La NASA et la cendre volcanique // NASA and volcanic ash

drapeau-francaisLa NASA a étudié les impacts de la cendre sur les moteurs à réaction et a indiqué la semaine dernière que 80 aéronefs avaient traversé des nuages de cendre entre 1993 et 2008. A cause de l’éruption récente du Rinjani, la compagnie aérienne Virgin Australia a dû annuler de nombreux vols entre l’Australie et Bali et modifiera probablement sa gestion des vols à destination de l’Indonésie si le risque volcanique persiste. Les estimations relatives au début du mois de novembre montrent que les perturbations du trafic aérien ont coûté à l’économie de Bali plus de 3,2 millions de dollars en recettes touristiques.
Cinq ans après l’éruption islandaise de l’Eyjafjallajökull en 2010 et le chaos qu’elle a provoqué dans le transport aérien, les premiers tests réels sur l’impact de la cendre sur les moteurs des avions viennent d’être effectués par la NASA et les résultats devraient être connus en 2016.
L’éruption de 2010 est intervenue au moment même où la NASA essayait de mettre au point des systèmes de sécurité et des capteurs intelligents pour les moteurs d’avions commerciaux de prochaine génération. L’Administration a travaillé en partenariat avec d’autres organismes gouvernementaux et des groupes industriels pour effectuer une série de tests sur des moteurs au cours d’une ingestion simulée de cendre volcanique. A noter que dans le même temps, l’Europe travaillait sur le système AVOID dont personne ne parle plus.
L’US Air Force a fourni un avion de transport C-17 ainsi que deux moteurs F117 qui avaient été mis au rebut et qui ont été réhabilités en vue des tests.
Un premier test sur un moteur truffé de capteurs a été effectué en 2011 au Centre de Recherche de la NASA à la Base Edwards en Californie. Le but était de mettre au point un référentiel de performances pour le moteur et les capteurs.
Le deuxième essai, début 2013, a utilisé des céréales et des crayons de couleur, autrement dit des matériaux qui n’endommagent pas les moteurs, afin de vérifier que les capteurs pourraient détecter de petits morceaux de débris. Le but de ce test était de contrôler la sensibilité des capteurs.
Ces deux premiers tests préparaient le terrain pour le scénario en contexte réel : l’injection de cendre volcanique susceptible d’endommager sérieusement un moteur d’avion. Les chercheurs ont injecté la cendre dans les moteurs avec des teneurs faibles à élevées. Cette cendre provenait de l’éruption du Mont Mazama, qui a eu lieu vers 5700 ans avant JC, dans la région de Crater Lake.
La NASA va maintenant étudier les données transmises par les capteurs et publier les résultats quand chercheurs auront tiré des conclusions scientifiques fiables sur l’impact de la cendre volcanique sur les moteurs d’avions. Les résultats devraient être rendus publics pendant l’été 2016.
Source: The Daily Express: http://www.express.co.uk/

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drapeau-anglaisNASA has been examining how ash impacts a jet engine and mentioned last week that 80 aircraft flew through ash between 1993 and 2008. Because of the recent Rinjani eruption, Virgin Australia had to cancel many flights between Australia and Bali, and may change how they allocate flights to Indonesia if the volcanic hazard continues. Estimates from early November suggest that the flight disruptions have cost the economy in Bali over $3.2 million in tourist revenue.
Five years after the Icelandic volcanic ash mayhem of 2010 grounded hundreds of planes after the eruption of Eyjafjallajökull, the first real tests on the impact of engine contamination have only just been carried out and the results are not expected to be out until 2016.
The 2010 volcanic eruption came at the same time that NASA was looking at developing engine health management systems and smart sensors for next generation commercial aircraft engines. The Administration partnered with other Government agencies and industry groups to conduct the series of engine tests that actually simulated volcanic ash ingestion. In the meantime, Europe was working on the AVOID system which seems to have been abandoned.
The Air Force provided the plane, a C-17 cargo transport, and two F117 engines that had been slated for retirement, but were overhauled before the tests.
A first test on the engine, heavily instrumented with sensors, happened in 2011 at NASA’s Flight Research Center in California, but it only established engine and sensor performance baselines.
The second test, in early 2013, used cereal and crayons, material that wouldn’t harm the engines, to verify that the sensors could detect tiny bits of debris and that test only established the sensitivity of the sensors.
Both were only the building blocks for the real-world scenario – the introduction of introducing volcanic ash, which can and does tear up an engine.
Researchers introduced simulated volcanic ash into the engines at low and high flow rates. The volcanic ash used that was from the Mt Mazama eruption, which took place around 5700 BC in the Crater Lake area.
NASA will study the data and then publish results once the group can make solid scientific conclusions on just how volcanic ash can affect an airplane engine. Results are expected to be publicly released in summer 2016.
Source: The Daily Express: http://www.express.co.uk/

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La cendre volcanique: Un danger pour le trafic aérien (Photo: C. Grandpey)

Volcan Wolf (Iles Galapagos / Equateur)

La NASA a mis en ligne une photo de l’île Isabella aux Galapagos. Prise par le satellite Terra le 11 juin 2015, elle montre les traces de l’éruption du volcan Wolf qui a débuté le 25 mai. Les couleurs sont fausses. On peut parfaitement voir le cratère au cendre de l’image. La végétation est rouge tandis que les coulées émises à partir d’une fracture sur les versants E et SE du volcan apparaissent en noir dans leur parcours vers la mer.

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NASA has released a photo of Isabella Island in the Galapagos. Taken by the Terra satellite on June 11th, it shows the traces left by the eruption of Wolf volcano which started on May 25th. The colours are false. The crater can clearly be seen at the centre of the image. Vegetation is red whereas the lava flows pouring through a fissure down the eastern and south-eastern slopes of the volcano appear in black as they travel down into the sea.

Wolf

Crédit photo:  NASA

Volcans du Kamchatka (Russie) // Kamchatka volcanoes (Russia)

drapeau francaisLa NASA a récemment mis en ligne deux photos prises par les astronautes à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS).

http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=86272

La photo du haut montre plusieurs volcans majeurs de la péninsule du Kamchatka.
La deuxième photo donne une vue rapprochée des volcans inclus dans le rectangle de la première image: Klyuchevskoy, Bezymianny, Ushkovsky et Tolbachik.
Le Klyuchevskoy est le volcan le plus actif. Un fin panache de cendre et de vapeur s’étire vers l’est-sud-est. Il est typique de l’activité signalée début mai 2015, lorsque la photo a été prise. Les flancs du Klyuchevskoy sont également couverts de dépôts de cendre noire, contrairement à ceux couverts de neige du Bezymianny et de l’Ushkovsky.

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drapeau anglaisNASA recently released two photos taken by astronauts on board the International Space Station (ISS).

http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=86272

The top photo, highlights some of the major volcanoes of the Kamchatka Peninsula.

The second photo gives a close-up view of the largest volcanoes included in the rectangle of the first picture: Klyuchevskoy, Bezymianny, Ushkovsky and Tolbachik.

Klyuchevskoy is the most active volcano. A thin ash and steam plume extends to the east-southeast from its summit, typical of activity reported from early May 2015, when the photo was taken. The flanks of Klyuchevskoy are also covered with dark ash deposits, in contrast to the snow-covered flanks of both Bezymianny and Ushkovsky.

Kamchatka overblogs

Source: NASA.

Détection de la cendre volcanique // Volcanic ash detection

drapeau francaisBien que les compagnies aériennes soient très conscientes des perturbations et des pertes d’argent que peut entraîner la cendre volcanique, on n’a guère enregistré de progrès dans ce domaine depuis l’éruption islandaise du Vatnajökull en 2010. La dernière éruption du Raung en Indonésie a entraîné de fréquentes fermetures des aéroport de Bali et Surabaya. Comme je l’ai écrit auparavant, il semble que le système AVOID n’ait pas rencontré le succès escompté et les constructeurs comme Boeing n’ont pas installé de systèmes de détection de cendre volcanique dans les avions.
Cependant, les recherches continuent dans ce domaine. Par exemple, le projet VIPR (Vehicle Integrated Propulsion Research), fruit d’un partenariat entre la NASA, l’US Air Force et un certain nombre d’autres organismes et entreprises, inclut une série de tests destinés à contrôler la fiabilité des moteurs à bord des avions commerciaux. Leur but est de prendre en compte les technologies capables d’identifier les défauts des moteurs d’avions le plus tôt possible.
Les tests ont commencé en 2011. Deux turboréacteurs F-117 fournis par l’armée ont été montés sur un avion C-17 sur lequel les tests sont effectués avec l’avion au sol. Ces tests comprennent l’étude du moteur au cours de son fonctionnement normal, l’étude de défauts mécaniques provoqués, l’étude de défauts provoqués sur les circuits des gaz, et enfin, l’étude de la dégradation du moteur par ingestion de cendre volcanique.
La soumission du moteur à de la cendre volcanique représente la prochaine étape des tests VIPR de la NASA. La cendre volcanique a été choisie car c’est une façon intéressante de mettre un moteur en défaut et c’est un domaine qui n’a pas été soigneusement étudié.
Le test fonctionne par pulvérisation « faible à modérée » de cendre volcanique dans le moteur du C-17 tandis qu’il est en train de tourner. Parmi les capteurs utilisés pendant les tests figure un capteur de vibrations ainsi que d’un capteur dynamique de température qui enregistre les fluctuations rapides de température dans le moteur (voir image ci-dessous). Dans la partie turbine du moteur, un capteur (mis au point par la NASA) mesure l’intervalle entre la paroi externe de la turbine et les pointes des pales de turbine. C’est une mesure clé dans les moteurs d’avions parce que si l’on peut mesurer cet intervalle avec grande précision, on peut non seulement dire si oui ou non il y a des problèmes avec les pales de la turbine, mais cela permet aussi d’avoir un moteur plus économe en carburant .
L’accumulation de cendre sur les pales de compression du moteur contribue à son usure, ce qui compromet en fin de compte la santé du moteur, et par conséquent, la sécurité du vol.
Des capteurs d’émission sont installés derrière le moteur afin d’observer la combustion, ce qui donne une meilleure idée de la santé du moteur.
Grâce à ces tests, les chercheurs pourront étudier l’effet de plusieurs heures d’exposition du moteur à la cendre. Ils ont trois objectifs principaux:
1) L’incorporation de capteurs intelligents destinés à améliorer la sécurité des vols et à réduire les coûts pour les compagnies aériennes.
2) La détection des défauts potentiels du moteur.
3) L’évaluation des progrès en matière de diagnostic des moteurs.
Source: CBS Los Angeles.

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drapeau anglaisAlthough air companies are quite conscious of the disruptions and the losses of money volcanic ash can cause, little has been done since the 2010 eruption of Vatnajökull in Iceland to solve the problem. Mount Raung’s last eruptions led to the closure of Bali airport in Indonesia. As I put it before, it seems the AVOID system did not meet with the expected success and plane builders like BOEING are not installing any volcanic ash detecting equipment in the aircraft.

However, research is going on in that domain. For instance, the VIPR (Vehicle Integrated Propulsion Research) project, the product of a partnership between NASA, the U.S. Air Force and a number of other agencies and companies, includes a series of tests to evaluate health management technologies on commercial engines. Its aim is to look at technologies that will be able to identify aircraft engine faults at the beginning stages.

The tests began in 2011. Two F-117 turbofan engines, provided by the Air Force, were mounted on a C-17 aircraft, on which the tests are performed as the aircraft is grounded. These tests include studying the engine through normal engine operations, seeded mechanical faults, seeded gas path faults, and finally, accelerated engine life degradation through the ingestion of volcanic ash.

The subjection to volcanic ash represents the next stage of NASA’s VIPR testing. Volcanic ash has been chosen because it’s an interesting way to fault an engine, but it’s also something that hasn’t been carefully studied.

The test works by spraying “low to moderate” concentrations of volcanic ash into the C-17’s running engine. Among the sensors under study is a vibration sensor, as well as a dynamic temperature sensor which picks up quick temperatures fluctuations in the engine (see image below). In the turbine section of the engine, a sensor can measure the gap between the outer wall of the turbine and the tips of the turbine blades. This is a key measurement in aircraft engines, because if one can measure this, and measure it precisely, not only one can tell whether or not there are problems with the turbine blades,  but one can also help to having a more fuel-efficient engine.

Ash accumulation on the engine’s compression blades contributes to erosion, ultimately compromising the health of the engine, and therefore, the safety of the flight.

Behind the engine, emissions sensors are installed to read the combustion of the engine, giving more insight to the health of the engine.

Through the volcanic ash test, researchers aim to study the effect of several hours of exposure to the ash.

The tests have three primary objectives:

The incorporation of smarter sensors designed to improve flight safety and reduce aviation costs.

The detection of potential engine faults.

The evaluation of advances in engine diagnostics.

Source: CBS Los Angeles.

Test avion

Source:  NASA.