8-6 Instruments (motoplaneurs)

Instruments

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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  Description d'un altimètre. Noter le bouton de réglage en bas à gauche. L'indication ici est 380m.

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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 de l'aéronef 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.

La mesure de l'altitude grâce à la pression comporte un certaine imprécision due à :

• La qualité des sondes de pressions statiques sur l'aéronef.
• La qualité de l'instrument : frottements mécaniques, sensibilité de l'instrument à la température, usure...
• L'écart de température par rapport à l'atmosphère standard. En air plus froid que la normale, l'aéronef est en réalité plus bas que l'altitude-pression indiquée. Cette erreur est ignorée pour la gestion de trafic aérien (tous les altimètres ont la même erreur), et peu importante pour le vol en planeur (vol à vue, la proximité d'un éventuel relief sera bien identifié par le pilote). L'erreur est d'environ 0.4% par degré d'écart (exemple : si 10° plus froid, 4% plus bas que l'altitude-pression indiquée).

Les différentes références barométriques :

1. Les différentes références barométriques utilisables(QNH, QFE et 1013,25)

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".

• 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

L'indication donnée par le variomètre souffre de quelques biais :

• Le retard de l'indication : le vario indique ce qu'il s'est passé durant les 3 à 8 secondes avant. Lorsque l'aiguille affiche une ascendance, cela fait déjà plusieurs secondes que le planeur y est entré. Le pilote doit prendre en compte ce retard pour prendre les bonnes décisions.
• La sensibilité aux rafales : suivant le type de branchement utilisé (vario classique ou a énergie totale), une rafale de vent de face peut être traduite par une brève indication positive. Le pilote doit se fier à ses sensation pour différencier une rafale de vent d'une véritable ascendance.
• La sensibilité au dérapage: Un vol en dérapage peut occasionner une indication au variomètre trompeuse.

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 due à la vitesse. Cette mesure implique de 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 vitesse est affichée sur un cadran en Noeud ou en kilomètre par heure. Ce dernier comporte obligatoirement des indications de couleurs permettant de se rendre compte très facilement des limitations de l'aéronef  :

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

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  Indicateur de vitesse air, avec les indications de couleur.

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 1013.25hPa (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 600pieds au-dessus de la surface 1013hPa).

L'indication de vitesse air affichée sur l'anémomètre peut être erronée notamment par :

• La qualité de la sonde de pression totale : elle peut être perturbé par la présence d'un câble de remorquage, par le souffle de l'hélice.
• La sensibilité au dérapage: Un vol en dérapage peut occasionner une indication de vitesse air fausse voire nulle.

Indicateur de vitesse Air

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Magnétisme : compas à lecture directe

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1. Conception, précision et déviation (utilisation, exploitation des donnée au chapitre "navigation")
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Gyroscope : principes de base

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2. Propriétés fondamentales
3. Dérives

Coordinateur de virage

1. Conception, utilisation et erreurs

Horizon artificiel

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3. Jauge de carburant
4. Débitmètres
5. Transmetteur de position
6. Tachymètre
7. Alarme de décrochage