Ensayos en Vuelo del Rafale

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Colaborador
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Les essais en Vol du RAFALE
Patrick CASTAGNOS
Responsable des essais en vol RAFALE
Dassault Aviation
BP 28, 13801 Istres Cedex, France
Marc TOURTOULON
Responsable équipe intégrée des essais en vol RAFALE
Centre d’Essais en Vol
13128 Istres Air, France

Resumen:

Las pruebas en vuelo del Rafale fueron la ocasión de aceptar desafíos difíciles, de poner en ejecución nuevas técnicas de pruebas, de adoptar nuevos esquemas de organización.

Luego de pasar 5 años desde el primer vuelo del Rafale C01 y que los 4 prototipos realizaran más de 2.300 vuelos pareció oportuno realizar una comparativa entre las pruebas en vuelo previstas en 1990 y las que finalmente realizamos a día de hoy.

Los dos artículos que siguen efectúan este análisis. El primero se interesa más por los costos, objetivos generales del programa, y la puesta a punto técnica. El segundo está más orientado hacia las relaciones estado-industria, y sobre la optimización de las competencias y los recursos.



Una mirada luego de 5 años de actividad


Patrick CASTAGNOS
Responsable de Ensayos en Vuelo del RAFALE
Dassault Aviation​

El 19 de Mayo de 1991, Guy Mitaux-Maurouard despegaba en el Rafale C01. Este primer vuelo del prototipo del Rafale Air monoplaza fue seguido en diciembre del mismo año por el del primer prototipo Marine M01 luego, un poco más tarde, por los prototipos Biplaza B01 y Marine M02.

Después los aviones regularmente volaron; el 85% de las pruebas necesarias para la puesta a punto del estándar 1. El interés mostrado por ciertas fuerzas aéreas extranjeras nos hizo llegar más allá de los límites de nuestra zona aérea de pruebas y adornar los folletos publicitarios de Guizhé, Singapur o Kuala Lumpur.

Hoy, aunque la disminución del programa por razones presupuestarias sensiblemente modificó las hipótesis de puesta en serie, nuestra impresión es que los objetivos técnicos, financieros y calendarios, del programa valorados hasta aquí y que no existe distorsión efectiva entre el desarrollo de las pruebas en vuelo tales y como las teníamos previstas y como se realizaron hasta hoy.

Más allá de este sentimiento general, es interesante no obstante analizar estas desviaciones; y lo que sigue es una primera tentativa.

Continuará...

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Prototipos
Rafale C01

Rafale M01


Rafale B01


Rafale M02
 

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Planificación General

La planificación oficial de principios de 1991 preveía la puesta en vuelo de los dos primeros tipos de prototipos C01 y M01 en el año, el vuelo del B01 a principios de 1993 y el vuelo del segundo prototipo marine M02 a principios de 1993.

Dos campañas con base en tierra a mediados y finales de 1992 debían permitir poner al Rafale sobre un portaaviones en abril de 1993.

La puesta a punto del conjunto de los sistemas del avión en la totalidad del dominio de vuelo nos pareció que debía ser conseguida luego de 2 años de vuelos, antes de comenzar con la apertura de los dominios de vuelo con cargas externas – considerados una formalidad en respuesta a la experiencia que se tiene con el Mirage 2000 -, la apertura de los dominios de separación y la puesta a punto del sistema.

Del punto de vista del motor, la prueba de vuelo se esperaba para fin de 1995. Los objetivos de serie eran por entonces producir el Rafale a partir de finales de 1996 en un 1° standard orientado principalmente a las misiones aire-aire.

Cabe destacar que los primeros años de pruebas en vuelo fueron muy comparables a nuestras previsiones: a pesar de una desagradable sorpresa en los generadores hidráulicos de 350 bars que con algunos minutos de funcionamiento rompían las conexiones posteriores de las bombas de alta presión, la situación fue solucionada por una operación “comando” y el C01 voló con tan solo 2 meses de retraso con respecto a la planificación. El M01 voló en la fecha prevista mientras que en 1993 los dos prototipos siguientes volaban 4 meses más tarde de lo que habíamos previsto a principios de 1991. Estas ligeras diferencias se explican por la corrección de problemas encontrados en los 2 primeros prototipos, algunos retrasos de nuevos elementos (nuevos componentes electrónicos y otros) y por la mudanza del taller de fabricación de los prototipos inicialmente situado en la oficina de proyecto hacia la fábrica de producción. En atención a la importancia del cambio, esta medida de racionalización industrial, en resumidas cuentas altero poco las operaciones.

Las pruebas con los marinos fueron puntualmente respetadas: una acción voluntarista donde la mayor motivación fue demostrarle que estaban equivocada a los que no creían que un delta podía ser un excelente avión embarcado que permitió aterrizar en el portaaviones Foch en la fecha prevista. Las pruebas siguientes fueron puntuales salvo cuando la situación internacional llamaba a los portaaviones a actividades operacionales lejanas.

La apertura del dominio de vuelo hasta 750kt /M= 1.8 se hizo sin dificultad y la puesta a punto de los sistemas generales en este vasto dominio no planteó mayor problema. Observemos no obstante que, si después de 2 años de vuelo, los sistemas generales fueron puestos a punto en un 95%, el resto tomó mucho más tiempo. Es lo malo de “todo numérico”: la menor modificación de lógica en un sistema genera el peligro de degradar la seguridad del sistema considerado, o sea de tener efectos secundarios sobre otros sistemas, toda evolución necesita de largos meses de instrucción y de delicadas operaciones coordinadas entre los industriales. Mientras hacía diez años que esperábamos con impaciencia las calculadoras numéricas embarcadas que nos permitieran con toda tranquilidad jugar con la lógica y optimizar los sistemas. A veces pensábamos con nostalgia en la época en que se soldaba un hierro y se arreglaban unas resistencias, y por la tarde, se modificaba el frenado sin temer que esto influyera en la secuencia de salida del tren.

La puesta a punto del sistema de aviónica y de armamentos inicialmente se realizó al ritmo previsto pero luego progresivamente fue ralentizándose en un contexto donde los plazos se extienden por razones económicas.

No obstante, hoy podemos considerar que una buena parte del camino ya fue recorrido, particularmente en la puesta a punto operacional del standard 1. En particular, el tiro con misiles Magic y MICA sobre blancos permitió validar las condiciones de tiro mientras que las pruebas de seguimiento del terreno nos tranquilizaron plenamente sobre la arquitectura del sistema y la localización del avión. En el contexto presupuestario y político mencionado anteriormente el principio de la serie fue reprogramado en 2 años, es decir, para el 2° semestre de 1998.
 
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Volumen de las pruebas en vuelo

Desde el principio del programa, cuando fue necesario determinar el número de prototipos ncesarios y su fecha de disponibilidad para asegurar el desarrollo, las discuciones al respecto fueron bastante agrias. El número de elementos debía ser el suficiente para no dejarse sorprender por las dificultades de la tarea:

- Desarrollo simultáneo de un monoplaza air, de un biplaza air y de un monoplaza embarcado en portaaviones,

- Innovaciones numerosas en la definición de la célula y de los sistemas generales,

- Puesta en ejecución de tecnologías de furtividad,

- Necesidad de tratar desde el principio la vulnerabilidad electromagnética,

- Sistema ambicioso de armas desde el standard 1.

Al contrario, las limitaciones presupuestarias exigían que el número de meses de pruebas en vuelo fuera reducido a lo estrictamente necesario.

Una actitud particularmente voluntarista permitió mantener nuestra previsión a un volumen comparable a lo que el Mirage 2000 había necesitado al momento de sus pruebas iniciales: cerca de 190 meses por avión de desarrollo entre el primer vuelo del primer prototipo y el primer vuelo del avión de serie. Una ganancia particular de productividad era esperada en las pruebas de puesta a punto del avión (célula, sistemas generales, cargas, separaciones) cuyo volumen, con relación al Mirage 2000, estaba dividido por 2.

Reparto de las pruebas del standard 1

Hoy, esta apuesta está en trance de ser ganada: mientras que mas de los tres cuartos de este volumen de pruebas ha sido realizado, nuestra previsión suspendida muestra que:

- El número total de meses de pruebas será sensiblemente igual a la previsión de 1991,

- Las pruebas de puesta a punto de la célula fueron mas ligeramente consumidoras de tiempo (las ganancias de productividad del Mirage 2000 y el Rafale habrán sido a pesar de todo del 40% - contra el 50% esperado),

- La puesta a punto el motor se realizó dentro del plazo establecido,

- El buen desarrollo de las pruebas específicas del Marine permitió algunas ganancias,

- Los nuevos métodos puestos en ejecución en el momento de las pruebas de vulnerabilidad y de discreción permitieron ganancias apreciables (el 40% del tiempo fue ahorrado),

- La puesta a punto del sistema de aviónica y de armamentos fue realizada en el tiempo previsto.

Dos unidades permiten evaluar una actividad de pruebas en vuelo: el número de meses de pruebas y el número de vuelos. El número de meses de actividad - en tierra o en vuelo - de los aviones de desarrollo es un dato esencial porque directamente correlaciona al costo, el número de vuelos no es menos interesante: es un indicador de la madurez del avión y de la fiabilidad esperable en los aviones de serie. A principios de 1991 evaluábamos en 1.500 vuelos, la experiencia necesaria para el control de los riesgos del que dispondríamos al momento de la puesta en serie. Calculado a partir del número de meses de pruebas previstas y de las cadencias de vuelos "clásicos" que seguían las pruebas nos parecían el piso mínimo de volumen de vuelo del cual no debíamos bajar. Hoy mas de 2.300 vuelos fueron realizados por los 4 prototipos, sin contar los 867 vuelos del demostrador Rafale-A. Aunque algunos vuelos realizados desde el portaaviones Foch (lanzamiento con catapulta, aterrizaje en portaaviones) no constituyen récords de autonomía en el aire, podemos hablar de una experiencia sólida y pensar en una fiabilidad excelente. De la actividad total podemos destacar algunas cifras:

- Durante octubre de 1994, el M02 hizo 52 vuelos de prueba entre los cuales estuvieron 25 desde el portaaviones,

- Durante la última campaña de pruebas en tierra, en 6 semanas de pruebas, el M01 realizó 57 lanzamientos con catapulta y más de 120 enganches con 8 configuraciones de cargas distintas,

- En el curso de los vuelos a los salones aeronáuticos de Dubai y Singapur, etapas de más de 7 horas de vuelo fueron realizadas con reabastecimiento en vuelo.
 

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Composición del equipo de pruebas

Volver al detalle de los oficios y su evolución estos últimos años nos llevaría tiempo y seria de un interés reducido, ciertas tendencias sin embargo merecen ser subrayadas.

Aunque viendo a la organización como una continuidad de los programas precedentes, una gran proporción del equipo de pruebas en vuelo del Rafale anteriormente había trabajado en las pruebas en vuelo del Mirage 2000 o del demostrador Rafale A, en 1990 fue decido que:

- El personal seria común en los bancos de integración y los afectados a la puesta en ejecución de los sistemas del avión,

- Aumentar, en los equipos de puesta en ejecución del avión, los técnicos en sistemas con una cultura más electrónica/automática/informática que mecánica.

- De reforzar el departamento de los ingenieros especialistas – destinados a seguir los problemas de su competencia sobre los diferentes programas – con el fin de tratar correctamente las tecnologías más avanzadas. A este respecto, algunos pensaban entonces que se acababa la era del ingeniero de prueba general, históricamente a la cabeza de los equipos de prueba, capaz de ocuparse de todos los temas de las pruebas en vuelo,

- De integrar en el equipo de pruebas un control presupuestario propio. Era claro, desde el principio, que los aspectos económicos serian un punto focal y que habría que respectar con agudeza los subsidios presupuestarios.

Cinco años de experiencia prueban que la puesta en ejecución de un avión con los sistemas totalmente integrados es más complicada que las pruebas de la generación anterior. A título de ejemplo, una prueba de maniobra con el tren en el suelo necesitaba solo poner al avión sobre un gato hidráulico, un buen cronometro y la observación en las lámparas en cabina hacía el resto. Hoy tal prueba estaría incompleta y muchas veces no sería factible, si las calculadoras de misión y las visualizaciones no son puestas en marcha y si no se observa a las dos vías de la calculadora numérica del tren de aterrizaje que pide órdenes simultáneas y coherentes.

Los equipos de puesta en ejecución de los prototipos vieron aumentado considerablemente su nivel técnico llegando incluso a una especie de “excesiva especialización”. Incluso hubo que controlar que no generara situaciones de “Señor puesta en ejecución del carburante”, “Señor puesta en ejecución de las visualizaciones”…

Diremos que la tarea fue dura para nuestros ingenieros de pista – jefes de los equipos de puesta en ejecución de los prototipos – que debían tratar con la misma destreza los problemas mecánicos y las sutilezas de la lógica interna de las calculadoras. Tuvimos éxito en el control de la complejidad, nuestros ingenieros fueron capaces de encadenar distintas pruebas muy diferentes desde apertura del dominio de vuelo hasta las pruebas de integración de contramedidas. Esta capacidad nos parece esencial para controlar la puesta a punto de un avión y operar todos sus sistemas.

El control de gestión no tiene – ¡ni siquiera! – sentido ni por objeto abastecer de paneles de control en nuestra dirección de programa sino velar en el mismo lugar, y con tiempos muy cortos de reacción, para que las curvas de gastos no se encorven en mal sentido. En este sentido los métodos puestos en ejecución con el Rafale, que serán generalizados a todos los programas, demostraron su eficacia.
 

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Dominio de vuelo

Tradicionalmente, la apertura del dominio de vuelo es realizada con celeridad en los aviones de Dassault. El Rafale no falló ya que desde su primer vuelo evolucionaba en el dominio 450kt/M1,2/4g.

Las 8g fueron obtenidas al 5° vuelo y M1,6 en el 27°. El dominio de vuelo ha sido abierto hasta 750kt/M1,8/9g y 30° de incidencia en las tres versiones del Rafale sin encontrar problemas notables en la estructura, en los comandos de vuelo, ni sobre el conjunto de los sistemas.

Del lado de las bajas velocidades, el límite es de 100kt pero 80kt es a veces practicado durante las demostraciones por pilotos deseos de mostrar las cualidades del avión. Un mínimo de 15kt se logró, por un piloto “vindicativo”, durante un combate simulado contra un Mirage 2000; era pues una prueba con poco de anticipado sobre una campaña de vuelos de alta incidencia que, vistos los riesgos inherentes a este tipo de evoluciones, realizamos sólo cuando consideramos a un prototipo “surabondant”.

De manera general, la apertura de los dominios de vuelo se hizo sin problemas y los métodos puestos en ejecución (modelizaciones, simulaciones, modo de progresión) se revelaron seguros y eficaces. El punto que merece reflexión es la circunspección que tuvimos que desplegar al principio del programa para abrir el dominio a baja altitud y alta velocidad; este es uno de los significativos problemas que tienen los sistemas integrados.

A partir de captadores diversos, el anemo-baro-clinómetro es calculado por las calculadoras de vuelo que lo utilizan a su provecho para adaptar las diferentes condiciones de pilotaje con las condiciones de vuelo y distribuyen estos datos (Mach, velocidad, incidencia) al conjunto de los sistemas del avión incluido los motores. Cuando una cascada de averías hace perder totalmente las fuentes anemo-baro-clinométricas, cada sistema se repliega a un funcionamiento degradado, que en la primera fase de desarrollo implicaba ciertas limitaciones.

Así, en supersónico y a baja altitud las condiciones de vuelo exigían que, ante una avería total de la anemometría, el piloto cambiara a subsónico y media altitud para seleccionar un modo auxilio que seguiría un perfil de vuelo particular (subida supersónica luego desaceleración en altitud). Paralelamente los motores, en ausencia de condiciones de vuelo de referencia, prohibían el empleo de la post-combustión.

Los estudios previos de seguridad del primer vuelo del Rafale C01 ponen en evidencia un hecho: en la esquina del dominio de vuelo supersónico y por debajo de los 10.000ft – el denominado Triángulo de las Bermudas – el empuje de los motores a plena potencia no permitía superar el Mach.

A pesar que el mejoramiento de estas funciones degradadas era posible solo después de haber podido identificar finamente los coeficientes aerodinámicos y los modos flexibles del avión, la apertura del dominio de vuelo se realizó igualmente.

No obstante limitamos a lo estrictamente necesario las incursiones en el “triángulo de las Bermudas” y los vuelos correspondientes se hicieron solo con una vigilancia aumentada sobre el funcionamiento del anemómetro y después que los pilotos hubieran repetido varias veces en el simulador un procedimiento que hay que aplicar en caso de avería. Gracias a esto, hoy los 750kt está abierto a toda altitud; además, en caso de avería total de anemometría la post-combustión queda disponible y solo se le pide al piloto se mantenga en subsónico.
 
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