4 Instruments - Les Cadets de l`Air

BELGIAN AIR CADETS
INSTRUMENTS
1
INSTRUMENTS
I.
CLASSIFICATION ET SOURCES DE PRESSION. ...........................................................2
II.
L’ANÉMOMÈTRE OU BADIN. ............................................................................................4
III.
L’ALTIMETRE. ......................................................................................................................8
IV.
LE VARIOMETRE (VVI – VERTICAL VELOCITY INDICATOR). ........................... 10
V.
LA COMPENSATION. ......................................................................................................... 15
VI.
SYSTEMES VARIO INTEGRES......................................................................................... 18
VII.
LE LOGGER.......................................................................................................................... 21
VIII.
LA BOUSSOLE MAGNETIQUE......................................................................................... 22
IX.
INDICATION DE DERAPAGE OU DE GLISSADE......................................................... 24
X.
LA BATTERIE....................................................................................................................... 25
XI.
INSPECTION JOURNALIERE. .......................................................................................... 26
BELGIAN AIR CADETS
I.
2
INSTRUMENTS
CLASSIFICATION ET SOURCES DE PRESSION.
1.
Classification.
PRESSION
Altimètre
Badin
Variomètre
MAGNETIQUE
Boussole magnét.
2.
SATELLITE
GPS
GNS
Loggers
GYROSCOPIQUE
Horizon artificiel
Indic. de virage
Boussole gyrosc.
ONDES RADIO
Radio
Transpondeur
ADF , VOR
Prises.
a. Static ports (prises statiques): on trouve habituellement des petits trous sur les
deux flancs du fuselage. Ils fournissent la pression statique.
b. Prises de pression totale : contrairement à la prise de pression statique, elle doit
être exposée le mieux possible au vent relatif tout en étant dégagée des
perturbations du champ aérodynamique du planeur. Elle est constituée par un
petit tube incrusté dans le nez (orifice du crochet) ou placé à l’extrémité d’une
petite antenne au sommet de l’empennage vertical.
c. Tube de pitot : est un type d’antenne particulier où sont captées la pression totale et
la pression statique. Cette installation est principalement utilisée sur les avions
mais également sur les planeurs. Dans ce cours le terme ‘pitot’ sera utilisé pour
désigner la prise de la pression totale.
3.
Schéma des raccordements.
1.
2.
3.
4.
Altimètre
Badin
Variomètre
Antenne de
compensation
5. Prise de Pt
6. Bouteille de
7. compensation
6
Figure 1
Static
BELGIAN AIR CADETS
4.
3
INSTRUMENTS
Positions sur l’avion
Figure 2
Prise de Pt
Antenne de compensation
Prises statiques
BELGIAN AIR CADETS
II.
4
INSTRUMENTS
L’ANÉMOMÈTRE OU BADIN.
Pt
Figure 4
Figure 3
5.
Construction et principe de fonctionnement.
Prises statiques : on trouve habituellement des petits trous sur les deux flancs du
fuselage. Ils fournissent la pression statique.
La prise de pression totale (Pitot) nous procure Pt qui est la somme de la pression
statique locale (Ps) et de la pression dynamique induite par la vitesse de l’avion
(Pd = ½ ρV2)
L’anémomètre se compose d’un boîtier renfermant une capsule (Fig. 4)dans
laquelle est envoyée la Pt (capturéé par le pitot). Par un autre conduit, la Ps est
introduite dans le boîtier. La vitesse de l’avion crée une différence de pression
entre le boîtier et la capsule. Cette inégalité va engendrer une déformation de la
capsule, qui sera communiquée à une aiguille se déplaçant sur une échelle graduée
en km/hr.
Figuur 5
BELGIAN AIR CADETS
6.
INSTRUMENTS
5
Les différentes sortes de vitesses.
Parce que la vitesse ne peut pas être mesurée directement, l’anémomètre va calculer
la différence entre la pression statique et la pression totale. Cette différence sera
adaptée d’une façon mécanique ou électrique et représentée sur une échelle
graduée.
L’anémomètre est donc un manomètre différentiel qui réalise la différence entre la
pression totale et la pression dynamique.
Quelle est l’influence de la densité de l’air « ρ » (Pt = Ps + 1/2ρV2) sur ces
mesures ?
La densité ne peut être mesurée directement car elle dépend, de la température et de
la pression locale. Néanmoins, pour calibrer l’anémomètre et pour qu’il indique la
vitesse correcte, nous avons besoin de la valeur de la densité .
Pour ce faire, la densité de l’air au niveau moyen de la mer en atmosphère standard
(ρ = 1,225 kg/m3) est prise comme référence.
L’instrument est donc calibré pour des conditions standards, au niveau moyen de la
mer et n’indique quasiment jamais la vitesse correcte.
La vitesse indiquée sur l’anémomètre s’appelle « IAS » (indicated air speed).
Comment pouvons nous connaître la vitesse air vraie (TAS : true air speed) ?
a. Pour que l’anémomètre puisse fonctionner correctement, la Ps dans l’instrument
doit être égale à la Ps locale à l’extérieur de l’avion.
Des prises statiques mal placées
dispensent une pression statique ou
trop élevée ou trop basse, avec pour
conséquence, des indications
erronées.
Si Ps est trop élevée, l’IAS sera trop
Figure 6
basse et vice versa. Cette erreur est
appelée « erreur de calibration » (ou
erreur de positionnement). Les
constructeurs d’avions feront
toujours en sorte que cette erreur soit
minimale, en choisissant
soigneusement la position des prises
statiques.
Une erreur de calibration est propre à
un type d’avion défini et est indiquée
sous forme de tableau dans son
manuel technique. (Fig. 6 :exemple
du DG 505).
Dans cet exemple nous voyons que,
pour une IAS de 260 km/hr, nous lisons une erreur de –12 Km/hr.
Lorsque l’IAS est corrigée pour les erreurs de calibration nous obtenons la CAS
(calibrated air speed).
b. Il existe encore un autre facteur qui va fausser l’indication de l’anémomètre:
lorsqu’un avion est en vol, la Pt captée par le tube de pitot est envoyée vers la
capsule à l’intérieur du boîtier de l’instrument.
L’air qui pénètre dans un instrument étanche, se comprime et génère une
indication des valeurs trop élevée. Cette erreur est appelée « erreur de
compressibilité » et est due au fait que l’air est compressible.
BELGIAN AIR CADETS
6
INSTRUMENTS
Cette erreur est corrigée dans l’instrument pour un vol au niveau moyen de la
mer, car à cette altitude il n’y a pas d’erreur de compressibilité.
Plus la vitesse de l’avion est élevée ou que l’avion vole à une altitude plus élevée
ou l’air est moins dense, plus l’air est comprimé qui fait agrandir l’erreur.
Une table des valeurs corrigées suivant la vitesse, l’altitude pression et la
température figure également dans le manuel de vol de l’avion (fig. 7) et est
toujours négative.
Le facteur d’erreur est néanmoins très faible; à 3000 m d’altitude et pour une
vitesse de 350 km/hr, la différence de lecture due à la coercibilité est d’à peine
3,5 Km/h .
Compressibility Correction
Lorsque la CAS est
corrigée des erreurs de
Figure 7
coercibilité on obtient la
EAS (equivalent air
speed)
c. Il y existe encore un
autre élément dont le
pilote doit tenir compte
pour connaître la vraie
vitesse air : l’altitude
(density altitude).
L’instrument est calibré
pour une densité de
valeur standard. Au
niveau moyen de la mer
et dans des conditions
standard, l’indication sera correcte.
La densité de l’air et la température diminuent avec l’altitude et les corrections à
apporter à la lecture de vitesses figurent dans des tables.
En corrigeant l’effet de la densité sur la EAS on obtient la TAS (true air speed).
d. Résumé :
IAS - erreur de calibration - CAS - erreur de coercibilité - EAS -
densité TAS (moyen mnémotechnique : ICE-T)
Dans les avions modernes, ces erreurs sont automatiquement calculées par
ordinateur et le pilote peut choisir la vitesse qu’il veut voir apparaître sur son
indicateur.
Dans le monde du vol à voile où les vitesses pratiquées ne sont pas très élevées,
et dans nos régions où on ne monte pas très haut, ces erreurs sont négligeables et
on considère que l’ IAS est égale à la TAS.
7.
Problèmes inhérents à l’utilisation des prises totales et statiques.
a. Obstruction des prises statiques :
Lorsque les prises statiques sont bouchées, par ex. par la formation de glace, par
l’eau, la poussière, l’anémomètre indique des valeurs erronées parce que Ps
enfermée dans l’instrument reste constante.
Lors de la montée : la Ps dans le boîtier devient plus élevée que la Ps dans la
capsule : IAS est trop faible.
Lors de la descente : la Ps dans le boîtier devient plus faible que la Ps dans la
capsule : IAS est trop élevée.
BELGIAN AIR CADETS
7
INSTRUMENTS
b. Obstruction de la prise de Pt ou du tube pitot :
Lorsque la prise est bouchée, par des insectes, par ex. , l’aiguille de l’anémomètre
reste bloquée sur la vitesse qui était indiquée au moment de l’obstruction.
Lors de la descente : la Ps augmente, comprimant plus fortement la capsule :
l’IAS diminue (très légèrement).
Lors de la montée : Ps diminue et la capsule se détend plus facilement : l’IAS
est trop élevée (très légèrement).
c. Obstruction des deux conduits :
L’IAS ne change plus .
8.
Vitesses remarquables.
Vne : vitesse maximale (Speed never to exceed). Cette vitesse ne peut jamais être
dépassée. Elle est signalée par un trait rouge sur l’échelle du badin.
Vra : vitesse maximale en air turbulent (Speed in rough air).Indiquée sur le badin
par la ligne de séparation entre la bande verte et la bande jaune.
Vst : cette vitesse n’est pas renseignée sur le badin. La limite inférieure de la bande
verte correspond à la vitesse de décrochage en configuration
d’atterrissage(train d’atterrissage et aérofreins sortis) multipliée par 1,1.
Vapp : vitesse d’approche (approach speed); la vitesse d’approche normale (sans
vent) est indiquée par un petit triangle jaune.
Vapp
Vst x 1,1
Bande verte
Vne
Vra
Figure 8
Bande jaune
BELGIAN AIR CADETS
III.
8
INSTRUMENTS
L’ALTIMETRE.
9.
But.
L’altimètre indique l’altitude à laquelle vole l’avion par rapport à un niveau de
référence (aérodrome, niveau de la mer …).
10.
Principe de fonctionnement.
La pression atmosphérique variant avec l’altitude, l’altimètre est également un
baromètre mais avec une échelle graduée en mètres ou en pieds.
Il est relié aux prises statiques.
11.
Description de l’altimètre.
L’instrument se compose d’un boîtier métallique étanche munis d’une vitre, dans
lequel sont enfermées des capsules anéroïdes(*) montées en série, un mécanisme de
transmission et un indicateur.
La pression statique pénètre dans le boîtier par les prises statiques, alors que l’air
enfermé dans les capsules est à la pression standard. Lorsque l’avion monte, Ps
diminue et les anéroïdes se dilatent. Lors de la descente, les capsules sont
comprimées.
Les mouvements de ces capsules sont transférés, par le mécanisme de transmission
aux aiguilles, qui se déplacent devant une échelle graduée indiquant ainsi l’altitude.
(*) Une capsule anéroïde est totalement étanche et ne dispose donc d’aucune
ouverture vers l’extérieur. Elle ne doit pas être confondue avec la capsule équipant
l’indicateur de vitesse
Figuur 9
12.
Figuur 10
Réglage de l’altimètre.
•
•
QFE : en réglant l’altimètre sur zéro lors du « cockpit check » avant le vol,
apparaît dans la petite fenêtre, la valeur de la pression régnant au niveau de
l’aérodrome.
Lors d’un long vol cette pression peut varier. Il suffit de demander par
radio, la valeur du QFE pour régler l’altimètre sur la nouvelle pression.
Après l’atterrissage, l’altimètre indiquera à nouveau zéro
QNH : en réglant l’altimètre sur la pression atmosphérique réduite au
niveau de la mer (MSL),on obtient le QNH.
BELGIAN AIR CADETS
•
13.
9
INSTRUMENTS
Au sol, l’altimètre indiquera l’altitude de l’aérodrome par rapport au niveau
moyen de la mer. Inversement, si l’on affiche l’altitude de la piste, on
pourra lire le QNH dans la petite fenêtre.
QNE : (flight level setting) au-dessus d’une certaine altitude (altitude de
transition) on règle l’altimètre sur 1013,25 hPa, pour que tous les avions
qui s’y trouvent, volent par rapport au même niveau de référence. Cette
altitude est appelée « niveau de vol »(flight level).
Problèmes.
L’altimètre est relié aux prises statiques. Si celles-ci sont bouchées, l’instrument
sera bloqué sur la dernière altitude indiquée avant l’obstruction.
La pression, ainsi que la température peuvent varier fortement au cours de la
journée et ainsi influencer les indications de l’altimètre.
a. Pression atmosphérique.
Lorsque, au cours de la journée, la pression atmosphérique diminue. Si le pilote
n’affiche pas la nouvelle pression et maintient malgré tout, la même altitude
indiquée, l’altitude réelle à laquelle vole l’avion sera plus basse,.
Et inversement lorsque la pression atmosphérique augmente.
Principe: HIGH TO LOW -WATCH BELOW!!!
500
400
1015
300
1015
200
1017
100
1019
Figure 11a
b. Température de l’air.
Voler vers une zone d’air froid a le même effet que de voler vers une zone de
basse pression. Quand la température à une certaine altitude est plus basse que la
température standard, l’avion se trouvera en réalité plus basse qu’indiquée.
Figure 11b
BELGIAN AIR CADETS
IV.
10
INSTRUMENTS
LE VARIOMETRE (VVI – Vertical Velocity Indicator).
14.
Modèles.
a. Le vario ordinaire :
b. Vario spécial
:
- à palette
- électrique
- intégrateur
- netto (vario de masse d’air)
Tous les variomètres cités ci-dessus peuvent être compensés ou non.
Les variomètres non-compensés ont tendance à disparaître.
c. Accessoires : - commande de vitesse (speedcommand ou « sollfahrt »)
- compensation
15.
Vario à palette (non compensé).
a. Principe de fonctionnement.
Parroi de séparation
Chambre de référence
Bouteille de compens.
Prise stat.
Parroi mobil
Ouverture calibrée
Figure 12
Le variomètre mesure les variations d’altitude, par unité de temps.
Pour cela, il compare la pression conservée dans une bouteille thermos (ou
capacité), avec les variations de la pression statique.
Les échanges de pressions entre la bouteille et le vario passent par une ouverture
calibrée.
Lorsque l’avion monte, Ps diminue dans la partie du vario reliée aux prises
statiques, alors que dans la bouteille, subsiste encore la pression (plus élevée) qui
y régnait avant la montée.
Sur la figure 12, une différence de pression apparaît entre les parties, gauche (Ps)
et droite (capacité) de l’instrument. La bouteille se vide alors à travers l’ouverture
calibrée et entraîne ainsi la palette du vario. L’instrument indique une montée.
On observe le phénomène inverse lors d’une descente.
Un vario à palette indique la vitesse verticale avec un retard de 2 à 6 secondes.
L’instrument et la bouteille thermos (fig. 13) forment un ensemble immuable.
La capacité de la bouteille est fonction de la sensibilité du vario.
BELGIAN AIR CADETS
11
INSTRUMENTS
Figure 13
b. Echelles.
Le vario à palette existe avec des échelles différentes : 1,2 (Fig.14), 5 (fig. 15),10
mètres par seconde et même plus.
Figure 14
Figure 15
L ‘échelle la plus utilisée dans nos régions est celle de 5m/sec. Elle correspond
mieux aux valeurs d’ascendances rencontrées chez nous. L’échelle de 1m/sec
peut aussi être très utile dans les ascendances plus faibles.
L’échelle de 10m/sec et plus, n’est pas requise dans nos régions, car les
ascendances de telle amplitude ne sont pas fréquentes.
c. Propriétés
Le variomètre à palette est un instrument délicat qui peut difficilement supporter
d’importantes variations de pression imposées dans un laps de temps très court,
comme par ex. : le fait de souffler dans les prises de pression statique.
Lorsque qu’un planeur doit passer la nuit à l’extérieur, il peut arriver que de l’eau
de pluie ou de la condensation s’introduise dans les tuyauteries de l’instrument.
Des indications erronées et parfois inutilisables seront la preuve de la présence de
cette « humidité » dans les conduits.
Ces effets sont communs à tous les instruments, mais le vario y est
particulièrement sensible.
BELGIAN AIR CADETS
16.
INSTRUMENTS
12
Variomètre électrique (non compensé) .
a. Principe de fonctionnement.
Le vario électrique est relié aux même sources de pression que le vario à palette :
Ps et capacité.
Il travaille également selon le même principe. La différence de pression, créée par
la variation d’altitude, génère un courant d’air entre les prises statiques et la
bouteille. Ce flux d’air passe sur deux résistances chauffées (thermistances)
placées l’une derrière l’autre. La première touchée par le flux sera plus refroidit
que la seconde (Fig. 16) créant ainsi une différence de résistance électrique qui à
l’aide d’un pont de Wheatstone, peut être mesurée et lue sur l’échelle graduée en
mètres/seconde d’un galvanomètre.
Le préchauffage des thermistances nécessite la mise en route du variomètre
quelques minutes avant le vol.
Cette indication est souvent associée à un signal acoustique. Une descente sera
exprimée par un son grave, une montée par un son aigu.
Les variomètres électriques sont beaucoup plus sensibles que les varios
mécaniques. L’indication est précise après 1 à 2 secondes.
Figure 16
b. Description.
Pn/Px : polaire normale ou polaire sale (*)
Bat/On/Off : on/off, plus contrôle de la
Batterie
Vol : volume du signal acoustique
M/F : introduction de la charge alaire (*)
MC: introduction de la valeur McCready (*)
30’’/TEM: valeur moyenne des ascendances
pendant les 30 dernières secondes (**) ou
température extérieure.
Vario/Auto/SF : indication vario ou speed
command ou changement automatique entre les
deux indications. Lorsque la vitesse du planeur
Fig 17
descend en dessous d’une certaine valeur par
ex. 100 km/hr, l’instrument basculera
automatiquement vers la fonction « vario ». Au-dessus de cette vitesse
l’instrument prendra automatiquement la fonction « speed command ».
1s/3s : temps de réaction de l’instrument :
« 1s » : réaction rapide et nerveuse
« 2s » : réaction plus lente.
(*) Voir chapitre « polaire de l’aile » - cours d’aérodynamique
(**) Voir chapitre « intégrateur »
BELGIAN AIR CADETS
17.
INSTRUMENTS
13
Intégrateur.
L’intégrateur, également appelé « averager », est un variomètre particulier qui
indique la valeur moyenne de montée ou de descente du planeur pendant une
période définie. Il permet au pilote d’utiliser d’une manière efficace la valeur
« McCready » (*).
C’est un variomètre lent ou très lent qui existe aussi bien en version mécanique
Qu’électrique !
L’intégrateur électrique est beaucoup plus précis et la base de temps peut y être
réglée manuellement ce qui n’est pas le cas pour le vario mécanique où l’utilisation
de bouteilles de compensation plus ou moins grandes permet de modifier la base de
temps.
18.
Variomètre netto.
Les notions de « montée – descente » reprises dans les paragraphes précédents
expriment les variations d’altitudes réelles du planeur.
- Lors d’une prise d’altitude : la vitesse de l’ascendance est tempérée par le taux de
chute propre du planeur.
- Lors d’une perte d’altitude : la vitesse de la descendance est augmentée par la
vitesse de chute propre du planeur.
Puisque le taux de chute du planeur est dépendant de sa vitesse (voir chapitre
« polaire ») l’indication lue sur le vario normal ne donne aucune idée de la véritable
vitesse verticale de la masse d’air.
La polaire du planeur est introduite dans la mémoire du variomètre netto. Il tient
donc compte de la vitesse du planeur et n’indique que la vitesse verticale réelle de
la masse d’air.
19.
L’anneau de Mc Cready.
Ce n’est pas à proprement parler un instrument, mais un système auxiliaire qui
simplifie le choix des vitesses de vol.
Paul McCready a développé un anneau, placé autour du vario, sur lequel des
vitesses sont indiquées. Cet anneau est rotatif et peut être manipulé par le pilote Il
est spécifique à un type de planeur et ne peut pas être utilisé sur un autre type.
Les vitesses qui y sont inscrites sont celles de la polaire.
La figure 18 montre l’anneau de McCready d’un Discus 2.
a. Principe.
McCready part du principe que tout ce qui
monte doit forcément redescendre.
Autrement dit, si un pilote monte dans une
ascendance à 2 mètres par seconde, il peut
s’attendre à ce que la masse d’air entre deux
ascendances descende à 2 m/sec.
b. Construction.
On trace des tangentes à la polaire ayant pour
origine les valeurs des différents taux de chute
de la masse d’air (Fig. 19) sur l’axe des
ordonnées.
Figure 18
BELGIAN AIR CADETS
14
INSTRUMENTS
3,5
3,0
∆
- 0.6
-1
-2
-3
-4
-5
2,5
2,0
m/s 1,5
70
100
112
155
190
210
218
1,0
0,5
50
100
150
1m
2m
0,5
200
250
km/u
3m 4 5
mm
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Figure 19
En levant des verticales à partir des différents points de tangence, on peut lire les
vitesses de vol et les vitesses de chute. Ces différents points forment une courbe
qui sera la base de l’anneau McCready.
c. Utilisation
Le triangle dessiné sur l’anneau (Fig. 18) est l’origine (point de descente
minimale). Il doit être placé, en tournant l’anneau, en face du chiffre sur le vario
qui correspond, selon le pilote, à la valeur de la vitesse verticale de la masse d’air
dans laquelle il évolue ou évoluera.
Lorsque, ensuite, le pilote vole à la vitesse indiquée sur l’anneau de McCready
par l’aiguille du vario, il se déplace toujours à la meilleure vitesse pour la masse
d’air descendante dans laquelle il se trouve.
Si la masse d’air descend l’aiguille du vario indique une valeur négative plus
importante et une vitesse plus élevée sur l’anneau de McCready; le pilote doit
voler plus vite.
Et il devra voler moins vite, si la valeur du taux de chute de la masse d’air devient
moins négative.
BELGIAN AIR CADETS
V.
15
INSTRUMENTS
LA COMPENSATION.
Les variomètres, connectés d’un côté aux prises statiques et de l’autre à une bouteille
thermos, sont appelés des varios non compensés.
Il est, dans certains cas, plus intéressant de raccorder le vario à une antenne de
compensation qu’à des prises statiques. On parle alors, de vario compensé ou vario à
énergie totale (TE-vario : total energy vario).
C’est un moyen complémentaire qui peut être ajouté aussi bien aux varios mécaniques,
qu’aux ensembles varios électriques ou intégrés.
20.
Principe.
Supposons deux planeurs identiques évoluant dans la même masse d’air calme
(sans thermique) et à la même vitesse. Leur trajectoire est, par définition,
descendante. L’un d’eux dispose d’un vario classique non compensé (Fig. 20 à
gauche), l’autre d’un vario TE ou compensé (Fig. 20 à droite). Les deux varios
indiquent un taux de chute de –1m/sec.
Si les deux pilotes lèvent le nez de leur planeur en même temps, les varios
indiqueront des valeurs différentes : le vario TE restera pratiquement sur zéro,
tandis que le vario non compensé affichera une mesure positive.
.
PZL
Figure 20
L’indication fournie par le vario non compensé est appelée « ascendance de
manche ».
Elle est le reflet de la manière de voler du pilote, mais ne donne aucune indication
sur les valeurs du taux de montée ou de chute de la masse d’air.
Un vario compensé mesure les variations d’énergie totale.
C’est à dire, la somme de l’énergie potentielle (l’altitude), l’énergie cinétique
(proportionnelle au carré de la vitesse) et de l’énergie additionnelle de la masse
d’air (négative pour une masse d’air descendante et positive pour une masse d’air
ascendante). D’où le nom : « vario compensé à énergie totale ».
Un vario non compensé ne mesure que les variations d’énergie potentielle par unité
de temps, c.à.d. les fluctuations d’altitude (Ps), indépendamment de la vitesse de
l’avion.
Conclusion :les deux types de varios n’indiquent la même valeur que lorsque la
vitesse de croisière est constante.
Tant qu’un planeur vole, il crée de la traînée et perd de l’énergie (potentielle).
Dans une masse d’air calme (sans thermique) un bon vario TE indiquera toujours
une descente. Et jamais une montée, quelle que soit la manœuvre exécutée par le
pilote.
BELGIAN AIR CADETS
21.
INSTRUMENTS
16
Fonctionnement.
Au lieu de raccorder un vario aux prises statiques, il sera raccordé à une antenne à
dépression ou antenne de compensation, placée sur le fuselage.
Cette antenne est constituée par un tube pouvant avoir différentes formes (Fig. 21).
Elle est placée dans le courant d’air, suffisamment loin sur le fuselage pour éviter
autant que possible les remous générés par celui-ci. L’antenne est calibrée de façon
à créer une dépression dont la valeur est égale à :
Pa = Ps - Pt
mais nous savons que la pression totale est égale à :
Pt = Ps + Pd
Par combinaison des deux formules on obtient la valeur de la dépression :
Pa = Ps - (Ps + Pd)
Pa = - Pd
On admet que l’antenne de compensation a une valeur de –1
22.
Types d’antennes (info).
Antenne IRVING : la plus ancienne
Antenne ALTHAUS : procure peu de traînée. Elle
est très sensible aux dérapages conduisant souvent
à des indications fantaisistes ou erronées du vario.
Antenne HUTTNER : moins sensible aux
dérapages
Antenne BRAUNSCHWEIG : est pratiquement
insensible aux dérapages mais offre une moins
bonne compensation.
Antenne NICKS : moins bonne compensation
parce que la valeur –1 ne peut être obtenue. Très
peu sensible aux dérapages
Antenne BARDOWICKS : comme l’antenne
NICKS !
Figure 21
BELGIAN AIR CADETS
23.
INSTRUMENTS
17
Placement.
Le choix de l’emplacement de l’antenne sur le planeur est naturellement d’une
importance capitale. Elle doit être placée en dehors des turbulences générées par le
fuselage et ses composants.
Le type de l’antenne définit également l’endroit où elle doit être installée : sur le
fuselage ou l’empennage.
24.
But.
La compensation doit aider le pilote dans l'optimalisation de son vol :
- améliorer le vol en ascendance et par conséquent monter plus vite
- faciliter la recherche d’ascendances
- optimaliser la vitesse entre deux ascendances
La compensation à énergie totale n’est pas le résultat de l’antenne seule mais de
tout l’ensemble de la variométrie:
- l’antenne (type et placement)
- la longueur des conduites
- type de variomètre
- la bouteille thermos et la tuyauterie adaptées à l’instrument.
25.
Particularité.
De tout ce qui précède, on pourrait conclure que le vario TE n’indique rien lorsque
le pilote redresse son planeur pendant une descente constante en air calme.
Ce n’est pas tout à fait vrai : le vario TE indiquera au début de la manœuvre une
augmentation du taux de chute et se stabilisera ensuite sur sa valeur initiale.
La raison est la suivante : pendant la manœuvre de redressement la portance de
l’aile ne doit pas seulement compenser le poids de l’avion comme pendant un vol à
vitesse constante, mais doit également délivrer la force pour accélérer son
mouvement vertical.
La portance s’exprime alors par : W x n, « n » étant le facteur de charge et « W » la
masse du planeur.
Cette portance accrue provoque, une augmentation de la traînée et donc une
consommation de l’énergie.
Cette perte ne pourra être compensée que par l’énergie potentielle conservée par le
planeur qui alors chutera plus vite que si la manœuvre n’avait pas eu lieu.
Un vario TE doit indiquer cette perte d’énergie et de ce fait montrer une
augmentation du taux de chute immédiatement après le redressement.
L’accélération de la vitesse de chute affichée par le vario n’est donc pas une erreur
mais, au contraire, la preuve du bon fonctionnement du système.
BELGIAN AIR CADETS
VI.
INSTRUMENTS
18
SYSTEMES VARIO INTEGRES.
Au cours des dernières décennies la technique n’a cessé d’évoluer. Les chips, le GPS et
les circuits intégrés ont fait leur entrée dans le domaine du vol à voile.
Tous les constructeurs des systèmes classiques, décrits ci-dessus, ont adapté leur
gamme d’instruments aux derniers progrès techniques en la matière, et on les retrouve
maintenant dans tous les cockpits.
Nous parlons de systèmes intégrés, parce qu’en plus de la fonction vario habituelle ils
possèdent tout un éventail d’autres possibilités.
Les Cadets de l’Air de Belgique ont opté pour les LX 5000 et LX 160 pour équiper le
cockpit des DG 505.
Ces instruments sont extrêmement sensibles. Souffler dans une des prises de pression
( statiques, totale, antenne de compensation) endommagera irrémédiablement
l’instrument
26.
LX 5000
Figure 22
a. Système.
Le système consiste-en :
• un variomètre TE
• un variomètre netto – calculant la vitesse de montée/descente de la masse
d’air
• un intégrateur
• un speed command
• un système audio
Les logiciels suivants sont installés :
• un altimètre électronique
• un système de navigation GPS
• un calculateur d’arrivée
• une base de données reprenant la plupart des aérodromes et points de virage
• un enregistreur de vol
• une liste des différentes polaires de planeurs
b. Raccordements.
• raccordements de prises de pression : PS, Pt et antenne de compensation
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•
•
•
INSTRUMENTS
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raccordement électrique : batterie DC de 12V
l’instrument peut être raccorder à un PC pour permettre l’analyse d’un ou
plusieurs vols
antenne GPS
c. Description brève des fonctions
Altimètre électronique : l’altitude est mesurée par des sondes compensées. Elle
est exprimée par une valeur barométrique ; et n’est donc pas l’altitude vraie,
calculée par le GPS.
Système de navigation GPS : lorsque la fonction est choisie, l’instrument
calcule la position de l’avion et l’affiche sur un écran graphique.
Toutes les directions sont magnétiques et la vitesse est la vitesse sol.
De ce fait la vitesse indiquée par le GPS peut être différente de la vitesse affichée
sur le badin pneumatique.
• L’instrument calcule les paramètres suivants :
• La route magnétique
• Le cap magnétique vers le point suivant
• La vitesse sol
• La distance jusqu’au point suivant
• L’heure estimée d’arrivée au-dessus du point suivant
• Le temps de vol estimé jusqu’au point suivant
Finale glide computer (calculateur d’arrivée) : l’instrument calcule les
paramètres du plan d’arrivée en fonction de la polaire du planeur et de la distance
le séparant du but, en tenant compte de la force et de la direction du vent du
moment.
Enregistrement du vol : toutes les vingt secondes le LX 5000 stocke les
valeurs d’altitude, de position et de vitesse verticale dans sa mémoire. Ces
données peuvent être contrôlées et imprimées plus tard à l’aide d’un PC. Un total
de 30 heures de vol peut être enregistré.
Base de données : aérodromes et points de virage : à peu près 5000 points et
100 vols comptant chacun 10 points de virage peuvent être emmagasinés dans la
mémoire. Pratiquement tous les aérodromes européens sont conservés dans la
base de données de l’instrument. Il va de soi que celle-ci doit être actualisée
régulièrement pour pouvoir disposer des derniers renseignements concernant les
aérodromes.
Polaire de l’avion : dans la base de données de l’instrument sont introduites les
30 polaires des planeurs les plus utilisés.
d. Remarques
Pour utiliser efficacement cet instrument il faut le connaître à fond. Il est donc
nécessaire de bien étudier le manuel, avant le premier vol.
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27.
INSTRUMENTS
20
LX 160.
Figure 23
Le LX 160 est un vario électronique équipé d’un calculateur d’arrivée et qui peut
être relié à un système GPS (Colibri, Garmin…)
Sans GPS le pilote doit introduire manuellement dans l’instrument, tous les
paramètres tel que la distance, la composante vent, l’altitude du point d’arrivée et la
polaire du planeur. Avec ces paramètres, l’ordinateur peut calculer le plan
d’arrivée. L’instrument a été développé sur le principe du LX 5000 et possède dans
sa base de données 95 polaires des types de planeur les plus utilisés.
b. Raccordements.
A l’arrière de l’instrument se trouvent les entrées de pression statique, de pression
dynamique et de l’antenne de compensation.
Le système fonctionne sur une batterie de 12 V DC et possède une entrée pour le
raccordement d’un GPS.
c. Description.
ON/OFF
SC/VARIO/AUTO
MC
BUGS
BALLAST
FILTER
AUDIOVOL
: mise en marche ou arrêt
: speedcommand, vario, auto-mode
: introduction des valeurs McCready
: dégradation en % de la polaire de l’avion (1 = 5% ; 2 =
10%)
: poids du lest (eau)
: retardement de l’indication de 0,5-1,5 ou 3 secondes
: réglage du volume audio
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VII.
21
INSTRUMENTS
LE LOGGER.
Le logger (Fig. 25) est un instrument qui
permet d’enregistrer la durée, les
variations d’altitude et la position d’un vol
à l’aide d’un GPS.
Les Cadets de l’Air ont choisi le LX
Colibri Data Logger. Cet instrument est
reconnu par la FAI comme instrument de
précision. Il peut être relié à un LX 160
(le LX 5000 à un logger incorporé dans
l’instrument).
Le logger est utilisé pour tous les vols
de prestations.
Figure 25
28.
Description et fonctionnement.
L’instrument possède quatre
menus qui peuvent être choisis
en utilisant les boutons corrects
(Fig 26) :
-
état du GPS
menus de navigation
setup
view logger
Figure 26
- Etat du GPS : après la mise
en marche initiale le logger passe automatiquement à ce menu et commence la
recherche des satellites.
- Menus de navigation : l’instrument possède trois menus de navigation avec
lesquels les points de virage, le point de départ et le point d’arrivée peuvent être
stockés. Les points tournants sont enregistrés dans une base de données interne
qui peut être utilisée ultérieurement.
- Le menu « setup » sert à calibrer correctement le logger et ne peut pas être utilisé
pendant le vol
- View-logger sert à analyser le vol après l’atterrissage. Les vols sont emmagasinés
dans la base de données du logger et sont conservés même si l’alimentation est
coupée. Le vol peut être visualisé sur l’écran du logger ou avec un logiciel
adéquat, sur un PC.
BELGIAN AIR CADETS
VIII.
22
INSTRUMENTS
LA BOUSSOLE MAGNETIQUE.
29.
But.
La boussole ( magnetic compass – Fig. 27) donne la direction par rapport au nord
magnétique.
Ligne de mire
Figure 27
30.
Construction et principe.
L’instrument est composé d’aiguilles magnétiques, d’une rose des vents, d’un
flotteur et d’un boîtier renfermant tous ces éléments, entièrement remplis de pétrole
blanc.
Un pivot, portant le flotteur, est fixé sur le fond du boîtier.
Le flotteur soutient la rose des vents et les aiguilles magnétiques.
Une petite fenêtre sur laquelle est tracée la ligne de foi (lubber line) permet de lire
la direction indiquée par la rose des vents.
La terre se comporte comme un aimant géant.
Un aimant tournant librement pointera toujours vers le nord magnétique.
La force magnétique qui agit sur l’aimant porte le nom de force directive ou
intensité.
Plus on s’approche d’un des pôles magnétiques terrestres plus le pôle opposé de
l’aimant libre est incliné vers le bas. L’angle formé par l’aimant et le plan
horizontal de l’endroit où il se trouve est appelé « inclinaison ». (Fig 28 à gauche).
Les indications de direction inscrites sur la rose des vents sont inversées parce que
le pilote est assis derrière la boussole.
Si le pilote vire à gauche l’indication diminuera et réciproquement.
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23
INSTRUMENTS
aimant
inclinaison
Centre de grav.
pivot
NP
Equateur
Figure 28
En plaçant les aiguilles magnétiques en dessous du support et en lestant un côté des
aiguilles (du côté sud pour les boussoles évoluant en hémisphère nord) elles
resteront plus ou moins horizontales
31.
Erreurs.
a. La déviation.
Est le résultat des influences magnétiques dues aux parties métalliques de l’avion
et des champs magnétiques créés par les systèmes électriques et électroniques
embarqués à bord.
b. Erreur d’accélération.
Parce que la répartition du poids des aiguilles magnétiques est asymétrique par
rapport au pivot, la boussole indiquera un changement de direction lorsqu’on
accélère vers l’est ou l’ouest.
Accélération :
Quand on accélère dans la direction de l’est, la boussole tourne à droite indiquant
une diminution du cap.
Quand on accélère vers l’ouest la boussole tourne un peu à gauche indiquant une
augmentation du cap.
Décélération :
Lors d’une décélération, le phénomène est inverse.
c. L’erreur de virage.
Elle est causée par l’influence de la composante verticale du champ magnétique
terrestre, que subit la rotation de la boussole sur un cap nord et qui la fera tourner
dans la direction du virage plutôt que de continuer à pointer vers le nord.
Imaginons un avion volant sur un cap magnétique nord qui entame, un virage à
droite.
La rose des vents s’inclinera à droite parce que l’aiguille pointant dans la
direction du virage descend.
A la sortie du virage, l’aiguille magnétique tourne à nouveau vers le nord
magnétique.
BELGIAN AIR CADETS
IX.
24
INSTRUMENTS
INDICATION DE DERAPAGE OU DE GLISSADE.
32.
La bille.
La bille indique la bonne coordination des virages.
Construction: elle est constituée d’un
tube de verre incurvé dans lequel une
bille peut rouler librement rempli d’un
liquide (kérosène) qui sert à en amortir
les mouvements.
La bille indique la direction de la
verticale apparente. Elle subit l’influence
de la gravité et de la force centrifuge.
Le but est de conserver la bille entre les
deux traits de référence au milieu du
tube. Pendant un virage coordonné elle
reste au milieu.
Si ce n’est pas le cas on peut la recentrer
en poussant le palonnier du côté où elle
se trouve
Bille à gauche - palonnier gauche ;
Figure 29
bille à droite - palonnier droit (Fig. 29)
33.
La ficelle.
Pour remplacer la bille on utilise souvent un moyen qui est beaucoup plus précis et
plus rapide : la ficelle
Un bout de laine, attaché en un point à l’extérieur et au centre de la verrière qui
s’aligne immédiatement dans le vent relatif.
Si la ficelle reste au milieu de la verrière, elle indique au pilote que son avion vole
droit ou qu’il effectue un virage parfaitement coordonné.
Si elle glisse à gauche ou à droite, elle prouve que l’avion vole en crabe, qu’il glisse
(vers l’intérieur du virage) ou dérape (vers l’extérieur du virage). On ramène la
ficelle au centre au moyen du palonnier.
Ficelle à gauche palonnier à droite; ficelle à droite palonnier à gauche. (Fig.
30).
Figure 30
Coordonné
Pieds à gauche
Pieds à droite
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X.
INSTRUMENTS
LA BATTERIE.
Tous les instruments électriques sont alimentés par une batterie de 12V DC (Fig. 31).
Chaque type de planeur a sa propre batterie ; elles ne sont pas interchangeables.
Les batteries doivent être rechargées tous les jours après les vols.
Si la batterie ne fonctionne pas vérifiez d’abord :
• les raccordements
• le fusible
Figure 31
25
BELGIAN AIR CADETS
XI.
INSTRUMENTS
INSPECTION JOURNALIERE.
- Enlever toutes les protections et vérifier que toutes les prises de pression sont
ouvertes.
- Vérifier les attaches et les parties mobiles de la planche de bord.
- Vérifier les raccordements et le fusible de la batterie.
- Vérifier la fixation de la batterie (épingle de sécurité).
- Etat extérieur des instruments.
34.
-
35.
Avant le vol –CHECKLIST :
altimètre sur zéro (QFE) ou sur l’altitude de l’aérodrome (QNH)
badin sur zéro
Vario pneumatique sur zéro
Vario électrique : OFF
LX5000 en LX160 : ON
Radio: ON, fréquence correcte, check radio avant le premier vol du jour
Pendant le vol :
- Badin : doit montrer une vitesse normale pour une pente normale.
- Vario électrique : on après le décollage
- Vario : doit monter des vitesses de chute normales en air calme
36.
-
37.
Avant l’atterrissage :
Vario électrique : OFF (en vent arrière)
LX5000 : diminuer le volume de l’audio et laisser ON pour le calcul de sécurité.
Après l’atterrissage :
- Peu après l’atterrissage le vario doit à nouveau indiquer zéro
- L’altimètre doit indiquer +/- 20m de l’altitude correcte
38.
Attention.
- ne jamais souffler dans les conduites : trop de force ; dommage par humidité
- ne jamais frapper sur les instruments. On peut les dérégler irrémédiablement.
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