8-6 Instruments (motoplaneurs)

Instruments

Mesures des paramètres aérodynamiques

L'atmosphère terrestre est composé d'air. L'air est un gaz composé de plusieurs gaz purs. Les propriétés de l'air sont très utiles pour générer la portance grâce aux ailes, mais peuvent également servir à mesurer certains paramètres comme la vitesse ou l'altitude de l'aéronef.

Altimetre

L'altimètre indique l'altitude de l'aéronef en mesurant la pression statique de l'air. La pression statique est d'environ 1013hPa (=environ 1bar) et diminue lorsque l'altitude augmente. Il est donc possible de déterminer l'altitude grâce à la mesure de la pression, on l'appelle altitude-pression. A proximité du sol, la pression diminue de 1hPa à chaque fois que l'altitude augmente de 8.5m (=28ft).

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  Altimètre gradué en pieds. Noter le bouton de réglage en bas à gauche.

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  La capsule anéroïde de l'altimètre change de forme en fonction de la diminution de la pression statique, et actionne une aiguille indicatrice.

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  Abaque de la pression en fonction de l'altitude (environ 1013hPa au sol).

Une des difficultés est de pouvoir mesurer la pression statique sur l'aéronef lorsqu'il est en mouvement. Les prises de pressions statiques sont placées parallèlement à l'écoulement de l'air (pour ne pas être perturbées par la vitesse), de chaque côté du fuselage (pour annuler les effet d'une rafale ou d'un dérapage), dans des zones de pression neutre (éviter les zones au dessus/dessous de l'aile). Un planeur dispose entre 2 et 4 prises de pressions statiques, reliées entre-elles à l'intérieur du fuselage, et connectées à l'altimètre.

Variomètre

Le variomètre mesure la variation de la pression statique de l'air entre le moment actuel, et le moment 3 à 8 secondes avant. Si l'aéronef change d'altitude entre ces deux moments (montée, descente, rencontre d'une ascendance...), le variomètre indiquera un taux de monté ou de descente en mètre par secondes (m/s) ou en pieds par minutes (ft/min).

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  Variomètre gradué en m/s. Noter la couronne mobile appelée "anneau Mc CREADY".

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  Une capsule souple change de forme en fonction de la variation de la pression statique, et actionne une aiguille indicatrice.

• Le variomètre est basiquement connectées aux prises de pressions statiques de l'aéronef. Il indique les variations d'altitudes.
  • le variomètre aide le pilote à détecter les ascendances (valeur positive au variomètre), mais il peut être trompé par son propre pilotage : Si le pilote ralenti brusquement ("tire" sur le manche) le planeur gagne de l'altitude et le variomètre indique une valeur très positive alors qu'il n'y a aucune ascendance.
• Il existe une seconde possibilité de brancher le variomètre, sur une sonde de pression dite compensée ou à énergie totale. En plus d'indiquer les variations d'altitudes (ou variation d'énergie potentielle), il prend en compte et déduit les variations de vitesses (ou variation de l'énergie cinétique). Ainsi, si l'altitude varie à cause d'une action du pilote dans le but de faire augmenter ou diminuer sa vitesse (le pilote "pousse" ou "tire" sur le manche), l'aiguille du variomètre à énergie totale ne bouge quasiment pas. Le variomètre à énergie totale ne tiens pas compte des conversions entre énergie potentielle (altitude) et énergie cinétique (vitesse) réalisées par le pilote, mais indique les variations de leur somme, les variations d'énergie totale.
  • Si la vitesse augmente grâce à un apport d'énergie extérieur, comme l'accélération au décollage (avion remorqueur, treuil, motoplaneur...), le variomètre à énergie totale indiquera une valeur positive car l'énergie totale augmente !
• Il existe un troisième type d'indication dit variometre netto qui implique souvent un traitement électronique des données. Il s'agit d'un mode qui affiche la vitesse verticale de la masse d'air qui entoure l'aéronef, en ignorant le taux de chute propre du planeur
  • on parle de variomètre "Net" du taux de chute du planeur.

Le fonctionnement interne d'un variomètre est similaire à celui d'un altimètre sur lequel une fuite calibrée permet de ré-équilibrer les pressions entre l'intérieur et l'extérieur de la capsule en 3 à 8 secondes. Les variomètres doivent contenir une grande quantité d'air pour être précis, ce sont des instruments relativement gros. Pour faciliter leur intégration dans le tableau de bord, les fabricants d'instruments propose des variomètres petits pour lesquelles une bouteille additionnelle déportée est nécessaire.

PHOTO bouteille, et antenne de compensation

Le variomètre peut être équipé d'un anneau appelé anneau de McCready qui indique la vitesse de croisière optimale dans des conditions données :

• Il possède une origine (triangle blanc),
• Il est gradué avec différentes vitesses de vols, en fonction des performances du planeur.

L'utilisation de l'anneau de Mc CREADY est détaillé au chapitre XXXXXX

Indicateur de vitesse air

L'anémomètre (parfois appelé « badin » en France du nom de son inventeur, Raoul Badin) indique la vitesse air par une mesure de la pression dynamique. En effet, la vitesse de l'aéronef est en relation directe avec la pression dynamique. Il est physiquement impossible de mesurer directement la pression dynamique, une astuce consiste à faire la différence entre la pression totale et la pression statique :

• ${\displaystyle{\displaystyle Pression~{}dynamique=Pression~{}totale-Pression~{}statique;P_{d}=P_{t}-P_{s}}}$

Une fois la pression dynamique obtenue, la vitesse peut être déduite par calcul (formule donnée pour information) :

• ${\displaystyle{\displaystyle P_{d}={\frac{1}{2}}\rho V^{2}}}$, d'où ${\displaystyle{\displaystyle V={\sqrt{\frac{2(P_{d})}{\rho}}}}}$

La connaissance de la vitesse air est indispensable pour conserver l'aéronef dans son domaine de vol, donc entre la vitesse minimale permettant sa sustentation et la vitesse maximale où les forces aérodynamiques risquent d'endommager la structure. Ces deux vitesses varient en fonction de la configuration (train sorti, volets sortis, etc.) et de l'attitude (virage, descente, etc.). C'est pourquoi un anémomètre adapté à un aéronef particulier comporte des zones de couleurs différentes :

• l'arc vert indique les conditions normales de vol de l'avion ;
• l'arc jaune les vitesses interdites en air turbulent ;
• l'arc blanc la plage de sortie des dispositifs hypersustentateurs, configuration full (volets) ;
• enfin, le trait rouge indique la vitesse limite (VNE :velocity never exceed), particulièrement pour la structure de l'appareil.

Illustration d'un machmètre indiquant une lecture de 0.83.

Elle est mesurée en nœuds, ou 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 Modèle:Unité (au niveau de la mer en atmosphère standard) et à la température de Modèle:Unité. 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 Modèle:Unité au-dessus de la surface Modèle:Unité).

Mesure de pression

1. Pression statique, pression dynamique, densité et définitions
2. Conception, utilisation, erreurs et précision

Mesure de la température

1. Conception, utilisation, erreurs et précision
2. Affichage

Altimètre

1. L'atmosphère standard
2. Les différentes références barométriques utilisables(QNH, QFE et 1013,25)
3. Hauteur, altitude indiquée, altitude vraie, altitude pression et altitude densité
4. Conception, utilisation, erreurs et précision
5. Affichage

Variomètre

1. Conception, utilisation, erreurs et précision
2. Affichage

Indicateur de vitesse Air

1. Les différentes vitesses IAS, CAS, TAS :définition, utilisation et relations
2. Conception, utilisation, erreurs et précision
3. Affichage

Magnétisme : compas à lecture directe

Champ magnétique de la terre

Compas à lecture directe

1. Conception, précision et déviation (utilisation, exploitation des donnée au chapitre "navigation")
2. Erreurs dues au virage et à l'accélération

Instruments gyroscopiques

Gyroscope : principes de base

1. Définitions et conception
2. Propriétés fondamentales
3. Dérives

Coordinateur de virage

1. Conception, utilisation et erreurs

Horizon artificiel

1. Conception, utilisation, erreurs et précision

Systèmes de communication

Différents Modes de transmission : VHF, Haute Fréquence et SATCOM

1. Principes, largeur de bande, limitation opérationnelles et utilisation

Communication orale par VHF

1. Définitions, généralités et applications

Systèmes d'alarme et systèmes de détection de proximité, FLARM, TCAS

1. Systèmes d'alarme
2. Conception, utilisation, indications et alarmes

Système de positionnement

1. Transpondeur
2. Flarm

Instruments intégrés : affichages électroniques

1. Conception, différentes technologies et limitations

Systèmes d’indication

Différents types, conception, utilisation, caractéristiques et précision

1. Indicateur de pression
2. Sondes de température
3. Jauge de carburant
4. Débitmètres
5. Transmetteur de position
6. Tachymètre
7. Alarme de décrochage