LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES ET BAROMETRIQUES LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Propriétés théoriques fondamentales des gyroscopes: Elles résultent de l’inertie du rotor. Garder une direction constante. Cependant, ils subissent : - Les frottements mécaniques, - la rotation terrestres, - Les accélérations de l’avion. RECALAGE PERIODIQUE NECESSAIRE

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Perturbations : Effet de la rotation terrestre Effet du déplacement sur la terre Exemple de l’effet de la rotation terrestre :

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Perturbations : Précession résulte des : - Frottements Effets des balourds Des mouvements. Application : le recalage de l’axe Gyro sur une référence

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Couple gyroscopique : Si on sollicite un gyroscope par une rotation « obligée » , exercée suivant une direction différente de celle de H, sa réaction est un couple appelé « couple gyroscopique » provoquant un mouvement de H vers . Exemple: le couple gyroscopique engendré par l’hélice d’un avion fortement motorisé Sollicitation du pilote Rotation obligée Effet obtenu Lacet à gauche Dirigée vers le haut Couple cabreur Lacet à droite Dirigée vers le bas Couple piqueur Rotation à piquer Dirigée vers la gauche Embardée à gauche Rotation à cabrer Dirigée vers la droite Embardée à droite

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Différents modes d’entraînement Pneumatique : Vitesse de rotation : 6000 à 15000 t/min. Electrique: Toupie gyroscopique constituant le rotor d’un moteur Vitesse de rotation : 20000 à 24000 t/min En cas de panne d’alimentation totale : le gyro conserve un moment d’inertie de : 4 à 6 minutes, pour un moteur électrique 2 à 3 minutes, pour une turbine à air.

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Le directionnel : Gyroscope à 2° de liberté Le boîtier est placé sur la planche de bord de telle sorte que l’axe vertical zz’ soit // axe de lacet avion. Erreurs : La dérive = f(couples de frottement Sur l’axe d’articulation des deux cadres)

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Indicateur d’attitude ou horizon artificiel : 1 – But : Visualiser l’attitude de l’avion, c’est à dire les angles de roulis et de tangage pour permettre le vol en IMC. Angle : assiette longitudinale Angle : inclinaison latérale Nous on a le RPB pour l’instant, mais d’autres choses existent. 2 − Constitution : Gyroscope 2° de liberté à axe vertical Pendule matérialisant la verticale + Système érecteur assurant le recalage du gyro sur le pendule.

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES 3 – Erreurs Erreur en virage : Elle vient du fait que la pesanteur g se combine Avec l’accélération centrifuge du virage. Angle de virage Indication de la barre d’horizon Assiette correcte Inclinaison correcte 90 Assiette trop cabrée Inclinaison trop faible 180 Assiette trop cabrée Inclinaison correcte 270 Inclinaison trop grande 360 Assiette correcte Inclinaison correcte mΩR mg Verticale apparente Erreur max = 2 Ke/Ω La vitesse de correction ne doit pas être trop forte

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Erreur due à une accélération longitudinale : Elle vient du fait que la pesanteur g se combine avec l’accélération centrifuge du virage. - Faux cabré lors d’un décollage - Faux piqué lors d’une décélération φ Erreur max au D/L de l’ordre de 4° 4 – Précision : De l’ordre de +/-1° en tangage et 0.5° en roulis.

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES Indicateur de virage et d’inclinaison latérale: 1 − But : Mesurer le taux de virage  de l’avion ( en °/min) Indiquer l’inclinaison latérale de l’avion/horizontale. ( Le taux de virage standard appelé taux 1 est de 180°/min ). 2 − Constitution Gyroscope à 1° de liberté (aiguille) à axe // axe de tangage Indicateur de dérapage (bille)

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES les prises totales et statiques : Prise statique : De chaque côté du fuselage pour minimiser le dérapage.

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES les prises totales et statiques : Prise totale (Pitot) : Prises destinées à capter la pression totale ou pression d’arrêt Pt ; tubes éloignés de la « peau » de l’avion, et réchauffés électriquement.

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES l’altimètre : 1 – But et Principe: Mesurer l ’altitude pour sécurité vis à vis des obstacles et des aéronefs. Un altimètre est un baromètre gradué en altitude suivant l’atmosphère standard. 2 1: une ou plusieurs capsules (anéroïde) dans lesquelles règne une pression très faible. 2: boîtier étanche soumis à Ps 3: mécanisme d’amplification 4: aiguille et tambour 5: dispositif de calage 1 4 3

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES 2 – Calages : 500 ft à 1020 hpa 290 ft à 1013,25 hpa 1000 hPa 1013,25 hpa 1020 hPa

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES 3  Erreurs : Erreurs de principe : Air froid = DANGER

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES Erreur d’installation = captation de Ps : Fonction de l’incidence et nombre de Mach Longueur de la canalisation Erreurs instrumentales 4 - Tolérances : 500ft avions légers 20ft altimètres asservis

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES L’anémomètre : 1 – But Mesurer la vitesse de l’avion par rapport à l’air ou vit. aérodynamique ou vitesse vraie Vv (TAS). Manomètre mesurant la pression dynamique = Pt – Ps ( pression différentielle ) ; Ps Pt Vv 2 – Constitution Graduation: en 1948 on a décidé de fixer conventionnellement Les paramètres : - densité = 1 - pression = 1013,25 hPa - température = 15 °C Pour la graduation des altimètres.

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES Formules 3 – La chaîne des vitesses Vi= vitesse lue sur l’instrument Vi IAS Ki = correction instrumentale - étalonnage inst => Vi corrigée CIAS Ka = coef d’antenne ou d’installation (statique) => V conventionnelle CAS Kp = correction de compressibilité => Equivalent Vitesse EAS correction de densité => Vitesse vraie (3D) TAS Pente => Vitesse propre TAS Vent => Vitesse sol GS

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES Plages des vitesse indiquées par arcs sur l’instrument: Arc blanc : utilisation particulière VS0  VFE Arc vert = V normale d’utilisation VS1  VNO (vitesse à ne pas dépasser en atmosphère agitée) Arc jaune : vitesses exceptionnelles = Interdites en atmosphères turbulentes VNO  VNE Majoration de vitesse en cas de fort vent et de rafales : KVe = (Vent max – 10)/2 avec un maximum de 10 kts

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES 4 - Problèmes engendrés par obturation des prise totale ou statique: En cas d’obturation de la prise de pression statique: • Au décollage ou en montée, Pt - Ps  Vi < valeur réelle. • En descente Pt - Ps  Vi > valeur réelle !!! En cas d’obturation de la prise de pression totale (ex : défaillance du réchauffage pitot ) : • Pt – Ps  Vi 

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES Le variomètre Vz 1 – But Vv 2 – Principe de la mesure Le principe du vario est basé sur la mesure du taux de variation de la pression statique / temps au moyen d’un manomètre différentiel soumis à: Ps(t): pression statique instantanée Ps( t – Δt): pression statique d’un instant antérieur Vp

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES 3 – Réalisation 5. Tube capillaire permettant à l’air de pénétrer avec un certain retard et constituant l’élément retardateur.

LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES 4 – Défauts inhérents au principe de la mesure Influence de la viscosité et de la température de l’air. Quand Z augmente, au niveau de l’orifice capillaire le débit augmente car la viscosité diminue. Retard du variomètre 5 – Influence de la pression statique Mise en virage sortie de virage Début de ressource Vz < 0 Mise en piqué Vz > 0 Palier accéléré Palier décéléré

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