12.1 - Forces des impacts d'oiseaux — Physique

Introduction

Il est essentiel de connaître la force d'impact et le potentiel des dommages à l'aéronef pour concevoir et certifier les composants d'aéronef. Cet article résume la méthode utilisée pour calculer les forces d'impact d'oiseau. Une série de tableaux vise à aider le lecteur à comprendre les forces d'impact produites par les oiseaux de divers poids à différentes vitesses. Voici les tableaux figurant dans le présent ouvrage :

  • Tableau 12.1 — Forces d'impact d'oiseau et vitesse
  • Tableau 12.2 — FAR 33 Norme de certification des moteurs — Poids des oiseaux
  • Tableau 5.5 — FAR 23, 25 et 29 Norme de certification des cellules — Forces d'impact d'oiseau
  • Tableau 5.6 — FAR 33 Norme de certification des moteurs (ancienne) — Forces d'impact d'oiseau
  • Tableau 12.2 — FAR 33 Norme de certification des moteurs (14 septembre 2000) — Forces d'impact d'oiseau
Hypothèses de calcul des forces d'impact

Il existe un certain nombre de facteurs qui influent sur l'impact d'une collision avec un oiseau, notamment :

  • vitesse de l'impact,
  • poids de l'oiseau,
  • densité de l'oiseau,
  • rigidité de l'oiseau,
  • angle d'impact,
  • forme de la surface d'impact,
  • rigidité de la surface d'impact.

Pour simplifier le calcul, on a posé les hypothèses suivantes :

  • la vitesse d'impact est égale à la vitesse de l'aéronef;
  • l'angle d'impact est de 90 degrés;
  • la forme de l'oiseau est sphérique;
  • l'oiseau est déformé de la moitié de sa taille à l'impact;
  • la surface d'impact de l'aéronef ne se déforme pas;
  • la surface d'impact de l'aéronef est plate.
Équation mathématique de la force d'impact d'oiseau

L'équation de la force d'impact d'oiseau a été calculée avec l'aide M. A.C. Tribble du Advanced Technology Center de Rockwell Collins. L'équation a été élaborée comme suit :

  1. Le transfert d'énergie — ou la pression — qui résulte d'un impact d'oiseau avec le corps d'un aéronef peut être estimé au moyen de calculs relativement simples. En prenant l'approximation la plus simple — l'oiseau est immobile et « colle » à l'aéronef après la collision — la modification de l'énergie cinétique de l'oiseau est

    Équation du transfert d'énergie

    lorsque W est le travail, F est la force, d est la distance sur laquelle la force est appliquée, m est la masse de l'oiseau et v est la vélocité de l'aéronef.
  2. La force que l'oiseau a ressentie — la même force ressentie par l'avion — est donnée par

    Équation du force

    On peut facilement estimer la masse de l'oiseau, m, et la vitesse de l'aéronef, v. Le principal paramètre est alors la distance d sur laquelle l'impact est appliqué.

  3. Comme première approximation, supposons qu'il s'agit de la moitié de la distance parcourue par l'aéronef pendant la collision avec l'oiseau. si l'on suppose également que l'oiseau peut être représenté par une sphère, le résultat est

    Équation du force

  4. Si l'on suppose que l'oiseau est sphérique, sa taille dépend de sa masse selon la relation

    Équation du masse

    est la densité de l'oiseau.

  5. Combinée aux deux expressions précédentes donne

    Équation du force

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