jeudi 17 janvier 2013

JSF, l'ignorance des décideurs qui croient tout savoir (actualisé II)

(You can read my post in English on the JSF - which gathers my two French posts on this aircraft - on my English blog Flashback on glorious planes)



Les problèmes du JSF (encore dénommé Lockheed-Martin F 35 ou Lightning II) continuent, et apparemment, malgré une communication savamment orchestrée, ne tournent pas dans un sens favorable.

Pour l'instant, les avions qui volent sont l'équivalent des dreamcars qui font rêver les badauds dans les salons de l'Auto : Ce sont des avions de transports très chers pour un seul passager, le pilote, et dont les évolutions sont uniquement destinées à faire croire aux bailleurs de fonds que l'engin tiendra ses promesses.

Ayant vu que mon post précédent sur le sujet avait subi, en cette mi-Janvier 2013, un regain de lecture par des gens qui risquent fort d'être concernés par les capacités aériennes de nos alliés, je me permets de revenir sur un des points de ma conclusion d'alors, car je pense que ce JSF ne tiendra pas ses promesses.


De nombreux signaux très récent (voir sur le site d'AW&ST cet article de Bill Sweetman) montrent l'inquiétude des responsables militaires américains quant à la réalisation de ce programme militaire, le plus coûteux de toute l'Histoire.

Les limites actuelles des logiciels


En dehors des problèmes aérodynamiques (quand même bizarres) et des problèmes de cohérence dans la gestion du programme, il y a un problème considérable qui est lié à l'âme même de cet avion, son très puissant ordinateur.

Une notion fondamentale manipulée par les informaticiens est la complexité algorithmique. C'est, caricaturalement, une mesure de la relation du temps de traitement des données en fonction du nombre même de ces données (temps linéaire, quadratique, cubique,... exponentiel, voir plus).

Mais, le JSF est censé savoir tout faire (peut-être pas le café, quand même).

Les gestionnaires du programme prévoit que son logiciel doit tourner autour des 26 millions de lignes de code dont 10 seulement seraient écrites (c'est déjà beaucoup, c'est même gigantesque).

Mais ce logiciel ne vise pas à réaliser un seul grand travail, mais à réaliser une quantité phénoménale de travaux différents.


Les systèmes informatiques embarqués dans les avions de combat actuels permettent d'aider les pilotes à rester dans leur enveloppe de vol, à  gérer les paramètres-moteur, à toucher leur cible avec précision, à échapper aux menaces qu'ils ont détectées.  Pour chaque action à réaliser, il y a une base de données dédiée.

On a pu constater que, pour autant, ils n'évitent pas la collision entre avions ou la collision avec le sol pas plus qu'ils n'interdisent certaines fausses manœuvres. La raison en est simple : L'ordinateur n'a aucun moyen de prendre le pas sur le pilote parce que notre modélisation de nos propres comportements n'est pas encore assez fine. Du coup, si le pilote réagit mal, l'avion est perdu.

Le système du JSF est annoncé capable de faire tout ce que peut faire un avion de la dernière génération, mais, en plus, de donner au pilote une vision parfaite du monde extérieur sur toute la sphère extérieure à l'avion. Evidemment, ce système informatique, unique pour 3 avions différents, est donc à même de gérer un atterrissage vertical sur un porte-hélicoptères voguant en pleine tempête. Juste pour mémoire, les pilotes Britanniques devaient justifier de 2000 heures de vol pour postuler au pilotage d'un Harriers.


C'est pourquoi, en Septembre 2012, j'avais indiqué que le JSF se heurtait probablement au mur de la complexité logicielle (software complexity), sauf que ce concept n'existant pas encore vraiment, les avancées théoriques en sont lentes.

Bien sûr, les informaticiens de Lockheed-Martin doivent travailler globalement dans ce sens-là, mais les voies qu'ils explorent ne sont pas obligatoirement garanties de déboucher sur le succès.

Et c'est à cause de ce problème que je ne crois pas un seul instant que l'engin finira par fonctionner comme annoncé.

J'ai vu que certains contributeurs de forums (où que ce soit sur la planète) sont persuadés que l'engin finira par fonctionner correctement.

C'est justement ce à quoi je crois de moins en moins : Quelque soit les moyens financiers et humains que vous investissez, vous ne pouvez pas tout faire.

La vraie solution pourrait venir des ordinateurs fondés sur l'algorithmique quantique (sur laquelle Lockeed-Martin travaille effectivement puisque la société a acheté un D-Wave One système - source Wiki en).

Ces ordinateurs, en théorie du moins, échappent à nombre des problèmes qui bloquent les ordinateurs actuels qui fonctionnent sur une logique binaire simple (ils pourraient par exemple traiter des algorithmes quantiques qui résolvent des problèmes NP, voire NP complets).
Par contre, ils ne résolvent pas les problèmes indécidables.

J'imagine (peut-être à tort, je le reconnais, cher Montaudran) que la communication entre les différents compartiments logiciels peut être supervisée par un ordinateur indépendant et hyper rapide, et j'ai la faiblesse de penser que, un jour, peut-être, ce type de problème sera résolu.

Enfin, il faudra ensuite s'assurer que les pilotes seront capables de fonctionner dans l'engin résultant. Les problèmes récents du F 22 ont démontré que ce bel engin avait du mal à fonctionner avec ce type de charge utile !

Mais nous n'y sommes pas car aucun ordinateur de ce genre ne sera prêt avant 15 à 20 ans et rien ne garantit qu'il sera embarquable.

De plus, dans cette future époque - vers 2033 - la cellule du F35, conçue vers 1996, sera complètement obsolète.


Pour le temps présent, on peut certes faire voler la coque de cet avion avec des systèmes beaucoup moins ambitieux - donc dégradés - mais cela ne servira qu'a sauver la face et à vendre des engins inutiles à des politiciens corrompus.


Les risques du métier, nouvelle version

Un doute a été émis très récemment par le Général Bogdan, qui dirige le programme JSF au Pentagone.
Ce doute concerne la sécurité logicielle du programme, en particulier du fait que ce sont des milliers d'entreprises situées dans une dizaine de pays qui en fabrique les organes.

La réponse du lobby pro-JSF ne tarda pas et établissait que ce bombardier furtif n'était pas plus menacé que l'avaient été le F 16 ou le F 18 en leur temps.

Le commentaire de ce grand journaliste aéronautique américain qu'est Bill Sweetman est tombé le 26 Avril 2013. Elle est pleine de bon sens et d'humour.

Il y rappelle qu'au début des années 70, d'une part Internet était un système purement militaire et purement américain, donc entièrement contrôlé. D'autre part, ces avions n'avaient rien de cyber-engins.

Le F 35, par contre, est, au moins dans les désirs de ses concepteurs, un objet totalement informatique.

Par ailleurs, l'ensemble des entreprises qui participent à ce programme constituent une "surface de vulnérabilité" incomparablement plus importante.

Mr Sweetman conclut son propos en conseillant à Lockheed-Martin de dépenser son argent dans la recherche des failles de sécurité plutôt que dans des opérations de désinformation invraisemblablement coûteuses.

savoir éviter de persévérer dans l'erreur


Lorsque j'apprenais à piloter, mon instructeur m'a fait comprendre une leçon essentielle qu'il avait dû lui-même apprendre aux USA en 1944 : La capacité de prendre la décision du demi-tour avant qu'il soit trop tard.

Cela m'a sauvé la vie trois mois plus tard lors de ma seconde navigation en solo, lorsque je suis tombé en plein sur un front nuageux qui descendait très bas et non annoncé (Météo-France était en grève).

Les USA ont perdu cette capacité de décision du demi-tour. C'est très inquiétant pour eux.




samedi 12 janvier 2013

Morane-Saulnier 406 : Le moteur est innocent, votre honneur ! (rectifié le 19 / 09 / 2015)


La légende des moteurs dépourvus de puissance


La chasse Française en Mai-Juin 1940 a beaucoup souffert du "chasseur standard" Morane 406 qui perdait de 105 à 120 km/h en vitesse de pointe par rapport aux 560 km/h réellement obtenus par les Bf 109 E (comme par les Spitfire Mk I).


Les décideurs et les politiciens se sont défaussés de leur responsabilité en désignant à la vindicte populaire la "faible" puissance des moteurs utilisés, qui démontraient, selon eux, l’incurie de l’industrie des moteurs.

Leur discours ne résiste pas à la moindre analyse.  

Pourtant, il traîne encore aujourd’hui  en 2013, et un peu partout, des affirmations selon lesquelles la faible vitesse de pointe du Morane 406 était uniquement due à la faiblesse de son moteur. 

Mais, dans tout ce qui est la sphère du concret, il est impossible de violer les lois de la physique, ce que font depuis 80 ans les tenants de cette "théorie".


Comme l'enchanteur Merlin (!) donnons donc de la puissance au MS 406 : En profite-t-il  vraiment ?


Rappel - La formule donnant la puissance P d'un avion pour obtenir une certaine vitesse V horizontale est :
         
                                              P =  k V3


k  est un coefficient numérique égal à la moitié du produit du coefficient de viscosité cinématique rhô par le coefficient de traînée Cx lui-même multiplié par la surface de section de l'avion au maître couple S ; c'est donc une constante.

Il s'en suit que V3  P / k

Mais, par définition, k est quasi identique d'un avion à l'autre pour de faibles variations de puissance d'un même type de moteur.

Comme les motoristes ont besoin de justice, autant que tous les autres êtres humains, voici quelques vitesses de pointe calculées que le Morane 406 aurait soit-disant pu "démontreren fonction de puissances motrices plus élevées, s'il avait été construit ailleurs qu'en France (?).

Il va de soi que la vitesse de référence dont je me sers pour cet avion n'est pas celle de 486 km/h que l'on trouve dans les publications d'après-guerre et qui ne peut avoir été obtenue que par quelque artifice déloyal :
  • moteur "gonflé", 
  • avion allégé de ses armes et équipements divers,
  • vol dans un ciel de traîne avec de fortes ascendances qui font que l'avion vole à l'horizontale pour le barographe ou l'altimètre mais que, en réalité, il vole en piqué (ce qui est la base des vols record en planeur). 


J'ai repris la vitesse de 460 km/h calculée à partir des données annoncées pour le prototype n°12 équipé du moteur 12Y45 à compresseur S39 H3, qui atteignait 493 km/h à 5500 m (voir mon post sur le MS 406). 

Cette vitesse reste supérieure de 2% à la meilleure vitesse mesurée par les pilotes Finlandais en 1942 sur des avions réellement opérationnels. Ceci pour dire que je ne suis pas "méchant" avec cet avion.

Cette vitesse a le mérite d'être entièrement cohérente avec les récits des pilotes Français de 1939-1940.

Il va de soi également que je parle de l’avion réel, sans aucune retouche de son "aérodynamisme", ne serait-ce que parce que ce prototype devait être déjà particulièrement bien fini.



Morane 406, sur ce site Tchèque

A partir de la donnée initiale :

-         860 Cv rétablis jusqu’à 3250 m en laboratoire  à      460 km/h à 4500 m

On obtient donc les correspondances suivantes :

-        1000 Cv rétablis jusqu’à 3250 m en laboratoire à      484 km/h  à  4500 m
-        1030 Cv rétablis jusqu’à 3250 m en laboratoire à      489 km/h  à  4500 m

-        1100 Cv rétablis jusqu’à 3250 m en laboratoire à      500 km/h  à  4500 m
-        1200 Cv rétablis jusqu’à 3250 m en laboratoire à      514 km/h  à  4500 m
-        1300 Cv rétablis jusqu’à 3250 m en laboratoire à      528 km/h  à  4500 m

Je n'ai pas intégré ce qu'aurait donné le montage d'un échappement propulsif qui aurait apporté un avantage compris entre 10 et 15 km/h.

On voit d’ailleurs que le Morane 406, équipé d’un moteur de 1030 Cv "bénéficiait" d'une "qualité aérodynamique" quasi identique à celle du Hawker Hurricane Mk I. 

Vous savez donc maintenant - car je pense que personne ne vous l'avait clairement dit jusqu'ici - que l'étude aérodynamique du Hurricane était très imparfaite.

Voilà qui explique pourquoi Hawker s'est ensuite lancé frénétiquement dans la conception du Tornado, du Typhoon - rapide mais très dangereux en piqué - puis du Tempest, qui, lui, fut une première vraie réussite sur le plan aérodynamique avant le superbe Fury ! }


En effet, si le prototype du Hurricane volait, officiellement, à 510 km/h, avec 1030 Cv, à une masse inférieure de plus de 300 kg à sa masse opérationnelle réelle, sans armement et équipé d'échappements propulsifs (dans les années 50 - W. Green, Fighters of the WW II, vol II - on lui attribuait, mensongèrement, une vitesse de 520 km/h). 

De nos jours, on a ramené cette vitesse à 505 km/h, comme quoi il faut bien du temps pour connaître la vérité, y compris au Royaume Uni.

Dépourvu de ce système d'échappements, la vitesse du Hurricane aurait chuté de 10 mph, 16 km/h, donc il aurait volé à 494 km/h. 

Cette constatation montre que Morane 406 et Hurricane, issus exactement de la même technologie,ont été achetés avec cet important souci colonial de réparation facile avec des "bouts de ficelles".


Les moteurs de 1300 Cv tant vantés ne sont sortis, à l'étranger, qu'à la fin de 1941


La seconde constatation est que l’enfant chéri du CEMA ne pouvait en aucun cas atteindre les 560 km/h des Messerschmitt Bf 109 E et des Spitfire Mk I en 1939 ou 1940.

Pour se rapprocher de cette vitesse, il lui aurait fallu disposer d’un moteur de plus 1300 Cv qu’aucun motoriste au monde n’était alors en mesure de fournir (le Messerschmitt Bf 109 F3 à moteur DB 601 E de 1300 Cv n'est même sorti qu'en 1942). 

Il aurait alors pu voler à un peu plus de 540 km/h, si, du moins, on lui avait enfin monté des échappement propulsifs.

(Le seul moteur en ligne donnant une puissance de cet ordre était le Mikoulin M 35 Soviétique de 46 litres de cylindrée, produit uniquement à partir de 1940, et dont la masse à sec était déjà supérieure de 360 Kg à celle de l'Hispano-Suiza 12Y).

Pire encore, il y a quelques objections que j’ai fait semblant d’oublier :
  •  l’augmentation de 50% de la puissance de départ aurait imposé une augmentation considérable de la surface de radiateur nécessaire pour éliminer les calories excédentaires (déjà si mal gérées pour seulement 860 Cv). La traînée eut donc été augmentée de manière importante.
  • cette augmentation de puissance se serait accompagnée d’une forte augmentation de masse (essentiellement pour renforcer les parties mobiles du moteur), pour que le moteur reste suffisamment fiable.
  •  D’un autre côté, la consommation d’essence aurait grimpée elle aussi, réduisant fortement le rayon d’action - déjà moyen - ou obligeant à augmenter la taille du réservoir, donc la longueur de l’avion, donc sa masse.
  • Enfin, les augmentations de puissance et de vitesse auraient imposé des hélices nouvelles, plus résistantes et des réducteurs diminuant encore plus la vitesse aux extrémités des pales.

L’ensemble de ces modifications aurait augmenté la masse à vide du Morane d’environ 300 kg (au moins).

Vous trouvez peut-être que je fait bon marché des 535 km/h du DoFlug 3801, version Suisse du Morane 412, lui-même issu du MS 410 ?



MS 412 / DoFlug 3801 sur ce site, outre l'échappement propulsif, enfin un radiateur "normal" ! 


L’explication est facile : Ce chasseur, dont la masse était déjà augmentée de 250 kg, était équipé quand même d’un moteur de 1060 Cv, possédait un radiateur fixe efficace et, par ailleurs, il était doté d’un système d'échappements propulsifs sur son moteur Hispano-Suiza 12 Y 51 qui apportait un gain équivalent à environ 100 Cv (soit un total de 1160 Cv !).

C’est la confirmation de ce que j’avance en permanence, à savoir que l’aérodynamique prime toujours sur la puissance brute.


Il est probable que le Morane 450 avait été conçu dans le but de regagner sur la traînée, mais son abandon rapide, malgré son moteur Hispano 12 Y 51 et la commande de trois prototypes, montre clairement que l’avion avait déçu : Le D 520, le VG 33 et le CAO 200 étaient bien mieux conçus.


Le DoFlug 3802 - 630 km/h en 1943 - est annoncé partout comme un descendant du MS 450, ce qui est possible, mais je pense que les ingénieurs Suisses y avaient mis leur grain de sel pour améliorer l’engin qui partageait nettement certains côtés (voir par exemple le cockpit) avec le Messerschmitt 109 également construit en Suisse. 


Dessins de Waroff - En haut le MS 540, en bas le DoFlug 3802  - Commentaire de Sosthene : dessin des structures de fuselage avant. Sur le (supposé) MS 540, on retrouve encore les cadres du 406. Le cadre en "X" devant le pilote disparaîtra de la maquette lorsque l'habitacle sera avancé pour préfigurer le D-3802. Le cadre en "X" est remplacé par un cadre oblique en "oméga" raidi par une tôle, et reçoit à sa base les fixation des longerons arrières d'aile. Les longerons de fuselage ne sont plus en tube rond, mais en profilé "omega", sur lesquels se raccordent les longerons des flancs à revêtement travaillant.  Les ailes restent fondamentalement des ailes de MS 405/406, dont les seules modifications verront un revêtement sans couvre joint, et la présence de deux mitrailleuses par aile, ainsi que deux radiateurs aux intrados d'aile.


Voir à ce sujet le commentaire de Sosthene à la suite de ce post et qui en dit bien plus.



La fragilité supposée du moteur Hispano-Suiza 12Y31 : Un problème de radiateur... 


Le moteur 12 Y 31 fut regardé à l'époque comme un des moteurs les plus fiables au monde. Le 12 Y 45, sensiblement plus puissant, monté sur le Dewoitine 520 n'étant, lui, jamais mis en cause.

Mais vous trouvez des mises en cause de la fiabilité du HS 12 Y 31 chaque fois qu'il est associé au MS 406, en particulier pendant la Campagne de France. 

Cela signifie que le moteur n'était pas bien adapté à l'avion, ce qui était - entre 1938 et 1940 - de la seule responsabilité de l'avionneur. 

Nous savons, par les récits des pilotes, que le moteur du MS 406 chauffait rapidement. 

Jacques Lecarme (Histoire des essais en vol, Docavia 3.) expliquait parfaitement, à propos des capots moteurs destinés aux moteurs en étoiles, que leur dessin devait obliger l'air à passer à l'intérieur. 

Il faut aussi dire qu'il devait en sortir aussi vite que possible. 

Mais, si la forme de la petite entrée d'air du radiateur escamoté était simplement médiocre parce que complètement noyée dans la couche limite, la sortie de ce radiateur se faisait au petit bonheur la chance, l'air débouchant sur un ressaut brutal. 

L'efficacité n'était absolument pas au rendez-vous.

Si on pratiquait l'extension du radiateur, la partie la plus inférieure du radiateur était enfin débarrassée de la couche-limite, mais les parois latérales du radiateur, pour ainsi dire brutes de fonderie, comme les tôles qui essayaient de caréner le radiateur avant son extension, tout concourait à créer un écoulement très perturbé, donc à perdre de nombreux points de vitesse, certes, mais aussi à faire fonctionner le moteur à des températures toujours très élevées.

Comme les pilotes de chasse étaient, avant tout, des prédateurs, ils n'allaient en aucun cas laisser échapper un gibier en vue

Donc ils laissaient la température monter au delà du raisonnable. 

Le moteur tolérait ce genre de comportement un petit nombre de fois, mais, ensuite, ses performances tombaient. 

De combien ?  la réponse est donnée par les Finlandais : Elle tombait de 449 km/h à 399 km/h, donc de 50 km/h. Cela correspondait à une perte de 200 Cv !

A contrario, l'analyse minutieuse du refroidissement du Dewoitine 520 après les récriminations des pilotes du Groupe I/3 lui a permis de garder ses moteurs très longtemps et sans problème.



Pour avoir une idée de l'efficacité du Morane 406 au combat, cliquez ici.