Instrumentation CPL - ATPL 5 ème Série

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1 CORRIGÉ Version 2 QUESTION 1 La classification des alarmes est telle que : situation anormale alarmes visuelles de couleur ambre et sonores rouge A situation d urgence alarmes visuelles de couleur ambre et sonores requérant une action immédiate de l équipage B situation anormale alarmes visuelles de couleur ambre et sonores requérant une action immédiate de l équipage D situation dégradée alarmes visuelles de couleur blanche ambre QUESTION 2 Une alarme est visualisable par un annonciateur magnétique, sous la forme d un trèfle noir sur fond blanc. Trèfle : équipement en défaut ou test correct. Ambre : (trait noir sur fond ambre) L I.m n est pas alimenté. La position ou les paramètres de l équipement sont incorrects. L équipement associé est en transit. 1

2 QUESTION 3 REPONSE D Tout système de surveillance centralisé comporte 2 écrans de visualisation, chacun d eux faisant apparaître l alarme ou l existence de la défaillance correspondante. Exemples : écran «alarme» présentant un message en rouge avec manifestation d une alarme sonore. écran «système» présentant le schéma du circuit hydraulique avec, en couleur ambre, les anomalies : «LO» écrit sur la pompe pour schématiser la baisse de pression, pression signalée à la valeur 0. QUESTION 4 REPONSE B Après traitement d une défaillance, les 2 écrans d un système de surveillance centralisé affichent des informations résultant de cette défaillance. L écran «alarme» présente sur demande le «STATUS» consécutif à la défaillance. L écran «système» retrouve sa fonctionnalité initiale, en indiquant d emblée le circuit le plus approprié à la phase de vol. 2

3 QUESTION 5 REPONSE D Un avertisseur «altitude alerte» comporte une alarme visuelle et une alarme sonore pouvant se manifester de manière différente. Exemple : Cas de l avion A320 L alarme visuelle est constituée par une fenêtre clignotante sur l écran PFD. L alarme sonore est symbolisée par sur le schéma suivant. QUESTION 6 L avertisseur «altitude alerte» se manifeste à l extérieur d une plage d altitude centrée sur l altitude sélectionnée par le pilote. L exemple du corrigé de la question 5 correspond à des seuils de : ± 250 ft à ± 750 ft en éloignement, ± 750 ft à ± 250 ft en rapprochement, qui sont élaborés par le calculateur FWC (Flight Warning Computer) à partir de l altitude sélectionnée. QUESTION 7 1 : tube de BOURDON 2 : soufflet métallique 3 : capsule anéroïde 4 : capsule différentielle 3

4 Capteur Usage du manomètre 1 ou 2 mesure de pression d huile A 2 3 mesure de pression d admission B 4 3 mesure de pression d admission D 1 ou 3 mesure de pression carburant exact QUESTION 8 Examen du manomètre de pression d huile schématisé ci-dessous : M est le rotor d un servomoteur diphasé dont la phase variable B est le siège du signal de tension amplifié issu de E. A noter que le potentiomètre E intégré au transmetteur T délivre une tension alternative amplifiée puis appliquée à 2 transistors eux-mêmes alimentés par un pont redresseur à diodes. Cette tension est alors appliquée à la phase variable B qui provoque la rotation du rotor M dans le sens nécessaire, en actionnant : d une part l aiguille indicatrice à travers un réducteur, d autre part également à travers un réducteur, le curseur d un potentiomètre : - adaptant le niveau de tension de la phase fixe A du servomoteur, - faisant annuler le signal de sortie de l amplificateur (retour d asservissement). 4

5 QUESTION 9 Moteur Disposition du manomètre de pression carburant Nature de la pression A GTR en aval de la pompe carburant absolue en aval B GTP en amont de la pompe carburant absolue C GTP en aval de la pompe carburant différentielle absolue D GMP en amont de la pompe carburant différentielle en aval Cas d un GTR ou GTP Mesure de la pression de refoulement de la pompe BP carburant (en général) pression absolue de faible valeur. Cas d un GMP Mesure de la pression différentielle = pression carburant à l entrée du carburateur - pression d air dans la manche à air. QUESTION 10 REPONSE D Moteur Paramètre de conduite Indication du manomètre au sol, moteur à l arrêt GMP pression d admission QFE Le moteur étant arrêté, le pilote lit sur le manomètre de pression d admission, la pression atmosphérique ambiante sur le terrain, c est-à-dire le QFE. 5

6 QUESTION 11 Qu indique le manomètre de pression d admission en cas de givrage du carburateur d un moteur GMP? Le pilote voit la pression d admission car celle-ci étant en fait une dépression, elle se trouve amoindrie dès la formation de givre entravant l écoulement de l air au sein du carburateur. QUESTION 12 Un indicateur EPR indique 1 au sol à l arrêt du moteur. Pt 7 Rappelons que le paramètre EPR est défini par le rapport ; toutefois, un mécanisme Pt 2 Pt 7 Pt 2 analogue à celui d un machmètre effectue la mesure du rapport = EPR - 1, plus Pt 2 aisé à mesurer que le rapport direct. Une transmission électrique à distance relie le transmetteur disposé sur le GTR, à l indicateur disposé sur la planche de bord ; le terme - 1 est supprimé au niveau de la graduation du cadran ou de l affichage du compteur ; par conséquent, pour le GTR à l arrêt : Pt 2 = Pt 7 = Ps EPR - 1 = 0 EPR = 1 QUESTION 13 Les cadrans des indicateurs des manomètres de pression d huile comportent un secteur coloré jaune ou ambre. Rappelons que ce secteur coloré correspond à des valeurs < ou > à celles du secteur vert, nécessitant une action corrective, en particulier pour l aspect «BP». QUESTION 14 La valeur de la résistance d une sonde de thermomètre lorsque la température. Rappelons que cette variation s exprime par la relation suivante, en fonction de la température : R = Ro (1 + αθ) coefficient de température en ( C) -1 valeur de R à 0 C, généralement 100 Ω 6

7 QUESTION 15 REPONSE B Le coefficient de récupération d une sonde de température extérieure est généralement 1 du fait des imperfections de la configuration interne de la sonde au plan aérothermique. Son expression est Kr = Ti Tt Ts Ts = échauffement cinétique réel échauffement cinétique théorique QUESTION 16 REPONSE B Un avion vole en croisière à M = 0,8 ; l atmosphère du jour est telle au plan météorologique à l altitude considérée que la température extérieure est de - 45 C ; sachant que le pilote lit sur le thermomètre de température extérieure la valeur de - 16 C, le coefficient de récupération de la sonde du thermomètre est 0,99. Kr = Ti Tt Ts Ts = échauffement cinétique réel échauffement cinétique théorique Ti en K = lecture du thermomètre = Ts en K = température extérieure = à l altitude considérée Tt - Ts = Ts (0,2 M 2 ) = 228 (0,2. 0,8 2 ) = 29,184 K Ti - Ts = = + 29 K Kr = 29/29,184 0,99 QUESTION 17 Au sein du thermomètre de température extérieure schématisé ci-dessous, le traitement du signal est effectué au sein de l indicateur : A par un pont de WHEASTONE 7

8 QUESTION l indicateur d un thermomètre à résistance comporte un galvanomètre directement gradué en C 2 - on utilise une résistance en chromel-alumel pour mesurer une température élevée 3 - l indicateur d un thermomètre à thermocouple indique 0 lorsque les soudures chaude et froide sont à la même température 4 - une température d huile est mesurée au moyen d un thermomètre à résistance 5 - un thermomètre à résistance est d autant plus précis qu il comporte des sondes raccordées en parallèle 1, 3 et 4 sont exactes. QUESTION 19 Concernant les thermomètres à thermocouples : 1 - on raccorde toujours plusieurs sondes en // pour le niveau du signal exploité par le millivoltmètre de l indicateur 2 - leur pont de mesure est toujours un pont d EDISON ou de WESTON 3 - on interpose éventuellement des résistances dans le raccordement «sondes-indicateur» pour l échauffement de la soudure froide 4 - la compensation de soudure froide est obligatoirement effectuée à l extérieur de l indicateur 5 - les soudures chaudes sont protégées par des gaines non électriquement raccordées aux soudures froides 6 - le couple «nickel-platine» permet de mesurer des températures de l ordre de C 1 et 5 sont exactes. QUESTION 20 REPONSE D On mesure la température du carburant pour se prémunir du risque de congélation. QUESTION 21 Les tachymètres électriques monophasés n engendrent pas de parasites radioélectriques. 8

9 QUESTION 22 Pour réaliser un tachymètre à induction, il faut : (1) : un alternateur triphasé (2) : une dynamo tachymétrique (3) : un moteur à courant continu (4) : un moteur synchrone (5) : un tachymètre magnétique (1) alimente (4) qui entraîne (5). QUESTION 23 REPONSE B L indicateur d un synchroscope comporte 1 rotor triphasé entraînant chaque aiguille indicatrice. Considérons par exemple l indicateur de l avion F27 équipé de 2 GTP. L aiguille indicatrice «FAST-SLOW» est entraînée par le rotor triphasé alimenté par le transmetteur du GTP N 1. 9

10 QUESTION 24 REPONSE D Le principe des tachymètres électroniques est basé sur la mesure : A d une valeur de tension d alimentation d un électroaimant = f (régime à mesurer) B d une valeur de tension induite dans un électroaimant = f (régime à mesurer) C d un nombre d impulsions carrées induites dans un bobinage = f (régime à mesurer) D d un nombre d impulsions alternatives induites dans un bobinage = f (régime à mesurer) Rappelons que ces tachymètres comportent un transmetteur constitué d un capteur électromagnétique basé sur un électroaimant solidaire du bâti moteur vis-à-vis duquel tourne une roue à encoches (roue polaire) ou une bague crantée entraînée en rotation par un arbre moteur : modification du flux magnétique du bobinage au passage de chacune des encoches de la roue ; tension alternative induite dans un bobinage secondaire, dont la fréquence est fonction du régime, signal préalablement amplifié avant transmission à l indicateur pour traitement. QUESTION 25 FIGURATION D UN TACHYMETRE «N1» AVION A 310 (7) est le repère de N1 maximal autorisé B (8) est l index de N1 autorisé C (4) est l index de N1 maximal autorisé correspondant à (3) D (8) est réglable au moyen de (5) maximal constaté à afficher, répété par (6) et réglable par (5) (2) est l aiguille indicatrice de la valeur actuelle répétée par (3) (1) est l échelle de N1 en % 10

11 QUESTION 26 Tachymètres Précision sur la valeur indiquée électriques monophasés 4 % 3 à 5 % A électroniques 3 % B électriques triphasés 2 % D à dynamo tachymétrique 1 % 1 % 1 à 1,5 % 3 à 5 % QUESTION 27 REPONSE D Les tachymètres pour GTR sont gradués en % d une valeur fixée par le motoriste. QUESTION 28 Un débitmètre à palette comporte un servomécanisme de vitesse pour entraîner une aiguille indicatrice. Exemple du débitmètre compteur PIONEER a palette située dans l écoulement b ressort de rappel c cloche et ressort de rappel d, e, autosyn f moteur g amplificateur A B D un transmetteur dont l information est transmise à l indicateur par un synchrocomparateur transmetteur une timonerie de transmission de la position de celle-ci vers l indicateur un servomécanisme de position pour entraîner une aiguille indicatrice 11

12 QUESTION 29 Le transmetteur d un débitmètre à moulinet fournit un signal électrique impulsionnel dont la fréquence est proportionnelle au débit volumique. B la valeur efficace est proportionnelle au débit volumique C l amplitude est proportionnelle au débit volumique D le déphasage est proportionnel au débit volumique L une des aubes du moulinet est munie d une masselotte magnétique qui induit dans un enroulement solidaire du corps du transmetteur un signal impulsionnel alternatif à chaque tour du moulinet ; la fréquence F de ce signal est proportionnelle à la vitesse de rotation ω du moulinet donc au débit volumique Qv. QUESTION 30 REPONSE B Soit ci-contre le schéma d un transmetteur de débitmètre ; au niveau des broches B, C et D, sont fournies des impulsions dont le déphasage est proportionnel au débit massique. Rappelons que M entraîne 2 rotors comportant des masselottes aimantées induisant des impulsions dans 2 enroulements : l un a pour broches B et C et correspond au rotor d impulsion ; l autre a pour broches C et D et correspond au rotor entraîné par le précédent au moyen d un ressort de torsion. Le déphasage des impulsions engendrées dans ces 2 enroulements est représentatif de la déflexion angulaire des rotors, laquelle est d autant plus grande : que la vitesse d écoulement du carburant est élevée ; que la masse volumique du carburant est grande (fluide «lourd»). 12

13 QUESTION 31 REPONSE B Un totalisateur de consommation exploite le signal d un débitmètre. Rappelons que le principe général de l instrument consiste à comptabiliser dans le temps : soit le nombre de tours effectué par le servomoteur de commande de l indicateur d un débitmètre à palette figuration par compteur à tambours (chiffres sauteurs) ; soit le nombre d impulsions calibrées à l issue du traitement du signal d un transmetteur à moulinet ; soit le nombre d impulsions numérisées à l issue du traitement du déphasage des signaux impulsionnels d un transmetteur de débit massique. QUESTION 32 Le principe général des jaugeurs consiste à mesurer une information de niveau de carburant dans un réservoir. B C D un jaugeur à flotteur fournit une information indépendante de la situation angulaire du réservoir/plan horizontal un jaugeur électronique mesure directement la variation de constante diélectrique de ses sondes un jaugeur électronique comporte des sondes raccordées électriquement en série pour fournir une information basiquement massique parallèle Ce principe est appliqué tant par les jaugeurs électriques que les jaugeurs électroniques à sondes capacitives ; il en est également de même pour les jauges à cannes. QUESTION 33 REPONSE B En croisière en température STD - 10, avion à 4 d assiette longitudinale Θ, le pilote observe l indication de chacun des jaugeurs électroniques de carburant : les valeurs indiquées prennent en compte une compensation de la variation de densité du carburant avec la température. Rappelons que le traitement du signal de chaque jaugeur consiste à comparer la capacité résultante des sondes Cs avec une capacité de référence ou capacité étalon Cr au moyen d un pont auto-équilibré par asservissement en prenant en compte la capacité de compensation Cc, dont la variation est dépendante de la température du carburant, de part la variation de son niveau dans le réservoir considéré. 13

14 Jaugeur carburant type «PACITRON» Cc, comme Cs, est disposée dans le réservoir. L indication du jaugeur est alors directement massique. A noter enfin que les valeurs indiquées ne sont pas rigoureusement indépendantes de l assiette Θ, seule la multiplicité des sondes dans le réservoir permet de limiter cette influence. QUESTION 34 arbre moteur 1 réducteur épicycloïdal 2 arbre porte-hélice 3 satellites 4 Le principe d un couplemètre est basé sur une mesure de pression d huile résultant d un effort engendré par le couple moteur au sein de 2 qui entraîne 3 en rotation. La réponse A est fausse car tout effort axial au niveau de 3 doit impérativement être repris par le bâti moteur pour assurer la transmission de l effort de propulsion ; il ne peut donc être directement exploité. La réponse B est fausse car, a priori, 1 n exerce que des efforts tangentiels pour transmettre la puissance motrice à 2. La réponse D est fausse car si l effort axial sur 4 est bien exploité, il ne provient pas d une réaction de 3 mais de l effort moteur tangentiel s exerçant sur chaque pignon et transmis par 1. 14

15 QUESTION 35 L information horamétrique est obtenue à partir de la rotation de l axe d entrée d un tachymètre magnétique. A noter que la réponse B est fausse parce que l axe d entraînement de l aiguille d un tachymètre magnétique ne tourne pas en permanence. QUESTION 36 REPONSE D Le contrôle des vibrations d un GTR à fort taux de dilution intègre les différents aspects suivants : les organes à contrôler : - compresseur 1 - turbine 2 les capteurs de vibration : - accélérométrique 3 - piézoélectrique 4 le traitement des signaux des capteurs : - dérivation / temps 5 - comparaison avec un seuil déterminé 6 - amplification 7 alarme : compte tenu du niveau de poussée affiché 8 Sont exacts les éléments suivants des aspects précédents : 1 ou 2, 4, 7 puis 6. QUESTION 37 REPONSE B Concernant les systèmes de visualisation électronique, seul le système ECAM renseigne l équipage sur les modes dégradés. QUESTION 38 Les systèmes de visualisation électronique EICAS & ECAM rassemblent et synthétisent au niveau de calculateurs numériques les tests intégrés BITE (Built-In-Test-Equipment) non concluants de différents systèmes «avion». Rappelons que les systèmes de visualisation électronique ont pour but de présenter synthétiquement sur 2 écrans CRT : des valeurs de paramètres de conduite et de contrôle des moteurs (ainsi que de différents systèmes «avion») ; de toute alarme résultant d une défaillance, sous la forme d un message, accompagné le cas échéant d une figuration synoptique du circuit en défaut. 15

16 gestion centralisée de l état fonctionnel de l avion ; enregistrement des défaillances constatées en vol pour faciliter la maintenance. QUESTION 39 Le schéma ci-contre représente un écran de contrôle des 2 GTR d un avion : il s agit d un extrait d écran ECAM. A noter que la réponse B est fausse car un écran ECAM, présentant les informations cicontre, n est pas forcément dépourvu de toute information «mémo», comme le présente l exemple ci-dessous : Engine / warning display Primary engine parameters Operational status (flap / slat setting, fuel volume, etc.) Memo and warning information (seat belts, anti-ice, etc.) 16