage.

A quoi correspondent ces lignes

Contrairement aux lignes de Nasca au Pérou qui ont inspiré le nom du logiciel, l’origine des courbes de couleurs de NaSCa est connue. Chaque ligne de couleur correspond à un taux de recouvrement. La ligne définie la zone dans laquelle le taux de couverture sera supérieur à une valeur donnée. Par exemple dans le largage ci-dessus, toute la surface entourée par la ligne magenta reçoit plus de 3 GPC soit plus de 1,2 l/m2.

Les atouts du logiciel NaSCa

Si l’on compare la prédiction NaSCa et l’empreinte du test Cup&Grid on s’aperçoit que NaSCa est très proche (aux irrégularités près) du largage en condition réelle.

Si la prédiction NaSCa prédit un certain niveau de recouvrement, la valeur réelle ne sera jamais supérieure. Cette précision permet de connaitre les performances maximales d’une configuration.

En phase de conception NaSCa permet de dimensionner les éléments principaux des systèmes de largage et permet d’éviter de se rendre compte après coup qu’un système est inefficace ou sous dimensionné.

Pendant les essais en vol, quelques largages permettent d’affiner les hypothèses de travail. Une fois que ces réglages sont validés, peut prédire les empreintes au sol du système dans toutes les configurations. Cette caractéristique permet de réduire considérablement le coût des essais en vol.

AFF North America 2020

En Mars 2020, le professeur Legendre a présenté son étude des empreintes au sol et le logiciel NaSCa devant tous les professionnels du secteur à la conférence AFF NA 2020 à Sacramento. Son approche et la rigueur de son analyse ont séduit plusieurs constructeurs. Il participe notamment à un groupe de réflexion sur l’évolution des méthodes de certification aux Etats Unis.