Le Dr Iscold défie la gravité et le temps dans le Red Bull Plane Swap

Que peux-tu faire en 45 secondes ? Pourriez-vous sauter en parachute entre deux avions qui sont dans un piqué vertical de 140 mph, reprendre le contrôle et éviter l'arrêt plutôt final à la fin ?

C'est la prémisse de Plane Swap , la dernière et peut-être la première mondiale la plus folle de l'équipe d'aviation Red Bull Air Force, et 45 secondes, c'est vraiment le temps dont disposent les pilotes pour le faire. Cela semble impossible, alors Digital Trends s'est entretenu avec le Dr Paulo Iscold , l'ingénieur chargé de modifier l'avion qui sera utilisé dans l'entreprise, pour en faire une réalité.

Ralentir, pas accélérer

"C'est un défi assez difficile", a déclaré le Dr Iscold, dans ce qui ressemblait à un euphémisme sérieux, avant de continuer en riant. "Quand Luke [Aikins, le pilote de la Red Bull Air Force qui a inventé le concept Plane Swap] m'a posé le problème, je me suis dit : 'Qu'est-ce qu'on fait ici ?'"

Iscold est exactement le type de personne que vous voulez sur ce genre de projet. Non seulement il a un doctorat en génie mécanique, mais il conçoit et construit des avions depuis 2001. Son expertise évidente est ressortie de notre conversation, tout comme son enthousiasme pour Plane Swap et l'aviation en général. Cependant, c'est très différent de ce qu'il a fait auparavant.

"Mon expérience est dans les avions de course et battre des records, mais c'est le contraire, il s'agit de la façon dont nous ralentissons l'avion. D'un point de vue aérodynamique, c'était un défi. Quand vous voyez la situation dans son ensemble, ce sont deux personnes qui échangent des avions pendant le vol et c'est très effrayant. Mais nous ne voyons pas cette grande image, nous voyons les petits morceaux qui nous permettent d'y arriver. C'est ce qu'est ce projet, c'est ainsi que vous faites en sorte que cette chose folle ne soit pas folle.

Il y a deux principaux défis d'ingénierie qui se démarquent parmi toutes ces petites pièces : le développement et l'installation d'un frein de vitesse spécial et d'un système de pilote automatique personnalisé. Ce sont ces aspects que nous avons explorés au cours de notre conversation.

Faire le frein de vitesse

"Quand nous avons parlé pour la première fois, je pensais que le frein de vitesse serait bien plus petit que ce que nous avons, et je pensais qu'il serait sur l'aile comme un planeur", a expliqué Iscold, avant de sourire et d'ajouter, "C'est probablement la raison pour laquelle j'ai dit faisons parce que je pensais que ce serait simple, puis plus tard j'ai découvert que ce n'était pas le cas !

Les avions utilisés sont deux Cessna 182, et le frein de vitesse est essentiel pour que les avions aient un piqué contrôlé, non seulement pour maintenir la vitesse cible de 140 mph, mais aussi pour la stabilité. Bien que la vitesse et les freins à air soient couramment utilisés dans l'aviation, allant des avions qui atterrissent sur des porte-avions au côté d'une fusée SpaceX lorsqu'elle atterrit, c'est un territoire inexploré ici.

"C'est au moins cinq fois plus grand [que ce que je pensais qu'il aurait besoin d'être]", a-t-il expliqué. "Je pensais que ce serait 4 pieds sur 12 pouces au-dessus des ailes, et maintenant c'est 6 pieds sur 5 pieds et sur le ventre de l'avion. Il est attaché au train d'atterrissage et à un autre point dur devant le fuselage, et il utilise des actionneurs hydrauliques pour fonctionner.

Bien qu'il s'agisse d'une grande pièce supplémentaire ajoutée à l'avion, elle a été habilement intégrée dans le corps. « C'est une modification très propre de l'avion, le train d'atterrissage fonctionne normalement et nous n'avons pas besoin de couper ou de percer de trous. Il se fixe simplement dessus avec un point de montage, et en 30 minutes, toute la section pourrait être retirée et l'avion serait de retour à la norme.

Technologie F1

L'installation d'une structure plate géante au bas de l'avion a créé quelques défis supplémentaires. Iscold a résolu le problème du tremblement en ajoutant des trous au frein de vitesse, ce qui permet à l'air de le traverser et de briser les tourbillons qui menacent la stabilité, mais un problème inattendu a demandé un peu plus de travail. Il a expliqué que le frein de vitesse est en fait composé de quatre pièces, et lors des premiers essais en vol, quel que soit le nombre de sections utilisées, l'avion ne passerait pas une plongée à 70 degrés, et il devait être à 90 degrés.

"Il a fallu un certain temps pour comprendre ce qui se passait, même avec plus de vols d'essai et de simulations", a déclaré Iscold. L'équipe a finalement fait une découverte cruciale. "Le frein de vitesse a une zone de basse pression juste derrière, et il fait tourner le flux d'air. La queue de l'avion est dans cet écoulement, et cela forçait l'avion à cabrer. Les deux se battaient. »

La solution s'est avérée simple (si vous êtes ingénieur en mécanique) : « Nous avons créé un espace entre le fuselage et l'aérofrein, de sorte que l'air le traverse, et ce jet d'air protège la queue du flux d'air. créé par le frein.

Iscold a comparé cela au fonctionnement du système de réduction de la traînée (DRS) sur une voiture de Formule 1 moderne, où une section de l'aileron arrière se soulève pour réduire la traînée. Sur une F1, cela augmente la vitesse de pointe, mais sur les avions Plane Swap, cela signifie qu'un piqué à 90 degrés peut être réalisé de manière sûre et fiable.

Pilote automatique depuis une fusée

Le frein de vitesse n'est qu'une partie de ce qui fait de Plane Swap un défi. Étant donné que chaque avion sera laissé sans surveillance pendant un certain temps, le pilote automatique doit prendre le relais. Normalement, le pilote automatique d'un avion se soucie de maintenir l'avion à niveau, mais pour Plane Swap, il doit faire le contraire et maintenir un piqué vertical. Iscold a expliqué qu'un pilote automatique normal n'est pas adapté, car tous ses points de référence habituels perdent leur sens dans cette plongée à 90 degrés. La solution? "Nous sommes allés au même système qu'utilisent les fusées, car elles fonctionnent à 90 degrés."

Une fois le système choisi, les tolérances serrées et l'extrême précision nécessaires à la réussite du plan ont dû être élaborées, en commençant par les différences de vitesse et de taille des objets impliqués. « Les parachutistes tombent verticalement et peuvent avancer un peu sur les côtés, mais pas beaucoup. C'est environ 10 milles à l'heure. Ils sont également soumis au vent et se déplaceront avec lui. Cependant, dans un avion qui descend tout droit à 140 mph, si vous modifiez l'angle de seulement quatre degrés, cela fait déjà 10 mph à l'horizontale. Lorsque le vent frappe le parachutiste, le niveau de la surface est petit, mais lorsqu'il frappe l'aile de l'avion, c'est comme une voile. Cela signifie que le pilote automatique doit toujours être à moins de trois degrés d'inclinaison pour que la trajectoire de l'avion soit suffisamment stable pour les parachutistes.

À ce stade, il est également important de se rappeler qu'il y a deux avions et deux parachutistes qui doivent faire face à tout cela. "Nous avons un vol en formation et les deux avions doivent voler ensemble, vous pouvez donc penser que la solution naturelle serait de synchroniser les deux avions ensemble", nous a dit Iscold. « Nous ne faisons pas cela. Ils sont indépendants. Nous les ajustons pour qu'ils se comportent de la même manière, et lorsque nous effectuons la plongée, le pilote automatique s'efforce de maintenir le tangage et le cap corrects. Pour éviter qu'ils ne se heurtent, ils plongent sur une trajectoire divergente de quelques degrés, mais vous ne le verrez pas à l'œil nu.

Complications inattendues

Parce que Plane Swap est une entreprise révolutionnaire, il n'y a pas de plan pour la conception de l'avion ou d'ensemble de directives à suivre, ce qui signifie qu'il y a toujours des problèmes inattendus à résoudre. Le jour où nous avons parlé au Dr Iscold, l'équipe s'était battue avec un avion qui se comportait différemment de l'autre. Ce fut une surprise car les deux avions sont essentiellement identiques.

"L'avion bleu plonge droit comme une flèche vers le sol. C'est parfait. L'avion argenté est un cauchemar et ne suit jamais correctement », a révélé Iscold, ajoutant que les deux avions sont exactement les mêmes, à l'exception d'une légère différence sur la queue.

"Nous avons essayé de changer certaines choses pour reproduire l'avion bleu, mais cela n'a pas aidé", a-t-il poursuivi. "L'équipe a changé la taille du frein de vitesse, et nous avons remarqué que si nous le réduisions un peu, l'avion devenait plus stable. Malheureusement, cela rend l'avion plus rapide et cela devient plus difficile pour les parachutistes.

Après un examen plus approfondi, Iscold a trouvé le problème. "Nous savions qu'un avion avait un centre de gravité légèrement différent, et ce qui se passe, c'est que lorsque vous êtes vertical, le frein de vitesse est comme un parachute, et vous voulez que le centre de gravité soit derrière le parachute, s'il est au-dessus, ce n'est pas stable. Nous jouons donc avec cela et cela fait une différence. C'est évident quand je le dis, mais parce que le projet est si gros et si complexe, nous l'avons perdu de vue.

L'avion argenté a été le premier construit, puis l'avion bleu a été développé pour être identique. Des problèmes comme celui avec le centre de gravité sont difficiles à identifier, en particulier lorsque les tests en vol sont logistiquement complexes, car un aérodrome suffisamment grand est toujours nécessaire, ainsi que les parachutistes et l'équipement de test, et la crainte que si quelque chose tourne mal, cela peut signifier perdre un avion. Résoudre des problèmes prend du temps, et Iscold a déclaré qu'il fallait une approche régulière et étape par étape pour que tout se passe bien.

45 secondes pour réussir

Maintenant que la complexité de la tâche est claire, revenons à ce délai de 45 secondes pour que les parachutistes sautent d'un avion à l'autre et reprennent le contrôle.

"Entre la plongée initiale et la récupération, nous avons 45 secondes", nous a dit le Dr Iscold, mais en réalité, ce temps devient encore plus court lorsque vous le décomposez. "Les parachutistes doivent travailler tous les boutons et poignées avant de sortir [de l'avion], quand ils perdront environ cinq secondes, et ils ont besoin de 10 secondes pour récupérer", a-t-il poursuivi. "Donc, ils ont 30 secondes pour faire la transition."

Donc, il ne faut en fait que 30 secondes pour sauter en parachute entre deux avions qui descendent rapidement. Cependant, bien que cela semble beaucoup trop court, le Dr Iscold n'est pas concerné. « Maintenant [que] nous avons fait quelques vols d'essai, je dirais que c'est beaucoup de temps. Au point que s'ils ratent le premier, ils ont assez de temps pour un deuxième essai.

Une ingénierie intelligente et une passion pour repousser les limites de ce qui est possible avec un avion ont soudainement fait que 45 secondes semblent beaucoup, du moins pour les deux courageux parachutistes qui entreprennent cet exploit passionnant.

Vous pourrez voir le résultat du travail acharné du Dr Iscold et de son équipe lorsque le Red Bull Plane Swap aura lieu le dimanche 24 avril. Il sera exclusivement diffusé en direct sur Hulu aux États-Unis à 19 h HE ou 16 h. PT., et sur Red Bull TV dans le monde en même temps.