Instruments de vol

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Sommaire 1 Généralités 2 Les différents types d'instruments 2.1 Compas magnétique 2.2 Instruments aérodynamiques 2.2.1 Altimètre 2.2.2 Anémomètre (badin) 2.2.3 Variomètre 2.3 Instruments gyroscopiques 2.3.1 Gyro compas / Gyro Directionnel 2.3.2 Horizon artificiel 2.3.3 Indicateur de virage et de dérapage (bille-aiguille) 2.4 Radioaltimètre 2.5 Instruments de radio navigation 2.5.1 Radiocompas (ADF - Automatic Direction Finder) 2.5.2 VOR (VHF Omnidirectional Range) 2.5.3 RMI (Radio Magnetic Indicator) 2.5.4 DME (Distance Measuring Equipment) 2.5.5 ILS (Instrument Landing System) 2.6 GPS (Global Positioning System) 2.7 Système de figuration électronique 2.7.1 Systèmes de figuration électronique (EFIS - Electronic Flight Instruments System) 2.8 Système de gestion de vol 2.8.1 Système de gestion de vol (FMS - Flight Management System) 2.9 Systèmes automatiques de contrôle de vol 2.9.1 Directeur de vol (DV) 2.9.2 Pilote automatique (PA) 2.10 Instruments de surveillance des paramètres moteurs et autres systèmes 2.10.1 Manomètres 2.10.2 Tachymètre 2.11 Systèmes d'alarmes 2.11.1 Avertisseur de décrochage 2.11.2 Avertisseur de proximité du sol 2.11.3 Dispositif d'évitement de collisions 3 Voir aussi 4 Liens externes

Généralités

Les instruments servent à présenter au pilote toutes les informations qui lui sont utiles au maintien en vol de son avion, à sa navigation, à ses communications avec les organismes de la circulation aérienne et lui permettent d'interagir avec son avion.

Ils sont regroupés sur le tableau de bord aussi près que possible du pilote. Les quatre instruments de base sont toujours disposés de la même façon (en configuration de T basique) : l'horizon artificiel au centre, l'anémomètre à sa gauche, l'altimètre à sa droite, le gyro directionnel ou plateau de route en dessous. Cette disposition permet d'optimiser le circuit visuel au cours du vol. La disposition des autres instruments est relativement standard mais varie d'un avion à l'autre.

Ils peuvent être présentés sous forme classique (voir la première image ci-dessous) ou leurs informations intégrées dans un écran (voir la seconde image). À noter que les photos correspondent à des avions différents dans des situations de vol différentes ; les indications des instruments ne correspondent donc pas.

Image:Instruments classiques.jpg	Image:Instruments efis.jpg
Instrumentation classique	Présentation glass cockpit

Les différents types d'instruments

Compas magnétique

Il utilise le champ magnétique terrestre comme référence.

Il est constitué d'une lunette de lecture sur un boîtier étanche rempli d'un liquide dans lequel se déplace librement un équipage mobile formé par une rose des caps et des barreaux aimantés. C'est un instrument peu précis qui donne des indications fausses dès que l'avion n'est pas stable sur une trajectoire rectiligne, horizontale et à vitesse constante.

Instruments aérodynamiques

Ils utilisent les propriétés liées à la pression de l'air. Une sonde (appelée tube Pitot) disposée sur l'avant du fuselage ou de la voilure permet de mesurer une pression totale à un endroit où l'écoulement de l'air autour de l'avion est arrêté. Des prises disposées dans des orifices sur le fuselage de l'avion permettent de mesurer une pression statique à un endroit où l'air a une vitesse nulle. La vitesse de l'avion par rapport au vent peut alors être déduite de la différence entre pression totale et pression statique.

Altimètre

Image:Altimètre.jpg

C'est un baromètre étalonné en fonction d'une atmosphère standard Atmosphère type OACI qui convertit une pression statique en altitude (généralement mesurée en pieds).

Anémomètre (badin)

Image:Anemometre dr400.jpg

C'est un manomètre étalonné en fonction de la loi de Bernoulli qui convertit une différence entre pression totale et pression statique en vitesse qui est la vitesse de l'avion par rapport à l'air. Elle est généralement mesurée en nœuds, mais, sur quelques avions français et sur les avions russes, elle est donnée en kilomètres par heure. L'anémomètre donne la vitesse indiquée (Vi) ou vitesse lue. Cette vitesse correspond à la vitesse propre (Vp) ou vitesse vraie à la pression de 1013,25 hPa (au niveau de la mer en atmosphère standard) et à la température de 15° C. Avec la baisse de la densité de l'air, donc en montant, la vitesse propre est supérieure à la vitesse indiquée (une approximation peut-être faite en ajoutant 1 % par tranche de 600 pieds au dessus de la surface 1013 hPa). L'arc vert définit les conditions normales d'utilisation de l'avion, l'arc jaune les vitesses à ne pas utiliser en air turbulent, l'arc blanc la zone où l'on peut utiliser les volets et le trait rouge la limite à ne pas dépasser sans risque pour la structure de l'appareil. Pour des avions volant à des vitesses proches de celle du son ou au-delà, d'autres lois sont utilisées, ainsi que d'autres instruments (machmètre). Il est souvent appelé badin en France, du nom de son inventeur, Raoul Badin.

Variomètre

Image:Variomètre.jpg

Dans sa version classique, cet intrument utilise les variations de pression statique pour indiquer des variations d'altitude, c'est-à-dire des vitesses verticales. D'autres réalisations utilisent les variations d'énergie totale de l'avion pour indiquer la vitesse verticale de celui-ci. À noter qu'il fonctionne avec un léger temps de retard, dû à sa méthode de fonctionnement.

Instruments gyroscopiques

Ils utilisent les propriétés des corps en rotation rapide que sont les gyroscopes : fixité de l'axe du rotor dans l'espace absolu, couple gyroscopique, précession. Les gyroscopes classiques sont entraînés par une pompe à vide ou un moteur électrique qui leur confère une vitesse de rotation très élevée (10000 t/min dans le premier cas, 20000 t/min dans le second).

Gyro compas / Gyro Directionnel

Image:HSI.jpg

Il s'agit d'un gyroscope à deux degrés de liberté qui permet de conserver une référence de cap de façon beaucoup plus précise qu'un compas magnétique. Il est asservi à une vanne de flux qui permet de le recaler automatiquement en fonction du champ magnétique terrestre. Il est aussi appelé plateau de route.

Horizon artificiel

Image:Horizon artificiel.jpg

Il s'agit d'un gyroscope à deux degrés de liberté qui permet de visualiser l'attitude de l'avion par rapport à ses axes de roulis et de tangage et plus précisemment de leurs angles avec un plan horizontal : assiette et inclinaison.

Indicateur de virage et de dérapage (bille-aiguille)

Image:Bille aiguille.jpg

Il s'agit d'un gyroscope à un degré de liberté qui permet de visualiser le taux de virage (et non l'inclinaison) de l'avion. Il est associé à une bille qui se déplace dans un tube incurvé selon la verticale apparente et qui visualise le dérapage de l'avion.

Radioaltimètre

Il utilise un radar placé sous le fuselage.

Utilisé pour les approches finales, il indique de façon très précise (à 50 cm près) la hauteur de l'avion par rapport au sol.

Instruments de radio navigation

Ils utilisent des stations au sol ou des satellites pour fournir des indications sur la position de l'avion dans l'espace.

Radiocompas (ADF - Automatic Direction Finder)

Une antenne sur l'avion capte un signal radio (dans la bande de fréquence de 190 kHz à 1750 kHz) émis par un émetteur au sol appelé NDB (Non Directional Beacon). L'information délivrée au pilote est présenté par une aiguille qui indique la direction de cette station.

VOR (VHF Omnidirectional Range)

Une antenne sur l'avion capte un signal radio (dans la bande de fréquence de 108 à 118 MHz) émis par un émetteur au sol appelé VOR. L'information délivrée au pilote est présenté par une aiguille qui indique le cap à suivre pour se diriger (ou s'éloigner, selon la sélection) vers cette station.

RMI (Radio Magnetic Indicator)

Il combine sur un même instrument les fonctions ADF et VOR et donne le cap à suivre pour se diriger (ou s'éloigner, selon la sélection) vers ces stations.

DME (Distance Measuring Equipment)

Un équipement sur l'avion échange un signal radio (dans la bande de fréquence de 960 à 1215 MHz) avec une station au sol. L'information délivrée au pilote est la distance à cette station, sa vitesse de rapprochement (ou d'éloignement) ainsi que le temps nécessaire pour la rejoindre.

ILS (Instrument Landing System)

Une antenne sur l'avion capte deux signaux radio (dans la bande de fréquence de 108,1 à 111,95 MHz) lors des approches. L'information délivrée au pilote est l'écart de sa trajectoire par rapport à l'axe de la piste et la pente qu'il doit tenir pour aboutir au seuil. L'ILS est utilisé pour les atterrissages tous temps en IFR.

GPS (Global Positioning System)

Appareil disposant d'une antenne qui capte un signal radio UHF émis par une constellation de satellites. L'information délivrée au pilote est sa position sur le globe terrestre (latitude, longitude et, avec une mauvaise précision, altitude), sa route vraie ainsi que sa vitesse par rapport au sol.

Système de figuration électronique

Systèmes de figuration électronique (EFIS - Electronic Flight Instruments System)

Ils permettent de visualiser sur des écrans (PFD - Primary Flight display, ND - Navigation Display) l'ensemble des paramètres nécessaires au pilote. De la même façon, des écrans (ECAM - Electronic Centralised Aircraft Monitoring sur Airbus) permettent d'afficher les paramètres moteurs.

Système de gestion de vol

Système de gestion de vol (FMS - Flight Management System)

Il permet grâce notamment à une centrale inertielle couplée à un calculateur d'assister le pilote pendant le vol. Il lui fournit des renseignements sur le pilotage, la navigation, les estimées, la consommation, etc.

Systèmes automatiques de contrôle de vol

Ces 2 systèmes partagent le ou les mêmes calculateurs. Ils fonctionnent selon 3 phases : armé (le calculateur acquiert les données), capture (le calculateur indique les corrections à effectuer), maintien (le calculateur tient les paramètres).

Directeur de vol (DV)

Il fournit au pilote une aide en lui indiquant le sens et l'amplitude des manœuvres à effectuer pour amener l'avion dans une configuration de vol ou sur une trajectoire sélectionnée. Il se présente sous la forme de moustaches sur l'horizon artificiel qu'il s'agit de faire correspondre avec la maquette de l'avion qui y figure.

Pilote automatique (PA)

Il permet, grâce à un ensemble de servocommandes, d'asservir l'avion dans une configuration de vol (mode de base) ou sur une trajectoire donnée (mode supérieur).

Instruments de surveillance des paramètres moteurs et autres systèmes

Manomètres

Ils indiquent les pressions d'huile, de carburant ou d'admission.

Tachymètre

Il indique le régime de l'hélice (en tr/min) ou de du réacteur (en % d'un régime nominal).

Systèmes d'alarmes

Avertisseur de décrochage

Il permet de prévenir (par un signal sonore ou une vibration du manche) le pilote lorsque l'avion s'approche de l'angle d'incidence maximum avant décrochage.

Avertisseur de proximité du sol

L'avertisseur de proximité du sol (GPWS - Ground Proximity Warning System) permet de prévenir (par un message vocal « terrain » ou « pull up ») le pilote lorsque l'avion s'approche du sol.

Dispositif d'évitement de collisions

Le dispositif d'évitement de collisions (TCAS - Traffic and Collision Avoidance System) permet de prévenir (sur un écran et par un message vocal « trafic ») le pilote lorsque l'avion s'approche d'un autre avion. Il peut également proposer (en se synchronisant avec le TCAS de l'autre appareil) une manœuvre d'évitement.

Voir aussi

Aéronautique ~ Aviation ~ Avion ~ IFR ~ Planeur ~ Unité en aviation ~ VFR ~ Instrument de navigation

Liens externes

Équipementiers

• http://www.bendixking.com/
• http://www.garmin.com/aviation/
• http://www.thalesgroup.com/aerospace/home/
• http://www.rockwellcollins.com/
• http://www.avidyne.com/
• http://www.smiths-aerospace.com/

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