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LE MYTHE DU FLY-BY-WIRE APOLLO











Bien des gens pensent que la technologie du "fly-by-wire", qui permet aux avions d'être digitalement contrôlés par un ordinateur, n'aurait pas existé sans Apollo, et que c'est le même ordinateur qui était dans le module lunaire qui contrôla les premiers avions utilisant cette technologie.
En fait, c'est un mythe, la technologie du fly-by-wire ne doit rien à Apollo, et aurait existé sans Apollo.
Cette partie est consacrée à briser ce mythe.
L'ordinateur d'Apollo n'a jamais contrôlé un avion, en tout cas pas tout seul.
Cette partie est basée sur le livre "Computers take flight" (les ordinateurs prennent le vol) de Tomayko, dont elle cite de nombreux extraits.
Lien vers le livre deTomayko









En fait, il y avait plusieurs problèmes à propos de l'utilisation de l'ordinateur d'Apollo dans un avion.
Le premier est le système de refroidissement de l'ordinateur.
Ils disent ceci à propos de la manière dont l'ordinateur d'Apollo devait être refroidi:
"The main problem with using the Apollo Guidance computer and its associated systems was that it needed active cooling while it was running. It was not designed to be air cooled, so the computer and the cooling system had to share space. The F-8 had a good sized avionics bay behind the cockpit and above the gun bays."
Soit:
"Le principal problème à propos de l'utilisation de l'ordinateur d'Apollo, et systèmes associés, est qu'il nécessitait un système de refroidissement actif pendant qu'il fonctionnait. Il n'était pas prévu pour être refroidi par air, et donc l'ordinateur et le système de refroidissement devaient se partager la place. Le F-8 avait un compartiment de bonnes dimensions derrière le cockpit et au-dessus du compartiment des canons".









L'ordinateur d'Apollo et son unité DSKY devaient être placées dans des endroits particuliers incommodes dans le F-8.
L'ordinateur lui-même (cerclé de rouge) était placé en haut du fuselage, juste derrière le cockpit, et l'unité DSKY (cerclée d'orange) était placée dans le compartiment des canons, ce qui signifie qu'elle était peu accessible au pilote.
Nous voyons même le câble qui les relie, qui court sur le bord externe du fuselage, ce qui est une hérésie!









Et, alors que l'unité DSKY était au centre du pupitre de commande du module lunaire...









...Ce que le pilote du F-8 avait en face de lui n'était pas l'unité DSKY, mais une console de contrôle de mode, bien plus pratique à utiliser que le DSKY.









Logiquement, le logiciel contrôlant l'avion aurait dû être "tissé" dans la mémoire à cordes de tores, car c'était la manière dont le module lunaire était contrôlé.
Mais cela aurait signifié retisser la mémoire à chaque modification, ce qui était hors de question.
Ceci est confirmé par cet extrait:
"The hardware in the Iron Bird meant that the software would be exercised in an aircraft before shipping it to Raytheon for Rope Manufacture."
Soit:
"Le matériel dans le Iron Bird signifiait que le logiciel devrait être mis au point dans un avion avant d'être envoyé à Raytheon pour être tissé dans une mémoire à cordes de tores".









Il y avait tant de modifications à faire, que la seule manière de procéder était de les tester en mémoire dynamique et non en mémoire fixe.
Ceci est confirmé par cet extrait:
"A flight-test program needs flexibility, so putting everything in rope would be as bad as the Sperry analog components Wilt Lock struggled with. Therefore, before every flight, the KSTART software would be put in the erasable memory."
Soit:
"Un programme de test en vol a besoin de flexibilité, et donc mettre tout en mémoire fixe aurait été aussi mauvais que les composants avec lesquels Wilt Lock s'est débattu. Donc, avant chaque vol, le logiciel KSTART était mis en mémoire dynamique".
Et le programme KSTART était chargé depuis une bande, comme confirmé par cet extrait:
"Once verified in the simulators, KSTART was recorded on Mylar tape for final loading in the computer."
Soit:
"Une fois vérifié dans les simulateurs, KSTART était enregistré sur une bande pour chargement final dans l'ordinateur".
Donc le fly-by-wire fonctionnait de manière très différente du logiciel du module lunaire, car le logiciel était chargé depuis une bande dans les tests du fly-by-wire, alors qu'il était entièrement dans la mémoire fixe pour le module lunaire.
Ils disent que, dans le programme KSTART, il y avait des données et quelques programmes, mais aussi des adresses de branchements vers des programmes résidant dans la mémoire fixe.









Mais le module lunaire ne pouvait se comporter comme un avion, car il n'avait pas d'ailes.









La manière dont le module lunaire est contrôlé est très différente de celle dont un avion est contrôlé.
L'avion contrôle son attitude de manière passive, en utilisant l'action naturelle de l'air, alors que le module lunaire contrôle son attitude de manière active avec la force créée par ses réacteurs.
L'avion contre également la force gravitationnelle avec l'action de l'air, alors que le module lunaire la contrôle avec son réacteur (et aussi avec la force centrifuge lorsqu'il va assez vite).
La force exercée par les réacteurs de l'avion s'oppose à la trainée créée par l'air lorsque l'avion vole vite; si l'avion arrêtait de contrer la trainée, sa vitesse horizontale faiblirait (et aussi la portance qui le soutient); dans le vide de l'espace, le module lunaire n'a pas à exercer une force pour maintenir une vitesse horizontale, c'est pour la ralentir qu'il doit exercer une force.
Tout ceci montre que le contrôle du module lunaire dans le vide de l'espace est très différent du contrôle d'un avion dans l'atmosphère terrestre, et que le programme qui permet de contrôler le module lunaire ne peut être utilisé pour contrôler un avion.
Cela signifie que de nouveaux programmes devaient être développés pour contrôler un avion avec le fly-by-wire.









Vous allez donc vous étonner: Dans les tests initiaux, il y avait un ordinateur d'Apollo à bord du F-8, et le F-8 a volé avec lui.
Cela voudrait donc dire que l'ordinateur d'Apollo était capable de contrôler efficacement le F-8, en dépit de ce que j'ai dit?
La réponse est simple: L'ordinateur d'Apollo ne contrôlait pas l'avion tout seul, il était doublé avec des calculateurs analogiques (cerclés de rouge) qui pouvaient le relayer en cas de problème de l'ordinateur d'Apollo...Ce qui signifie assez vite, vu les défauts de l'ordinateur d'Apollo.









En effet, l'ordinateur d'Apollo avait quelques particularités qui étaient plutôt embarrassantes, comme cet extrait le montre:
"A nervous flight director received assurances from the computer specialists in a room adjacent to Mission Control that the restarts, though irritating, were normal. Draper wanted to allow three restarts in the F-8 before the digital channel was declared failed. As it turned out, this could take up to one second, which was extremely long for a high-speed airplane. Thus, the requirement was changed; Any one failed restart would cause a switchover to the Backup Control system."
Soit:
"Un directeur de vol stressé reçut des assurances des spécialistes informatiques, dans une pièce adjacente au contrôle de mission, que les redémarrages, quoique irritants, étaient normaux. Draper voulait autoriser trois redémarrages dans le F-8 avant que le canal digital ne soit déclaré en panne. Il s'avérait que cela pouvait prendre jusqu'à une seconde, ce qui était très long pour un avion à haute vitesse. Le cahier des charges fut donc changé; tout échec de redémarrage entrainerait la prise de contrôle par le système de doublage (i.e. les calculateurs analogiques)".









Vu la fréquence des redémarrages de l'ordinateur d'Apollo, cela signifiait qu'il ne serait pas longtemps avant que le système de doublage ne prenne le contrôle de l'avion, et que l'avion soit contrôlé par les calculateurs analogiques au lieu de l'ordinateur d'Apollo lui-même.









Un autre défaut de l'ordinateur d'Apollo est qu'il avait des limitations que le système de doublage n'avait pas:
"For the first time, Center engineers discovered that the design of the Apollo inertial measurement unit would limit the F-8 to a maximum of 70-Degrees-per-second roll rate as well as a 70 degree pitch attitude."
Soit:
"Pour la première fois, les ingénieurs découvrirent que la conception de la centrale inertielle d'Apollo limiterait le F-8 à un maximum de 70 Degrés par seconde pour la vitesse de roulis aussi bien qu'un tangage maximum de 70 degrés."
Une raison de plus pour préférer le système de doublage à l'ordinateur d'Apollo.









Maintenant, le but final des tests était d'avoir l'avion exclusivement contrôlé digitalement sans l'aide des calculateurs analogiques.









Mais comment les ingénieurs pouvaient-ils concevoir un système de fly-by-wire en état de fonctionnement avec un ordinateur qui n'était qu'une plaisanterie, avec un système de fonctionnement délirant?









...Et même pas une mémoire en état de fonctionner!









L'objectif des ingénieurs était donc de gagner autant de temps que possible, en créant des incidents répétés, jusqu'à ce que la technologie ait suffisamment progressé pour disposer d'un ordinateur compact en état de marche capable de faire voler l'avion avec un système fly-by-wire normal.
Et vient alors une longue liste d'incidents, certains assez drôles.









Vous ne trouverez pas une histoire pareille d'incidents répétitifs dans les tests de l'aviation; c'est comme si une fatalité entourait ces tests.
En avant pour la comédie:
"When Krier started his takeoff roll, he immediately had an electrical power failure and had to abort. He cleared the runway and shut down. After towing the aircraft to the ramp, the ground crew opened the access hatch to the generator. There was lubrification oil pooled in the gear housing."
Soit:
"Lorsque Krier débuta son décollage, il eut immédiatement une panne électrique et dut abandonner. Il dégagea la piste et coupa le moteur. Après garage de l'avion, l'équipe au sol ouvrit la porte d'accès au générateur. Il y avait de l'huile de lubrifiant rentrant dans la boîte de vitesses".
Est-ce qu'ils n'auraient pas aidé l'huile de lubrifiant à rentrer dans cette boîte de vitesses.









Un autre "incident":
"An increasingly noticeable aileron oscillation in both ailerons caused the engineers to terminate the pre-flight."
Soit:
"Une oscillation nettement croissante dans les deux ailerons obligea les ingénieurs à terminer le pré-vol".
Imaginez s'il y avait une telle oscillation dans un avion que vous prenez?
Seriez-vous rassuré?









Un autre incident humoristique:
"I have some good news and some bad news. The good news first: The digital system and the electrical system are OK". Peterson added "What's the bad news?"Krier replied;"I have a flat tire!".
Soit:
"J'ai une bonne et une mauvaise nouvelle. La bonne d'abord: Le système digital et le système électrique sont OK". Peterson ajouta "Quelle est la mauvaise nouvelle?" Krier répondit: "J'ai un pneu crevé".









Ont-ils aidé ce pneu à devenir crevé?









Heureusement, ils avaient des pilotes expérimentés pour contrôler l'avion lorsqu'ils créaient ces incidents:
"It was better to have an experienced pilot like Mc Murtry on board when a power-control hydraulic tube burst, causing an emergency landing."
Soit:
"Il valait mieux avoir un pilote expérimenté comme Mc Murtry à bord lorsqu'un tube hydraulique de contrôle de puissance éclata, forçant un atterrissage d'urgence".









L'ordinateur d'Apollo prouvant sa puissance:
"He tried to increase to 400 knots, but it proved too fast for the system as it was configured."
Soit:
"Il essaya d'augmenter la vitesse à 400 noeuds, mais cela s'avéra trop rapide pour le système tel qu'il était configuré."









L'ordinateur d'Apollo avait manifestement le contrôle total de l'avion:
"Krier said the touchdown took place in considerable side drift and under marginal control. Privately he said he was essentially out of control when the wheels touched the runaway."
"Krier dit que l'atterrissage se produisit avec une dérive latérale importante et sous contrôle marginal. En privé il dit qu'il était essentiellement hors de contrôle lorsque les roues touchèrent la piste d'atterrissage".
Qu'est-ce que cela aurait été si l'ordinateur d'Apollo n'avait pas eu le contrôle de l'avion?









Et les commandes répondaient parfaitement lorsque contrôlées par l'ordinateur d'Apollo:
"On the 15th, Krier tried out partnering again with an F-104. The roll axis remained troublesome. There was a noticeable lag between stick movement and aircraft movement."
Soit:
"Le 15 du mois, Krier essaya à nouveau de piloter un F-104. L'axe de roulis demeura problématique. Il y avait un délai notable entre le mouvement sur le levier de commande et le mouvement de l'avion".









Lorsqu'ils ne créaient pas un incident mécanique, ils créaient un problème logiciel:
"The only flight in February aborted due to an error in loading the KSTART tape which caused an infinite loop-the software was stuck repeating the same few instructions over and over and could not progress."
Soit:
"Le seul vol en Février dut être abandonné à cause d'une erreur de chargement du programme KSTART depuis la bande magnétique, laquelle causait une boucle infinie dans le logiciel répétant indéfiniment les mêmes instructions, ce qui empêchait la progression de l'application."









Quand il y avait un problème en vol, ils prenaient tout leur temps pour analyser le problème; il n'y avait pas feu en la demeure:
"On 6 April 1973, Mc Murtry and Krier flew a two-flight sequence that revealed anomalies in the digital flight-control system. It took nearly three weeks for engineers to complete the analysis that explained what happened and why."
Soit:
"Le 6 avril 1973, Mc Murtry et Krier firent une séquence de deux vols qui révélèrent des anomalies dans le système digital de contrôle de vol. Cela prit presque trois semaines aux ingénieurs pour faire l'analyse qui expliquait ce qui s'était passé et pourquoi."









L'ordinateur d'Apollo était très fiable, comme cet extrait le montre:
"When he switched off the telemetry master switch, the ailerons moved to an asymmetrical position that would cause a roll in flight. The crew chief asked McMurtry to cycle the stick, and the control system continuously generated a hard left roll signal....On 16 April, a taxi test confirmed their suspicions. The telemetry master switch had little to do with the problem. The answer lay in software."
Soit:
"Lorsqu'il rabattit l'interrupteur principal de télémétrie, les ailerons bougèrent dans une position asymétrique qui causa du roulis dans le vol. Le directeur de l'équipe au sol demanda à Mc Murtry de bouger le levier, et le système de contrôle généra de manière continue un signal de roulis gauche...Le 16 avril, un test au sol confirma leurs doutes. L'interrupteur principal de télémétrie avait peu à faire avec le problème. La réponse était dans le logiciel".









En fait ils donnent une explication complétement délirante: La commande de roulis utiliserait un intégrateur, et cet intégrateur aurait un biais que le logiciel soustrairait systématiquement à sa sortie; comme cet intégrateur était couramment hors service, le logiciel aurait soustrait le biais de l'intégrateur à une sortie nulle inexistante, et c'est ce biais de l'intégrateur qui aurait été appliqué à l'aileron.









Cette explication n'est pas à prendre sérieusement, mais à considérer comme une plaisanterie.









Le système de doublage sauva une situation désespérée au dernier moment, que l'ordinateur d'Apollo ne pouvait plus contrôler, comme cet extrait le montre:
"Everything was all right until three seconds before touchdown, when the RRC mode suddenly switched to direct. Krier had to make a lot more stick inputs in direct mode, exacerbated by a 35-knot wind. These rapid inputs reduced the hydraulic pressure in both power-control channels so much the entire system downmoded to the BCS as the wheels touched the runaway."
Soit:
"Tout allait bien jusqu'à trois secondes avant l'atterrissage, lorsque le mode RRC changea soudainement en mode direct. Krier dut faire beaucoup plus de mouvements sur le levier en mode direct, exacerbés par un vent à 35 noeuds. ces mouvements rapides réduisirent la pression hydraulique dans les deux canaux de puissance tant que le système entier rétrograda dans le système de doublage alors que les roues touchaient la piste."









"Rétrograder" est à interpréter comme "sauver la situation".









Il semble que les ingénieurs de tests avaient une très bonne opinion de la capacité de l'ordinateur d'Apollo à contrôler un système fly-by-wire, comme cet extrait le montre:
"As they got into their T-38 for the flight back to Edwards, the F-16 project pilot escorting them asked for informal evaluation. They told him that the system had real problems."
Soit:
"Alors qu'ils rentrèrent dans leur T-38 pour le vol de retour à Edwards, le pilote du projet F-16 qui les escortait leur demanda un évaluation informelle. Ils lui dirent que le système avait de réels problèmes".









De réels problèmes?
Sans blague!
Qui l'aurait pensé!
A mourir de rire!









Il installèrent un levier latéral dans le cockpit.
Celui-ci s'avéra être très utile, très maniable, et répondant très bien.
Tout le monde loua ce levier latéral, et trouva que c'était un réel progrès.
Donc au moins une chose que l'ordinateur d'Apollo pouvait faire correctement?
Hélas, la déception est grande lorsqu'on lit cet extrait:
"The F-8 installation put the side-stick on the right side of the cockpit, and connected it to the analog BCS only, meaning that Wilt Lock would have primary responsibility to make it work."
Soit:
"L'installation du F8 mit le levier latéral du côté droit du cockpit, et le connecta aux calculateurs analogiques du système de doublage seulement; ce qui veut dire que Wilt Lock aurait la responsabilité primaire de le faire fonctionner."









Donc, si ce levier marchait si bien, c'est parce qu'il était contrôlé par un calculateur analogique, et pas par l'ordinateur d'Apollo:
Mais, pour sûr, ceux qui pensèrent qu'il était contrôlé par l'ordinateur d'Apollo ne pouvaient qu'avoir une bonne opinion de cet ordinateur!









En fait le logiciel du fly-by-wire évolua de manière très importante, et, même s'il y avait eu une partie du logiciel d'Apollo dans le système fly-by-wire initial (ce qui n'est pas le cas), le logiciel final du fly-by-wire aurait été très différent du logiciel initial, comme cet extrait le montre:
"There also was new software with pioneering redundancy management functions and software for ground control of the airplane in the Remotely Augmented Vehicle Experiments, which meant even more hardware."
Soit:
"Il y avait aussi du nouveau logiciel avec des fonctions novatrices de gestion de redondance et du logiciel pour le contrôle au sol de l'avion dans des expériences de véhicule piloté à distance, ce qui signifiait du nouveau matériel."









Il vint donc un temps où un ordinateur devait être choisi pour faire tourner le logiciel du fly-by-wire, lequel serait considéré suffisamment mûr pour contrôler un avion sans l'aide des calculateurs analogiques.









Vous auriez pu penser que l'ordinateur d'Apollo était sur le haut de la liste des ordinateurs en compétition pour la tâche glorieuse de faire tourner le logiciel fly-by-wire contrôlant un avion.
Un ordinateur révolutionnaire, très en avance sur son temps, qui avait une capacité incroyable en mémoire fixe, jamais vue auparavant.
Il ne pouvait que gagner la compétition.









En fait l'ordinateur d'Apollo ne figurait même pas sur la liste des ordinateurs en compétition pour faire tourner le logiciel du fly-by-wire.









Le choix fut fait entre d'autres ordinateurs, et c'est l'AP-101 d'IBM qui fut finalement choisi pour des raisons qu'ils expliquent dans cet extrait:
"Ken Szalai's notes reveal that the IBM computer had a 32-thousand-word memory, consumed 370 watts of power, and weighed 47.7 pounds. In contrast, the TDY-43M was in two boxes of 35 pounds each, and the SKC-2000 drew 430 watts and weighed 90 pounds."
Soit:
"Les notes de Ken Szalai révèlent que l'ordinateur d'IBM avait 32 mille mots de mémoire, consommait 370 watts de puissance, et pesait 47,7 livres. En contraste, le TDY-43M était en deux boîtes de 35 livres chacune, et le SKC-2000 tirait 430 watts et pesait 90 livres."









D'ailleurs, l'ordinateur IBM de la fusée Saturne était le seul ordinateur embarqué de la mission lunaire.
Au moins, au contraire de l'ordinateur du module lunaire, il marchait vraiment; même s'il n'avait pas autant de mémoire que l'ordinateur du module lunaire, sa mémoire marchait vraiment.









Alors comment une plaisanterie d'ordinateur aurait pu avoir la moindre chance comparé avec un ordinateur sérieux marchant vraiment









Si le F-8 avait été uniquement contrôlé par l'ordinateur d'Apollo, sans les calculateurs analogiques pour prendre le relais...









...Il aurait été certain de s'écraser au sol!